CN1342726A - 一种改质煤沥青筑路油的制造方法 - Google Patents

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张初永
陈新桂
毛慧
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Abstract

本发明以煤沥青、焦化溶剂油为主要原料,添加适量高分子材料以及抗老化剂,经物理与化学改质制造出具有优良延展性、弹塑性、抗老性以及粘附性的高等级道路沥青。改质工艺的特点为:充分利用焦化现有煤焦油蒸馏工艺与设备。具有工艺简单、无污染与能耗低的优点。该产品既可以取代现有的普通煤沥青筑路油,也可以作为铺筑高等级道路的高等级筑路油使用。

Description

一种改质煤沥青筑路油的制造方法
本发明属于筑路原材料技术领域，具体涉及一种以煤沥青和焦化溶剂油为原料用化学改质制造煤沥青筑路油的方法。
近几年来，随着交通建设的迅速发展，筑路对筑路油和道路沥青的质量要求愈来愈高。目前筑路用油可以分为两大类，一是焦化厂生产的普通煤沥青筑路油；二是炼油厂生产的石油类筑路油。对普通的煤沥青筑路油，其生产方法是用煤沥青与蒽油直接调配的方法生产的，已完全不能满足现代道路建设的发展需要，主要表现为：与集合料的粘附性差，高温易流淌，低温易脆裂，耐老化性差等缺点，尤其是低温脆裂对路面的破坏性大。炼油厂生产的石油类筑路油尽管其质量要好于普通的煤沥青筑路油，但是因我国原油中蜡含量高，沥青质较少，导致相应的筑路油与集合料的粘附性差，抗老化性差，尤其是低温延展性差(15℃以下延展性难以合格)。
由此可见，迫切需要研究沥青改质生产高等级筑路油的方法。中国专利CN1074458A公开了一种利用回收的聚乙烯(PE)和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVE)为添加剂，以石油沥青为原料生产改质沥青的方法，该发明是针对筑路油用沥青类防水材料的改性。该专利说明书中提到可以作为筑路油路油使用，但是所列产品质量指标不能满足作为筑路油的要求，如软化点58℃高于筑路油规定的42～55℃范围，缺少延度、针入度以及蒸发损失等指标。其次，实施例给出的添加剂与沥青的用量为1∶5太高，成本过高，经济上难以实现。中国专利CN1058985A公开了一种用煤沥青为主要原料，以煤粉为填料，以三氯化铝为催化剂制造防腐水涂料的方法。虽然该方法提供了对煤沥青性质的一种改质途径，但其产品不能作为筑路油使用，仅仅针对防腐涂料行业。
本发明的目的在于提供一种具有优良的延展性、弹塑性与抗老化性改质煤沥青筑路油的制造方法。由此方法制造出的产品可以被用作高等级公路的筑路材料。
本发明的目的是通过下列的技术方案来实现的：
一种改质煤沥青筑路油的制造方法，所述的改质煤沥青筑路油的组成和含量为(wt，％)：煤沥青30～70、焦化溶剂油20～65、高分子添加剂2～20、抗老剂0.05～0.5，其中，煤沥青的软化点为60～90℃；焦化溶剂油的初馏点不低于160℃，终馏点不高于360℃；
改质煤沥青筑路油的制造工艺是，将煤沥青和焦化溶剂油按上述配比加入到反应釜中，混合0.1～1.0小时，混合温度控制在140～280℃，使其充分混合均匀，再加入上述配方量的高分子添加剂，在保持140～280℃温度范围内反应3～12小时，最后加入抗老化剂继续反应1小时止。
由上述工艺制造出来的煤沥青改质筑路油其质量可达到高等级筑路油的要求，如25℃时的针入度20～130，软化点35～58℃，25℃延度30～150cm。163℃、5小时蒸发损失3.0～0.3％，尤其是低温15℃延度同样可大于100cm，从根本上改变了普通煤沥青筑路油性能差的缺点。
配方中高分子添加剂可以选择下列任意一种，即：
(1)废橡胶粉或再生橡胶粉；
(2)合成橡胶，如氯丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶；
(3)合成树脂，如聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)和苯乙烯与丁二烯的共聚物(SBS)；
(4)复合型添加剂，即采用橡胶与合成树脂的混合物或再生橡胶与合成橡胶的混合物。复合型添加剂的配比为(wt，％)：再生橡胶∶合成橡胶＝(60～90)∶(10～40)；橡胶∶合成树脂＝(40～80)∶(20～60)。
