CN113861443B - 一种高软化点乳化沥青及其制备方法 - Google Patents

一种高软化点乳化沥青及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种高软化点乳化沥青，包括以质量份数计的以下物质：50‑65份沥青、1‑5份麦克沥青改性剂、1‑3份乙撑双硬脂酰胺、2‑4份硼泥粉、0.05‑0.15份丁二酸、1‑3份沥青乳化剂、0.5‑2份乳化稳定剂、1‑3份pH值调节剂、以及水。上述乳化沥青由于组分协同作用，使沥青乳液具有优异的耐高温性能；且由于在制备时将乳化稳定剂改为研磨过程中加入，且在乳化研磨完成后继续搅拌，使沥青材料能快速乳化，具有较好的储存稳定性。

Description

一种高软化点乳化沥青及其制备方法
技术领域
本发明属于石油沥青乳化技术领域，尤其涉及一种高软化点沥青及其制备方法。
背景技术
在夏季高温情况下，沥青路面会发软，泛油，沥青与矿料之间的粘附性会随之下降，在车辆荷载反复作用下，混合料会发生永久变形，形成车辙。我国沥青路面的中面层大多采用70号沥青为结合料，材料选择上“偏软”导致道路容易出现车辙等病害。解决这一问题需要采用软化点较高、高温稳定性较好的沥青材料，如聚合物改性沥青，低标号硬质沥青等，但上述材料不仅成本较高，且乳化难度都较大，因此如何将软化点较高的沥青材料乳化，制备出性能优异的高软点乳化沥青是亟待解决的问题。
中国专利CN106700094A公开了一种高软化点乳化沥青及其制备方法，仅有实施例，并没有蒸发残留物软化点的测试结果，但其采用的沥青为70号和90号重交沥青以及软沥青，而通常70号沥青的软化点仅为45℃左右。
为了解决上述技术问题，提出了本发明的高软化点沥青及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种高软化点乳化沥青及其制备方法，用在道路方面，降低道路因高温造成的损害程度；用在防水防腐工程方面，可以在高温环境中，保持良好的防水、耐老化性能。本发明所述的高软化点乳化沥青可以有效提高沥青的耐高温性能，从而改善沥青路面车辙等问题。
本发明所述的高软化点乳化沥青包括以质量份数计的以下物质：50-65份沥青、1-5份麦克沥青改性剂、1-3份乙撑双硬脂酰胺(EBS)、2-4份硼泥粉、0.05-0.15份丁二酸、1-3份沥青乳化剂、0.5-2份乳化稳定剂、1-3份pH值调节剂、以及水。
其中，所述的沥青为重交70号和90号沥青中的一种或两种的组合。
其中，所述的复合沥青乳化剂包括十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、烷基双季铵盐、木质素胺、硬脂酸酰胺基多胺、烷基羟基酰胺基多胺、N-烷基丙二胺中的两种或两种以上。
其中，所述的乳化稳定剂为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、氯化钙、氯化镁中的一种或几种。
其中，所述的pH值调节剂为用水以1:1的体积比稀释的盐酸。
本发明同时提供了上述高软化点乳化沥青的制备方法，工艺简单，能耗低，对乳化设备要求不高，并且能大幅提高沥青的软化点，改善沥青的高低温性能。
上述高软化点乳化沥青的制备方法包括：
(1)将以质量份数计为50-65份的沥青加热至180-190℃，加入1-5份的麦克沥青改性剂剪切15-45分钟(优选30分钟)，降温至155-165℃，加入1-3份的EBS，搅拌10-20分钟，降温至140-150℃，加入2-4份的硼泥粉、0.05-0.15份的丁二酸，得到沥青基材料；
