專利名稱：一種改質(zhì)煤瀝青筑路油的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于筑路原材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以煤瀝青和焦化溶劑油為原料用化學(xué)改質(zhì)制造煤瀝青筑路油的方法。
近幾年來，隨著交通建設(shè)的迅速發(fā)展，筑路對筑路油和道路瀝青的質(zhì)量要求愈來愈高。目前筑路用油可以分為兩大類，一是焦化廠生產(chǎn)的普通煤瀝青筑路油；二是煉油廠生產(chǎn)的石油類筑路油。對普通的煤瀝青筑路油，其生產(chǎn)方法是用煤瀝青與蒽油直接調(diào)配的方法生產(chǎn)的，已完全不能滿足現(xiàn)代道路建設(shè)的發(fā)展需要，主要表現(xiàn)為與集合料的粘附性差，高溫易流淌，低溫易脆裂，耐老化性差等缺點，尤其是低溫脆裂對路面的破壞性大。煉油廠生產(chǎn)的石油類筑路油盡管其質(zhì)量要好于普通的煤瀝青筑路油，但是因我國原油中蠟含量高，瀝青質(zhì)較少，導(dǎo)致相應(yīng)的筑路油與集合料的粘附性差，抗老化性差，尤其是低溫延展性差(15℃以下延展性難以合格)。
由此可見，迫切需要研究瀝青改質(zhì)生產(chǎn)高等級筑路油的方法。中國專利CN1074458A公開了一種利用回收的聚乙烯(PE)和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVE)為添加劑，以石油瀝青為原料生產(chǎn)改質(zhì)瀝青的方法，該發(fā)明是針對筑路油用瀝青類防水材料的改性。該專利說明書中提到可以作為筑路油路油使用，但是所列產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)不能滿足作為筑路油的要求，如軟化點58℃高于筑路油規(guī)定的42～55℃范圍，缺少延度、針入度以及蒸發(fā)損失等指標(biāo)。其次，實施例給出的添加劑與瀝青的用量為1∶5太高，成本過高，經(jīng)濟(jì)上難以實現(xiàn)。中國專利CN1058985A公開了一種用煤瀝青為主要原料，以煤粉為填料，以三氯化鋁為催化劑制造防腐水涂料的方法。雖然該方法提供了對煤瀝青性質(zhì)的一種改質(zhì)途徑，但其產(chǎn)品不能作為筑路油使用，僅僅針對防腐涂料行業(yè)。
本發(fā)明的目的在于提供一種具有優(yōu)良的延展性、彈塑性與抗老化性改質(zhì)煤瀝青筑路油的制造方法。由此方法制造出的產(chǎn)品可以被用作高等級公路的筑路材料。
本發(fā)明的目的是通過下列的技術(shù)方案來實現(xiàn)的
一種改質(zhì)煤瀝青筑路油的制造方法，所述的改質(zhì)煤瀝青筑路油的組成和含量為(wt，％)煤瀝青30～70、焦化溶劑油20～65、高分子添加劑2～20、抗老劑0.05～0.5，其中，煤瀝青的軟化點為60～90℃；焦化溶劑油的初餾點不低于160℃，終餾點不高于360℃；改質(zhì)煤瀝青筑路油的制造工藝是，將煤瀝青和焦化溶劑油按上述配比加入到反應(yīng)釜中，混合0.1～1.0小時，混合溫度控制在140～280℃，使其充分混合均勻，再加入上述配方量的高分子添加劑，在保持140～280℃溫度范圍內(nèi)反應(yīng)3～12小時，最后加入抗老化劑繼續(xù)反應(yīng)1小時止。
由上述工藝制造出來的煤瀝青改質(zhì)筑路油其質(zhì)量可達(dá)到高等級筑路油的要求，如25℃時的針入度20～130，軟化點35～58℃，25℃延度30～150cm。163℃、5小時蒸發(fā)損失3.0～0.3％，尤其是低溫15℃延度同樣可大于100cm，從根本上改變了普通煤瀝青筑路油性能差的缺點。
配方中高分子添加劑可以選擇下列任意一種，即(1)廢橡膠粉或再生橡膠粉；(2)合成橡膠，如氯丁橡膠、丁苯橡膠、乙丙橡膠；(3)合成樹脂，如聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)和苯乙烯與丁二烯的共聚物(SBS)；(4)復(fù)合型添加劑，即采用橡膠與合成樹脂的混合物或再生橡膠與合成橡膠的混合物。復(fù)合型添加劑的配比為(wt，％)再生橡膠∶合成橡膠＝(60～90)∶(10～40)；橡膠∶合成樹脂＝(40～80)∶(20～60)。
