一種道路用生物橡膠改性瀝青及制備方法
【專利摘要】一種道路用生物橡膠改性瀝青及制備方法，涉及一種道路建設(shè)材料的改進(jìn)，其原材料及配比是：基質(zhì)瀝青28～69.5份、苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物 1～3份、廢舊橡膠粉 15～30份、生物瀝青 10～30份、硫磺 1～3份、硬脂酸 0.5～1份、均勻劑MS 3～5份，上述材料份數(shù)為重量比。有益效果是：原油作為不可再生能源，其儲(chǔ)量日益減少，生物瀝青及廢舊橡膠粉均為可再生資源，本研究采用生物瀝青及廢舊橡膠粉可替代石油瀝青材料，并具有較好的高溫穩(wěn)定性、低溫穩(wěn)定性和變形恢復(fù)能力，滿足道路工程使用要求。
【專利說明】
一種道路用生物橡膠改性瀝青及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于交通運(yùn)輸工程建設(shè)領(lǐng)域，涉及一種道路建設(shè)材料的改進(jìn)。
【背景技術(shù)】
[0002] 高速公路的快速發(fā)展亟需大量?jī)?yōu)質(zhì)的瀝青材料，傳統(tǒng)的瀝青多為進(jìn)口原油煉制而 成，成本較高。當(dāng)前我國高速公路里程迅猛增長(zhǎng)，截止到2015年底，高速公路里程已突破12 萬公里。統(tǒng)計(jì)表明，修建每公里高速公路需要瀝青400余噸，巨大的市場(chǎng)需求推動(dòng)瀝青價(jià)格 的快速上漲，2011年，我國瀝青價(jià)格達(dá)到5200元/噸。而美國勞動(dòng)統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)字表明，自2003年 起的5年間，瀝青價(jià)格每年增長(zhǎng)25%，2008年達(dá)到高峰的300%。盡管近期國際原油由于國際 形勢(shì)動(dòng)蕩而價(jià)格下降，但隨著石油資源的日漸枯竭，道路建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展面臨著巨大的 挑戰(zhàn)。因此，研發(fā)新型的瀝青材料來替代石油瀝青已經(jīng)成為國內(nèi)外路面工程領(lǐng)域研究的熱 點(diǎn)。
[0003] 生物瀝青是指生產(chǎn)植物淀粉、二元醇后所得副產(chǎn)品廢料以及生產(chǎn)脂肪酸等油脂產(chǎn) 業(yè)下游副產(chǎn)品等經(jīng)過液化、蒸餾以及分離提純制備的瀝青類材料，其具有來源廣泛、成本低 廉、綠色無污染以及可再生的特點(diǎn)。
[0004] 原油的不可再生性導(dǎo)致瀝青資源不斷萎縮，尋找替代產(chǎn)品是道路領(lǐng)域的重中之 重。目前，我國90%以上的高速公路為瀝青路面，現(xiàn)有水泥混凝土路面的維修改建也多采用 "白加黑"形式，可以預(yù)見未來對(duì)瀝青的需求量有增無減。迄今為止，道路建筑中使用的瀝青 大多來自于化石燃料，尤其是原油。而原油作為不可再生能源，其儲(chǔ)量日益減少，尋找石油 瀝青的替代材料勢(shì)在必行。選擇之一是改用水泥混凝土路面，但水泥路面不僅耗費(fèi)大量不 可再生的石料，同時(shí)舒適性差，維修困難。因此，開發(fā)新的替代瀝青產(chǎn)品尤為重要。
[0005] 生物質(zhì)在提取工業(yè)產(chǎn)品后得到生物油，對(duì)生物油進(jìn)一步改良升級(jí)便制成可能替代 傳統(tǒng)石油瀝青的生物瀝青。生物瀝青具有可再生的概念和環(huán)境友好型的特點(diǎn)。將生物瀝青 用于道路工程可以減輕工業(yè)副產(chǎn)品和廢棄物處理造成的的環(huán)境壓力，且因?yàn)樯餅r青只需 低溫加工，其能耗更低。另一方面，生物瀝青來源廣泛，造價(jià)較低，應(yīng)用在道路中可以產(chǎn)生較 大的經(jīng)濟(jì)收益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是:提供一種道路用生物橡膠改性瀝青及制備方法，它利用生物瀝 青替代部分石油瀝青，并摻加橡膠粉和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物進(jìn)行改性，其應(yīng) 用節(jié)約不了可再生資源，且提高瀝青混合料的性能。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0008] 生物橡膠改性瀝青各原材料及配比是：
[0009] 基質(zhì)瀝青:28~69.5份
