CN105419362B - 一种低温下性能稳定的改性煤沥青及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及到一种低温下性能稳定的改性煤沥青及其制备方法。所述改性煤沥青各原料组成按质量比包括煤沥青30‑90份、石油沥青10‑70份、邻苯二甲酸酯1‑5份、聚乙二醇1‑10份、聚α烯烃0‑3份、粉末丁苯橡胶1‑10份。与现有技术相比，本发明具有以下优点：聚α烯烃的加入有利于提高改性煤沥青的稳定性、均匀性及低温性能，降低改性煤沥青随着温度和SBR成分变化而引起的性能不稳定；其5℃延度性能远远超过目前改性煤沥青的相关性能；性能达到了关于SBS改性石油沥青的技术要求；相比于石油基质沥青价格更为低廉、低温性能出色；制备过程所用到的设备简单，与目前改性石油沥青的设备可以通用，减少了生产过程中的成本。
Description
技术领域
本发明属于煤沥青改性技术领域，具体来说，涉及到一种低温下性能稳定的改性煤沥青及其制备方法。
背景技术
近年来随着石油沥青的价格日渐攀升，道路修建成本的日益增加，人们开始关注低成本性能好的其他道路石油沥青替代材料作，其中煤沥青作为早期的筑路材料受到了人们的关注。但是煤沥青低温发脆、延展性差且施工时环境污染严重，一直不能得到有效的应用。目前国内关于煤沥青路用性能研究，主要集中在两个方面：一是提高煤沥青的路用性能指标，尤其是延韧性；二是降低和消除煤沥青的污染成分，主要是多环芳烃(PAH)类物质。目前煤沥青的改性当中主流还是将煤沥青和石油沥青混合，进而发挥出两种沥青各自的优势，也有一些煤沥青的改性方法是借鉴石油沥青改性方法，通过掺入一些有机物或者纳米材料来提升改性煤沥青的性能。
煤沥青相比于石油沥青具有软化点高、粘结性能好、成本低廉、抗车辙能力强、耐老化性能强及抗磨损性能好等优点，然而煤沥青低温脆裂导致煤沥青很难在北方等地区广泛应用。而煤沥青作为煤焦产业的副产品应用范围窄，大量煤沥青滞销，造成了极大的资源浪费。
目前，绝大多数改性煤沥青其低温脆裂、延展性能差，很难达到石油基质沥青的性能，而与改性石油沥青相比相差更大，这极大的制约煤沥青广泛应用。目前关于煤沥青低温性能提升的方法主要是在煤沥青中直接添加一些改性剂，使其低温延展性能有所提升，但是目前的研究报道中改性煤沥青的低温性能很少有能达到《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中改性石油沥青的技术要求，甚至难以满足高等级公路中石油沥青的技术要求。因此研究出一种低温延展性能好的改性煤沥青有着重要的社会和经济效益。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种成本低廉的低温下性能稳定的改性煤沥青及其制备方法。
本发明所述的一种低温下性能稳定的改性煤沥青，所述改性煤沥青各原料组成按质量比包括煤沥青30-90份、石油沥青10-70份、邻苯二甲酸酯1-5份、聚乙二醇1-10份、聚α烯烃0-3份、粉末丁苯橡胶1-10份。
本发明所述的一种低温下性能稳定的改性煤沥青，所述石油沥青为70#石油沥青和90#石油沥青。
本发明所述的一种低温下性能稳定的改性煤沥青，所述聚乙二醇的分子量为400、600、800、1000、1200、1500中的一种或者几种。
本发明所述的一种低温下性能稳定的改性煤沥青，所述聚α烯烃包括PAO2、PAO2.5、PAO4、PAO5、PAO6、PAO7、PAO8、PAO9、PAO10、PAO25中的一种或几种。
本发明所述的一种低温下性能稳定的改性煤沥青，所述改性煤沥青各原料组成按质量份还包括石斛脂素2份。
