CN113980480A - 一种路用沥青增延剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种路用沥青增延剂及其制备方法，属于工程材料技术领域。该路用沥青增延剂包括以下质量百分比的组分：重组分油60％‑82％，轻组分油12％‑28％，改质剂6％‑12％。本发明的增延剂能有在不影响道路沥青产品牌号的情况下明显改善其延度性能，而且对道路沥青的其它性能指标不会产生不良影响。本发明所述的道路沥青增延剂还能用于改善在高寒地区使用的道路沥青的延度，保证沥青道路具备良好的低温路用性能，防止和延缓沥青道路开裂等病损害的发生，提升沥青道路的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种路用沥青增延剂及其制备方法，属于工程材料技术领域。
背景技术
在道路施工建设中，尤其是高等级道路路面施工建设时所使用的材料中，沥青材料占比已经超过50％以上，而沥青材料的各项性能尤其是延度指标性能对道路沥青路面使用性能的好坏有着巨大的影响，因此沥青延度指标性能的好坏对道路的施工和使用都非常重要。
目前，在现有的道路沥青生产过程中，经常会出现沥青产品延度不合格的现象，尤其是在采用蒸馏法生产对延度指标要求较高的A级高等级道路沥青时，由于减压渣油经过深拔后其轻组分缺失，使得其生产的道路沥青容易变脆化，经常会导致出现延度指标不合格的情况。在温度寒冷的地区，为了保证道路具备良好的低温路用性能，防止道路开裂等病损害的发生，经常要求使用的道路沥青必须在相同的针入度水平下具有更好的延度性能。
因此寻找一种能在不改变沥青产品牌号的情况下提升其延度指标而又不会对其它性能指标产生不良影响的增延剂，是当前道路沥青生产领域中迫切需要科技研究人员解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供一种路用沥青增延剂及其制备方法，该路用沥青增延剂对道路沥青的延度性能改善效果好，不会改变道路沥青的针入度及其它性能。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种路用沥青增延剂，包括以下质量百分比的组分：重组分油60％-82％，轻组分油12％-28％，改质剂6％-12％。
本发明通过将重组分油、轻组分油和改质剂混合制备的路用沥青增延剂，能够明显改善沥青的延度性能，且对道路沥青的其他性能指标不会产生不良影响。
作为所述路用沥青增延剂的优选实施方式，包括以下质量百分比的组分：重组分油64％-78％，轻组分油15％-25％，改质剂7％-17％。上述组分范围内，增延剂改善道路沥青的延度性能更好。
作为所述路用沥青增延剂的优选实施方式，包括以下质量百分比的组分：重组分油68％-74％，轻组分油18％-22％，改质剂8％-10％。上述组分范围内，增延剂改善道路沥青的延度性能最佳。
作为所述路用沥青增延剂的优选实施方式，所述重组分油的60℃动力粘度为80Pa.s～120Pa.s。
作为所述路用沥青增延剂的优选实施方式，所述重组分油为阿曼重质脱沥青油与萨里尔重质脱沥青油按一定比例范围混合制得，其中阿曼重质脱沥青油与萨里尔重质脱沥青油的质量比为2:1-5:1。
优选地，所述阿曼重质脱沥青油为以阿曼原油通过炼油厂常减压蒸馏装置加工处理后所得的减压渣油为原料，再经炼油厂丙烷溶剂脱沥青工艺装置处理后得到的60℃动力粘度指标符合一定范围要求的重质脱沥青油，其60℃动力粘度为80Pa.s～120Pa.s。
优选的，所述萨里尔重质脱沥青油为以萨里尔原油通过炼油厂常减压蒸馏装置加工处理后所得的减压渣油为原料，再经炼油厂丙烷溶剂脱沥青工艺装置处理后得到的60℃动力粘度指标符合一定范围要求的重质脱沥青油，其60℃动力粘度为60Pa.s～100Pa.s。