[0010] 苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物(SBS): 1~3份 [0011]廢舊橡膠粉:15~30份
[0012] 生物瀝青：10~30份 [0013] 硫磺:1~3份
[0014] 硬脂酸:0.5~1份
[0015] 均勻劑MS: 3~5份 [0016] 上述材料份數(shù)為重量比。
[0017]基質(zhì)瀝青為道路石油瀝青70號(hào)或90號(hào)。
[0018] 橡膠粉為天然膠含量較高的子午線胎或斜交胎的廢舊汽車輪胎加工而成的膠粉， 橡膠粉顆粒細(xì)度在60~80目。
[0019] 生物瀝青是指生產(chǎn)植物淀粉、二元醇后所得副產(chǎn)品廢料以及生產(chǎn)精制脂肪酸等油 脂產(chǎn)業(yè)下游副產(chǎn)品等經(jīng)過液化、蒸餾以及分離提純制備的瀝青類材料。
[0020] 制備方法包括以下步驟：
[0021] 步驟一:將基質(zhì)瀝青28~69.5份與生物瀝青10~30份注入第一座膠體磨，在140~ 180°C溫度下，進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌霞凹羟屑把心?，研磨時(shí)間為15~20分鐘，制備成生物改性 瀝青。
[0022]步驟二:將制備成的生物改性瀝青、30~15份的廢舊橡膠粉、硫磺1~3份、硬脂酸 0.5~1份、均勻劑MS 3~5份注入第二座膠體磨，在160~200°C溫度下，進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌?及剪切研磨，研磨時(shí)間為20~40分鐘，制備成生物橡膠瀝青。
[0023] 步驟三:將制備成生物橡膠瀝青、1~3份的SBS注入第三座膠體磨，在150~200°C 溫度下，進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌霞凹羟醒心?，研磨時(shí)間為15~20分鐘，制備成生物橡膠改性瀝 青。
[0024] 步驟四：制備成生物橡膠改性瀝青注入到具有攪拌功能的發(fā)育罐內(nèi)，發(fā)育時(shí)攪拌 速度不低于500轉(zhuǎn)/分鐘。發(fā)育60~90分鐘，發(fā)育溫度宜控制在180°C ±2°C。
[0025] 本發(fā)明的有益效果是:原油作為不可再生能源，其儲(chǔ)量日益減少，生物瀝青及廢舊 橡膠粉均為可再生資源，本研究采用生物瀝青及廢舊橡膠粉可替代石油瀝青材料，并具有 較好的高溫穩(wěn)定性、低溫穩(wěn)定性和變形恢復(fù)能力，滿足道路工程使用要求。
[0026] 本發(fā)明公開生物橡膠改性瀝青材料及其制備方法，技術(shù)指標(biāo)見下表：
[0027]
[0028]
【具體實(shí)施方式】 [0029]實(shí)例 1
[0030] 材料技術(shù)指標(biāo)：
[0031]生物瀝青:某生物科技公司生產(chǎn)基于蓖麻油精制脂肪酸剩余副產(chǎn)品的生物瀝青 [0032] 基質(zhì)瀝青:90#石油瀝青
[0033]
[0034]橡膠粉:60目廢胎膠粉
[0035]
[0036] 步驟一:將500kg的90號(hào)瀝青、200kg的生物瀝青注入第一座膠體磨，在140~180 °C 溫度下，進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌霞凹羟醒心?，研磨時(shí)間為15~20分鐘，制備成生物改性瀝青。 [0037] 步驟二：將步驟一制備制備成生物改性瀝青700kg、200kg的60目橡膠粉、硫磺 20kg、硬脂酸10kg、均勻劑MS 50kg注入第二座膠體磨在160~200°C溫度下，攪拌混合剪切 研磨，制備成生物橡膠瀝青。
[0038] 步驟三：將步驟二過磨加工后生物橡膠瀝青980kg、SBS 40kg注入第三座膠體磨， 在150~200°C溫度下，進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌霞羟醒心?，研磨時(shí)間為15~20分鐘，制備成生物橡 膠改性瀝青。
[0039]步驟四：制備成生物橡膠改性瀝青注入到具有攪拌功能的發(fā)育罐內(nèi)，發(fā)育時(shí)攪拌 速度不低于500轉(zhuǎn)/分鐘。發(fā)育60~90分鐘，發(fā)育溫度宜控制在180°C ±2°C。
[0040]步驟五:將步驟四發(fā)育完成生物橡膠改性瀝青注入瀝青儲(chǔ)存罐儲(chǔ)存。
[0041 ]技術(shù)指標(biāo)見下表：
[0042]
[0043] 實(shí)例2
