專利名稱：一種重交瀝青溫拌劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種浙青溫拌劑，具體涉及一種重交浙青溫拌劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前用于浙青路面建設(shè)、養(yǎng)護(hù)的浙青混合料主要有兩類熱拌浙青混合料(HMA)和冷拌(常溫)浙青混合料(CMA)。熱拌浙青混合料中浙青與礦料拌和溫度在150°C -185°C；冷拌(常溫)浙青混合料以乳化浙青或稀釋浙青為膠結(jié)料，其與礦料在常溫(IO0C -400C )狀態(tài)下拌和、鋪筑。HMA以其優(yōu)良的路用性能成為主流的路面鋪裝技術(shù)，但其高溫拌和、運(yùn)輸及攤鋪所造成的浙青熱老化、廢氣和粉塵排放、能耗加大及生產(chǎn)成本增加等問題困擾著道路工作者；而冷拌浙青混合料雖具有環(huán)保、節(jié)能的優(yōu)勢但其路用性能較差，只能用于浙青路面的養(yǎng)護(hù)、低交通量路面、中重交通量路面的下面層和基層。鑒于此，溫拌浙青混合料技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，旨在實(shí)現(xiàn)浙青混合料的清潔化生產(chǎn)，尋求低碳、綠色的發(fā)展之路。 溫拌技術(shù)在節(jié)能減排方面優(yōu)勢明顯。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用熱鋪，每噸浙青混合料約消耗16公斤標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng)于排放約48公斤二氧化碳。如果降低40°C拌和與攤鋪,每噸浙青混合料可節(jié)省約2. 5公斤標(biāo)準(zhǔn)煤，可以減少二氧化碳排放量約7. 5公斤。至2011年，我國浙青使用量為1700萬噸，如果60%采用降溫拌和與攤鋪，則可節(jié)省約51萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，可以減少二氧化碳排放量約153萬噸，數(shù)量相當(dāng)可觀。因此，目前國內(nèi)的溫拌技術(shù)也迅猛發(fā)展。專利CN 101899218 A提出了一種以烷基胺類陽離子表面活性劑、酰胺類陽離子表面活性劑、季銨鹽類陽離子表面活性劑、氯化鈣及水為原料的水劑型溫拌劑，直接在浙青混合料拌和過程中加入該種溫拌劑。這種直接噴進(jìn)拌和樓的溫拌劑存在一些不足一、水劑噴進(jìn)拌和鍋時(shí)會(huì)受熱驟然氣化，水蒸氣會(huì)帶走部分礦粉，使級(jí)配發(fā)生變化，導(dǎo)致混合料的性能會(huì)有所變化，水蒸氣攜帶礦粉粘結(jié)在進(jìn)料處，堵塞進(jìn)料處導(dǎo)致集料計(jì)量不準(zhǔn)確，要經(jīng)常清理，影響拌和樓生產(chǎn)效率；二、水及水蒸氣影響浙青與石料的粘附性能，使浙青混合料的水穩(wěn)定性受到損傷。因此開發(fā)直接加入浙青的直投式浙青溫拌劑具有現(xiàn)實(shí)意義。目前直投式溫拌劑在實(shí)現(xiàn)改性浙青混合料的溫拌方面取得一定成果，比如專利CN102408602 A公開了一種適用于改性浙青的直投式溫拌劑，以廢舊再生塑料、有機(jī)潤滑劑及無機(jī)補(bǔ)強(qiáng)劑為原料生產(chǎn)溫拌劑，直接在浙青混合料拌和過程中加入，由于有機(jī)潤滑劑熔點(diǎn)在70-140°C之間，因此可以實(shí)現(xiàn)改性浙青混合料在130-160°C之間的拌和，即降溫幅度達(dá)到30°C。而這種技術(shù)僅適用于浙青混合料過程中，未對(duì)生產(chǎn)成品的溫拌浙青提出有利的說明。專利CN101831187A公開了一種橡膠改性浙青溫拌劑、制備方法和應(yīng)用，以脂肪醇硫酸鈉、軟脂酸、油酸、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基三甲基氯化銨、咪唑啉型陽離子表面活性劑為溫拌劑，添加2-5%的溫拌劑至基質(zhì)浙青中能使橡膠浙青在150°C的運(yùn)動(dòng)粘度達(dá)到3Pa.s以下，降低生產(chǎn)溫度約30°C，但該專利的添加劑使橡膠改性浙青的軟化點(diǎn)降低，針入度升高，延度略有增加，但是變化不大。