專利名稱：：一種道路瀝青組合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明公開了一種道路瀝青組合物及其制備方法，尤其是一種改性道路瀝青組合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
：在公路的鋪筑、維修及養(yǎng)護(hù)過程中，石油瀝青是一種常用的粘結(jié)材料之一。隨著公路里程的不斷增加以及公路質(zhì)量的不斷提高，交通部門對作為粘結(jié)材料的瀝青提出了更高的要求。中國道路部門于2004年制訂了新的《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTGF40-2004，并于2005年1月開始實(shí)施。與以往的道路瀝青產(chǎn)品要求相比，JTGF40-2004主要特點(diǎn)是對瀝青材料的分級引入了氣候分區(qū)的概念，各牌號按照具體的氣候分區(qū)設(shè)定了不同的指標(biāo)要求，并根據(jù)中國目前瀝青的使用和生產(chǎn)水平將每個牌號的瀝青按主要性能分為A、B、C三個級別，A級要求最為嚴(yán)格，其中提出了1(TC延度(70號瀝青要求大于25cm，90號瀝青要求大于30cm)、薄膜烘箱實(shí)驗(yàn)后的l(TC延度(70號瀝青要求大于6cm，90號瀝青要求大于8cm)、針入度指數(shù)(PI值)(-1.51.0)、60。C粘度(70號瀝青要求大于180Pa's，90號瀝青要求大于160Pa's)等指標(biāo)。l(TC延度能夠表征瀝青在低溫時的延展性能，針入度指數(shù)能夠表征瀝青對溫度的敏感性大小，6(TC粘度可以表征瀝青在高溫下的穩(wěn)定性能。為改善瀝青的高溫性能，專利"特開平8-12977"、"CN1289818A"、"CN1212990"采用了半氧化法。即在一定溫度條件下，通過往瀝青中通入空氣，使瀝青發(fā)生氧化、聚合等反應(yīng)，使其中的輕組分變重，小分子變?yōu)榇蠓肿?，以改善瀝青的高溫性能。然而，瀝青路面隨著使用年限的增加，其中的瀝青組分會因紫外光照射而老化變重，性質(zhì)變差，路況質(zhì)量變壞。而采用氧化法生產(chǎn)瀝青實(shí)際上是一種使瀝青組分在應(yīng)用于道路之前預(yù)先老化的過程，在改善了瀝青使用性能的同時也會縮短瀝青路面的使用壽命，而且氧化法生產(chǎn)瀝青會耗費(fèi)較多的能源、產(chǎn)生較多的尾氣、造成大氣污染。況且氧化法只能改善瀝青的高溫性能如PI值、6(TC粘度等，不但不能改善低溫性能如延度等指標(biāo)，還對低溫延度指標(biāo)有副作用?，F(xiàn)有技術(shù)中，也有采用強(qiáng)堿和聚合物改善瀝青高、低溫性能的方法，如專利"US5221703"敘述了改性瀝青組合物，其中含有瀝青、妥爾油、聚合物和強(qiáng)堿如氫氧化鈉和氫氧化鉀，添加強(qiáng)堿來改善瀝青高溫性能和抗老化性，同時添加了柔性組分妥爾油，其中強(qiáng)堿是以水溶液形式加入，由于水的沸點(diǎn)為100°C，遠(yuǎn)低于瀝青的操作溫度(140°C180°C)，水量過多容易引起突沸現(xiàn)象。此外，聚合物直接加入，或者是以含水量較多的乳液形式加入到瀝青組合物中。其缺點(diǎn)是，當(dāng)直接加入時，聚合物分散不容易均勻，產(chǎn)品容易分層，需要添加穩(wěn)定劑以避免分層現(xiàn)象；而以乳液形式加入時，由于含水量很多，容易發(fā)生突沸現(xiàn)象，生產(chǎn)時不易控制，而且需要長時間進(jìn)行脫水處理，影響產(chǎn)量。"