CN114702833A - 一种环保的改性防水沥青的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及沥青技术领域，且公开了一种环保的改性防水沥青的制备方法，包括以下步骤：S1：准备原料，基质沥青15‑30份、植物沥青35‑45份、岩沥青23‑40份、抗老化剂0.5‑10份、石油树脂0.5‑3份；S2：混合，把基质沥青、植物沥青和岩沥青倒入到搅拌缸中进行加热搅拌，原料的质量配比为：植物沥青30‑50％，岩沥青20‑45％，基质沥青10‑35％；S3：加入添加剂。本发明不仅能够通过植物沥青和岩沥青配合使用，实现环保低污染的目的，同时能够通过胶粉使沥青整体结构更加的均匀密实，从而在实际运用过程中不易发生开裂，还能够通过改性剂使沥青具有较好的高温抗车辙能力和抗水损害能力。
Description
本发明涉及沥青技术领域，具体为一种环保的改性防水沥青的制备方法。
背景技术
多年来，随着我国石油工业的快速发展壮大，同时伴随着沥青产量不断地增加，沥青类建筑防水材料逐渐成为我国建筑防水的主要原材料，建筑类沥青的来源更加的广泛，应用范围也广泛，通常使用的建筑沥青品种包括一般建筑沥青、屋面沥青、防水防潮沥青、防水工程沥青等，主要用于屋面、地面防水防潮层及其它建筑工程。
我国目前的建筑防水材料大多数以沥青为基材，随着现代工业的发展，不仅对提高沥青的附加值提出要求，更重要的是保护人类健康和自然环境，然而常规的沥青材料在使用的过程中会存在一些污染，不能满足人们要求，开发低毒、低污染的环保型沥青具有十分重要的意义，因此，提出一种环保的改性防水沥青的制备方法显得非常必要。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种环保的改性防水沥青的制备方法，解决了目前市场上沥青材料中会存在一些污染物质，对环境和人体造成一定的伤害，不能满足人们要求的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种环保的改性防水沥青的制备方法，包括以下步骤：
S1：准备原料，基质沥青15-30份、植物沥青35-45份、岩沥青23-40份、抗老化剂0.5-10份、石油树脂0.5-3份，胶粉5-14份，改性剂2-5份，促进剂5-20份，氧化剂5-12份、低共熔溶剂8-15份；
S2：混合，把基质沥青、植物沥青和岩沥青倒入到搅拌缸中进行加热搅拌，原料的质量配比为：植物沥青30-50％，岩沥青20-45％，基质沥青10-35％；
S3：加入添加剂，朝混合后的原料内加入抗老化剂，并充分搅拌，然后加入改性剂搅拌，用高速剪切机剪切，再搅拌；
S4：聚合反应，将S3中的原料置于反应釜内，依次加入石油树脂和胶粉，充分搅拌40-75min至混合均匀，然后进行聚合反应得到高软化点沥青；
S5：促进反应，在高软化点沥青中加入促进剂，在210-380r/min转速下充分搅拌8-25min，制得改性防水沥青；
S6：制备环保沥青混合物，将改性防水沥青与氧化剂、低共熔溶剂混合并加热反应；
S7：冷却蒸馏，反应结束后，用氮气吹扫至冷却，将环保沥青混合物恒温聚合7-22h，停氮气，在12-45kPa压力下蒸馏，干燥5-6h后即制得环保的改性防水沥青。
作为本发明再进一步的方案，所述S1中岩沥青选自青川岩沥青和布敦岩沥青中的一种或两种，基质沥青采用SBS改性沥青、氯丁橡胶改性沥青或顺丁橡胶改性沥。
进一步的，所述S2中加热的温度为80-100℃，转速为800-1200rpm，搅拌时间为15-20min。
在前述方案的基础上，所述S3中抗老化剂在280-420r/min转速下充分搅拌4-16min，然后继续升温至152-168℃，加入改性剂搅拌19-42min，用高速剪切机在1950-2550r/min转速下剪切47-74min，再搅拌17-44min，此过程恒温在155-168℃。
