專利名稱：一種復合改性瀝青組合物及制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種以高浙青質(zhì)含量的稠油浙青為基質(zhì)浙青制備而成的復合改性浙青組合物。本發(fā)明還涉及上述復合改性浙青組合物的制備方法。
背景技術(shù)：
浙青改性就是以特定的工藝將改性劑分散到浙青中形成粗分散體系，使浙青的高、低溫性能發(fā)生不同程度的改善，保留或增加了浙青的粘附性、彈性和流動性。國內(nèi)外的研究結(jié)果表明，基質(zhì)浙青的化學組成對改性浙青的相容性有較大的影響，當芳香分、浙青質(zhì)含量在一個合適的范圍內(nèi)時，基質(zhì)浙青與改性劑的相容性較好，能夠形成熱力學穩(wěn)定體系。高浙青質(zhì)含量的稠油浙青的浙青質(zhì)含量較高，而相對來說芳香分含量較低，這種浙青由于組分搭配不合理的特點造成了與改性劑相容性差，不能形成穩(wěn)定的改性浙青體系。以目前產(chǎn)量較大的塔河浙青為例，塔河浙青是由屬于一種不常見的高浙青質(zhì)、高殘?zhí)?、高金屬的重質(zhì)高粘度的塔河原油生產(chǎn)的。由于塔河原油的蠟含量低、浙青質(zhì)含量高，且性質(zhì)相對穩(wěn)定，是生產(chǎn)浙青較好的原料，且加工工藝簡單，收率高達70%，2006年塔河稠油浙青產(chǎn)量占中國石化浙青產(chǎn)量的30%左右，且呈進一步增大趨勢，據(jù)統(tǒng)計2009年僅塔河石化生產(chǎn)浙青36.30萬噸，全國各煉廠生產(chǎn)塔河浙青產(chǎn)量在50萬噸以上。但由于塔河浙青的浙青質(zhì)含 量高，膠質(zhì)含量低，其低溫性能差、粘附性和延展性較差，延伸度較低。特別是經(jīng)薄膜烘箱加熱后其質(zhì)量變化較大，延度下降很快，抗老化性能不夠理想，使用該種浙青并進行改性作為道路建設浙青相對來說比較困難，這在很大程度上限制了其在高等級公路的規(guī)?；褂谩Ｒ愿哒闱嗾闱噘|(zhì)含量的基質(zhì)浙青制備的改性浙青主要有以下三個方面的缺陷:1、儲存穩(wěn)定性差，48h離析軟化點差較大，按照常規(guī)方法制造的改性浙青離析軟化點差一般在10°c以上。2、由于該種浙青具有浙青質(zhì)含量高的特點，按照常規(guī)方法制備的改性浙青低溫性能差，表現(xiàn)在具體的指標上，低溫延度無法滿足要求。3、抗老化性差，老化前后質(zhì)量變化大，特別是老化后低溫性能差。由于以上幾種缺陷，極大的限制了高浙青質(zhì)含量浙青在改性浙青生產(chǎn)中的使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種以高浙青質(zhì)含量浙青為原料的復合改性浙青組合物。本發(fā)明的又一目的在于提供一種制備上述復合改性浙青組合物的方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的復合改性浙青組合物，以重量計包括下列組分:基質(zhì)浙青55%-89%，所述的基質(zhì)浙青中浙青質(zhì)的質(zhì)量含量大于8% (優(yōu)選質(zhì)量含量為 10% -20% ) ;25°C針入度 50-1001/10mm ；苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物2 % -8 % ;
活性膠粉4%-16%;穩(wěn)定劑0.1 % -1 %，所述穩(wěn)定劑為硫及有機硫化物、交聯(lián)二烯烴、有機過氧化物交聯(lián)劑、環(huán)氧基團、多聚磷酸、高磷酸之中的一種或者幾種組成；余量為調(diào)和組分，所述調(diào)和組分為富含芳香分的輕質(zhì)組分。所述的改性浙青組合物，其中，所述調(diào)和組分由潤滑油溶劑精制減三、減四線抽出油、溶劑脫浙青油、重脫浙青油、催化裂化油漿、乙烯裂解尾油、廢機油、常減壓側(cè)線抽出油、芳烴油中的一種或幾種組成。所述的改性浙青組合物，其中，所述苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物為線型結(jié)構(gòu)改性齊U、星型結(jié)構(gòu)改性劑中的一種或幾種組成。所述的改性浙青組合物，其中，所述活性膠粉為普通膠粉經(jīng)加入表面處理改性得到。所述的改性浙青組合物，其中，所述的表面處理劑為氧化鋅、氧化鈣、氧化鎂、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸鎂、油酸、亞油酸中的一種或多種組成。本發(fā)明提供的制備上述復合改性浙青組合物的方法，采用苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物與活性膠粉復合改性；其中:將浙青質(zhì)的質(zhì)量含量大于8%的基質(zhì)浙青加熱至100 °C -220 °C，然后加入計量好的調(diào)和組分在140-220°C下攪拌至均勻，再加入苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，在130-190 °C下溶脹10-60min，隨后在120-200 °C下以2000-7000轉(zhuǎn)/分的剪切速度下剪切10min-120min，加入活性膠粉，并于120-200 °C下以1000-5000轉(zhuǎn)/分繼續(xù)剪切20min-80min，加入穩(wěn)定劑并于110°C _180°C發(fā)育10min_24h得到。