US5749953"敘述了在瀝青中直接添加無水強(qiáng)堿如氫氧化鈉，而不加樹脂酸和脂肪酸等柔性組分，直接利用基礎(chǔ)瀝青中固有的石油酸與添加的氫氧化鈉進(jìn)行反應(yīng)，并采用了高剪切設(shè)備。其中強(qiáng)堿以無水的固體顆粒方式加入，即使采用高剪切設(shè)備，仍然混合不充分、反應(yīng)緩慢而不完全，從而影響氫氧化鈉與瀝青組分反應(yīng)的均勻性。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，本發(fā)明提供了一種道路瀝青組合物及其制備方法。該方法有利于添加劑更均勻地分散在瀝青中，促進(jìn)瀝青與添加劑的充分反應(yīng)，操作平穩(wěn)，所得瀝青組合物的溫度敏感性及高溫穩(wěn)定性均有改善。本發(fā)明的道路瀝青組合物，其組成包括基礎(chǔ)瀝青和添加劑A，其中添加劑A的組成為(按重量計(jì))強(qiáng)堿化合物5wt%^wt%，最好為10wt%80wt%，甘油和水的混合物95wt%10wt°/。，最好為90wt%20wt%，所述的甘油和水的混合物中，水含量為0.01wt%10wt%，所述的添加劑A占基礎(chǔ)瀝青重量的0.2wt%12.0wt%。所述的道路瀝青組合物中還可以有添加劑B，所述添加劑B的組成為(按重量計(jì))丁苯橡膠(SBR)10wt%22wt%，最好為12wt%20wt%，富含芳烴組分78wt%90wt%，最好為80wt%88wt%，所述的添加劑B占基礎(chǔ)瀝青重量的lwt%10wt%。所述的強(qiáng)堿化合物選自第IA族和第IIA族金屬的強(qiáng)堿性化合物中的一種或多種，優(yōu)選為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化鋇等的一種或幾種。所述的丁苯橡膠(SBR)牌號可以是1500、1502、1503、1706、1712、1778型中的一種或幾種。所述的富含芳烴組分為催化裂化油漿、溶劑脫瀝青油、潤滑油溶劑精制抽出油等的一種或幾種，其中芳烴重量含量為高于27%，優(yōu)選為27%50%。所述的潤滑油溶劑精制抽出油包括糠醛精制抽出油、酚精制抽出油以及N-甲基吡咯烷酮抽出油等。本發(fā)明的基礎(chǔ)瀝青包括用各種原油及不同工藝生產(chǎn)的瀝青，如直餾瀝青、氧化瀝青、溶劑脫油瀝青等，其25"C針入度為40140(1/10mm)。本發(fā)明瀝青的制備方法是將添加劑A添加到基礎(chǔ)瀝青中，也可以加入添加劑B，在140。C16(TC，攪拌40分鐘120分鐘，得到本發(fā)明的道路瀝青組合物。在制備過程中，可以采用普通的攪拌設(shè)備進(jìn)行攪拌，可以不需要高剪切設(shè)備。其中添加劑A的制備方法是按所要求的比例，在攪拌狀態(tài)下，將強(qiáng)堿類化合物溶于6(TC9(TC溫度的甘油和水的混合物中，形成一種糊狀物。添加劑B的制備方法是利用攪拌設(shè)備，將丁苯橡膠(SBR)按比例，溶于120。C17(TC溫度的富含芳烴組分的溶劑中，然后在120。C170。C溫度下保持35小時，形成一種粘稠液體。本發(fā)明方法中，兩種添加劑可同時加到基礎(chǔ)瀝青中，也可以分別加到基礎(chǔ)瀝青中，最好是同時加到基礎(chǔ)瀝青中。本發(fā)明所用的添加劑A是將強(qiáng)堿溶于甘油和水的混合物中形成均勻的糊狀物，加到瀝青組合物中易分散，而且不用高剪切設(shè)備的情況下，仍然能使其均勻、穩(wěn)定地分布在瀝青組合物中，使添加劑與瀝青能夠充分反應(yīng)，有利于改善瀝青性能。添加劑A中，甘油低毒，加熱到6(TC90。C即可溶解NaOH形成糊狀物，而且甘油沸點(diǎn)較高(2卯t:)，屬于低毒高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑，不易引起突沸，也不會引起瀝青產(chǎn)品"質(zhì)量變化"指標(biāo)的不合格；而且甘油分子上有三個羥基，對氫氧化鈉的溶解性較高。