进一步的，所述S3中改性剂选用蒽油、栲胶、苯甲醛、对苯二甲醛、对甲基苯甲醛、肉桂醛、水杨醛、二乙烯基苯、乙醛、糠醛中任意两种或两种以上。
在前述方案的基础上，所述S4中的聚合反应以5℃/min速率升温至380-420℃，在1.6-2.5MPa压力下热聚合反应4-6h得到聚合沥青，聚合沥青在短程蒸发器中有效停留时间2-4min，温度为320-350℃，压力为60-80Pa。
进一步的，所述S5中促进剂选用磺酸、甲基磺酸、乙基磺酸、苯磺酸、氨基磺酸、对甲基苯磺酸、对羟基苯磺酸、对氨基苯磺酸或对乙酰氨基苯磺酸中的任意两种或两种以上。
在前述方案的基础上，所述S6中改性防水沥青与氧化剂的质量配比为3：5-7，改性防水沥青与低共熔溶剂的质量配比为2：3-7，低共熔溶剂为氯化胆碱-苯甲酸、氯化胆碱-苯乙酸、氯化胆碱-苯丙酸、氯化胆碱-丙二酸和氯化胆碱-苹果酸中的两种或两种以上，所述氧化剂为高铁酸钾和次氯酸钠的混合物。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种环保的改性防水沥青的制备方法，具备以下有益效果：
1、本发明植物沥青含有淄博、维生素E和大量高级脂肪酸，其加入到基质沥青中，能起到与温拌剂相同的降黏效果，可使沥青结合料与矿料充分的裹覆，既能提高混合料的力学性能，又能实现环保节能的目的，具有黏度小、与沥青化学组分相似、低温条件下具有很好流动性的特点，因此可以保证混合料的充分拌和、裹覆与有效压实。
2、本发明通过胶粉使沥青中的其他各组分之间紧紧粘附在一起，使沥青的内部不易出现空隙，且其整体结构更加的均匀密实，从而在实际运用过程中不易发生开裂。
3、本发明无改性剂和促进剂残留，蒸馏是为了回收促进剂，从而使制得的环保沥青苯并芘含量大大降低，对人类健康和治理环境污染具有非常重要的意义。
4、本发明中岩沥青性能稳定、富含大量活性物质和微量元素，可以改善混合料抗氧化和抗剥落性能的特点，岩沥青的加入可以提高混合料的稳定度，即会对混合料的高温性能有一定的影响，这是由于岩沥青的分子量很大并且具有很高的活性，岩沥青的加入会使得沥青中的大胶束破裂，然后迅速与基质沥青中的小分子结合形成半聚合作用，从而大大提高混合料的高温稳定性，岩沥青的加入，可进一步改变基质沥青的使用性能，提高混合料的路用性能，以及提高混合料的抗车辙、抗剥落、抗老化抗高温和耐候性能。
5、本发明在沥青材料中添加改性剂，添加后在胶结料内部形成润滑高分子链状结构，较大幅度地降低混合料的拌和与碾合温度，节约能源消耗，压实性能好，减少碾压次数，路面质量好，具有较好的高温抗车辙能力、抗水损害能力和抗老化能力等，烟雾和气体排放量少，非常环保，应用范围广，可以使用在隧道路面、钢桥面摊铺、重载道路或机场跑道等。
6、本发明的沥青抗疲劳性能、抗老化性性能和耐热稳定性能好，节能环保效果显著，高温抗车辙性能、低温抗开裂性能、阻燃性能和路用性能优异，是一种高性能环保沥青材料。
7、本发明的制备方法工艺简单，操作控制方便，设备投入少，耗能低，制备效率高，适合连续工业化生产，具有较高的推广应用价值。
附图说明
图1为本发明提出的一种环保的改性防水沥青的制备方法的流程结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参照图1，一种环保的改性防水沥青的制备方法，包括以下步骤：
S1：准备原料，基质沥青16份、植物沥青36份、岩沥青24份、抗老化剂2份、石油树脂1份，胶粉8份，改性剂3份，促进剂9份，氧化剂6份、低共熔溶剂11份；