所述的制備方法，其中，所使用穩(wěn)定劑為單次加入或分次加入。所述的制備方法，其中，所述活性膠粉的粒徑為40-200目。所述的制備方法，其中，加入苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物后的剪切時間為10min-120min，加入活性膠粉繼續(xù)剪切的時間為20min_80min。本發(fā)明的優(yōu)點為:I)可以使用性能較差的高浙青質(zhì)含量浙青為基質(zhì)浙青原料，比如塔河稠油浙青，擴展了改性浙青的原料范圍。2)價格低廉，所使用的高浙青質(zhì)含量浙青價格較低，另外以活性膠粉替代部分SBS改性劑，具有較好的經(jīng)濟效益。3)采用了較為環(huán)保的活性膠粉，在注重經(jīng)濟效益的同時加強了環(huán)境保護。4)制備的改性浙青高低溫性能優(yōu)異，儲存穩(wěn)定性好，滿足長時間存放的需要。
具體實施例方式本發(fā)明是一種以高浙青質(zhì)含量浙青為基質(zhì)浙青制備符合道路浙青施工技術(shù)規(guī)范要求的改性浙青的技術(shù)方案，這種復合改性浙青具有優(yōu)異的高低溫性能，且熱儲存穩(wěn)定性良好，可以滿足長時間存放的需要。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:將基質(zhì)浙青加熱至100°C -220 °C，然后加入計量好的調(diào)和組分在140-220 °C攪拌至均勻，然后緩慢加入苯乙烯-丁二烯共聚物(SBS)改性劑，在130-190°C下溶脹10-60min,隨后在120_200°C下以2000-7000轉(zhuǎn)/分高速剪切混合10min_120min，加入計量好的活性膠粉，于120-200°C下以1000-5000轉(zhuǎn)/分高速剪切混合20min_80min，然后加入穩(wěn)定劑并于低于剪切溫度10_20°C溫度下攪拌發(fā)育10min-24h得到本發(fā)明改性浙青產(chǎn)品。改性浙青以重量計，包括基質(zhì)浙青55 % -89%, SBS改性劑2% _8%，活性膠粉4% -16%，穩(wěn)定劑0.1% -1%，余量為調(diào)和組分。其中基質(zhì)浙青為浙青質(zhì)的質(zhì)量含量大于8%的稠油浙青，優(yōu)選為浙青質(zhì)含量在10% -20%，25°c針入度50-1001/10mm。比如可以是塔河原油經(jīng)過加工得到的減壓渣油、溶劑脫浙青、氧化浙青、調(diào)和浙青中的一種或一種以上的混合物。調(diào)和組分為潤滑油溶劑精制抽出油、芳烴油，其組成中的芳香分含量大于60m%。穩(wěn)定劑為硫及有機硫有機物、有機過氧化物交聯(lián)劑之中的一種或者一種以上的混合物。SBS改性劑為苯乙烯含量在30%的線型和星型三嵌段共聚物，在230°C和2.16kg條件下，熔融指數(shù)為0.5-5g/min?；罨z粉是廢膠粉經(jīng)過表面活化加工處理得到的。其中廢膠粉為由廢舊橡膠制備得到的橡膠粉，優(yōu)選膠粉粒徑為40-80目。通過大量的試驗研究發(fā)現(xiàn)，將基質(zhì)浙青和調(diào)和組分混合，然后再加入SBS及活性膠粉復合改性后，不但具有優(yōu)良的高低溫性能，而且高溫儲存穩(wěn)定性較好，能夠保持長時間高溫存放而不產(chǎn)生離析，主要控制指標遠遠高于針入度處于同一水平的改性浙青的指標要求。實施例一: 將696份針入度為641/10mm，浙青質(zhì)的質(zhì)量含量為21 %的減壓渣油加熱至130°C后，加入192份芳香分含量為78%的潤滑油精制抽出油，在160°C下勻速攪拌得到針入度為1801/10mm的混合物，然后加入38份岳陽石化生產(chǎn)的SBS (型號1301-1)，在160°C持續(xù)攪拌30min，并于170°C下以4000轉(zhuǎn)/分剪切40min，加入72份用硬脂酸鋅表面活化的活性膠粉，并于170°C下以4000轉(zhuǎn)/分剪切40min，然后加入1.5份穩(wěn)定劑劑并于160°C溫度下持續(xù)攪拌發(fā)育lh，制得的改性浙青性質(zhì)測試結(jié)果列于表I。實施例二:將804份針入度為951/10mm，浙青質(zhì)的質(zhì)量含量為18 %的塔河90#浙青加熱至150°C，然后加入62份芳香分含量為64%的芳烴油，在160°C勻速攪拌得到針入度為2051/10mm的混合物，保持在160°C下加入44份岳陽石化生產(chǎn)的SBS (型號791-H)，持續(xù)攪拌30min，并于180°C下以5000轉(zhuǎn)/分剪切30min，加入88份經(jīng)油酸表面處理的活性膠粉，并于180°C下以3000轉(zhuǎn)/分剪切40min，然后加入1.5份穩(wěn)定劑劑并于160°C溫度下持續(xù)攪拌發(fā)育lh，制得的改性浙青性質(zhì)測試結(jié)果列于表I。由表I可以看到，實施例一、實施例二制備的改性浙青的各項主要指標均高于JTGF40-2004《公路浙青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求，均具有優(yōu)良的高低溫性能，同時高溫儲存性能較好，48h離析軟化點差均小于2，完全滿足高溫長時間儲存的需要，可實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)。表I