(2)将1-3份的沥青乳化剂、1-3份的pH值调节剂以及水混合加热至50-70℃，加入预热至60℃的胶体磨中研磨0.5-5分钟(优选1分钟)，再加入步骤(1)得到的沥青基材料继续研磨1-5分钟(优选2分钟)，加入0.5-2份的乳化稳定剂继续研磨1-5分钟(优选2分钟)，停止研磨后继续搅拌至50-70℃，得到高软化点乳化沥青。
本发明所述高软化点乳化沥青及其制备方法具有以下优点：
(1)上述高软化点乳化沥青中的麦克沥青改性剂与EBS协同作用能够有效提高沥青的高温性能，同时EBS还可以降低沥青粘度，使其易于乳化。
(2)硼泥粉作为工业废料能够得到有效利用，可以废物利用，节约能源，还具有稳定剂的作用。
(3)麦克沥青改性剂、EBS、硼泥粉三者协同作用使沥青乳液的高温性能优于一般乳化沥青。
(4)相较于传荣沥青乳化步骤的一次性加入乳化剂、稳定剂以及一次性研磨制备乳化沥青，本发明改变了乳化过程的加料顺序，将乳化稳定剂改为研磨过程中加入，且在乳化研磨完成后继续搅拌，使体系更加稳定，该方法能够将较难乳化的沥青基材料快速乳化，且制备的乳化沥青具有较好的储存稳定性，比传统方法更为优异。
具体实施方式
以下份均为质量份。
实施例1
将50份的沥青加热至180℃，加入1份的麦克沥青改性剂剪切30分钟，降温至155℃，加入3份的EBS搅拌20分钟，降温至140℃，加入2份的硼泥粉、0.05份的丁二酸得到沥青基材料。
将0.5份的木质素胺、0.5份的烷基羟基酰胺基多胺、1份的pH值调节剂以及水混合加热至65℃，加入预热至65℃的胶体磨中研磨1分钟，再加入前述方法得到的沥青基材料继续研磨2分钟，加入0.5份的氯化钙继续研磨2分钟，停止研磨后继续搅拌至65℃得到高软化点乳化沥青。
实施例2
将65份的沥青加热至185℃，加入5份的麦克沥青改性剂剪切30分钟，降温至160℃，加入1份的EBS搅拌10分钟，降温至145℃，加入3份的硼泥粉、0.1份的丁二酸得到沥青基材料。
将1份的烷基双季铵盐、0.5份的硬脂酸酰胺基多胺、0.5份的N-烷基丙二胺、2.5份的pH值调节剂以及水混合加热至60℃，加入预热至60℃的胶体磨中研磨1分钟，再加入前述方法得到的沥青基材料继续研磨2分钟，加入1份的聚乙烯醇、1份的氯化钙继续研磨2分钟，停止研磨后继续搅拌至60℃得到高软化点乳化沥青。
实施例3
将60份的沥青加热至185℃，加入3份的麦克沥青改性剂剪切30分钟，降温至160℃，加入2份的EBS搅拌15分钟，降温至145℃，加入4份的硼泥粉、0.15份的丁二酸得到沥青基材料。
将2份的十八烷基三甲基氯化铵、1份的烷基双季铵盐、3份的pH值调节剂以及水混合加热至70℃，加入预热至70℃的胶体磨中研磨1分钟，再加入前述方法得到的沥青基材料继续研磨2分钟，加入0.1份的聚丙烯酰胺、0.9份氯化镁继续研磨2分钟，停止研磨后继续搅拌至70℃得到高软化点乳化沥青。
实施例4
将55份的沥青加热至190℃，加入3份的麦克沥青改性剂剪切30分钟，降温至165℃，加入1份的EBS搅拌15分钟，降温至150℃，加入4份的硼泥粉、0.15份的丁二酸得到沥青基材料。
将2份的十六烷基三甲基溴化铵、1份的木质素胺、3份的pH值调节剂以及水混合加热至50℃，加入预热至50℃的胶体磨中研磨1分钟，再加入前述方法得到的沥青基材料继续研磨2分钟，加入0.1份的聚丙烯酰胺、0.9份氯化钙继续研磨2分钟，停止研磨后继续搅拌至50℃得到高软化点乳化沥青。