S2：混合，把基质沥青、植物沥青和岩沥青倒入到搅拌缸中进行加热搅拌，原料的质量配比为：植物沥青40％，岩沥青36％，基质沥青24％，植物沥青含有淄博、维生素E和大量高级脂肪酸，其加入到基质沥青中，能起到与温拌剂相同的降黏效果，可使沥青结合料与矿料充分的裹覆，既能提高混合料的力学性能，又能实现环保节能的目的，具有黏度小、与沥青化学组分相似、低温条件下具有很好流动性的特点，因此可以保证混合料的充分拌和、裹覆与有效压实；
S3：加入添加剂，朝混合后的原料内加入抗老化剂，并充分搅拌，然后加入改性剂搅拌，用高速剪切机剪切，再搅拌；
S4：聚合反应，将S3中的原料置于反应釜内，依次加入石油树脂和胶粉，充分搅拌47min至混合均匀，然后进行聚合反应得到高软化点沥青，胶粉使沥青中的其他各组分之间紧紧粘附在一起，使沥青的内部不易出现空隙，且其整体结构更加的均匀密实，从而在实际运用过程中不易发生开裂；
S5：促进反应，在高软化点沥青中加入促进剂，在250r/min转速下充分搅拌14min，制得改性防水沥青；
S6：制备环保沥青混合物，将改性防水沥青与氧化剂、低共熔溶剂混合并加热反应；
S7：冷却蒸馏，反应结束后，用氮气吹扫至冷却，将环保沥青混合物恒温聚合12h，停氮气，在20kPa压力下蒸馏，干燥5h后即制得环保的改性防水沥青，蒸馏是为了回收促进剂，从而使制得的环保沥青苯并芘含量大大降低，对人类健康和治理环境污染具有非常重要的意义。
尤其的，本发明中S1中岩沥青选自青川岩沥青和布敦岩沥青中的一种或两种，基质沥青采用SBS改性沥青、氯丁橡胶改性沥青或顺丁橡胶改性沥，岩沥青性能稳定、富含大量活性物质和微量元素，可以改善混合料抗氧化和抗剥落性能的特点，岩沥青的加入可以提高混合料的稳定度，即会对混合料的高温性能有一定的影响，这是由于岩沥青的分子量很大并且具有很高的活性，岩沥青的加入会使得沥青中的大胶束破裂，然后迅速与基质沥青中的小分子结合形成半聚合作用，从而大大提高混合料的高温稳定性，岩沥青的加入，可进一步改变基质沥青的使用性能，提高混合料的路用性能，以及提高混合料的抗车辙、抗剥落、抗老化抗高温和耐候性能，S2中加热的温度为85℃，转速为900rpm，搅拌时间为16min，S3中抗老化剂在320r/min转速下充分搅拌8min，然后继续升温至156℃，加入改性剂搅拌25min，用高速剪切机在2100r/min转速下剪切52min，再搅拌25min，此过程恒温在158℃，改性剂添加后在胶结料内部形成润滑高分子链状结构，较大幅度地降低混合料的拌和与碾合温度，节约能源消耗，压实性能好，减少碾压次数，路面质量好，具有较好的高温抗车辙能力、抗水损害能力和抗老化能力等，烟雾和气体排放量少，非常环保，应用范围广，可以使用在隧道路面、钢桥面摊铺、重载道路或机场跑道等。
需要说明的是，S3中改性剂选用蒽油、栲胶、苯甲醛、对苯二甲醛、对甲基苯甲醛、肉桂醛、水杨醛、二乙烯基苯、乙醛、糠醛中任意两种或两种以上，本发明的制备方法工艺简单，操作控制方便，设备投入少，耗能低，制备效率高，适合连续工业化生产，具有较高的推广应用价值，S4中的聚合反应以5℃/min速率升温至390℃，在1.8MPa压力下热聚合反应4.2h得到聚合沥青，聚合沥青在短程蒸发器中有效停留时间2.5min，温度为330℃，压力为65Pa，S5中促进剂选用磺酸、甲基磺酸、乙基磺酸、苯磺酸、氨基磺酸、对甲基苯磺酸、对羟基苯磺酸、对氨基苯磺酸或对乙酰氨基苯磺酸中的任意两种或两种以上，S6中改性防水沥青与氧化剂的质量配比为3：5，改性防水沥青与低共熔溶剂的质量配比为2：3，低共熔溶剂为氯化胆碱-苯甲酸、氯化胆碱-苯乙酸、氯化胆碱-苯丙酸、氯化胆碱-丙二酸和氯化胆碱-苹果酸中的两种或两种以上，氧化剂为高铁酸钾和次氯酸钠的混合物。
实施例2
参照图1，一种环保的改性防水沥青的制备方法，包括以下步骤：