作为所述路用沥青增延剂的优选实施方式，所述轻组分油为以卢拉原油为原料，通过常减压蒸馏炼制生产出的符合以下要求的减四线馏分油：饱和烃含量＜25％，稠环芳烃含量>20％，蜡含量<2％。
作为所述路用沥青增延剂的优选实施方式，所述改质剂的制备方法为：(1)将巴豆醛，甲醛和马来酸酯按比例混合后，放入反应釜中在有机碱的催化下发生加成反应，得到反应产物；(2)将步骤(1)所得反应产物取出，放入新的反应釜中，在过渡金属催化剂的作用下发生芳构化反应，即得改质剂；其中巴豆醛，甲醛和马来酸酯的摩尔比为巴豆醛：甲醛：马来酸酯＝1：0.5：0.2～1：5：5。
作为所述路用沥青增延剂的优选实施方式，所述有机碱为苯丙氨酸、二乙胺、三乙胺、丙胺、苯胺中的至少一种。
作为所述路用沥青增延剂的优选实施方式，所述过渡金属催化剂为负载型金属催化剂，其中负载型金属催化剂的载体为氧化锌、氧化铝、氧化镁、氧化硅中的一种，负载金属为Pt、Cu、Pd、Au、Ni、Fe中的至少一种。
作为所述路用沥青增延剂的优选实施方式，所述加成反应的反应温度为80-160℃，反应时间为6-18小时。
作为所述路用沥青增延剂的优选实施方式，所述芳构化反应的反应温度为120-380℃，反应时间为2-30小时。
本发明还提供了一种路用沥青增延剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按比例称取重组分油、轻组分油、改质剂；
(2)先将轻组分油加热至80-100℃，然后将改质剂缓慢倒入与轻组分油一起混合均匀并在80-100℃下持续搅拌120-180min，使改质剂与轻组分油充分混融改质后，得到改质物；
(3)将重组分油加热至100-120℃，然后倒入步骤(2)所得改质物，搅拌30-60min后降至常温，即得路用沥青增延剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明提供了一种道路沥青增延剂，对比传统的采用糠醛抽出油等软组分调合，来改善道路沥青的延度性能时会影响其针入度等各项性能指标导致沥青牌号发生变化的缺陷，本发明的增延剂能有在不影响道路沥青产品牌号的情况下明显改善其延度性能，而且对道路沥青的其它性能指标不会产生不良影响。
2、本发明所述的道路沥青增延剂还能用于改善在高寒地区使用的道路沥青的延度，保证沥青道路具备良好的低温路用性能，防止和延缓沥青道路开裂等病损害的发生，提升沥青道路的使用寿命。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
下述实施例中，阿曼重质脱沥青油为以阿曼原油通过炼油厂常减压蒸馏装置加工处理后所得的减压渣油为原料，再经炼油厂丙烷溶剂脱沥青工艺装置处理后得到的60℃动力粘度指标符合一定范围要求的重质脱沥青油，其60℃动力粘度为80Pa.s～120Pa.s。
萨里尔重质脱沥青油为以萨里尔原油通过炼油厂常减压蒸馏装置加工处理后所得的减压渣油为原料，再经炼油厂丙烷溶剂脱沥青工艺装置处理后得到的60℃动力粘度指标符合一定范围要求的重质脱沥青油，其60℃动力粘度为60Pa.s～100Pa.s。
轻组分油为以卢拉原油为原料，通过常减压蒸馏炼制生产出的减四线馏分油，轻组分油的性能要求如下：饱和烃含量＜25％，稠环芳烃含量>20％，蜡含量<2％。
实施例1
本发明提供了一种道路沥青增延剂，以生产道路沥青增延剂1000g为例，所用的原料及配比为：
重组分油：800克，由阿曼重质脱沥青油与萨里尔重质脱沥青油按3:1质量比混合制得，重组分油的60℃动力粘度＝98Pa.s。
轻组分油：140克，轻组分油的性能如下：饱和烃含量＝19％，稠环芳烃含量＝36％，蜡含量＝1.73％。
改质剂：60克，改质剂的制备方法包括以下步骤：(1)将巴豆醛：甲醛：马来酸酯按摩尔比为1：2：1比例混合后，放入反应釜中在三乙胺的催化下发生加成反应，加成反应的温度为120℃，时间为15h，得到反应产物；(2)将步骤(1)所得反应产物取出，放入新的反应釜中，在过渡金属催化剂Pt/SiO2的作用下发生芳构化反应，芳构化反应的温度为280℃，时间为18h，即得改质剂。