[0044] 材料技術(shù)指標(biāo)：
[0045] 生物瀝青:某公司生產(chǎn)的基于玉米加工副產(chǎn)品的生物瀝青
[0046] 基質(zhì)瀝青:70#石油瀝青
[0047；
[0048；
[0049；
[0050；
[00511 步驟一:將500kg的70號(hào)瀝青、300kg的生物瀝青注入第一座膠體磨，在140~180 °C 溫度下，進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌霞羟醒心?，研磨時(shí)間為15~20分鐘，制備成生物改性瀝青。
[0052] 步驟二：將步驟一制備制備成生物改性瀝青800kg、200kg的60目橡膠粉、硫磺 20kg、硬脂酸10kg、均勻劑MS 50kg注入第二座膠體磨在160~200°C溫度下，攪拌混合剪切 研磨，制備成生物橡膠瀝青。
[0053] 步驟三:將步驟二過磨加工后生物橡膠瀝青1080kg、SBS 40kg注入第三座膠體磨， 在150~200°C溫度下，進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌霞羟醒心?，研磨時(shí)間為15~20分鐘，制備成生物橡 膠改性瀝青。
[0054]步驟四：制備成生物橡膠改性瀝青注入到具有攪拌功能的發(fā)育罐內(nèi)，發(fā)育時(shí)攪拌 速度不低于500轉(zhuǎn)/分鐘。發(fā)育60~90分鐘，發(fā)育溫度宜控制在180°C ±2°C。 [0055]步驟五:將步驟四發(fā)育完成生物橡膠改性瀝青注入瀝青儲(chǔ)存罐儲(chǔ)存。 [0056] 技術(shù)指標(biāo)見下表：
[0057]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種道路用生物橡膠改性瀝青，其原材料及配比是： 基質(zhì)瀝青28~69.5份、 苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物1~3份、 廢舊橡膠粉15~30份、 生物瀝青10~30份、 硫磺1~3份、 硬脂酸0.5~1份、 均勻劑MS 3~5份， 上述材料份數(shù)為重量比。2. -種道路用生物橡膠改性瀝青的制備方法，其制備方法是： 步驟一，將基質(zhì)瀝青28~69.5份與生物瀝青10~30份注入第一座膠體磨，在140~180 °C溫度下，進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌霞凹羟屑把心ィ心r(shí)間為15~20分鐘，制備成生物改性瀝 青； 步驟二，將制備成的生物改性瀝青、30~15份的廢舊橡膠粉、硫磺1~3份、硬脂酸0.5 ~1份、均勻劑MS 3~5份注入第二座膠體磨，在160~200 °C溫度下，進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌霞?剪切研磨，研磨時(shí)間為20~40分鐘，制備成生物橡膠瀝青； 步驟三，將制備成生物橡膠瀝青、1~3份的SBS注入第三座膠體磨，在150~200°C 溫度下，進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌霞凹羟醒心?，研磨時(shí)間為15~20分鐘，制備成生物橡膠改性瀝 青； 步驟四，制備成生物橡膠改性瀝青注入到具有攪拌功能的發(fā)育罐內(nèi)，發(fā)育時(shí)攪拌速度 不低于500轉(zhuǎn)/分鐘;發(fā)育60~90分鐘，發(fā)育溫度控制在180°C±2°C。3. 如權(quán)利要求1、2所述的一種道路用生物橡膠改性瀝青及制備方法，其特征是:基質(zhì)瀝 青為道路石油瀝青70號(hào)或90號(hào)。4. 如權(quán)利要求1、2所述的一種道路用生物橡膠改性瀝青及制備方法，其特征是:橡膠粉 為天然膠含量較高的子午線胎或斜交胎的廢舊汽車輪胎加工而成的膠粉，橡膠粉顆粒細(xì)度 在60~80目。5. 如權(quán)利要求1、2所述的一種道路用生物橡膠改性瀝青及制備方法，其特征是:生物瀝 青是指生產(chǎn)植物淀粉、二元醇后所得副產(chǎn)品廢料以及生產(chǎn)精制脂肪酸油脂產(chǎn)業(yè)下游副產(chǎn)品 等經(jīng)過液化、蒸餾以及分離提純制備的瀝青類材料。
【文檔編號(hào)】C08L53/02GK106009740SQ201610615175
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年8月1日
【發(fā)明人】欒海, 董澤蛟, 紀(jì)青山, 霍玉霞, 張洋, 周濤
【申請(qǐng)人】欒海, 董澤蛟