S1：准备原料，基质沥青25份、植物沥青42份、岩沥青36份、抗老化剂8份、石油树脂2份，胶粉12份，改性剂4份，促进剂18份，氧化剂11份、低共熔溶剂13份；
S2：混合，把基质沥青、植物沥青和岩沥青倒入到搅拌缸中进行加热搅拌，原料的质量配比为：植物沥青48％，岩沥青30％，基质沥青22％，植物沥青含有淄博、维生素E和大量高级脂肪酸，其加入到基质沥青中，能起到与温拌剂相同的降黏效果，可使沥青结合料与矿料充分的裹覆，既能提高混合料的力学性能，又能实现环保节能的目的，具有黏度小、与沥青化学组分相似、低温条件下具有很好流动性的特点，因此可以保证混合料的充分拌和、裹覆与有效压实；
S3：加入添加剂，朝混合后的原料内加入抗老化剂，并充分搅拌，然后加入改性剂搅拌，用高速剪切机剪切，再搅拌；
S4：聚合反应，将S3中的原料置于反应釜内，依次加入石油树脂和胶粉，充分搅拌70min至混合均匀，然后进行聚合反应得到高软化点沥青，胶粉使沥青中的其他各组分之间紧紧粘附在一起，使沥青的内部不易出现空隙，且其整体结构更加的均匀密实，从而在实际运用过程中不易发生开裂；
S5：促进反应，在高软化点沥青中加入促进剂，在360r/min转速下充分搅拌22min，制得改性防水沥青；
S6：制备环保沥青混合物，将改性防水沥青与氧化剂、低共熔溶剂混合并加热反应；
S7：冷却蒸馏，反应结束后，用氮气吹扫至冷却，将环保沥青混合物恒温聚合18h，停氮气，在40kPa压力下蒸馏，干燥6h后即制得环保的改性防水沥青，蒸馏是为了回收促进剂，从而使制得的环保沥青苯并芘含量大大降低，对人类健康和治理环境污染具有非常重要的意义。
尤其的，本发明中S1中岩沥青选自青川岩沥青和布敦岩沥青中的一种或两种，基质沥青采用SBS改性沥青、氯丁橡胶改性沥青或顺丁橡胶改性沥，岩沥青性能稳定、富含大量活性物质和微量元素，可以改善混合料抗氧化和抗剥落性能的特点，岩沥青的加入可以提高混合料的稳定度，即会对混合料的高温性能有一定的影响，这是由于岩沥青的分子量很大并且具有很高的活性，岩沥青的加入会使得沥青中的大胶束破裂，然后迅速与基质沥青中的小分子结合形成半聚合作用，从而大大提高混合料的高温稳定性，岩沥青的加入，可进一步改变基质沥青的使用性能，提高混合料的路用性能，以及提高混合料的抗车辙、抗剥落、抗老化抗高温和耐候性能，S2中加热的温度为95℃，转速为1100rpm，搅拌时间为18min，S3中抗老化剂在400r/min转速下充分搅拌14min，然后继续升温至162℃，加入改性剂搅拌40min，用高速剪切机在2450r/min转速下剪切70min，再搅拌42min，此过程恒温在160℃，改性剂添加后在胶结料内部形成润滑高分子链状结构，较大幅度地降低混合料的拌和与碾合温度，节约能源消耗，压实性能好，减少碾压次数，路面质量好，具有较好的高温抗车辙能力、抗水损害能力和抗老化能力等，烟雾和气体排放量少，非常环保，应用范围广，可以使用在隧道路面、钢桥面摊铺、重载道路或机场跑道等。
需要说明的是，S3中改性剂选用蒽油、栲胶、苯甲醛、对苯二甲醛、对甲基苯甲醛、肉桂醛、水杨醛、二乙烯基苯、乙醛、糠醛中任意两种或两种以上，本发明的制备方法工艺简单，操作控制方便，设备投入少，耗能低，制备效率高，适合连续工业化生产，具有较高的推广应用价值，S4中的聚合反应以5℃/min速率升温至400℃，在2.3MPa压力下热聚合反应6h得到聚合沥青，聚合沥青在短程蒸发器中有效停留时间4min，温度为345℃，压力为78Pa，S5中促进剂选用磺酸、甲基磺酸、乙基磺酸、苯磺酸、氨基磺酸、对甲基苯磺酸、对羟基苯磺酸、对氨基苯磺酸或对乙酰氨基苯磺酸中的任意两种或两种以上，S6中改性防水沥青与氧化剂的质量配比为3：7，改性防水沥青与低共熔溶剂的质量配比为2：5，低共熔溶剂为氯化胆碱-苯甲酸、氯化胆碱-苯乙酸、氯化胆碱-苯丙酸、氯化胆碱-丙二酸和氯化胆碱-苹果酸中的两种或两种以上，氧化剂为高铁酸钾和次氯酸钠的混合物。
