一种改性环保沥青的制备方法与流程

1.本发明涉及沥青材料技术领域，具体是一种改性环保沥青的制备方法。


背景技术：

2.煤沥青是煤焦油蒸馏提取馏分(轻油、酚油、萘油、洗油和蒽油等)后的残余物，是一种热塑性材料，具有独特的强粘结能力、富碳低灰、与固体炭质物料极好的配伍性和亲和力、较高的结焦残炭值、炭化产物易石墨化性、良好的渗透浸润性、价廉且易得，广泛应用于炼铝、炼钢、碳素工业、耐火材料、建筑材料及筑路等行业。煤沥青中含有较多致癌性多环芳烃，特别是强致癌物苯并芘，严重危害人类健康，污染环境，因而在二十世纪九十年代鉴于环保的要求开始在欧洲限制使用。
3.自1933年英国医生cook发现煤焦油致癌以来，已经确认 4环～6环的多环芳烃具有不同的致癌性，美国环保署将15种多环芳烃列为致癌芳烃，并规定了其中最重要的致癌物苯并芘 (bap)的排放控制浓度，德国对于煤沥青中含有的苯并芘(bap) 的规定最为严格，规定在技术产品中bap的允许量不超过 50ppm，而煤沥青中bap含量一般在1.5～2.5％(相当于15000～ 25000ppm)，这实际上取消了煤沥青的许多应用，面对环境保护的苛刻要求，防治煤沥青污染已成当务之急。目前，降低煤沥青中苯并芘(bap)的方法主要有：聚合物改性法、含臭氧空气氧化法、真空蒸馏法、紫外线照射法。本发明提高一种化合物改性的方法，以制得一种环保沥青。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种改性环保沥青的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种改性环保沥青的制备方法，其特征在于，主要包括以下制备步骤：
7.(1)将嵌段共聚物与改性二氧化硅混合于密炼机中，混炼，出料，得改性嵌段共聚物；
8.(2)将基料与废胶粉混合，并加入步骤(1)所得改性嵌段共聚物和古马隆树脂，搅拌反应，得坯料；
9.(3)将步骤(2)所得坯料与醛类化合物混合，并加入促进剂，于惰性气体条件下搅拌反应后，得改性环保沥青；
10.(4)对步骤(3)所得改性环保沥青进行指标分析。
11.作为优化，所述改性环保沥青的制备方法主要包括以下制备步骤：
12.(1)将苯乙烯
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丁二烯
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苯乙烯嵌段共聚物与改性二氧化硅按质量比20：1～40：1混合于密炼机中，于温度150～170℃，转速60～80r/min的条件下混炼10～20min后，出料，得改性嵌段共聚物；
13.(2)将基料与废胶粉按质量比50：1～60：1混合，并向基料与废胶粉混合料中加入
基料质量0.05～0.12倍的步骤(1)所得改性嵌段共聚物和基料质量0.01～0.05倍的古马隆树脂，于温度为170～200℃条件下搅拌反应2h后，得坯料；
14.(3)将步骤(2)所得坯料与醛类化合物按质量比20：1～40： 1混合于反应釜中，并向反应釜中加入坯料质量0.01～0.02倍的促进剂，向反应釜中以50～200ml/min的速率通入氮气，于温度为120～16℃的条件下搅拌反应5～10h后，得改性环保沥青；
15.(4)对步骤(3)所得改性环保沥青进行指标分析。
16.作为优化，步骤(1)所述改性二氧化硅的制备方法为将有机膨润土与十二胺和正硅酸乙酯按摩尔比1：20：150混合，并加入有机膨润土质量0.1～0.2倍的十六烷基三甲基溴化铵，搅拌反应后4～5h后，并于温度为450～1000℃条件下煅烧1～3h，得预处理二氧化硅，将预处理二氧化硅与硅烷偶联剂kh
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550按质量比3：1混合与乙醇中，搅拌反应后，得氨基化预处理二氧化硅，将氨基化预处理二氧化硅与溴异丁酸缩水甘油酯按质量比100：1混合于水中，搅拌反应后，过滤，洗涤，干燥，得改性二氧化硅坯料，将改性二氧化硅坯料与溴化亚铜按质量比80： 1混合于改性二氧化硅坯料质量10倍的苯甲醚中，搅拌混合后，加入改性二氧化硅坯料质量0.1～0.2倍的五甲基二乙烯三胺和改性二氧化硅坯料质量10倍的质量分数为10～40％的苯乙烯溶液，搅拌反应后，得混合料，将混合料与甲醇混合后，过滤，干燥，得改性二氧化硅。
17.作为优化，步骤(2)所述基料为芳香族重质油、煤沥青和建筑沥青中的一种或两种以上；所述芳香族重质油选用煤焦油、沥青焦化重油、洗油、一蒽油、二蒽油或低温干馏煤焦油沥青中的任意一种或两种或两种以上。
18.作为优化，步骤(3)所述醛类化合物为甲醛、三聚甲醛、多聚甲醛、苯甲醛、对苯二甲醛、对甲基苯甲醛、肉桂醛或水杨醛中任意一种或两种的组合物。
19.作为优化，步骤(3)所述促进剂为磺酸、甲基磺酸、乙基磺酸、苯磺酸或氨基磺酸中任意一种。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
21.本发明在制备改性环保沥青时在苯乙烯