对比例1–未加入麦克沥青改性剂、EBS、硼泥粉、丁二酸，一次性加入沥青乳化剂、乳化稳定剂和pH值调节剂，一次性研磨制备乳化沥青
将1份的烷基双季铵盐、0.5份的硬脂酸酰胺基多胺、0.5份的N-烷基丙二胺、1份的聚乙烯醇、1份的氯化钙、2.5份的pH值调节剂以及水混合加热至60℃，加入预热至60℃的胶体磨中研磨1分钟，再加入65份加热至160℃的70号沥青研磨4分钟。
对比例2–除了未加入麦克沥青改性剂外，其余同实施例2
将65份的沥青加热至160℃，加入6份的EBS搅拌10分钟，降温至145℃，加入3份的硼泥粉、0.1份的丁二酸得到沥青基材料。
将1份的烷基双季铵盐、0.5份的硬脂酸酰胺基多胺、0.5份的N-烷基丙二胺、2.5份的pH值调节剂以及水混合加热至60℃，加入预热至60℃的胶体磨中研磨1分钟，再加入前述方法得到的沥青基材料继续研磨2分钟，加入1份的聚乙烯醇、1份的氯化钙继续研磨2分钟，停止研磨后继续搅拌至60℃得到高软化点乳化沥青。
对比例3–除了未加入麦克沥青改性剂和EBS外，其余同实施例2
将65份的沥青加热至145℃，加入3份的硼泥粉、0.1份的丁二酸得到沥青基材料。
将1份的烷基双季铵盐、0.5份的硬脂酸酰胺基多胺、0.5份的N-烷基丙二胺、2.5份的pH值调节剂以及水混合加热至60℃，加入预热至60℃的胶体磨中研磨1分钟，再加入前述方法得到的沥青基材料继续研磨2分钟，加入1份的聚乙烯醇、1份的氯化钙继续研磨2分钟，停止研磨后继续搅拌至60℃得到高软化点乳化沥青。
对比例4-除了未采用复合沥青乳化剂而仅采用单一沥青乳化剂外，其余同
实施例2
将65份的沥青加热至185℃，加入5份的麦克沥青改性剂剪切30分钟，降温至160℃，加入1份的EBS搅拌10分钟，降温至145℃，加入3份的硼泥粉、0.1份的丁二酸得到沥青基材料。
将2份的烷基双季铵盐、2.5份的pH值调节剂以及水混合加热至60℃，加入预热至60℃的胶体磨中研磨1分钟，再加入前述方法得到的沥青基材料继续研磨2分钟，加入1份的聚乙烯醇、1份的氯化钙继续研磨2分钟，停止研磨后继续搅拌至60℃得到高软化点乳化沥青。
对比例5–除了一次性加入沥青乳化剂、乳化稳定剂和pH值调节剂外，其余同实施例2
将65份的沥青加热至185℃，加入5份的麦克沥青改性剂剪切30分钟，降温至160℃，加入1份的EBS搅拌10分钟，降温至145℃，加入3份的硼泥粉、0.1份的丁二酸得到沥青基材料。
将1份的烷基双季铵盐、0.5份的硬脂酸酰胺基多胺、0.5份的N-烷基丙二胺、1份的聚乙烯醇、1份的氯化钙、2.5份的pH值调节剂以及水混合加热至60℃，加入预热至60℃的胶体磨中研磨1分钟，再加入前述方法得到的沥青基材料继续研磨4分钟，停止研磨后继续搅拌至60℃得到高软化点乳化沥青。
对比例6–除了最后研磨后未继续搅拌至50-70℃外，其余同实施例2
将65份的沥青加热至185℃，加入5份的麦克沥青改性剂剪切30分钟，降温至160℃，加入1份的EBS搅拌10分钟，降温至145℃，加入3份的硼泥粉、0.1份的丁二酸得到沥青基材料。
将1份的烷基双季铵盐、0.5份的硬脂酸酰胺基多胺、0.5份的N-烷基丙二胺、2.5份的pH值调节剂以及水混合加热至60℃，加入预热至60℃的胶体磨中研磨1分钟，再加入前述方法得到的沥青基材料继续研磨2分钟，加入1份的聚乙烯醇、1份的氯化钙继续研磨2分钟。