本实施例还提供了一种路用沥青增延剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按比例称取重组分油、轻组分油、改质剂；
(2)先将轻组分油加热至90℃，然后将改质剂缓慢倒入与轻组分油一起混合均匀并在90℃下持续搅拌150min，使改质剂与轻组分油充分混融改质后，得到改质物；
(3)将重组分油加热至120℃，然后倒入步骤(2)所得改质物，搅拌40min后降至常温，即得路用沥青增延剂。
实施例2
本发明提供了一种道路沥青增延剂，以生产道路沥青增延剂1000g为例，所用的原料及配比为：
重组分油：600克，由阿曼重质脱沥青油与萨里尔重质脱沥青油按3:1质量比混合制得，重组分油的60℃动力粘度＝98Pa.s。
轻组分油：280克，轻组分油的性能如下：饱和烃含量＝19％，稠环芳烃含量＝36％，蜡含量＝1.73％。
改质剂：120克，改质剂的制备方法包括以下步骤：(1)将巴豆醛：甲醛：马来酸酯按摩尔比为1：2：2比例混合后，放入反应釜中在苯丙氨酸的催化下发生加成反应，加成反应的温度为130℃，时间为16h，得到反应产物；(2)将步骤(1)所得反应产物取出，放入新的反应釜中，在过渡金属催化剂Pd/SiO2的作用下发生芳构化反应，芳构化反应的温度为300℃，时间为12h，即得改质剂。
本实施例还提供了一种路用沥青增延剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按比例称取重组分油、轻组分油、改质剂；
(2)先将轻组分油加热至100℃，然后将改质剂缓慢倒入与轻组分油一起混合均匀并在100℃下持续搅拌180min，使改质剂与轻组分油充分混融改质后，得到改质物；
(3)将重组分油加热至110℃，然后倒入步骤(2)所得改质物，搅拌40min后降至常温，即得路用沥青增延剂。
实施例3
本发明提供了一种道路沥青增延剂，以生产道路沥青增延剂1000g为例，所用的原料及配比为：
重组分油：780克，由阿曼重质脱沥青油与萨里尔重质脱沥青油按4:1质量比混合制得，重组分油的60℃动力粘度＝103Pa.s。
轻组分油：150克，轻组分油的性能如下：饱和烃含量＝19％，稠环芳烃含量＝36％，蜡含量＝1.73％。
改质剂：70克，改质剂的制备方法包括以下步骤：(1)将巴豆醛：甲醛：马来酸酯按摩尔比为1：2：2比例混合后，放入反应釜中在苯丙氨酸的催化下发生加成反应，加成反应的温度为130℃，时间为16h，得到反应产物；(2)将步骤(1)所得反应产物取出，放入新的反应釜中，在过渡金属催化剂Pt/SiO2的作用下发生芳构化反应，芳构化反应的温度为300℃，时间为12h，即得改质剂。
本实施例还提供了一种路用沥青增延剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按比例称取重组分油、轻组分油、改质剂；
(2)先将轻组分油加热至90℃，然后将改质剂缓慢倒入与轻组分油一起混合均匀并在90℃下持续搅拌150min，使改质剂与轻组分油充分混融改质后，得到改质物；
(3)将重组分油加热至120℃，然后倒入步骤(2)所得改质物，搅拌40min后降至常温，即得路用沥青增延剂。
实施例4
本发明提供了一种道路沥青增延剂，以生产道路沥青增延剂1000g为例，所用的原料及配比为：
重组分油：640克，由阿曼重质脱沥青油与萨里尔重质脱沥青油按4:1质量比混合制得，重组分油的60℃动力粘度＝103Pa.s。
轻组分油：250克，轻组分油的性能如下：饱和烃含量＝19％，稠环芳烃含量＝36％，蜡含量＝1.73％。