本发明所述改性煤沥青的制备方法，所述制备方法具体步骤为：1)将煤沥青和的石油沥青在100～120℃中加热1-4h，然后称取煤沥青和石油沥青混合并加入到搅拌釜中，加热并机械搅拌至130-200℃，恒温搅拌5-30min；2)称取邻苯二甲酸酯和聚乙二醇，缓慢加入到上述搅拌釜中，再称取聚α烯烃加入到搅拌釜中，继续恒温搅拌5-30min；3)将搅拌釜加热到160-200℃，加入粉末丁苯橡胶，采用1000-6000rpm高速剪切，使搅拌釜中沥青混合物温度保持在170-200℃之间，恒温恒速高速剪切30～120min，然后自然冷却至室温，即制备得到改性煤沥青。
与现有技术相比，本发明所述的低温下性能稳定的改性煤沥青具有以下优点：添加了聚α烯烃和酯类，聚α烯烃的加入有利于提高改性煤沥青的稳定性、均匀性及低温性能，降低改性煤沥青随着温度和SBR成分变化而引起的性能不稳定；其5℃延度性能远远超过目前改性煤沥青的相关性能；性能达到了《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)关于SBS改性石油沥青的技术要求；相比于石油基质沥青价格更为低廉、低温性能出色；制备过程所用到的设备简单，不需要重新购置或者涉及新设备，与目前改性石油沥青的设备可以通用，大大减少了生产过程中的成本。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对所述成本低廉的低温下性能稳定的改性煤沥青及其制备方法做进一步说明，但是本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
将中温煤沥青和70#壳牌石油沥青在120℃的烘箱中加热4h，然后称取50份中温煤沥青和50份70#壳牌石油沥青混合并加入到搅拌釜中，加热并机械搅拌至150℃，恒温搅拌30min；称取5份邻苯二甲酸辛酯和5份聚乙二醇400，缓慢加入到上述搅拌釜中，继续恒温搅拌10min；然后换用高速剪切仪，调整转速到4000rpm，并加热搅拌釜到180℃，加入3份聚α烯烃PAO2.5、5份粉末丁苯橡胶SBR，采用5000rpm高速剪切，使搅拌釜中沥青混合物温度保持在180～190℃之间，恒温恒速高速剪切60min，然后自然冷却至室温，即制备得到改性煤沥青。所制备的改性煤沥青软化点为47.0℃，针入度为172.9，5℃延度为59.5cm。
实施例2
将中温煤沥青和70#壳牌石油沥青在120℃的烘箱中加热4h，然后称取70份中温煤沥青和30份70#壳牌石油沥青混合并加入到搅拌釜中，加热并机械搅拌至150℃，恒温搅拌30min；称取5份邻苯二甲酸辛酯和5份聚乙二醇600，缓慢加入到上述搅拌釜中，继续恒温搅拌10min；然后换用高速剪切仪，调整转速到4000rpm，并加热搅拌釜到180℃，加入5份粉末丁苯橡胶SBR，采用5000rpm高速剪切，使搅拌釜中沥青混合物温度保持在180～190℃之间，恒温恒速高速剪切60min，然后自然冷却至室温，即制备得到改性煤沥青。所制备的改性煤沥青软化点为58.0℃，针入度为94，5℃延度为32.5cm。
实施例3
将中温煤沥青和70#壳牌石油沥青在120℃的烘箱中加热4h，然后称取60份中温煤沥青和40份70#壳牌石油沥青混合并加入到搅拌釜中，加热并机械搅拌至150℃，恒温搅拌30min；称取5份邻苯二甲酸丁酯和5份聚乙二醇800，缓慢加入到上述搅拌釜中，继续恒温搅拌10min；然后换用高速剪切仪，调整转速到4000rpm，并加热搅拌釜到180℃，加入5份粉末丁苯橡胶SBR，采用5000rpm高速剪切，使搅拌釜中沥青混合物温度保持在180～190℃之间，恒温恒速高速剪切60min，然后自然冷却至室温，即制备得到改性煤沥青。所制备的改性煤沥青软化点为56.5℃，针入度为112，5℃延度为41.5cm。
实施例4