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丁二烯
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苯乙烯嵌段共聚物中加入了改性二氧化硅。
22.首先，改性二氧化硅在制备过程中加入了有机膨润土，由于有机膨润土的存在，可使正硅酸乙酯在有机膨润土层间发生水解，并形成二氧化硅支撑层，从而在煅烧过后，改性二氧化硅可镶嵌位于有机膨润土层间并具有多孔二氧化硅结构，并且在加入产品中后，因为膨润土的片层机构可起到润滑作用，从而使得沥青与苯乙烯
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丁二烯
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苯乙烯嵌段共聚物更好的混合，并在产品使用过程中由于层间结构的存在可封存一部分有害物质，进而提高产品的环保性能，其次，由于有机膨润土层间的介孔二氧化硅在经过处理后，介孔二氧化硅表面接枝有聚苯乙烯，在改性二氧化硅与苯乙烯
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丁二烯
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苯乙烯嵌段共聚物混合后，改性二氧化硅可通过聚苯乙烯分散于苯乙烯
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丁二烯
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苯乙烯嵌段共聚物中，并且由于有机膨润土层间结构的存在，可使得介孔二氧化硅具有较大的比表面积，从而在沥青中起到吸附沥青有害物质的作用，进而进一步提高沥青的环保性能，再者，由于改性二氧化硅的加入，可是的沥青材料分子链间的结合力增强，进而提高产品的抗裂性能。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在以下实施例中制作的改性环保沥青的各指标测试方法如下：
25.软化点测试：测量各实施例与对比例所得改性环保沥青的软化点。
26.有害物质含量：测量各实施例与对比例所得改性环保沥青苯并芘和醛类化合物的含量。
27.低温抗裂性能测试
28.按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》，采用低温弯曲破坏试验评价温拌沥青混合料的低温抗裂性能。将碾压成型的车辙板切割成规定的尺寸，长250mm
±
2.0mm、宽 30mm
±
2.0mm、高35mm
±
2.0mm。将试件置于
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10℃
±
0.5℃环境箱中保温5h，使试件整体温度达到
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10℃
±
0.5℃，再将试件置于支座上进行加载，测试两种沥青混合料的低温抗裂性能
29.实施例1
30.一种改性环保沥青的制备方法，所述改性环保沥青的制备方法主要包括以下制备步骤：
31.(1)将苯乙烯
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丁二烯
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苯乙烯嵌段共聚物与改性二氧化硅按质量比30：1混合于密炼机中，于温度170℃，转速60r/min 的条件下混炼15min后，出料，得改性嵌段共聚物；
32.(2)将基料与废胶粉按质量比50：1混合，并向基料与废胶粉混合料中加入基料质量0.08倍的步骤(1)所得改性嵌段共聚物和基料质量0.01倍的古马隆树脂，于温度为200℃条件下搅拌反应2h后，得坯料；
33.(3)将步骤(2)所得坯料与醛类化合物按质量比30：1 混合，并加入坯料质量0.01倍的促进剂，于氮气氛围下搅拌反应8h后，得改性环保沥青；
34.(4)对步骤(3)所得改性环保沥青进行指标分析。
35.作为优化，步骤(1)所述改性二氧化硅的制备方法为将有机膨润土与十二胺和正硅酸乙酯按摩尔比1：20：150混合，并加入有机膨润土质量0.1倍的十六烷基三甲基溴化铵，搅拌反应后5h后，并于温度为800℃条件下煅烧23h，得预处理二氧化硅，将预处理二氧化硅与硅烷偶联剂kh
‑
550按质量比3：1混合与乙醇中，搅拌反应后，得氨基化预处理二氧化硅，将氨基化预处理二氧化硅与溴异丁酸缩水甘油酯按质量比100：1混合于水中，搅拌反应后，过滤，洗涤，干燥，得改性二氧化硅坯料，将改性二氧化硅坯料与溴化亚铜按质量比80：1混合于改性二氧化硅坯料质量10倍的苯甲醚中，搅拌混合后，加入改性二氧化硅坯料质量0.1倍的五甲基二乙烯三胺和改性二氧化硅坯料质量10倍的质量分数为20％的苯乙烯溶液，搅拌反应后，得混合料，将混合料与甲醇混合后，过滤，干燥，得改性二氧化硅。
