CN113604065A - 一种低碳排放改性沥青 - Google Patents

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    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/49—Phosphorus-containing compounds
    • C08K5/51—Phosphorus bound to oxygen
    • C08K5/53—Phosphorus bound to oxygen bound to oxygen and to carbon only
    • C08K5/5313—Phosphinic compounds, e.g. R2=P(:O)OR'

Abstract

本发明涉及一种低碳排放改性沥青，其特征在于采用9，10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物(DOPO)对基质沥青进行改性。改性后的沥青在受热后二氧化碳排放量会大大降低，改性方法简单，实用性强，具有重要应用价值。

Description

一种低碳排放改性沥青
技术领域
本发明涉及碳减排技术领域，具体涉及一种低碳排放改性沥青。
背景技术
碳减排，顾名思义，就是减少二氧化碳的排放量。随着全球气候变暖，二氧化碳的排放量必须减少，从而缓解人类的气候危机。
2020年9月，中国向世界做出庄重承诺，将力争在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。为实现碳减排，我们一方面要加快发展循环经济，推进资源综合利用，推进绿色清洁生产，另一方面要加快节能减排技术的研发和应用。
在公路交通行业中，沥青路面由于具有良好的行车舒适性和优异的使用性能得到了广泛的应用。沥青路面建设时，沥青在加热、拌和过程中会排放大量二氧化碳。为减少这种排放，国内外提出了温拌、冷拌冷铺等技术，主要思路是降低施工温度。实践表明，温拌技术可以一定程度上降低沥青摊铺温度(一般从140-160℃降低为120-140℃)，从而减少二氧化碳排放，但沥青还是需要被加热到较高温度，仍有大量二氧化碳排放；冷拌冷铺技术则在道路性能方面尚存在不足。对基质沥青进行改性，使得改性沥青在受热后二氧化碳排放量可以大大降低，这样的研究还很少。
发明内容
本发明提供的技术方案是：
一种低碳排放改性沥青，其特征在于采用9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)对基质沥青进行改性，改性方法是：在烧杯中称取基质沥青，加入DOPO固体，放入145℃恒温烘箱中，每隔15分钟搅拌一次，待DOPO块状固体完全消失后，继续保温反应3小时，最后取出冷却，得到低碳排放改性沥青。
一种低碳排放改性沥青，改性方法中，优选的，DOPO质量为基质沥青的0.75％。
9，10-二氢-9-氧-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)，分子结构为
Figure BSA0000251063430000011
具有很强的热稳定性和化学稳定性，分子中含有P-H键对沥青中的不饱和烯基、羰基等具有很高的加成活性。通过DOPO与基质沥青反应，可以在沥青分子中引入DOPO基团，得到DOPO改性沥青。在优选条件下，改性沥青相比于未改性的基质沥青，二氧化碳排放量可减少78.3％-87.8％。该改性方法简单，实用性强，具有重要应用价值。
附图说明
图1是二氧化碳排放测试装置。
图2是DOPO添加量对沥青二氧化碳排放的影响。
具体实施方式
以下将结合具体实施方案来说明本发明。需要说明的是，下面的实施例为本发明的示例，仅用来说明本发明，而不限于本发明。
