CN106609043A - 热解炭黑改良的沥青及其制备方法 - Google Patents

热解炭黑改良的沥青及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热解炭黑改良的沥青及其制备方法，按照质量份数包括以下原材料，石油沥青100～120份，热解炭黑2～10份，十溴联苯醚1～2份，氢氧化镁20～25份，氢氧化铝20～25份，增韧剂1～2份，改性剂3～5份，防老化剂3～5份，硫化剂3～5份，环氧树脂20～25份，聚酰胺树脂10～15份，将上述各原材料熔融成制得热解炭黑改良的沥青。本发明应用于沥青混凝土路面具有优点，增加路面的耐磨性，延长路面的使用寿命；改善石油沥青的软化点、针入度指数、黏度、温度感应性；改善石油沥青与矿料的粘附性和低温抗裂性。

Description

热解炭黑改良的沥青及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种热解炭黑改良的沥青，还涉及一种热解炭黑改良的沥青的制备方法。
背景技术
在我国，公路大规模建设将从新建公路向路面功能的表面维护转移，粗略估算，以高速公路双向2车道22m宽，面层厚度15cm计，每公里的沥青用量317t，其用量可达到31.7t/km；目前每年公路沥青的表现消费为2000万吨/年左右，并且在未来的一段时间内将持续稳定增长。针对新建公路表层和养护维护罩面面层，此项沥青的消费量占总量的1/3左右，即(600～700)万吨/年。但是现有沥青性能并不理想，如何改善沥青的性能成为当下急需解决的问题。
发明内容
本发明提供一种热解炭黑改良的沥青，能够补强石油沥青，增加路面的耐磨性，延长路面的使用寿命，改善石油沥青的软化点、针入度指数、黏度、温度感应性，改善石油沥青与矿料的粘附性和低温抗裂性。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种热解炭黑改良的沥青，按照质量份数包括以下原材料，石油沥青100～120份，热解炭黑2～10份，十溴联苯醚1～2份，氢氧化镁20～25份，氢氧化铝20～25份，增韧剂1～2份，改性剂3～5份，防老化剂3～5份，硫化剂3～5份，环氧树脂20～25份，聚酰胺树脂10～15份。
作为优选的技术方案，所述增韧剂为丁苯橡胶或丁腈橡胶；所述改性剂为SBS改性剂。
作为对上述技术方案的改进，所述防老化剂为胺类抗氧剂或酚类抗氧剂；所述硫化剂为硫磺或硫化物。
作为对上述技术方案的进一步改进，按照质量份数原材料还包括聚硅氧烷消泡剂10～15份。
作为对上述技术方案的更进一步改进，按照质量份数原材料还包括陶瓷粉或玻璃粉15～20份。
本发明提供还一种上述热解炭黑改良的沥青的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种热解炭黑改良的沥青的制备方法，包括以下步骤，
步骤一，将热解炭黑研磨成粒径小于0.04毫米的热解炭黑粉末；
步骤二，按质量份数，将100～120份石油沥青、环氧树脂20～25份和聚酰胺树脂10～15份投入到熔融炉内，加热混合料至85～120℃，使混合料达到熔融状态；
步骤三，向熔融炉内投加步骤一制得的热解炭黑粉末，按质量份数100～120份石油沥青中加入5～10份热解炭黑粉末，在温度85～120℃的条件下，以1000～2000r/min的转速搅拌10～20分钟，使各组分充分混合均匀；
步骤四，按照质量份数100～120份石油沥青向熔融炉内投加1～2份的十溴联苯醚，20～25份的氢氧化镁、20～25份的氢氧化铝、3～5份的防老化剂和3～5份的硫化剂，在温度120～140℃的条件下，以2000～3000r/min的转速搅拌30～40分钟，搅拌各组分充分混合均匀；
步骤五，向熔融炉内投加增韧剂和改性剂，按照质量份数100～120份石油沥青中加入1～2份的增韧剂和3～5份改性剂，在温度120～140℃的条件下，以3000～4000r/min的转速搅拌40～60分钟，搅拌各组分充分混合均匀制得热解炭黑改良的沥青。