本發(fā)明所采用的抗老化劑為下列化合物或其混合物的一種2.2.4-三甲基-1.2-二氫化喹啉聚合物(TMDQ)、苯基-α-萘胺(防老劑A)和N-苯基-N-異丙基-對苯二胺(IPPD)。推薦選擇TMDQ與IPPD的混合物，混合物的質(zhì)量比為1∶1。
進(jìn)一步的是，較佳的原料配比是(wt，％)煤瀝青為30～70，焦化溶劑油20～65，高分子添加劑2～20，抗老化劑為0.05～0.3。
較佳的改質(zhì)工藝條件為煤瀝青與焦化溶劑油的混合時間為0.5～1.0小時，改質(zhì)反應(yīng)溫度200～260℃，改質(zhì)反應(yīng)時間4～8小時。
進(jìn)一步的是，本發(fā)明推薦采用上述的復(fù)合型噶愛分子添加劑。為改善改質(zhì)后煤瀝青筑路油的彈塑性希望選擇的煤瀝青原料中甲苯不溶物的含量盡可能低。
本發(fā)明的一個顯著特點是，煤瀝青與焦化溶劑油的預(yù)處理工藝簡單，利用現(xiàn)有的焦化廠焦油加工工藝與設(shè)備，只需改變操作制度即可取得滿足要求的原料。另一個顯著特點是，選擇的添加劑如再生橡膠即可以是回收的廢橡膠，也可以是橡膠廠生產(chǎn)的再生橡膠。采用廢橡膠和再生橡膠為添加劑時，不僅可以制造出合格的高等級筑路油產(chǎn)品，而且減少了廢橡膠對環(huán)境造成的危害。采用復(fù)合型添加劑可以制造出低溫延展性更佳的改質(zhì)筑路油。
煤瀝青經(jīng)化學(xué)改質(zhì)制造出延展與彈塑性好的筑路油產(chǎn)品，既可以取代現(xiàn)有的普通煤瀝青筑路油使用，也可以作為鋪筑高等級道路的筑路油使用。
本發(fā)明不僅解決了國內(nèi)焦化企業(yè)的煤瀝青出路問題，而且擴大了交通建設(shè)筑路用油的資源。
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。
實施例1采用高軟化點(90℃)煤瀝青為原料，以1000g產(chǎn)品為基準(zhǔn)。
原料量配比為煤瀝青400g，焦化溶劑油550g，廢橡膠49.2g，抗老化劑(TMDQ與IPPD的混合物)0.8g。
操作方法先將煤瀝青400g與焦化溶劑油550g加入到反應(yīng)釜中在200～220℃下混合0.5小時，然后將廢橡膠49.2g加入到反應(yīng)釜中混合0.5小時，然后升溫到260℃繼續(xù)反應(yīng)6小時止，降低反應(yīng)釜中料液溫度到200℃，加入抗老化劑0.8g，并在此溫度下繼續(xù)反應(yīng)1小時為止。
本實施例的配比見表1中方案1，改質(zhì)后產(chǎn)品的性質(zhì)見表2中方案1。改質(zhì)煤瀝青筑路油的性能指標(biāo)測試采用JTJ052-93標(biāo)準(zhǔn)。
實施例2實施例2所用的高分子添加劑和抗老劑品種與用量與實施例1的相同，操作條件不變，僅僅是煤瀝青與焦化溶劑油的用量不同。實施例2見表1中方案2，相應(yīng)產(chǎn)品性質(zhì)見表2中的方案2。
實施例3實施例3所用的高分子添加劑和抗老化劑品種與用量與實施例1的相同，操作條件不變，僅僅是煤瀝青與焦化溶劑油的用量不同。實施例3的配比見表1中方案2，相應(yīng)產(chǎn)品性質(zhì)見表2中的方案3。
實施例4實施例4采用與實施1相同的操作方法和反應(yīng)條件，只是添加劑廢橡膠的用量不同。抗老劑的用量與品種與實施例1相同。實施例4配比見表1中的方案4，相應(yīng)產(chǎn)品性質(zhì)見表2中方案4。
實施例5實施例5采用與實施1相同的操作方法和反應(yīng)條件，只是添加劑廢橡膠的用量不同?？估蟿┑挠昧颗c品種與實施例1相同。實施例5配比見表1中的方案5，相應(yīng)產(chǎn)品性質(zhì)見表2中方案5。
表1煤瀝青改質(zhì)筑路油工藝條件
表2改質(zhì)煤瀝青筑路油的性能指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種改質(zhì)煤瀝青筑路油的制造方法，其特征在于，(1)所述的改質(zhì)煤瀝青筑路油的組成和含量為(wt，％)煤瀝青30～70、焦化溶劑油20～65、高分子添加劑2～20、抗老劑0.05～0.5，其中，煤瀝青的軟化點為60～90℃；焦化溶劑油的初餾點不低于160℃，終餾點不高于360℃；(2)改質(zhì)煤瀝青筑路油的制造工藝是，將煤瀝青和焦化溶劑油按上述配比加入到反應(yīng)釜中，混合0.1～1.0小時，混合溫度控制在140～280℃，使其充分混合均勻，再加入上述配方量的高分子添加劑，在保持140