目前国内外对沥青碳排放效果还缺乏统一的评价标准和规范。本发明采用直接测定加热沥青周边环境中二氧化碳浓度来评价。具体方法是：用25毫升小烧杯盛装改性沥青样品4.00g±0.05g，置于200℃恒温加热板上，立刻用10000毫升大烧杯将体系罩住并开始计时，记录罩子中空气里的二氧化碳浓度，二氧化碳浓度增加值视为样品受热产生的二氧化碳，即二氧化碳排放浓度(参见图1)。产生的二氧化碳浓度越高，说明样品受热碳排放量越多；产生的二氧化碳浓度越低，说明样品受热碳排放量越少。
实施例1
在100毫升小烧杯中称取70号基质沥青10.05g，加入DOPO固体0.025g，放入145℃恒温烘箱中，每隔15分钟搅拌一次，DOPO块状固体逐步减小，2小时左右完全消失，继续保温反应3小时，取出冷却，得到DOPO改性沥青。取一只25毫升小烧杯，称取DOPO改性沥青4.002g。将恒温加热板打开，设置温度为200℃，同时将二氧化碳检测仪打开，待恒温加热板在200℃稳定30分钟后，将装有改性沥青样品的25毫升小烧杯置于恒温加热板上，立刻用10000毫升大烧杯将体系罩住并开始计时，不断记录罩子中空气里的二氧化碳浓度，二氧化碳浓度增加值视为样品受热产生的二氧化碳，即碳排放浓度。经检测，10分钟，碳排放浓度为42ppm；20分钟，碳排放浓度为72ppm；30分钟，碳排放浓度为108ppm；40分钟，碳排放浓度为138ppm；50分钟，碳排放浓度为171ppm；60分钟，碳排放浓度为192ppm。简略的实验数据汇总于表中。更为详细的实验数据见图2。
实施例2
在100毫升小烧杯中称取70号基质沥青10.02g，加入DOPO固体0.050g，放入145℃恒温烘箱中，每隔15分钟搅拌一次，DOPO块状固体逐步减小，2小时左右完全消失，继续保温反应3小时，取出冷却，得到DOPO改性沥青。取一只25毫升小烧杯，称取DOPO改性沥青4.006g。将恒温加热板打开，设置温度为200℃，同时将二氧化碳检测仪打开，待恒温加热板在200℃稳定30分钟后，将装有改性沥青样品的25毫升小烧杯置于恒温加热板上，立刻用10000毫升大烧杯将体系罩住并开始计时，不断记录罩子中空气里的二氧化碳浓度，二氧化碳浓度增加值视为样品受热产生的二氧化碳，即碳排放浓度。经检测，10分钟，碳排放浓度为29ppm；20分钟，碳排放浓度为46ppm；30分钟，碳排放浓度为84ppm；40分钟，碳排放浓度为118ppm；50分钟，碳排放浓度为139ppm；60分钟，碳排放浓度为166ppm。简略的实验数据汇总于表中。更为详细的实验数据见图2。
实施例3
在100毫升小烧杯中称取70号基质沥青10.04g，加入DOPO固体0.075g，放入145℃恒温烘箱中，每隔15分钟搅拌一次，DOPO块状固体逐步减小，2小时左右完全消失，继续保温反应3小时，取出冷却，得到DOPO改性沥青。取一只25毫升小烧杯，称取DOPO改性沥青4.001g。将恒温加热板打开，设置温度为200℃，同时将二氧化碳检测仪打开，待恒温加热板在200℃稳定30分钟后，将装有改性沥青样品的25毫升小烧杯置于恒温加热板上，立刻用10000毫升大烧杯将体系罩住并开始计时，不断记录罩子中空气里的二氧化碳浓度，二氧化碳浓度增加值视为样品受热产生的二氧化碳，即碳排放浓度。经检测，10分钟，碳排放浓度为20ppm；20分钟，碳排放浓度为37ppm；30分钟，碳排放浓度为47ppm；40分钟，碳排放浓度为53ppm；50分钟，碳排放浓度为65ppm；60分钟，碳排放浓度为81ppm。简略的实验数据汇总于表中。更为详细的实验数据见图2。
实施例4
在100毫升小烧杯中称取70号基质沥青10.00g，加入DOPO固体0.101g，放入145℃恒温烘箱中，每隔15分钟搅拌一次，DOPO块状固体逐步减小，2小时左右完全消失，继续保温反应3小时，取出冷却，得到DOPO改性沥青。取一只25毫升小烧杯，称取DOPO改性沥青4.005g。将恒温加热板打开，设置温度为200℃，同时将二氧化碳检测仪打开，待恒温加热板在200℃稳定30分钟后，将装有改性沥青样品的25毫升小烧杯置于恒温加热板上，立刻用10000毫升大烧杯将体系罩住并开始计时，不断记录罩子中空气里的二氧化碳浓度，二氧化碳浓度增加值视为样品受热产生的二氧化碳，即碳排放浓度。经检测，10分钟，碳排放浓度为9ppm；20分钟，碳排放浓度为40ppm；30分钟，碳排放浓度为80ppm；40分钟，碳排放浓度为118ppm；50分钟，碳排放浓度为153ppm；60分钟，碳排放浓度为192ppm。简略的实验数据汇总于表中。更为详细的实验数据见图2。