因此，本發(fā)明利用甘油低毒高沸點(diǎn)和對氫氧化鈉的高溶解性的特點(diǎn)，制備成添加劑A，將其加入基礎(chǔ)瀝青中，可提高瀝青的PI值，降低瀝青的溫度敏感性；提高瀝青的軟化點(diǎn)和粘度，改善瀝青的抗車轍性能；提高瀝青的針入度比，改善瀝青的抗熱老化性能。本發(fā)明所用的添加劑B是將聚合物SBR溶于富含芳烴組分的溶劑中，使SBR能在瀝青中均勻、穩(wěn)定地分散，有利于提高瀝青的低溫性能。本發(fā)明優(yōu)選同時釆用兩種添加劑，通過兩種添加劑的相互配合，使瀝青的PI值、粘度、針入度比、延度及薄膜烘箱實(shí)驗(yàn)后的延度等綜合性能得到改善和兼顧。此外，本發(fā)明制備瀝青過程中所用的混合設(shè)備為普通的攪拌器，無需高剪切設(shè)備，對設(shè)備要求較低。具體實(shí)施例方式本發(fā)明中提及的PI值，是根據(jù)瀝青在15。C、25°C、35t這三個溫度下測得的針入度值進(jìn)行回歸計(jì)算得到的。下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明不限于以下實(shí)施例。實(shí)施例1添加劑A—l的制備。按照氫氧化鈉甘油水=89.9:10.0:0.1的比例，將氫氧化鈉加入到85°C溫度的甘油和水混合物中，并保持在該溫度下不斷攪拌，氫氧化鈉會逐漸溶解形成一種糊狀物，制成本發(fā)明添加劑A—1。添加劑A—2的制備。按照氫氧化鉀甘油水=10.00:89.98:0.02的比例，將氫氧化鉀加入到6(TC溫度的甘油和水混合物中，并保持在該溫度下不斷攪拌，氫氧化鈉會逐漸溶解形成一種糊狀物，制成本發(fā)明添加劑A—2。添加劑A—3的制備。按照氫氧化鈣甘油水=46:50:4的比例，將氫氧化鈣加入到70。C溫度的甘油和水混合物中，并保持在該溫度下不斷攪拌，氫氧化鈣會逐漸溶解形成一種糊狀物，制成本發(fā)明添加劑A—3。添加劑A—4的制備。按照氫氧化鎂甘油水=78.0:21.1:0.9的比例，將氫氧化鎂加入到80°C溫度的甘油和水混合物中，并保持在該溫度下不斷攪拌，氫氧化鎂會逐漸溶解形成一種糊狀物，制成本發(fā)明添加劑A—4。實(shí)施例2添加劑B—1的制備。預(yù)先把1500型丁苯橡膠粉碎成顆粒(粒度小于15mm)，加入到溫度為16(TC的糠醛精制抽出油(芳烴重量含量為38wt%)中，其中1500型丁苯橡膠含量為18wt%，糠醛精制抽出油含量為82wt%。用攪拌設(shè)備不斷攪拌，直至肉眼觀測無顆粒時為止，然后在16(TC溫度下保持4小時，制成本發(fā)明添加劑B—1。添加劑B—2的制備。預(yù)先把1503型和1712型丁苯橡膠粉碎成顆粒(粒度小于15mm)，并按照1503型1712型=6:4的重量比例加入到溫度為15(TC的催化裂化油漿(芳烴重量含量為41wt%)中，使丁苯橡膠總含量為12wt%，催化裂化油槳含量為88wt%。用攪拌設(shè)備不斷攪拌，直至肉眼觀測無顆粒時為止，然后在160°C溫度下保持4小時，制成本發(fā)明添加劑B—2。添加劑B—3的制備。預(yù)先把1706型丁苯橡膠粉碎成顆粒(粒度小于15mm)，加入到溫度為13(TC的溶劑脫瀝青油(芳烴重量含量為30wt%)中，其中1706型丁苯橡膠含量為16wt%，溶劑脫瀝青油含量為84wt%。用攪拌設(shè)備不斷攪拌，直至肉眼觀測無顆粒時為止，然后在16(TC溫度下保持4小時，制成本發(fā)明添加劑B—3。實(shí)施例3取針入度為66(1/10mm)的茂名石化公司的沙中原油直餾瀝青l(xiāng)OOOg作為基礎(chǔ)瀝青，加熱至156°C。在該基礎(chǔ)瀝青中同時加60g的添加劑A—l和50g的添加劑B—1。