36.作为优化，步骤(2)所述基料为芳香族重质油和煤沥青按质量比1：2混合而成；所述芳香族重质油选用煤焦油。
37.作为优化，步骤(3)所述醛类化合物为甲醛。
38.作为优化，步骤(3)所述促进剂为甲基磺酸。
39.实施例2
40.一种改性环保沥青的制备方法，所述改性环保沥青的制备方法主要包括以下制备步骤：
41.(1)将基料与废胶粉按质量比50：1混合，并向基料与废胶粉混合料中加入基料质量0.08倍的改性二氧化硅和基料质量 0.01倍的古马隆树脂，于温度为200℃条件下搅拌反应2h后，得坯料；
42.(2)将步骤(1)所得坯料与醛类化合物按质量比30：1 混合，并加入坯料质量0.01倍的促进剂，于氮气氛围下搅拌反应8h后，得改性环保沥青；
43.(3)对步骤(2)所得改性环保沥青进行指标分析。
44.作为优化，步骤(1)所述改性二氧化硅的制备方法为将有机膨润土与十二胺和正硅酸乙酯按摩尔比1：20：150混合，并加入有机膨润土质量0.1倍的十六烷基三甲基溴化铵，搅拌反应后5h后，并于温度为800℃条件下煅烧23h，得预处理二氧化硅，将预处理二氧化硅与硅烷偶联剂kh
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550按质量比3：1混合与乙醇中，搅拌反应后，得氨基化预处理二氧化硅，将氨基化预处理二氧化硅与溴异丁酸缩水甘油酯按质量比100：1混合于水中，搅拌反应后，过滤，洗涤，干燥，得改性二氧化硅坯料，将改性二氧化硅坯料与溴化亚铜按质量比80：1混合于改性二氧化硅坯料质量10倍的苯甲醚中，搅拌混合后，加入改性二氧化硅坯料质量0.1倍的五甲基二乙烯三胺和改性二氧化硅坯料质量10倍的质量分数为20％的苯乙烯溶液，搅拌反应后，得混合料，将混合料与甲醇混合后，过滤，干燥，得改性二氧化硅。
45.作为优化，步骤(1)所述基料为芳香族重质油和煤沥青按质量比1：2混合而成；所述芳香族重质油选用煤焦油。
46.作为优化，步骤(2)所述醛类化合物为甲醛。
47.作为优化，步骤(2)所述促进剂为甲基磺酸。
48.实施例3
49.一种改性环保沥青的制备方法，所述改性环保沥青的制备方法主要包括以下制备步骤：
50.(1)将苯乙烯
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丁二烯
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苯乙烯嵌段共聚物与改性二氧化硅按质量比30：1混合于密炼机中，于温度170℃，转速60r/min 的条件下混炼15min后，出料，得改性嵌段共聚物；
51.(2)将基料与废胶粉按质量比50：1混合，并向基料与废胶粉混合料中加入基料质量0.08倍的步骤(1)所得改性嵌段共聚物和基料质量0.01倍的古马隆树脂，于温度为200℃条件下搅拌反应2h后，得坯料；
52.(3)将步骤(2)所得坯料与醛类化合物按质量比30：1 混合，并加入坯料质量0.01倍的促进剂，于氮气氛围下搅拌反应8h后，得改性环保沥青；
53.(4)对步骤(3)所得改性环保沥青进行指标分析。
54.作为优化，步骤(1)所述改性二氧化硅的制备方法为将有机膨润土与十二胺和正硅酸乙酯按摩尔比1：20：150混合，并加入有机膨润土质量0.1倍的十六烷基三甲基溴化铵，搅拌反应后5h后，并于温度为800℃条件下煅烧23h，得改性二氧化硅。
55.作为优化，步骤(2)所述基料为芳香族重质油和煤沥青按质量比1：2混合而成；所述芳香族重质油选用煤焦油。
56.作为优化，步骤(3)所述醛类化合物为甲醛。
57.作为优化，步骤(3)所述促进剂为甲基磺酸。
58.对比例
59.一种改性环保沥青的制备方法，所述改性环保沥青的制备方法主要包括以下制备步骤：
60.(1)将基料与废胶粉按质量比50：1混合，并向基料与废胶粉混合料中加入基料质量0.08倍的改性二氧化硅和基料质量 0.01倍的古马隆树脂，于温度为200℃条件下搅拌反应2h后，得坯料；
61.(2)将步骤(1)所得坯料与醛类化合物按质量比30：1 混合，并加入坯料质量0.01倍的促进剂，于氮气氛围下搅拌反应8h后，得改性环保沥青；
62.(3)对步骤(2)所得改性环保沥青进行指标分析。
63.作为优化，步骤(1)所述改性二氧化硅的制备方法为将有机膨润土与十二胺和正硅酸乙酯按摩尔比1：20：150混合，并加入有机膨润土质量0.1倍的十六烷基三甲基溴化铵，搅拌反应后5h后，并于温度为800℃条件下煅烧23h，得改性二氧化硅。
64.作为优化，步骤(1)所述基料为芳香族重质油和煤沥青按质量比1：2混合而成；所述芳香族重质油选用煤焦油。
65.作为优化，步骤(2)所述醛类化合物为甲醛。
66.作为优化，步骤(2)所述促进剂为甲基磺酸。
67.效果例
68.下表1给出了采用本发明实施例1至3与对比例制得的改性环保沥青的性能分析结果。
69.表1
[0070][0071]
从表1中实施例1与对比例的实验数据比较可发现，在制备改性环保沥青时加入改性二氧化硅可有效提高产品的使用性能，并使产品更具环保性。
[0072]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。