專利名稱：：改性煤瀝青材料的制備方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種用于道路鋪設的改性煤源青材料的制備方法。
背景技術：
：釆用煤瀝青用作道路鋪設材料由來已久，但由于煤瀝青質脆，且含有較多的稠環(huán)芳烴，其中苯并芘具有致癌性，因而在二十世紀九十年代鑒于環(huán)保的要求首先從歐洲限制使用。近年來，隨著石油資源的日趨緊缺，煤瀝青的開發(fā)利用已是大勢所趨。但煤瀝青用作鋪路材料存在兩大問題，一是煤瀝青性能上能否滿足現代道路鋪設的需要；二是在環(huán)境保護上是否符合要求，或是能否最大限度上降低環(huán)境污染的可能性。針對前一問題，從低等級道路用煤瀝青的開發(fā)上已有諸多文獻和專利予以公布，如上世紀已普遍道路鋪設使用的碳新青，該瀝青系中溫煤瀝青與石油瀝青的混合物再經改性，從而提高其低溫延展性的方法，但該方法并非純粹意義上煤瀝青的改性；為提高煤瀝青的低溫延展性，已有文獻報導和專利如美國專利US4008095釆用中溫煤新青與大量芳烴油或煤加工副產物洗油互配，制備出低溫性能較佳的道路用煤幼青；在此基礎上，中國專利CN1342726A通過添加焦化溶劑油、聚合物、防老劑經高溫(26(TC以上)反應長達6個小時從而制備出滿足近似于石油基質瀝青，且軟化點小于55'C，且該方法沒有考慮煤瀝青高溫貯存穩(wěn)定性等性能；中國專利CN1074458A公開了一種回收的聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物為添加劑，石油瀝青為原料生產改性煤瀝青的方法，但該方法針對的是防水卷材的方法；加拿大專利50372/14、美國專利USP5473000、6193793公布了聚合物如回收塑料或橡膠改性石油瀝青或是煤瀝青通過添加第三組分如酯類物質改善了其相容性，但這些專利沒有給出相關高溫貯存穩(wěn)定性的數據，且沒有給出其對環(huán)境影響的評價;《用聚合物試劑減少煤新青中3，4-苯并芘的研究》(煤化工，2007,1:58-60)報道了煤新青釆用聚合物經高溫反應降低其致癌物含量的方法，但該方法溫度過高，導致聚合物改善煤瀝青強度等性能會降低，且該方法沒有對改性煤瀝青材料的道路使用性能予以闡述。
發(fā)明內容本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種改性煤瀝青材料的制備方法，該方法可以大大降低煤新青中致癌物苯并芘的含量，制備的改性煤瀝青材料可以用于道路鋪設，物理性能和貯存穩(wěn)定性好。本發(fā)明技術方案一種改性煤瀝青材料的制備方法，其步驟為在高速剪切設備中將煤新青加熱至15020(TC至完全流動，然后把稀釋劑加入煤瀝青中，稀釋劑的用量為瀝青重量的10~90%，在轉速10003000rpm攪拌520min,再把聚合物加入煤瀝青中，聚合物的用量為新青重量的1~10%,在轉速40008000rpm攪拌20120min,再加入硫化劑，硫化劑的用量為新青重量的0.001~0.2%,最后維持轉速和溫度不變攪拌20~120min即可得改性煤瀝青成品；其中，所述稀釋劑選自焦化溶劑油、環(huán)垸油中的一種或它們的混合物，所述聚合物選自橡膠類、熱塑性彈性體類、塑料類中的一種或橡膠類、熱塑性彈性體類、塑料類三者的共混聚合物，所述硫化劑選自二硫代嗎啉或二硫代嗎啉與硫磺的混合物。所述聚合物中的橡膠類選自天然橡膠或合成的順丁橡膠、乙丙橡膠、丁基橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、丁苯橡膠其中之一。所述聚合物中的熱塑性彈性體類選自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物或苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物。所述聚合物中的塑料類選自聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯其中之一。所述稀釋劑的用量為新青的20~50%。所述聚合物的用量為瀝青的2~8%。所述聚合物為橡膠類、熱塑性彈性體類、塑料類三者的共混聚合物時橡膠含量為10-90%。所述聚合物為橡膠類、熱塑性彈性體類、塑料類三者的共混聚合物時橡膠含量為30~70%。所述硫化劑為二硫代嗎啉與硫磺的混合物時，二硫代嗎啉與硫磺的重量配比為10.0-100.0:90.0~5.0。發(fā)明的有益效果本發(fā)明改性煤新青材料的制備方法既可保證煤瀝青的物理性能和貯存穩(wěn)定性達到我國規(guī)定的道路用瀝青材料指標，又能大大降低煤瀝青中致癌物苯并芘的含量，避免污染環(huán)境，而且制備方法簡單，反應和加工時間可控，不會不放出刺激性有害氣體，適合工業(yè)應用。