保持在156"C溫度下攪拌60分鐘，得到本發(fā)明瀝青產(chǎn)品，具體性質(zhì)見表1。由表l可見，本發(fā)明瀝青產(chǎn)品性質(zhì)明顯好于基礎(chǔ)瀝青，尤其是PI值、針入度比和l(TC延度改善較為明顯。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>實(shí)施例4取針入度為94(1/10mm)的遼河原油氧化瀝青l(xiāng)OOOg作為基礎(chǔ)瀝青，加熱至145i:。針對該基礎(chǔ)瀝青特點(diǎn)，將100g的添加劑A—2添加到上述瀝青之中，保持在145'C溫度下攪拌40分鐘。得到瀝青產(chǎn)品，具體見表2。由表2可見，通過在遼河瀝青中添加A可使瀝青的PI值、軟化點(diǎn)、6(TC粘度、針入度比得到提高，制備得到的瀝青產(chǎn)品符合中國交通部頒布的《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTGF40-2004對70號"A級"瀝青的技術(shù)要求。實(shí)施例5在實(shí)施例4中添加50克的添加劑B—2，在提高了瀝青的PI值、軟化點(diǎn)、粘度、針入度比的同時，也能夠使薄膜烘箱實(shí)驗(yàn)后的延度得到增大，改善了瀝青的綜合性能。具體見表3。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>實(shí)施例6取針入度為86(1/10mm)的阿曼原油丙烷脫油瀝青1000g作為基礎(chǔ)瀝青，加熱至150°C。針對該基礎(chǔ)瀝青特點(diǎn)，加3g的添加劑A—3和10g的添加劑B一3。保持在15(TC溫度下攪拌80分鐘，得到瀝青產(chǎn)品，具體見表4。由表4可見，阿曼丙垸脫油瀝青的PI值偏小，粘度也不高，通過在阿曼丙烷脫油瀝青中加添加劑A和B可使瀝青的PI值、6(TC粘度、針入度比及薄膜烘箱實(shí)驗(yàn)后的l(TC延度等整體性能得到改善，產(chǎn)品符合中國交通部頒布的《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTGF40-2004對90號"A級"瀝青的要求。實(shí)施例7取針入度為58(1/10mm)的塔河原油直餾瀝青l(xiāng)OOOg作為基礎(chǔ)瀝青，加熱至145°C，加2.5g的添加劑A—4和100g的添加劑B—l。保持在160。C溫度下攪拌90分鐘，得到瀝青產(chǎn)品，具體見表5。由表5可見，通過在塔河原油瀝青中加添加劑A和B可使瀝青的針入度比，尤其是延度得到明顯改善，制備得到的瀝青產(chǎn)品符合中國交通部頒布的《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTGF40-2004對70號"A級"瀝青的要求。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>權(quán)利要求1、一種道路瀝青組合物，其組成包括基礎(chǔ)瀝青和添加劑A，所述的添加劑A的組成為，按重量計(jì)強(qiáng)堿化合物5wt％～90wt％，甘油和水的混合物95wt％～10wt％，所述的甘油和水的混合物中水含量為0.01wt％～10wt％；所述的添加劑A占基礎(chǔ)瀝青重量的0.2wt％～12.0wt％。2、按照權(quán)利要求1所述的瀝青組合物，其特征在于所述的添加劑A的組成為，按重量計(jì)強(qiáng)堿化合物10wt%80wt0/o，甘油和水的混合物90wt%20wt%。3、按照權(quán)利要求1所述的瀝青組合物，其特征在于所述的瀝青組合物中含有添加劑B，其組成為，按重量計(jì)丁苯橡膠10wt%22wt%，富含芳烴組分78wt%90wt%;所述的添加劑B占基礎(chǔ)瀝青重量的lwt%10wt%。