CN114806199A - 一种复合废机油基沥青再生剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及道路工程再生沥青技术领域,具体涉及一种复合废机油基沥青再生剂及其制备方法和应用,复合废机油基沥青再生剂由以下重量份数的原料制成:基础油,60‑80份;废机油残留物,10‑30份;增塑剂,2‑10份;抗老化剂,1‑3份;抗剥落剂,1‑5份;增强剂,1‑5份。本发明以基础油和废机油残留物作为主要成分,辅以增塑剂、抗老化剂、抗剥落剂和增强剂,制备复合废机油基沥青再生剂。本发明在实现废机油残留物回收再利用的同时,又降低了再生剂的经济成本。同时,本发明所制备的复合废机油基沥青再生剂能在一定程度上改善废旧沥青的高低温性能,并且再生效果明显。

Description

一种复合废机油基沥青再生剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及道路工程再生沥青技术领域,具体来说是一种复合废机油基沥青再生剂及其制备方法和应用。
背景技术
截止2020年底,根据交通运输部官网统计的《2020年交通运输行业发展统计公报》显示,全国公路总里程519.81万公里,公路养护里程514.40万公里,占公路总里程的99%,道路的养护工作已经成为了未来发展的重中之重,而在道路养护工作中面临的一个挑战是如何合理利用废旧沥青结合料,因此对于废旧沥青结合料的再生处理成为了一种行之有效的方法。
目前对于沥青再生技术主要是将再生剂加入到废旧沥青中进行再生处理;常见的沥青再生剂都是采用石油副产品和添加剂简单调和而成,虽然可以在一定程度上恢复废旧沥青的性能,但再生沥青的二次抗老化能力和与集料之间的黏附性能较差,同时随着对工业原材料消耗量的急剧增长,石油资源也逐渐减少,再生剂原材料高昂的价格也限制了废旧沥青的二次利用。
伴随着工业产品和原材料的消耗量剧增,我国每年产生的汽车废机油就达到上千吨,对于大部分废机油能通过离心过滤、蒸馏等一系列工序改进为润滑油等进行二次利用,而对于少部分废机油因杂质过多无法回收为润滑油,只能作为废机油残留物被遗弃,不仅会造成大量的污染,也不符合国家可持续发展的战略。
目前,很多研究人员致力于废机油沥青再生剂的研究,废机油残留物中的轻质组分虽然在一定程度上能软化废旧沥青,但也会影响再生沥青的高温性能,而在使用过程也更容易发生低温病害。因此,为了能够合理利用废机油残留物在沥青再生剂中的应用,急需开发一种耐久性良好的废机油基沥青再生剂,为道路材料可持续发展提供新思路。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足,本发明提供了一种复合废机油基沥青再生剂及其制备方法和应用;本发明以基础油和废机油残留物作为主要成分,辅以增塑剂、抗老化剂、抗剥落剂和增强剂,制备复合废机油基沥青再生剂。本发明在实现废机油残留物回收再利用的同时,又降低了再生剂的经济成本。同时,本发明所制备的复合废机油基沥青再生剂能在一定程度上改善废旧沥青的高低温性能,并且再生效果明显。
为实现上述目的,本发明的技术方案如下:
一种复合废机油基沥青再生剂,由以下重量份数的原料制成:基础油,60-80份;废机油残留物,10-30份;增塑剂,2-10份;抗老化剂,1-3份;抗剥落剂,1-5份;增强剂,1-5份。
优选的,所述基础油为高芳烃油,且芳香分的质量分数大于70%。
优选的,所述废机油残留物是废机油经过过滤、离心分离、蒸馏工艺处理后的残留物。
优选的,所述增塑剂选自环氧大豆油、邻苯二甲酸二异辛酯或二者的混合。
优选的,所述抗老化剂选自橡胶抗老剂,其包括但不限于2,6-二叔丁基对甲酚、N,N’-二苯基对苯二胺、二烷基二硫代磷酸盐。
优选的,所述抗剥落剂选自新型非胺类沥青抗剥落剂,新型非胺类沥青抗剥落剂能够同时适用于酸性石料、碱性石料与再生沥青之间的粘合。
优选的,所述增强剂为岩沥青,岩沥青中含有大量的胶质,能够改善再生剂的胶体结构,从而使再生剂结构变得稳定。
本发明还保护了复合废机油基沥青再生剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤一:按配方称取各原料,将基础油于120-140℃条件下搅拌5-10min后,继续加入废机油残留物,在300-500r/min下持续搅拌5-10min,制得再生剂母液;
步骤二:于120-140℃条件下,向再生剂母液中加入抗老化剂,在800-1000r/min下剪切20-30min后,得到基础液;
步骤三:将基础液降温至90-110℃,加入增塑剂、抗剥落剂和增强剂,在200-300r/min下搅拌10-15min后冷却至室温,得到复合废机油基沥青再生剂。
本发明还保护了复合废机油基沥青再生剂在制备道路工程沥青再生剂中的应用。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
1、本发明以较低的价格回收废机油残留物,既实现了废机油残留物的循环利用,又达到保护环境的效果;