实施例5
在100毫升小烧杯中称取70号基质沥青10.06g，加入DOPO固体0.302g，放入145℃恒温烘箱中，每隔15分钟搅拌一次，DOPO块状固体逐步减小，2小时左右完全消失，继续保温反应3小时，取出冷却，得到DOPO改性沥青。取一只25毫升小烧杯，称取DOPO改性沥青4.005g。将恒温加热板打开，设置温度为200℃，同时将二氧化碳检测仪打开，待恒温加热板在200℃稳定30分钟后，将装有改性沥青样品的25毫升小烧杯置于恒温加热板上，立刻用10000毫升大烧杯将体系罩住并开始计时，不断记录罩子中空气里的二氧化碳浓度，二氧化碳浓度增加值视为样品受热产生的二氧化碳，即碳排放浓度。经检测，10分钟，碳排放浓度为18ppm；20分钟，碳排放浓度为48ppm；30分钟，碳排放浓度为107ppm；40分钟，碳排放浓度为164ppm；50分钟，碳排放浓度为204ppm；60分钟，碳排放浓度为230ppm。简略的实验数据汇总于表中。更为详细的实验数据见图2。
对比例1
取一只25毫升小烧杯，称取70号基质沥青4.002g。将恒温加热板打开，设置温度为200℃，同时将二氧化碳检测仪打开，待恒温加热板在200℃稳定30分钟后，将装有沥青样品的小烧杯置于恒温加热板上，立刻用10000毫升大烧杯将体系罩住并开始计时，不断记录罩子中空气里的二氧化碳浓度，二氧化碳浓度增加值视为样品受热产生的二氧化碳，即碳排放浓度。经检测，10分钟，碳排放浓度为96ppm；20分钟，碳排放浓度为171ppm；30分钟，碳排放浓度为281ppm；40分钟，碳排放浓度为412ppm；50分钟，碳排放浓度为534ppm；60分钟，碳排放浓度为664ppm。简略的实验数据汇总于表中。更为详细的实验数据见图2。
表 实施例和对比例实验结果汇总
Figure BSA0000251063430000041
注：DOPO用量为DOPO相对基质沥青质量百分数，即DOPO质量/基质沥青质量。
由结果汇总表和图2可见，基质沥青经过DOPO改性后，沥青受热碳排放浓度有明显降低。DOPO用量对沥青碳排放浓度有较大影响。当DOPO质量为基质沥青质量的0.75％时(实施例3)，改性沥青碳减排效果最好。
由实施例3和对比例1可知，改性沥青相比于未改性基质沥青，加热10分钟时，碳排放量减少
Figure BSA0000251063430000042
加热20分钟时，碳排放量减少
Figure BSA0000251063430000043
加热30分钟时，碳排放量减少
Figure BSA0000251063430000044
加热40分钟时，碳排放量减少
Figure BSA0000251063430000045
加热50分钟时，碳排放量减少
Figure BSA0000251063430000046
加热60分钟时，碳排放量减少
Figure BSA0000251063430000047

Claims (2)

1.一种低碳排放改性沥青，其特征在于采用9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)对基质沥青进行改性，改性方法是：在烧杯中称取基质沥青，加入DOPO固体，放入145℃恒温烘箱中，每隔15分钟搅拌一次，待DOPO块状固体完全消失后，继续保温反应3小时，最后取出冷却，得到低碳排放改性沥青。
2.根据权利要求1所述一种低碳排放改性沥青，改性方法中，优选的，DOPO质量为基质沥青的0.75％。
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