改质剂：110克，改质剂的制备方法包括以下步骤：(1)将巴豆醛：甲醛：马来酸酯按摩尔比为1：1：1比例混合后，放入反应釜中在苯胺的催化下发生加成反应，加成反应的温度为120℃，时间为12h，得到反应产物；(2)将步骤(1)所得反应产物取出，放入新的反应釜中，在过渡金属催化剂Pt/Al2O3的作用下发生芳构化反应，芳构化反应的温度为270℃，时间为20h，即得改质剂。
本实施例还提供了一种路用沥青增延剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按比例称取重组分油、轻组分油、改质剂；
(2)先将轻组分油加热至100℃，然后将改质剂缓慢倒入与轻组分油一起混合均匀并在100℃下持续搅拌180min，使改质剂与轻组分油充分混融改质后，得到改质物；
(3)将重组分油加热至110℃，然后倒入步骤(2)所得改质物，搅拌40min后降至常温，即得路用沥青增延剂。
实施例5
本发明提供了一种道路沥青增延剂，以生产道路沥青增延剂1000g为例，所用的原料及配比为：
重组分油：700克，由阿曼重质脱沥青油与萨里尔重质脱沥青油按4:1质量比混合制得，重组分油的60℃动力粘度＝103Pa.s。
轻组分油：200克，轻组分油的性能如下：饱和烃含量＝19％，稠环芳烃含量＝36％，蜡含量＝1.73％。
改质剂：100克，改质剂的制备方法包括以下步骤：(1)将巴豆醛：甲醛：马来酸酯按摩尔比为1：2：2比例混合后，放入反应釜中在苯丙氨酸的催化下发生加成反应，加成反应的温度为130℃，时间为16h，得到反应产物；(2)将步骤(1)所得反应产物取出，放入新的反应釜中，在过渡金属催化剂Pd/SiO2的作用下发生芳构化反应，芳构化反应的温度为300℃，时间为12h，即得改质剂。
本实施例还提供了一种路用沥青增延剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按比例称取重组分油、轻组分油、改质剂；
(2)先将轻组分油加热至100℃，然后将改质剂缓慢倒入与轻组分油一起混合均匀并在100℃下持续搅拌180min，使改质剂与轻组分油充分混融改质后，得到改质物；
(3)将重组分油加热至120℃，然后倒入步骤(2)所得改质物，搅拌60min后降至常温，即得路用沥青增延剂。
实施例6
本发明提供了一种道路沥青增延剂，以生产道路沥青增延剂1000g为例，所用的原料及配比为：
重组分油：820克，由阿曼重质脱沥青油与萨里尔重质脱沥青油按2.5:1质量比混合制得，重组分油的60℃动力粘度＝92Pa.s。
轻组分油：120克，轻组分油的性能如下：饱和烃含量＝19％，稠环芳烃含量＝36％，蜡含量＝1.73％。
改质剂：60克，改质剂的制备方法包括以下步骤：(1)将巴豆醛：甲醛：马来酸酯按摩尔比为1：0.5：0.2比例混合后，放入反应釜中在二乙胺的催化下发生加成反应，加成反应的温度为80℃，时间为18h，得到反应产物；(2)将步骤(1)所得反应产物取出，放入新的反应釜中，在过渡金属催化剂Cu/氧化镁的作用下发生芳构化反应，芳构化反应的温度为380℃，时间为2h，即得改质剂。
本实施例还提供了一种路用沥青增延剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按比例称取重组分油、轻组分油、改质剂；
(2)先将轻组分油加热至80℃，然后将改质剂缓慢倒入与轻组分油一起混合均匀并在80℃下持续搅拌180min，使改质剂与轻组分油充分混融改质后，得到改质物；
(3)将重组分油加热至120℃，然后倒入步骤(2)所得改质物，搅拌60min后降至常温，即得路用沥青增延剂。
实施例7
本发明提供了一种道路沥青增延剂，以生产道路沥青增延剂1000g为例，所用的原料及配比为：
重组分油：680克，由阿曼重质脱沥青油与萨里尔重质脱沥青油按4.5:1质量比混合制得，重组分油的60℃动力粘度＝109Pa.s。