具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明進一步詳細描述，本發(fā)明改性煤瀝青材料的制備方法，先在高速剪切設備中將煤瀝青加熱至15020(TC至完全流動，然后把稀釋劑加入煤瀝青中，在轉速10003000rpm攪拌520min,再把聚合物加入煤瀝青中，在轉速40008000rpm攪拌20120min，再加入硫化劑，維持轉速和溫度不變，攪拌20120min即可得改性煤瀝青成品。所指的稀釋劑是指焦化溶劑油、環(huán)烷油二者之一或二者的混合物；橡膠類的聚合物包括天然橡膠或合成橡膠如順丁橡膠、乙丙橡膠、丁基橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、丁苯橡膠；熱塑性彈性體類聚合物包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)或苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SIS)等含不飽和雙鍵的熱塑性彈性體；塑料類的聚合物包括聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS。本發(fā)明中稀釋劑的用量為源青的10~90%,最佳用量為20~50%;聚合物的用量為新青的1~10%,最佳用量為2~8%;當聚合物為橡膠類、熱塑性彈性體類、塑料類三者的共混聚合物時，橡膠含量為10~90%,最佳用量為30-70%;硫化劑的用量為莉青的0.001-0.2%,硫化劑二硫代嗎啉可以單獨使用，也可以與硫磺混合后加入使用，所述硫化劑為二硫代嗎琳與硫磺的混合物時，二硫代嗎啉與硫磺的重量配比為10.0~100.0:90.0—5.0。6實施例1將600g低溫煤瀝青(上海焦化廠生產，軟化點5(TC,苯并芘含量1.32%),裝入容器內加熱至18(TC煤新青完全流動，然后加入焦化溶劑油60g,啟動高剪切乳化機(BME-1001,上海威宇機電制造有限公司生產)在轉速2000rpm攪拌10min，再加入15gSBS(牌號791H,湖南岳陽石化公司出品)，轉速5000rpm攪拌50min,至SBS在煤新青中完全混合均勻，再加入0.8g二硫代嗎啉，控制溫度和轉速不變，混合120min。所得產品即為改性煤瀝青，其性能按我國道路瀝青標準GB/T4509、GB/T4508、GB/4507進行測試完全達到指標要求，且致癌物苯并芘的含量降低了40%,具體性能指標見表1中實施例1。實施例2將600g中溫煤新青(武鋼焦化廠生產，軟化點78。C,苯并芘含量1.52%),裝入容器內加熱至18(TC煤新青完全流動，然后加入稀釋劑焦化溶劑油400g、環(huán)烷油200g,啟動高剪切乳化機，轉速2000rpm攪拌10min,再加入15gSBS,轉速5000rpm攪拌50min，至SBS在煤瀝青中完全混合均勾，再加入0.6g二硫代嗎啉和0.3g硫磺的混合物，控制溫度和轉速分別在180。C、6000rpm,混合120min。所得產品即為改性煤瀝青，其性能按我國道路瀝青標準GB/T4509、GB/T4508、GB/4507進行測試完全達到指標要求，且致癌物苯并芘的含量降低了36.2%,具體性能見表l中實施例2。實施例3將60Gg低溫煤新青，裝入容器內加熱至18(TC煤瀝青完全流動，然后加入焦化溶劑油60g,啟動高剪切乳化機，轉速2000rpm攪拌10min,再加入20gSBR(牌號1500，山東齊魯石化公司出品)，轉速5000rpm攪拌50min，至SBR在煤新青中完全混合均勻，再加入0.4g二硫代嗎啉和lg硫磺的混合物，控制溫度和轉速不變，混合120min。所得產品即為改性煤瀝青，其性能按我國道路瀝青標準GB/T4509、GB/T4508、GB/4507進行測試完全達7到指標要求，且致癌物苯并芘的含量降低了46%,具體性能見表l中實施例3。實施例4將600g低溫煤瀝青，裝入容器內加熱至18(TC煤瀝青完全流動，然后加入焦化溶劑油60g，啟動高剪切乳化機，轉速2000rpm攪拌10min，再加入50gSBR、SIS、PE三者的混合物(其中SBR含量為30g),轉速5000rpm攪拌50min，至丁苯橡膠在煤瀝青中完全混合均勻，再加入0.4g二硫代嗎啉和lg硫磺的混合物，控制溫度和轉速不變，混合120min。所得產品即為改性煤瀝青，其性能按我國道路瀝青標準GB/T4509、GB/T4508、GB/4507進行測試完全達到指標要求，且致癌物苯并芘的含量降低了42%,具體性能見表1中實施例4。