2、本发明中抗老化剂为常见的橡胶抗老化剂,具有对热、氧老化具有较好的防护作用,能够改善再生沥青的抗老化性能;抗剥落剂采用“新型非胺类”抗剥落剂,能够提高集料、废机油残留物和再生剂其他组分之间的黏附性能,少量抗老化剂和抗剥落剂的使用,能够解决再生沥青二次抗老化和黏附性差问题;增强剂能够加速各组分和废旧沥青之间的相互作用,提高反应速率,同时增强废机油残留物复合再生剂的粘结性能;基础油和增塑剂能够在一定程度上对废旧沥青进行物理修复和提升沥青再生剂的再生效果。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述,但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。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的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。本发明各实施例中所述实验方法,如无特殊说明,均为常规方法。
下述实验方法和检测方法,如没有特殊说明,均为常规方法;下述试剂和原料,如没有特殊说明,均为市售。
实施例1
一种复合废机油基沥青再生剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤一:按照质量份数,将60份高芳烃油作为基础油加入至预热好的反应釜中并保温至130℃,以200r/min条件下持续搅拌5min后,将30份废机油残留物加入到反应釜中,继续在300r/min下持续搅拌8min,搅拌过程保温至130℃,制得再生剂母液;
步骤二:将反应釜降温至120℃,然后向再生剂母液中加入3份抗老化剂2,6-二叔丁基对甲酚,在1000r/min下剪切30min后,得到基础液;
步骤三:将基础液降温至100℃,加入2份增塑剂环氧大豆油、2份抗剥落剂和3份增强剂,并在300r/min下搅拌15min,搅拌完成后冷却至室温,得到复合废机油基沥青再生剂。
实施例2
一种复合废机油基沥青再生剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤一:按照质量份数,将65份高芳烃油作为基础油加入至预热好的反应釜中并保温至130℃,以200r/min条件下持续搅拌8min后,将20份废机油残留物加入到反应釜中,继续在300r/min下持续搅拌5min,搅拌过程保温至130℃,制得再生剂母液;
步骤二:将反应釜降温至120℃,然后向再生剂母液中加入1份抗老化剂2,6-二叔丁基对甲酚,在1000r/min下剪切15min后,得到基础液;
步骤三:将基础液降温至100℃,加入7份增塑剂环氧大豆油、2份抗剥落剂和5份增强剂,并在300r/min下搅拌20min,搅拌完成后冷却至室温,得到复合废机油基沥青再生剂。
实施例3
一种复合废机油基沥青再生剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤一:按照质量份数,将80份高芳烃油作为基础油加入至预热好的反应釜中并保温至130℃,以200r/min条件下持续搅拌10min后,将10份废机油残留物加入到反应釜中,继续在300r/min下持续搅拌5min,搅拌过程保温至130℃,制得再生剂母液;
步骤二:将反应釜降温至120℃,然后向再生剂母液中加入2份抗老化剂2,6-二叔丁基对甲酚,在1000r/min下剪切25min后,得到基础液;
步骤三:将基础液降温至100℃,加入3份增塑剂环氧大豆油、2.5份抗剥落剂和2.5份增强剂,并在300r/min下搅拌15min,搅拌完成后冷却至室温,得到复合废机油基沥青再生剂。
实施例4
一种复合废机油基沥青再生剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤一:按照质量份数,将70份高芳烃油作为基础油加入至预热好的反应釜中并保温至120℃,以300r/min条件下持续搅拌10min后,将10份废机油残留物加入到反应釜中,继续在500r/min下持续搅拌5min,搅拌过程120℃保温,制得再生剂母液;
步骤二:于120℃下,向再生剂母液中加入2份抗老化剂N,N’-二苯基对苯二胺,在800r/min下剪切30min后,得到基础液;
步骤三:将基础液降温至90℃,加入10份增塑剂环氧大豆油、1份抗剥落剂和1份增强剂,并在200r/min下搅拌15min,搅拌完成后冷却至室温,得到复合废机油基沥青再生剂。
实施例5
一种复合废机油基沥青再生剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤一:按照质量份数,将75份高芳烃油作为基础油加入至预热好的反应釜中并保温至140℃,以300r/min条件下持续搅拌5min后,将20份废机油残留物加入到反应釜中,继续在300r/min下持续搅拌10min,搅拌过程140℃保温,制得再生剂母液;
步骤二:于140℃下,向再生剂母液中加入2份抗老化剂二烷基二硫代磷酸盐,在900r/min下剪切25min后,得到基础液;
步骤三:将基础液降温至110℃,加入8份增塑剂环氧大豆油、5份抗剥落剂和2份增强剂,并在250r/min下搅拌15min,搅拌完成后冷却至室温,得到复合废机油基沥青再生剂。
对比例1
将废弃机油残留物直接作为一种沥青再生剂,所用废机油残留物是经分子蒸馏工艺处理后的残留物。
对比例2
一种复合废机油基沥青再生剂,其实验步骤与实施例2相同,不同之处仅在于未添加增塑剂、增强剂、抗老化剂和抗剥落剂,具体步骤如下所示:
根据质量份数,将65份的高芳烃油作为基础油加入至预热好的反应釜中并保温至130℃,并以200r/min搅拌5min;再将经过蒸馏等工艺处理后的20份废机油残留物加入到反应釜中以300r/min搅拌8min,搅拌过程保温在130℃,搅拌完成后冷却至室温,制得一种沥青再生剂。
下面对实施例1-3及对比例1的沥青再生剂进行研究,具体性能测试如下所示:
根据《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521-2019),对实施例1-3和对比例1-2中所制备的样品进行性能检测,以粘度为主要控制指标研究沥青再生剂的性能,再生剂基本性能检测结果详见表1。
表1废机油残留物复合再生剂基本性能检测结果对照表
Figure BDA0003636891610000071
Figure BDA0003636891610000081
表1中给出了薄膜烘箱老化前60℃的黏度和闪点,对比例2与实施例1-3的样品在薄膜烘箱老化前的黏度和闪点均符合技术要求,这说明了以废机油残留物和轻质组分基础油制备再生剂具有可行性;而在薄膜烘箱老化后,与对比例2中只加入废机油残留物和芳烃油的再生剂相比,实施例1-3黏度比和质量损失均有一定程度的下降,这说明了抗老化剂和增塑剂等的改性抑制了再生剂的老化;实施例1-3与对比例1-2对比可知,只有对比例1中废机油残留物作为一种沥青再生剂时,闪点不满足规范要求,说明废机油残留物掺量较多会影响再生剂的安全性能;经由实施例1-3可知,本发明制备的再生剂其性能满足《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521-2019)中的要求。
为了验证复合废机油基沥青再生剂的再生效果,选择先经过短期老化再经过长期老化的沥青进行再生试验。根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG/T E20-2011),制备再生沥青结合料并进行性能检测,再生沥青结合料是将老化的沥青分别与实施例1-3及对比例1-2的沥青再生剂混合而成,以针入度、软化点和延度为评价指标评价再生沥青的性能,再生沥青基本性能检测结果详见表2。
表2再生沥青结合料性能检测结果对照表
Figure BDA0003636891610000082
Figure BDA0003636891610000091
表2中给出了薄膜烘箱老化前的针入度、软化点和15℃延度,对比例2与实施例1-3的样品在薄膜烘箱老化前的针入度、软化点和15℃延度均能够满足90号沥青的技术要求,这说明了以废机油残留物和轻质组分基础油制备再生剂具有可行性;针入度代表稠度,延度代表低温性能,软化点代表高温性能,在薄膜烘箱老化后,实施例1-3和对比例1-2对比可知,缺少芳烃油、增塑剂、抗老化剂和抗剥落剂制备出的对比例1-2的再生沥青结合料中,其质量变化和软化点均高于实施例,15℃延度远低于实施例,结果说明了:实施例1-3中的三种再生沥青结合料在经理薄膜老化后具有较好的高温性能和低温性能。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种复合废机油基沥青再生剂,其特征在于,由以下重量份数的原料制成:基础油,60-80份;废机油残留物,10-30份;增塑剂,2-10份;抗老化剂,1-3份;抗剥落剂,1-5份;增强剂,1-5份。
2.根据权利要求1所述的一种复合废机油基沥青再生剂,其特征在于,所述基础油为高芳烃油,且芳香分的质量分数大于70%。
3.根据权利要求1所述的一种复合废机油基沥青再生剂,其特征在于,所述废机油残留物是废机油经过过滤、离心分离、蒸馏工艺处理后的残留物。
4.根据权利要求1所述的一种复合废机油基沥青再生剂,其特征在于,所述增塑剂选自环氧大豆油、邻苯二甲酸二异辛酯或二者的混合。
5.根据权利要求1所述的一种复合废机油基沥青再生剂,其特征在于,所述抗老化剂选自橡胶抗老剂,其包括但不限于2,6-二叔丁基对甲酚、N,N’-二苯基对苯二胺、二烷基二硫代磷酸盐。
6.根据权利要求1所述的一种复合废机油基沥青再生剂,其特征在于,所述抗剥落剂选自新型非胺类沥青抗剥落剂。
7.根据权利要求1所述的一种复合废机油基沥青再生剂,其特征在于,所述增强剂为岩沥青。
8.一种权利要求1-7任一项所述的复合废机油基沥青再生剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一:按配方称取各原料,将基础油于120-140℃条件下搅拌5-10min后,继续加入废机油残留物,在300-500r/min下持续搅拌5-10min,制得再生剂母液;
步骤二:于120-140℃条件下,向再生剂母液中加入抗老化剂,在800-1000r/min下剪切20-30min后,得到基础液;
步骤三:将基础液降温至90-110℃,加入增塑剂、抗剥落剂和增强剂,在200-300r/min下搅拌10-15min后冷却至室温,得到复合废机油基沥青再生剂。
9.一种权利要求1所述的复合废机油基沥青再生剂在制备道路工程沥青再生剂中的应用。
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