轻组分油：220克，轻组分油的性能如下：饱和烃含量＝19％，稠环芳烃含量＝36％，蜡含量＝1.73％。
改质剂：100克，改质剂的制备方法包括以下步骤：(1)将巴豆醛：甲醛：马来酸酯按摩尔比为1：5：5比例混合后，放入反应釜中在丙胺的催化下发生加成反应，加成反应的温度为160℃，时间为6h，得到反应产物；(2)将步骤(1)所得反应产物取出，放入新的反应釜中，在过渡金属催化剂Au/氧化锌的作用下发生芳构化反应，芳构化反应的温度为120℃，时间为30h，即得改质剂。
本实施例还提供了一种路用沥青增延剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按比例称取重组分油、轻组分油、改质剂；
(2)先将轻组分油加热至100℃，然后将改质剂缓慢倒入与轻组分油一起混合均匀并在100℃下持续搅拌120min，使改质剂与轻组分油充分混融改质后，得到改质物；
(3)将重组分油加热至100℃，然后倒入步骤(2)所得改质物，搅拌60min后降至常温，即得路用沥青增延剂。
实施例8
本发明提供了一种道路沥青增延剂，以生产道路沥青增延剂1000g为例，所用的原料及配比为：
重组分油：740克，由阿曼重质脱沥青油与萨里尔重质脱沥青油按3:1质量比混合制得，重组分油的60℃动力粘度＝98Pa.s。
轻组分油：180克，轻组分油的性能如下：饱和烃含量＝19％，稠环芳烃含量＝36％，蜡含量＝1.73％。
改质剂：80克，改质剂的制备方法包括以下步骤：(1)将巴豆醛：甲醛：马来酸酯按摩尔比为1：3：3比例混合后，放入反应釜中在苯丙氨酸的催化下发生加成反应，加成反应的温度为130℃，时间为16h，得到反应产物；(2)将步骤(1)所得反应产物取出，放入新的反应釜中，在过渡金属催化剂Ni/SiO2的作用下发生芳构化反应，芳构化反应的温度为300℃，时间为12h，即得改质剂。
本实施例还提供了一种路用沥青增延剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按比例称取重组分油、轻组分油、改质剂；
(2)先将轻组分油加热至100℃，然后将改质剂缓慢倒入与轻组分油一起混合均匀并在100℃下持续搅拌180min，使改质剂与轻组分油充分混融改质后，得到改质物；
(3)将重组分油加热至120℃，然后倒入步骤(2)所得改质物，搅拌30min后降至常温，即得路用沥青增延剂。
实施例9
本发明提供了一种道路沥青增延剂，以生产道路沥青增延剂1000g为例，所用的原料及配比为：
重组分油：740克，由阿曼重质脱沥青油与萨里尔重质脱沥青油按3:1质量比混合制得，重组分油的60℃动力粘度＝98Pa.s。
轻组分油：180克，轻组分油的性能如下：饱和烃含量＝19％，稠环芳烃含量＝36％，蜡含量＝1.73％。
改质剂：80克，改质剂的制备方法包括以下步骤：(1)将巴豆醛：甲醛：马来酸酯按摩尔比为1：4：4比例混合后，放入反应釜中在苯丙氨酸的催化下发生加成反应，加成反应的温度为130℃，时间为16h，得到反应产物；(2)将步骤(1)所得反应产物取出，放入新的反应釜中，在过渡金属催化剂Fe/SiO2的作用下发生芳构化反应，芳构化反应的温度为300℃，时间为12h，即得改质剂。
本实施例还提供了一种路用沥青增延剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按比例称取重组分油、轻组分油、改质剂；
(2)先将轻组分油加热至100℃，然后将改质剂缓慢倒入与轻组分油一起混合均匀并在100℃下持续搅拌180min，使改质剂与轻组分油充分混融改质后，得到改质物；
(3)将重组分油加热至120℃，然后倒入步骤(2)所得改质物，搅拌30min后降至常温，即得路用沥青增延剂。
效果例