将中温煤沥青和70#壳牌石油沥青在120℃的烘箱中加热4h，然后称取50份中温煤沥青和50份70#壳牌石油沥青混合并加入到搅拌釜中，加热并机械搅拌至150℃，恒温搅拌30min；称取5份邻苯二甲酸辛酯和5份聚乙二醇600，缓慢加入到上述搅拌釜中，继续恒温搅拌10min；然后换用高速剪切仪，调整转速到4000rpm，并加热搅拌釜到180℃，加入1份聚α烯烃PAO7和4份粉末丁苯橡胶SBR，采用5000rpm高速剪切，使搅拌釜中沥青混合物温度保持在180～190℃之间，恒温恒速高速剪切60min，然后自然冷却至室温，即制备得到改性煤沥青。所制备的改性煤沥青软化点为51.0℃，针入度为143.6，5℃延度为54.7cm。
实施例5
将中温煤沥青和70#中海361石油沥青在120℃的烘箱中加热4h，然后称取50份中温煤沥青和50份70#中海361石油沥青混合并加入到搅拌釜中，加热并机械搅拌至150℃，恒温搅拌30min；称取5份邻苯二甲酸辛酯、石斛脂素(4,4′-二羟基-3,3′,5,5′-四甲氧基-7,9′-环氧木脂烷-7′,9-内酯)2份和5份聚乙二醇600，缓慢加入到上述搅拌釜中，继续恒温搅拌10min；然后换用告诉剪切仪，调整转速到4000rpm，并加热搅拌釜到180℃，加入5份粉末丁苯橡胶SBR，采用5000rpm高速剪切，使搅拌釜中沥青混合物温度保持在180～190℃之间，恒温恒速高速剪切60min，然后自然冷却至室温，即制备得到改性煤沥青。所制备的改性煤沥青软化点为56.0℃，针入度为146.1，5℃延度为84.2cm。
实施例6
将中温煤沥青和70#中海361石油沥青在120℃的烘箱中加热4h，然后称取50份中温煤沥青和50份70#中海361石油沥青混合并加入到搅拌釜中，加热并机械搅拌至150℃，恒温搅拌30min；称取5份邻苯二甲酸辛酯和5份聚乙二醇600，缓慢加入到上述搅拌釜中，继续恒温搅拌10min；然后换用告诉剪切仪，调整转速到4000rpm，并加热搅拌釜到180℃，加入5份粉末丁苯橡胶SBR，采用5000rpm高速剪切，使搅拌釜中沥青混合物温度保持在180～190℃之间，恒温恒速高速剪切60min，然后自然冷却至室温，即制备得到改性煤沥青。所制备的改性煤沥青软化点为52.5℃，针入度为132，5℃延度为41.5cm，5℃延度为56.3cm。
Claims (2)
1.一种低温下性能稳定的改性煤沥青，其特征在于，所述改性煤沥青各原料组成按质量份包括煤沥青30-90份、石油沥青10-70份、邻苯二甲酸酯1-5份、聚乙二醇1-10份、聚α烯烃0-3份且不为0、粉末丁苯橡胶1-10份；
所述石油沥青为70#石油沥青和90#石油沥青；所述聚乙二醇的分子量为400、600、800、1000、1200、1500中的一种或几种；所述聚α烯烃包括PAO2、PAO2.5、PAO4、PAO5、PAO6、PAO7、PAO8、PAO9、PAO10、PAO25中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述改性煤沥青的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体步骤为：1)将煤沥青和的石油沥青在100-120℃中加热1-4h，然后称取煤沥青和石油沥青混合并加入到搅拌釜中，加热并机械搅拌至130-200℃，恒温搅拌5-30min；2)称取邻苯二甲酸酯和聚乙二醇，缓慢加入到上述搅拌釜中，再称取聚α烯烃加入到搅拌釜中，继续恒温搅拌5-30min；3)将搅拌釜加热到160-200℃，加入粉末丁苯橡胶，采用1000-6000rpm高速剪切，使搅拌釜中沥青混合物温度保持在170-200℃之间，恒温恒速高速剪切30-120min，然后自然冷却至室温，即制备得到改性煤沥青。
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