～280℃溫度范圍內(nèi)反應(yīng)3～12小時，最后加入抗老化劑繼續(xù)反應(yīng)1小時止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改質(zhì)煤瀝青筑路油的制造方法，其特征在于，所述的高分子添加劑可以選擇下列任意一種，即(1)廢橡膠粉或再生橡膠粉；(2)合成橡膠，如氯丁橡膠、丁苯橡膠、乙丙橡膠；(3)合成樹脂，如聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)和苯乙烯與丁二烯的共聚物(SBS)；(4)復(fù)合型添加劑，即采用橡膠與合成樹脂的混合物或再生橡膠與合成橡膠的混合物；復(fù)合型添加劑的配比為(wt，％)再生橡膠∶合成橡膠＝(60～90)∶(10～40)；橡膠∶合成樹脂＝( 40～80)∶(20～60)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改質(zhì)煤瀝青筑路油的制造方法，其特征在于，所采用的抗老化劑為下列化合物或其混合物的一種2.2.4-三甲基-1.2-二氫化喹啉聚合物(TMDQ)、苯基-α-萘胺(防老劑A)和N-苯基-N-異丙基-對苯二胺(IPPD)；推薦選擇TMDQ與IPPD的混合物，混合物的重量比為1∶1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改質(zhì)煤瀝青筑路油的制造方法，其特征在于，所述的改質(zhì)煤瀝青筑路油的較佳的原料配比是(wt，％)煤瀝青為30～70，焦化溶劑油20～65，高分子添加劑2～20，抗老化劑為0.05～0.3。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改質(zhì)煤瀝青筑路油的制造方法，其特征在于，所述的改質(zhì)煤瀝青筑路油的較佳的原料配比是(wt，％)煤瀝青為30～70，焦化溶劑油20～65，高分子添加劑2～20，抗老化劑為0.05～0.3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改質(zhì)煤瀝青筑路油的制造方法，其特征在于，較佳的改質(zhì)工藝為煤瀝青與焦化溶劑油的混合時間為0.5～1.0小時，改質(zhì)反應(yīng)溫度200～260℃，改質(zhì)反應(yīng)時間4～8小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改質(zhì)煤瀝青筑路油的制造方法，其特征在于，較佳的改質(zhì)工藝為煤瀝青與焦化溶劑油的混合時間為0.5～1.0小時，改質(zhì)反應(yīng)溫度200～260℃，改質(zhì)反應(yīng)時間4～8小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的改質(zhì)煤瀝青筑路油的制造方法，其特征在于，較佳的改質(zhì)工藝為煤瀝青與焦化溶劑油的混合時間為0.5～1.0小時，改質(zhì)反應(yīng)溫度200～260℃，改質(zhì)反應(yīng)時間4～8小時。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的改質(zhì)煤瀝青筑路油的制造方法，其特征在于，較佳的改質(zhì)工藝為煤瀝青與焦化溶劑油的混合時間為0.5～1.0小時，改質(zhì)反應(yīng)溫度200～260℃，改質(zhì)反應(yīng)時間4～8小時。
全文摘要
本發(fā)明以煤瀝青、焦化溶劑油為主要原料,添加適量高分子材料以及抗老化劑,經(jīng)物理與化學(xué)改質(zhì)制造出具有優(yōu)良延展性、彈塑性、抗老性以及粘附性的高等級道路瀝青。改質(zhì)工藝的特點為:充分利用焦化現(xiàn)有煤焦油蒸餾工藝與設(shè)備。具有工藝簡單、無污染與能耗低的優(yōu)點。該產(chǎn)品既可以取代現(xiàn)有的普通煤瀝青筑路油,也可以作為鋪筑高等級道路的高等級筑路油使用。
文檔編號C08L95/00GK1342726SQ0011318
公開日2002年4月3日 申請日期2000年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月12日
發(fā)明者李應(yīng)海, 張初永, 陳新桂, 毛慧, 金銘林, 李桂成 申請人:攀鋼集團(tuán)煤化工公司