本发明所采用的抗老化剂为下列化合物或其混合物的一种：2.2.4-三甲基-1.2-二氢化喹啉聚合物(TMDQ)、苯基-α-萘胺(防老剂A)和N-苯基-N-异丙基-对苯二胺(IPPD)。推荐选择TMDQ与IPPD的混合物，混合物的质量比为1∶1。
进一步的是，较佳的原料配比是(wt，％)：煤沥青为30～70，焦化溶剂油20～65，高分子添加剂2～20，抗老化剂为0.05～0.3。
较佳的改质工艺条件为：煤沥青与焦化溶剂油的混合时间为0.5～1.0小时，改质反应温度200～260℃，改质反应时间4～8小时。
进一步的是，本发明推荐采用上述的复合型噶爱分子添加剂。为改善改质后煤沥青筑路油的弹塑性希望选择的煤沥青原料中甲苯不溶物的含量尽可能低。
本发明的一个显著特点是，煤沥青与焦化溶剂油的预处理工艺简单，利用现有的焦化厂焦油加工工艺与设备，只需改变操作制度即可取得满足要求的原料。另一个显著特点是，选择的添加剂如再生橡胶即可以是回收的废橡胶，也可以是橡胶厂生产的再生橡胶。采用废橡胶和再生橡胶为添加剂时，不仅可以制造出合格的高等级筑路油产品，而且减少了废橡胶对环境造成的危害。采用复合型添加剂可以制造出低温延展性更佳的改质筑路油。
煤沥青经化学改质制造出延展与弹塑性好的筑路油产品，既可以取代现有的普通煤沥青筑路油使用，也可以作为铺筑高等级道路的筑路油使用。
本发明不仅解决了国内焦化企业的煤沥青出路问题，而且扩大了交通建设筑路用油的资源。
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1
采用高软化点(90℃)煤沥青为原料，以1000g产品为基准。
原料量配比为：煤沥青400g，焦化溶剂油550g，废橡胶49.2g，抗老化剂(TMDQ与IPPD的混合物)0.8g。
操作方法：先将煤沥青400g与焦化溶剂油550g加入到反应釜中在200～220℃下混合0.5小时，然后将废橡胶49.2g加入到反应釜中混合0.5小时，然后升温到260℃继续反应6小时止，降低反应釜中料液温度到200℃，加入抗老化剂0.8g，并在此温度下继续反应1小时为止。
本实施例的配比见表1中方案1，改质后产品的性质见表2中方案1。改质煤沥青筑路油的性能指标测试采用JTJ052-93标准。
实施例2
实施例2所用的高分子添加剂和抗老剂品种与用量与实施例1的相同，操作条件不变，仅仅是煤沥青与焦化溶剂油的用量不同。实施例2见表1中方案2，相应产品性质见表2中的方案2。
实施例3
实施例3所用的高分子添加剂和抗老化剂品种与用量与实施例1的相同，操作条件不变，仅仅是煤沥青与焦化溶剂油的用量不同。实施例3的配比见表1中方案2，相应产品性质见表2中的方案3。
实施例4
实施例4采用与实施1相同的操作方法和反应条件，只是添加剂废橡胶的用量不同。抗老剂的用量与品种与实施例1相同。实施例4配比见表1中的方案4，相应产品性质见表2中方案4。
实施例5
实施例5采用与实施1相同的操作方法和反应条件，只是添加剂废橡胶的用量不同。抗老剂的用量与品种与实施例1相同。实施例5配比见表1中的方案5，相应产品性质见表2中方案5。
                         表1煤沥青改质筑路油工艺条件
  方案号                            配比，％             反应条件
沥青  焦化溶剂油 废橡胶 抗老剂   温度(℃) 时间(h)
    1    40     55    4.92    0.08    260     6
    2    30     65    4.92    0.08    260     6
    3    70     25    4.92    0.08    260     6
    4    70     27.92    2    0.08    260     6
    5    57     27.92    15    0.08    260     6
               表2改质煤沥青筑路油的性能指标
   方案号                           性质
软化点(℃)    针入度(1/10mm) 延度(cm)   蒸发损失(％)
     1      45      75     120     0.8
     2      35      100     50     2.5
     3      50      35     70     0.6
     4      48      60     70     1.2
     5      55      25     40     0.5