實施例5將600g低溫煤瀝青，裝入容器內加熱至18(TC煤瀝青完全流動，然后加入焦化溶劑油60g,啟動高剪切乳化機，轉速2000rpm攪拌10min，再加入50gBR、SIS、PS三者的混合物(其中BR含量為10g),轉速5000rpm攪拌50min,至BR橡膠在煤新青中完全混合均勾，再加入0.2g二硫代嗎啉和lg硫磺的混合物，控制溫度和轉速不變，混合120min。所得產品即為改性煤瀝青，其性能按我國道路瀝青標準GB/T4509、GB/T4508、GB/4507進行測試完全達到指標要求，且致癌物苯并芘的含量降低了52%，具體性能見表1中實施例5。實施例6將600g低溫煤瀝青，裝入容器內加熱至18(TC煤新青完全流動，然后加入焦化溶劑油60g和2g硫磺，啟動高剪切乳化機，轉速4000rpm攪拌30min,再加入20gBR、SBS、PS三者的混合物(其中BR含量為10g),轉速5000rpm攪拌50min,至BR橡膠在煤源青中完全混合均勻，再加入0.2g二硫代嗎啉8和2g硫磺的混合物，控制溫度和轉速不變，混合120min。所得產品即為改性煤瀝青，其性能按我國道路瀝青標準GB/T4509、GB/T4508、GB/4507進行測試完全達到指標要求，且致癌物苯并芘的含量降低了72%，具體性能見表l中實施例6。表l改性煤瀝青性能指標<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>所述內容僅為本發(fā)明構思下的基本說明，而依據本發(fā)明的技術方案所作的任何等效變換，均應屬于本發(fā)明的保護范圍。權利要求1.一種改性煤瀝青材料的制備方法，其步驟為在高速剪切設備中將煤瀝青加熱至150～200℃至完全流動，然后把稀釋劑加入煤瀝青中，稀釋劑的用量為瀝青重量的10～90％，在轉速1000～3000rpm攪拌5～20min，再把聚合物加入煤瀝青中，聚合物的用量為瀝青重量的1～10％，在轉速4000～8000rpm攪拌20～120min，再加入硫化劑，硫化劑的用量為瀝青重量的0.001～0.2％，最后維持轉速和溫度不變攪拌20～120min即可得改性煤瀝青成品；其中，所述稀釋劑選自焦化溶劑油、環(huán)烷油中的一種或它們的混合物，所述聚合物選自橡膠類、熱塑性彈性體類、塑料類中的一種或橡膠類、熱塑性彈性體類、塑料類三者的共混聚合物，所述硫化劑選自二硫代嗎啉或二硫代嗎啉與硫磺的混合物。2.根據權利要求1所述改性煤瀝青材料的制備方法，其特征在于所述聚合物中的橡膠類選自天然橡膠或合成的順丁橡膠、乙丙橡膠、丁基橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、丁苯橡膠其中之一。3.根據權利要求1所述改性煤新青材料的制備方法，其特征在于所述聚合物中的熱塑性彈性體類選自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物或苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物。4.根據權利要求1所述改性煤瀝青材料的制備方法，其特征在于所述聚合物中的塑料類選自聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯其中之一。5.根據權利要求1所述改性煤新青材料的制備方法，其特征在于所述稀釋劑的用量為瀝青的20~50%。6.根據權利要求1所述改性煤瀝青材料的制備方法，其特征在于所述聚合物的用量為新青的2~8%。7.根據權利要求1所述改性煤瀝青材料的制備方法，其特征在于所述聚合物為橡膠類、熱塑性彈性體類、塑料類三者的共混聚合物時橡膠含量為10-90°/。。8.根據權利要求7所述改性煤新青材料的制備方法，其特征在于所述聚合物為橡膠類、熱塑性彈性體類、塑料類三者的共混聚合物時橡膠含量為30~70%。9.根據權利要求1所述改性煤瀝青材料的制備方法，其特征在于所述硫化劑為二硫代嗎啉與硫磺的混合物時，二硫代嗎啉與硫磺的重量配比為10.0~100.0:90.0~5.0。全文摘要本發(fā)明公開了一種改性煤瀝青材料的制備方法，先在高速剪切設備中將煤瀝青加熱至150～200℃至完全流動，然后把稀釋劑加入煤瀝青中，在轉速1000～3000rpm攪拌5～20min，再把聚合物加入煤瀝青中，在轉速4000～8000rpm攪拌20～120min，再加入硫化劑，維持轉速和溫度不變，攪拌20～120min即可得改性煤瀝青成品。本發(fā)明既可保證煤瀝青的物理性能和貯存穩(wěn)定性達到我國規(guī)定的道路用瀝青材料指標，又能大大降低煤瀝青中致癌物苯并芘的含量，避免污染環(huán)境，而且制備方法簡單，反應和加工時間可控，不會不放出刺激性有害氣體，適合工業(yè)應用。文檔編號C08J3/20GK101475693SQ200810207318公開日2009年7月8日申請日期2008年12月19日優(yōu)先權日2008年12月19日發(fā)明者施宇濤,歐陽春發(fā)申請人:上海應用技術學院