若這種溫拌劑應(yīng)用于普通道路石油浙青，將會(huì)影響浙青的高溫性能，因此普通道路石油浙青的溫拌需要使用不改變浙青關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的溫拌劑。這也是為什么現(xiàn)存溫拌技術(shù)能成功生產(chǎn)溫拌改性浙青，而無法實(shí)現(xiàn)溫拌重交浙青的原因。此外，由于價(jià)格原因，多數(shù)路面浙青混合料采用重交浙青作為膠結(jié)料，改性浙青做為膠結(jié)料的使用量仍遠(yuǎn)小于重交浙青，因此實(shí)現(xiàn)重交浙青的溫拌在節(jié)能減排方面具有更大的優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出了一種重交浙青溫拌劑及其制備方法，采用本發(fā)明所制備的溫拌劑，在不改變重交浙青關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)和浙青粘彈性能與流變性能條件下，降低浙青與集料之間的界面張力，從而使得浙青混合料拌和與攤鋪溫度降低20-40°C，每噸浙青混合料可節(jié)省約2. 5公斤標(biāo)準(zhǔn)煤，減少二氧化碳排放量約7. 5公斤，節(jié)能減排效果明顯。本發(fā)明所述的重交浙青溫拌劑，按重量份計(jì)，原料組成為重芳烴8-10份，塔爾油羧酸多胺50-60份，椰油脂肪酸二乙醇酰胺15-20份，烯丙醇聚氧烷基醚10-15份。重芳烴作為基質(zhì)溶劑，可以很好的將不同的表面活性劑溶解，使不同表面活·性劑完全互溶，但其用量不應(yīng)過多，過多將影響溫拌劑的品質(zhì)，因此本發(fā)明中重芳烴占8-10份。由于減四線抽出油是潤滑油生產(chǎn)時(shí)的非理想組分，相對(duì)其他類重芳烴油而言價(jià)格比較便宜，芳烴含量大于75%，來源也比較廣，因此本發(fā)明所述的重芳烴為減四線抽出油。本發(fā)明未采用溫拌劑制備過程中通常使用的傳統(tǒng)的陽離子表面活性劑而是采用了塔爾油多酸胺。這是因?yàn)樗栍汪人岫喟肥且环N工業(yè)中間體，由造紙工業(yè)的廢棄物塔爾油制備得到，利用這個(gè)工業(yè)中間體來做復(fù)配浙青溫拌劑不但可以降低成本，而且具有一定的環(huán)保優(yōu)勢。其與適當(dāng)非離子表面活性劑復(fù)配，具有增效作用，提高表面活性劑降低界面張力的能力，使浙青在較低的溫度下與集料裹覆并且改善浙青粘溫特性，此外，復(fù)配后的溫拌劑兼具油溶性和水溶性，存儲(chǔ)性能穩(wěn)定，且對(duì)浙青技術(shù)性質(zhì)不造成影響。本發(fā)明中所采用的塔爾油羧酸多胺是從市場購置。發(fā)明人在浙青溫拌劑研究中發(fā)現(xiàn)高氯酸堿值過低，只起到抗剝落劑的作用，增加浙青與集料間的粘附作用，溫拌效果不明顯，降溫幅度較低，且損傷浙青混合料的高溫性能；高氯酸堿值過高，溫拌劑和浙青中酸性組分發(fā)生縮合反應(yīng)，導(dǎo)致浙青低溫性能降低；而高氯酸堿值適中時(shí)溫拌劑對(duì)浙青的技術(shù)性質(zhì)影響較小，且浙青混合料的溫拌效果較好。因此，對(duì)溫拌劑的高氯酸堿值有一定要求，一方面確保溫拌劑對(duì)浙青流變特性及路用性能不造成影響，而降低浙青與集料的界面張力，降低兩者之間的界面能，使浙青混合料可以在較低溫度下實(shí)現(xiàn)拌和與壓實(shí)；另一方面溫拌劑具有較高的高氯酸堿，可以起到類似抗剝落劑的作用，增加浙青與集料的粘附性，提高浙青混合料的水穩(wěn)定性。雖然本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)中常用的陽離子表面活性劑有其他胺鹽型的，也具有一定的高氯酸堿值，但是發(fā)明人經(jīng)過長期摸索發(fā)現(xiàn)這些陽離子表面活性劑在降低表面張力以及對(duì)浙青的指標(biāo)影響有局限性，復(fù)配后溫拌劑的降溫幅度不明顯，且有的和浙青中分子發(fā)生反應(yīng)，從而對(duì)浙青的技術(shù)性質(zhì)造成一定影響，損傷其溫拌浙青混合料的路用性能。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明中，塔爾油多胺與椰油脂肪酸二乙醇酰胺復(fù)配可以有效提高表面活性劑在降低界面張力方面的能力，而且塔爾油羧酸多胺復(fù)合椰油脂肪酸二乙醇酰胺，可共同提高溫拌劑的高氯酸堿值，因此本發(fā)明中塔爾油羧酸多胺用量為50-60份，基于椰油脂肪酸二乙醇酰胺價(jià)格相對(duì)較高，其用量限制在15-20份范圍內(nèi)，控制溫拌劑的高氯酸堿值在I. 