Claims (9)

1、一种改质煤沥青筑路油的制造方法，其特征在于，
(1)所述的改质煤沥青筑路油的组成和含量为(wt，％)：煤沥青30～70、焦化溶剂油20～65、高分子添加剂2～20、抗老剂0.05～0.5，其中，煤沥青的软化点为60～90℃；焦化溶剂油的初馏点不低于160℃，终馏点不高于360℃；
(2)改质煤沥青筑路油的制造工艺是，将煤沥青和焦化溶剂油按上述配比加入到反应釜中，混合0.1～1.0小时，混合温度控制在140～280℃，使其充分混合均匀，再加入上述配方量的高分子添加剂，在保持140～280℃温度范围内反应3～12小时，最后加入抗老化剂继续反应1小时止。
2、根据权利要求1所述的改质煤沥青筑路油的制造方法，其特征在于，所述的高分子添加剂可以选择下列任意一种，即：
(1)废橡胶粉或再生橡胶粉；
(2)合成橡胶，如氯丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶；
(3)合成树脂，如聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)和苯乙烯与丁二烯的共聚物(SBS)；
(4)复合型添加剂，即采用橡胶与合成树脂的混合物或再生橡胶与合成橡胶的混合物；复合型添加剂的配比为(wt，％)：再生橡胶∶合成橡胶＝(60～90)∶(10～40)；橡胶∶合成树脂＝( 40～80)∶(20～60)。
3、根据权利要求1或2所述的改质煤沥青筑路油的制造方法，其特征在于，所采用的抗老化剂为下列化合物或其混合物的一种：2.2.4-三甲基-1.2-二氢化喹啉聚合物(TMDQ)、苯基-α-萘胺(防老剂A)和N-苯基-N-异丙基-对苯二胺(IPPD)；推荐选择TMDQ与IPPD的混合物，混合物的重量比为1∶1。
4、根据权利要求1或2所述的改质煤沥青筑路油的制造方法，其特征在于，所述的改质煤沥青筑路油的较佳的原料配比是(wt，％)：煤沥青为30～70，焦化溶剂油20～65，高分子添加剂2～20，抗老化剂为0.05～0.3。
5、根据权利要求3所述的改质煤沥青筑路油的制造方法，其特征在于，所述的改质煤沥青筑路油的较佳的原料配比是(wt，％)：煤沥青为30～70，焦化溶剂油20～65，高分子添加剂2～20，抗老化剂为0.05～0.3。
6、根据权利要求1或2所述的改质煤沥青筑路油的制造方法，其特征在于，较佳的改质工艺为：煤沥青与焦化溶剂油的混合时间为0.5～1.0小时，改质反应温度200～260℃，改质反应时间4～8小时。
7、根据权利要求3所述的改质煤沥青筑路油的制造方法，其特征在于，较佳的改质工艺为：煤沥青与焦化溶剂油的混合时间为0.5～1.0小时，改质反应温度200～260℃，改质反应时间4～8小时。
8、根据权利要求4所述的改质煤沥青筑路油的制造方法，其特征在于，较佳的改质工艺为：煤沥青与焦化溶剂油的混合时间为0.5～1.0小时，改质反应温度200～260℃，改质反应时间4～8小时。
9、根据权利要求5所述的改质煤沥青筑路油的制造方法，其特征在于，较佳的改质工艺为：煤沥青与焦化溶剂油的混合时间为0.5～1.0小时，改质反应温度200～260℃，改质反应时间4～8小时。
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