權(quán)利要求
1.一種復合改性浙青組合物，以重量計包括下列組分: 基質(zhì)浙青55% -89%，所述的基質(zhì)浙青中浙青質(zhì)的質(zhì)量含量大于8%，25°C針入度50-1001/10mm ； 苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物2 % -8 % ; 活性膠粉4% -16% ； 穩(wěn)定劑0.1% _1%，所述穩(wěn)定劑為硫及有機硫化物、交聯(lián)二烯烴、有機過氧化物交聯(lián)齊U、環(huán)氧基團、多聚磷酸、高磷酸之中的一種或者幾種組成； 余量為調(diào)和組分，所述調(diào)和組分為富含芳香分的輕質(zhì)組分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性浙青組合物，其中，所述基質(zhì)浙青中浙青質(zhì)的質(zhì)量含量為 10% -20%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性浙青組合物，其中，所述調(diào)和組分由潤滑油溶劑精制減三、減四線抽出油、溶劑脫浙青油、重脫浙青油、催化裂化油漿、乙烯裂解尾油、廢機油、常減壓側(cè)線抽出油、芳烴油中的一種或幾種組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性浙青組合物，其中，所述苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物為線型結(jié)構(gòu)改性劑、星型 結(jié)構(gòu)改性劑中的一種或幾種組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性浙青組合物，其中，所述活性膠粉為普通膠粉經(jīng)加入表面處理劑改性得到。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的改性浙青組合物，其中，所述的表面處理劑為氧化鋅、氧化鈣、氧化鎂、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸鎂、油酸、亞油酸中的一種或多種組成。
7.一種制備權(quán)利要求1所述復合改性浙青組合物的方法，采用苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物與活性膠粉復合改性；其中: 將浙青質(zhì)含量大于8%的基質(zhì)浙青加熱至100°C _220°C，然后加入計量好的調(diào)和組分在140-220°C下攪拌至均勻，再加入苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，在130-190°C下溶脹10-60min，隨后在120_200°C下以2000-7000轉(zhuǎn)/分的剪切速度下剪切10min_120min，加入活性膠粉，并于120-200°C下以1000-5000轉(zhuǎn)/分繼續(xù)剪切20min_80min，加入穩(wěn)定劑并于IlO0C _180°C發(fā)育 10min-24h 得到。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其中，所使用穩(wěn)定劑為單次加入或分次加入。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其中，所述活性膠粉的粒徑為40-200目。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其中基質(zhì)浙青和調(diào)和組分調(diào)和后得到的混合物，其25°C針入度控制在150-2201/10mm，15°C延度大于100cm。
全文摘要
一種復合改性瀝青組合物，以重量計包括下列組分瀝青質(zhì)的質(zhì)量含量大于8％的基質(zhì)瀝青55％-89％；苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物2％-8％；活性膠粉4％-16％；穩(wěn)定劑0.1％-1％；余量為調(diào)和組分。本發(fā)明還公開了一種制備上述復合改性瀝青組合物的方法。本發(fā)明所述的復合改性瀝青各項指標優(yōu)良，相容性好，離析軟化點差小于2℃。本發(fā)明采取的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比其優(yōu)勢在于采用了之前被認為不適合做原料的高瀝青質(zhì)含量的稠油瀝青，擴展了改性瀝青原料的范圍；加入環(huán)保的活性膠粉替代價格昂貴的SBS，在降低成本的同時注重環(huán)境保護。
文檔編號C08L53/02GK103194072SQ20131014761
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月25日
發(fā)明者曹東偉, 朱建國, 張海燕, 張志建, 王涵, 熊寶恒, 范勇軍 申請人:交通運輸部公路科學研究所, 新疆北新路橋集團股份有限公司