将糠醛抽出油和实施例1-9制备的路用沥青增延剂，分别按照6％的添加量加入沥青样品中，进行调合，调合完毕后，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20－2011技术标准，对各个调合样品的性能进行检测，测定结果见表1。
表1
从表1的检测结果可以明显看到，虽然糠醛抽出油能改善沥青的延度性能，但对沥青的针入度也产生了较大影响，甚至出现了改变沥青牌号的情况，影响了沥青的使用范围。而本发明的道路沥青增延剂都能在不影响沥青产品针入度的情况下明显改善其延度性能，而且对沥青的其它性能指标不会产生不良影响。
最后所应当说明的是，以上实施例用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者同等替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种路用沥青增延剂，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：重组分油60％-82％，轻组分油12％-28％，改质剂6％-12％。
2.根据权利要求1所述的路用沥青增延剂，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：重组分油64％-78％，轻组分油15％-25％，改质剂7％-17％。
3.根据权利要求2所述的路用沥青增延剂，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：重组分油68％-74％，轻组分油18％-22％，改质剂8％-10％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的路用沥青增延剂，其特征在于，所述重组分油的60℃动力粘度为80Pa.s～120Pa.s。
5.根据权利要求1-4任一项所述的路用沥青增延剂，其特征在于，所述重组分油为阿曼重质脱沥青油与萨里尔重质脱沥青油按一定比例范围混合制得，其中阿曼重质脱沥青油与萨里尔重质脱沥青油的质量比为2:1-5:1。
6.根据权利要求1-3任一项所述的路用沥青增延剂，其特征在于，所述轻组分油为以卢拉原油为原料，通过常减压蒸馏炼制生产出的符合以下要求的减四线馏分油：饱和烃含量＜25％，稠环芳烃含量>20％，蜡含量<2％。
7.根据权利要求1-3任一项所述的路用沥青增延剂，其特征在于，所述改质剂的制备方法为：(1)将巴豆醛，甲醛和马来酸酯按比例混合后，放入反应釜中在有机碱的催化下发生加成反应，得到反应产物；(2)将步骤(1)所得反应产物取出，放入新的反应釜中，在过渡金属催化剂的作用下发生芳构化反应，即得改质剂；其中巴豆醛，甲醛和马来酸酯的摩尔比为巴豆醛：甲醛：马来酸酯＝1：0.5：0.2～1：5：5。
8.根据权利要求7所述的路用沥青增延剂，其特征在于，所述有机碱为苯丙氨酸、二乙胺、三乙胺、丙胺、苯胺中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的路用沥青增延剂，其特征在于，所述过渡金属催化剂为负载型金属催化剂，其中负载型金属催化剂的载体为氧化锌、氧化铝、氧化镁、氧化硅中的一种，负载金属为Pt、Cu、Pd、Au、Ni、Fe中的至少一种。
10.一种权利要求1-9任一项路用沥青增延剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按比例称取重组分油、轻组分油、改质剂；
(2)先将轻组分油加热至80-100℃，然后将改质剂缓慢倒入与轻组分油一起混合均匀并在80-100℃下持续搅拌120-180min，使改质剂与轻组分油充分混融改质后，得到改质物；
(3)将重组分油加热至100-120℃，然后倒入步骤(2)所得改质物，搅拌30-60min后降至常温，即得路用沥青增延剂。
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