4、按照權(quán)利要求3所述的瀝青組合物，其特征在于所述的添加劑B，其組成為，按重量計(jì)丁苯橡膠12wt%20wt%，富含芳烴組分80wt%88wt%。5、按照權(quán)利要求1或3所述的瀝青組合物，其特征在于所述的強(qiáng)堿化合物選自第IA族和第IIA族金屬的強(qiáng)堿性化合物中的一種或多種。6、按照權(quán)利要求5所述的瀝青組合物，其特征在于所述的強(qiáng)堿化合物為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鎂和氫氧化鋇中的一種或幾種。7、按照權(quán)利要求1或3所述的瀝青組合物，其特征在于所述的富含芳烴組分為催化裂化油漿、溶劑脫瀝青油、潤滑油溶劑精制抽出油等的一種或幾種，其中芳烴重量含量為高于27%;所述的潤滑油溶劑精制抽出油包括糠醛精制抽出油、酚精制抽出油以及N-甲基吡咯垸酮抽出油中的一種或多種。8、按照權(quán)利要求1或3所述的瀝青組合物，其特征在于所述的基礎(chǔ)瀝青為直餾瀝青、氧化瀝青、溶劑脫油瀝青中的一種或多種，其25t:針入度為40140(1/10mm)。9、權(quán)利要求1或3所述的瀝青組合物的制備方法，包括如下步驟將添加劑A添加到基礎(chǔ)瀝青中，選擇性加入添加劑B，在140°C160°C，攪拌40分鐘120分鐘，得到瀝青組合物。10、按照權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于所述攪拌采用普通的攪拌設(shè)備進(jìn)行攪拌，無需高剪切設(shè)備。11、按照權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于所述的添加劑A的制備方法是在攪拌狀態(tài)下，將強(qiáng)堿類化合物溶于6(TC90。C溫度的甘油和水的混合物中，形成一種糊狀物。12、按照權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于所述的添加劑B的制備方法是利用攪拌設(shè)備，將丁苯橡膠溶于12(TC17(TC溫度的富含芳烴組分的溶劑中，然后在120'C17(TC溫度下保持35小時，形成一種粘稠液體。13、按照權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于將所述的添加劑A和添加劑B同時加到基礎(chǔ)瀝青中。全文摘要本發(fā)明公開了一種道路瀝青組合物及其制備方法。該道路瀝青組合物包括基礎(chǔ)瀝青和添加劑A，也可以選擇性加入添加劑B，其中添加劑A是由強(qiáng)堿化合物和甘油與水混合物組成，添加劑B是由丁苯橡膠和富含芳烴組分組成。本發(fā)明利用甘油低毒高沸點(diǎn)和對氫氧化鈉的高溶解性的特點(diǎn)，制備成添加劑A，將其加入基礎(chǔ)瀝青中，可提高瀝青的PI值，降低瀝青的溫度敏感性；提高瀝青的軟化點(diǎn)和粘度，改善瀝青的抗車轍性能；提高瀝青的針入度比，改善瀝青的抗熱老化性能。本發(fā)明優(yōu)選將兩種添加劑A和B均加到基礎(chǔ)瀝青中，可使瀝青的PI值、粘度、針入度比、延度及薄膜烘箱實(shí)驗(yàn)后的延度等性能得到改善和兼顧。文檔編號E01C7/20GK101418128SQ200710157789公開日2009年4月29日申請日期2007年10月26日優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日發(fā)明者劉樹華,寧愛民,靜張,李志軍,程國香,陳保蓮申請人:中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院