对上述实施例1-4及对比例1-6得到的沥青材料进行成分及性能测试，结果如表1所示。
表1实施例1-4及对比例1-6得到的沥青材料成分及性能测试
从表1数据可以看出：
(1)本发明实施例1-4所制备的乳化沥青具有至少84.3℃、甚至高达87.2℃的高软化点，且具有极低的筛上余量，因此，本发明的乳化沥青具有较好的高温性能，且乳化效果较好。
(2)对比例1采用普通重交沥青制备的乳化沥青蒸发残留物软化点偏低。
(3)对于未加入麦克沥青改性剂的对比例2和未加入麦克沥青改性剂以及EBS的对比例3：其所制备的乳化沥青软化点显著低于本发明实施例1-4。
(4)对于未采用复合乳化剂的对比例4、采用常规乳化方法(即一次性加入沥青乳化剂、乳化稳定剂和pH值调节剂)的对比例5以及研磨后未继续搅拌的对比例6：其所制备的乳化沥青软化点较高，但筛上余量较大，即乳化效果不好。

Claims (4)

1.一种高软化点乳化沥青，包括以质量份数计的以下物质：50-65份沥青、1-5份麦克沥青改性剂、1-3份乙撑双硬脂酰胺、2-4份硼泥粉、0.05-0.15份丁二酸、1-3份沥青乳化剂、0.5-2份乳化稳定剂、1-3份pH值调节剂、以及水；所述的沥青为重交70号和90号沥青中的一种或两种的组合；所述的复合沥青乳化剂包括十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、烷基双季铵盐、木质素胺、硬脂酸酰胺基多胺、烷基羟基酰胺基多胺、N-烷基丙二胺中的两种或两种以上；
所述的高软化点乳化沥青的制备方法，包括：
(1)将以质量份数计为50-65份的沥青加热至180-190℃，加入1-5份的麦克沥青改性剂剪切15-45分钟，降温至155-165℃，加入1-3份的EBS，搅拌10-20分钟，降温至140-150℃，加入2-4份的硼泥粉、0.05-0.15份的丁二酸，得到沥青基材料；
(2)将1-3份的沥青乳化剂、1-3份的pH值调节剂以及水混合加热至50-70℃，加入预热至60℃的胶体磨中研磨一定时间，再加入步骤(1)得到的沥青基材料继续研磨一定时间，加入0.5-2份的乳化稳定剂继续研磨一定时间，停止研磨后继续搅拌至50-70℃，得到高软化点乳化沥青。
2.如权利要求1所述的高软化点乳化沥青，其中，所述的乳化稳定剂为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、氯化钙、氯化镁中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的高软化点乳化沥青，其中，所述的pH值调节剂为用水以1:1的体积比稀释的盐酸。
4.如权利要求1-3任一项所述的高软化点乳化沥青的制备方法，包括：
(1)将以质量份数计为50-65份的沥青加热至180-190℃，加入1-5份的麦克沥青改性剂剪切15-45分钟，降温至155-165℃，加入1-3份的EBS，搅拌10-20分钟，降温至140-150℃，加入2-4份的硼泥粉、0.05-0.15份的丁二酸，得到沥青基材料；
(2)将1-3份的沥青乳化剂、1-3份的pH值调节剂以及水混合加热至50-70℃，加入预热至60℃的胶体磨中研磨一定时间，再加入步骤(1)得到的沥青基材料继续研磨一定时间，加入0.5-2份的乳化稳定剂继续研磨一定时间，停止研磨后继续搅拌至50-70℃，得到高软化点乳化沥青。
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