作为优选的技术方案，所述步骤二中，向熔融炉内投加聚硅氧烷消泡剂，按照质量份数100～120份的石油沥青加入10～15份聚硅氧烷消泡剂。
作为对上述技术方案的改进，所述步骤四中，向熔融炉内投加陶瓷粉或玻璃粉，按照质量份数100～120份的石油沥青加入15～20份陶瓷粉或玻璃粉。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述增韧剂为丁苯橡胶或丁腈橡胶；所述改性剂为SBS改性剂。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述防老化剂为胺类抗氧剂或酚类抗氧剂；所述硫化剂为硫磺或硫化物。
由于采用了上述技术方案，本发明采用热解炭黑作为道路沥青的补强剂来提高路面的性能，与用于沥青混合物中的其他填料相比，热解炭黑是疏水的，容易分散在沥青中，而且沥青化合物能在热解炭黑表面形成强吸附，因此炭热解炭黑和石油沥青基体间的结合比较牢固，从而能够补强石油沥青。添加热解炭黑后石油沥青延度是原样沥青的2.5～3.5倍左右，而且软和点变化率较小，这表明热解炭黑对于沥青抗强紫外线光老化的能力较强。本发明应用于沥青混凝土路面具有优点，增加路面的耐磨性，延长路面的使用寿命；改善石油沥青的软化点、针入度指数、黏度、温度感应性；改善石油沥青与矿料的粘附性和低温抗裂性。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
一种热解炭黑改良的沥青，按照质量份数包括以下原材料，石油沥青100～120份，热解炭黑2～10份，十溴联苯醚1～2份，氢氧化镁20～25份，氢氧化铝20～25份，增韧剂1～2份，改性剂3～5份，防老化剂3～5份，硫化剂3～5份，环氧树脂20～25份，聚酰胺树脂10～15份。
增韧剂为丁苯橡胶或丁腈橡胶；改性剂为SBS改性剂。
防老化剂为胺类抗氧剂或酚类抗氧剂；硫化剂为硫磺或硫化物。
按照质量份数原材料还包括聚硅氧烷消泡剂10～15份。
按照质量份数原材料还包括陶瓷粉或玻璃粉15～20份。
一种热解炭黑改良的沥青的制备方法，包括以下步骤，
步骤一，将热解炭黑研磨成粒径小于0.04毫米的热解炭黑粉末；
步骤二，按质量份数，将100～120份石油沥青、环氧树脂20～25份和聚酰胺树脂10～15份投入到熔融炉内，加热混合料至85～120℃，使混合料达到熔融状态；
步骤三按质量份数100～120份石油沥青向熔融炉内投加5～10份热解炭黑粉末，在温度85～120℃的条件下，以1000～2000r/min的转速搅拌10～20分钟，使各组分充分混合均匀；将热解炭黑还可以用作石油沥青的流变改性剂，与骨料填料、球状黏土改良后的沥青比较，石油沥青在低温下有很好的流变行为。
步骤四，向熔融炉内投加十溴联苯醚、氢氧化镁、氢氧化铝、防老化剂、和硫化剂，按照质量份数100～120份石油沥青中加入1～2份的十溴联苯醚，20～25份的氢氧化镁、20～25份的氢氧化铝、3～5份的防老化剂和3～5份的硫化剂，在温度120～140℃的条件下，以2000～3000r/min的转速搅拌30～40分钟，搅拌各组分充分混合均匀；
步骤五，向熔融炉内投加增韧剂和改性剂，按照质量份数100～120份石油沥青中加入1～2份的增韧剂和3～5份改性剂，在温度120～140℃的条件下，以3000～4000r/min的转速搅拌40～60分钟，搅拌各组分充分混合均匀制得热解炭黑改良的沥青。
步骤二中，向熔融炉内投加聚硅氧烷消泡剂，按照质量份数100～120份的石油沥青加入10～15份聚硅氧烷消泡剂。
步骤四中，向熔融炉内投加陶瓷粉或玻璃粉，按照质量份数100～120份的石油沥青加入15～20份陶瓷粉或玻璃粉。
增韧剂为丁苯橡胶或丁腈橡胶，上述组分能够增加路面的耐磨性；改性剂为SBS改性剂，SBS改性剂可使石油沥青黏度增大，回弹性能提高。