在该文中的描述中，需要说明的是，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种环保的改性防水沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：准备原料，基质沥青15-30份、植物沥青35-45份、岩沥青23-40份、抗老化剂0.5-10份、石油树脂0.5-3份，胶粉5-14份，改性剂2-5份，促进剂5-20份，氧化剂5-12份、低共熔溶剂8-15份；
S2：混合，把基质沥青、植物沥青和岩沥青倒入到搅拌缸中进行加热搅拌，原料的质量配比为：植物沥青30-50％，岩沥青20-45％，基质沥青10-35％；
S3：加入添加剂，朝混合后的原料内加入抗老化剂，并充分搅拌，然后加入改性剂搅拌，用高速剪切机剪切，再搅拌；
S4：聚合反应，将S3中的原料置于反应釜内，依次加入石油树脂和胶粉，充分搅拌40-75min至混合均匀，然后进行聚合反应得到高软化点沥青；
S5：促进反应，在高软化点沥青中加入促进剂，在210-380r/min转速下充分搅拌8-25min，制得改性防水沥青；
S6：制备环保沥青混合物，将改性防水沥青与氧化剂、低共熔溶剂混合并加热反应；
S7：冷却蒸馏，反应结束后，用氮气吹扫至冷却，将环保沥青混合物恒温聚合7-22h，停氮气，在12-45kPa压力下蒸馏，干燥5-6h后即制得环保的改性防水沥青。
2.根据权利要求1所述的一种环保的改性防水沥青的制备方法，其特征在于，所述S1中岩沥青选自青川岩沥青和布敦岩沥青中的一种或两种，基质沥青采用SBS改性沥青、氯丁橡胶改性沥青或顺丁橡胶改性沥。
3.根据权利要求2所述的一种环保的改性防水沥青的制备方法，其特征在于，所述S2中加热的温度为80-100℃，转速为800-1200rpm，搅拌时间为15-20min。
4.根据权利要求1所述的一种环保的改性防水沥青的制备方法，其特征在于，所述S3中抗老化剂在280-420r/min转速下充分搅拌4-16min，然后继续升温至152-168℃，加入改性剂搅拌19-42min，用高速剪切机在1950-2550r/min转速下剪切47-74min，再搅拌17-44min，此过程恒温在155-168℃。
5.根据权利要求4所述的一种环保的改性防水沥青的制备方法，其特征在于，所述S3中改性剂选用蒽油、栲胶、苯甲醛、对苯二甲醛、对甲基苯甲醛、肉桂醛、水杨醛、二乙烯基苯、乙醛、糠醛中任意两种或两种以上。
6.根据权利要求5所述的一种环保的改性防水沥青的制备方法，其特征在于，所述S4中的聚合反应以5℃/min速率升温至380-420℃，在1.6-2.5MPa压力下热聚合反应4-6h得到聚合沥青，聚合沥青在短程蒸发器中有效停留时间2-4min，温度为320-350℃，压力为60-80Pa。
7.根据权利要求1所述的一种环保的改性防水沥青的制备方法，其特征在于，所述S5中促进剂选用磺酸、甲基磺酸、乙基磺酸、苯磺酸、氨基磺酸、对甲基苯磺酸、对羟基苯磺酸、对氨基苯磺酸或对乙酰氨基苯磺酸中的任意两种或两种以上。
8.根据权利要求1所述的一种环保的改性防水沥青的制备方法，其特征在于，所述S6中改性防水沥青与氧化剂的质量配比为3：5-7，改性防水沥青与低共熔溶剂的质量配比为2：3-7，低共熔溶剂为氯化胆碱-苯甲酸、氯化胆碱-苯乙酸、氯化胆碱-苯丙酸、氯化胆碱-丙二酸和氯化胆碱-苹果酸中的两种或两种以上，所述氧化剂为高铁酸钾和次氯酸钠的混合物。
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