防老化剂为胺类抗氧剂或酚类抗氧剂；硫化剂为硫磺或硫化物；上述组分能够眼上延长路面的使用寿命。
下表示出了热解炭黑用量对石油沥青性能的影响
本实施例采用热解炭黑作为道路沥青的补强剂来提高路面的性能，与用于沥青混合物中的其他填料相比，热解炭黑是疏水的，容易分散在沥青中，而且沥青化合物能在热解炭黑表面形成强吸附，因此炭热解炭黑和石油沥青基体间的结合比较牢固，从而能够补强石油沥青。添加热解炭黑后石油沥青延度是原样沥青的2.5～3.5倍左右，而且软和点变化率较小，这表明热解炭黑对于沥青抗强紫外线光老化的能力较强。本实施例应用于沥青混凝土路面具有优点，增加路面的耐磨性，延长路面的使用寿命；改善石油沥青的软化点、针入度指数、黏度、温度感应性；改善石油沥青与矿料的粘附性和低温抗裂性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种热解炭黑改良的沥青，其特征在于，按照质量份数包括以下原材料，石油沥青100～120份，热解炭黑2～10份，十溴联苯醚1～2份，氢氧化镁20～25份，氢氧化铝20～25份，增韧剂1～2份，改性剂3～5份，防老化剂3～5份，硫化剂3～5份，环氧树脂20～25份，聚酰胺树脂10～15份。
2.如权利要求1所述的热解炭黑改良的沥青，其特征在于，所述增韧剂为丁苯橡胶或丁腈橡胶；所述改性剂为SBS改性剂。
3.如权利要求1所述的热解炭黑改良的沥青，其特征在于，所述防老化剂为胺类抗氧剂或酚类抗氧剂；所述硫化剂为硫磺或硫化物。
4.如权利要求1所述的热解炭黑改良的沥青，其特征在于，按照质量份数原材料还包括聚硅氧烷消泡剂10～15份。
5.如权利要求1—4任一项所述的热解炭黑改良的沥青，其特征在于，按照质量份数原材料还包括陶瓷粉或玻璃粉15～20份。
6.一种热解炭黑改良的沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
步骤一，将热解炭黑研磨成粒径小于0.04毫米的热解炭黑粉末；
步骤二，按质量份数，将100～120份石油沥青、环氧树脂20～25份和聚酰胺树脂10～15份投入到熔融炉内，加热混合料至85～120℃，使混合料达到熔融状态；
步骤三，向熔融炉内投加步骤一制得的热解炭黑粉末，按质量份数100～120份石油沥青中加入5～10份热解炭黑粉末，在温度85～120℃的条件下，以1000～2000r/min的转速搅拌10～20分钟，使各组分充分混合均匀；
步骤四，按照质量份数100～120份石油沥青向熔融炉内投加1～2份的十溴联苯醚，20～25份的氢氧化镁、20～25份的氢氧化铝、3～5份的防老化剂和3～5份的硫化剂，在温度120～140℃的条件下，以2000～3000r/min的转速搅拌30～40分钟，搅拌各组分充分混合均匀；
步骤五，向熔融炉内投加增韧剂和改性剂，按照质量份数100～120份石油沥青中加入1～2份的增韧剂和3～5份改性剂，在温度120～140℃的条件下，以3000～4000r/min的转速搅拌40～60分钟，搅拌各组分充分混合均匀制得热解炭黑改良的沥青。
7.如权利要求6所述的热解炭黑改良的沥青的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，向熔融炉内投加聚硅氧烷消泡剂，按照质量份数100～120份的石油沥青加入10～15份聚硅氧烷消泡剂。
8.如权利要求6所述的热解炭黑改良的沥青的制备方法，其特征在于，所述步骤四中，向熔融炉内投加陶瓷粉或玻璃粉，按照质量份数100～120份的石油沥青加入15～20份陶瓷粉或玻璃粉。
9.如权利要求6所述的热解炭黑改良的沥青的制备方法，其特征在于，所述增韧剂为丁苯橡胶或丁腈橡胶；所述改性剂为SBS改性剂。
10.如权利要求6—9任一项所述的热解炭黑改良的沥青的制备方法，其特征在于，所述防老化剂为胺类抗氧剂或酚类抗氧剂；所述硫化剂为硫磺或硫化物。
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