0-3. O,優(yōu)選2. 5,進(jìn)而達(dá)到不改變浙青關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo),但改善浙青膠結(jié)料在浙青混合料拌和過程中的潤滑及粘附特性，起到一定的抗剝落劑作用，而且具有一定的價(jià)格優(yōu)勢。另外，椰油脂肪酸二乙醇酰胺屬于非離子表面活性劑，極易溶于水，在一定濃度作用下可完全溶解于不同種類的表面活性劑中，與塔爾油羧酸多胺和烯丙醇聚氧烷基醚配伍時(shí)，可增加溫拌劑與石料的吸附性能，增加浙青混合料的粘附特性。烯丙醇聚氧烷基醚作為有效的潤濕劑，可改善溫拌浙青在集料表面的潤濕狀況，提高浙青在集料表面的裹覆，增加浙青在集料表面的吸附，進(jìn)而改善集料的界面性質(zhì)，提高浙青與集料的粘附特性。此外，其對(duì)浙青的粘溫特性、熱氧化穩(wěn)定性、低溫性能均有一定改善效果，發(fā)明人經(jīng)過長期試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)其用量為10-15份時(shí)獲得的效果最好。發(fā)明人經(jīng)過長期摸索實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，按重量份計(jì)，當(dāng)原料組成為重芳烴10份，塔爾油羧酸多胺55份，椰油脂肪酸二乙醇酰胺20份，烯丙醇聚氧烷基醚15份時(shí)，效果最佳。本發(fā)明所需要的所有原料，都是一般化工產(chǎn)品，來源廣泛，方便易得，均屬非化學(xué)危險(xiǎn)品，安全可靠。 本發(fā)明所述的重交浙青溫拌劑的具體制備步驟為(I)于245-255 ，攪拌條件下向重芳烴中按比例依次緩慢加入烯丙醇聚氧烷基醚、椰油脂肪酸二乙醇酰胺、塔爾油羧酸多胺，加畢，保溫?cái)嚢?-4h。(2)將上述混合物攪拌降溫至120_125°C，停止攪拌，冷卻至60_65°C得產(chǎn)品。本發(fā)明所述的溫拌劑的具體制備步驟中，溫度是確保溫拌劑合成反應(yīng)的關(guān)鍵，時(shí)間確保反應(yīng)進(jìn)行完全，如時(shí)間或者溫度控制不準(zhǔn)確，可能導(dǎo)致產(chǎn)品的高氯酸堿值較小。采用本發(fā)明制備的溫拌劑和國產(chǎn)70#A石油浙青為基質(zhì)浙青，按照常規(guī)的溫拌浙青的制備方法，分別制備溫拌劑添加量為O. 4%、0. 5%的溫拌浙青，分別記為O. 4%溫拌和O. 5%溫拌，結(jié)果見表1，百分?jǐn)?shù)均指質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。表I添加溫拌劑前后浙青平均關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)對(duì)比
技術(shù)要求~ O. 4%溫拌~ O. 5%溫拌~基質(zhì)浙青~ 針入度(25°C，100g，5s)O. Imm~ 60-80 66. 6369. 5367. 10
延度(5cm/min，10°C)cm^ 2049. 5242.9059.07
軟化點(diǎn)(環(huán)球法)V^ 4546.8446.9147.4
動(dòng)力粘度(60°C)Pa · S ^ 180 265.6280.6265.6由表I可以看出添加O. 4%的溫拌劑，浙青的三大指標(biāo)及粘度值不發(fā)生明顯改變；而摻加O. 5%的溫拌劑，浙青的三大指標(biāo)不發(fā)生明顯變化，但60°C粘度明顯提高，因此該溫拌劑不影響浙青的三大指標(biāo)，但添加量適當(dāng)，可顯著提高浙青60°C粘度,改善浙青的高溫性能，而且其用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)有的溫拌劑在改性浙青中的添加量(2-5%)。采用國產(chǎn)70#A石油浙青為基質(zhì)浙青，按照溫拌浙青工廠化生產(chǎn)流程制備溫拌浙青，其中溫拌劑的質(zhì)量百分比為O. 4%。分別檢測溫拌浙青制備4h、10天、20天關(guān)鍵指標(biāo)的變化，具體結(jié)果見表2，其中，溫拌浙青存儲(chǔ)溫度為140-150°C。表2溫拌浙青熱存儲(chǔ)穩(wěn)定性檢測
權(quán)利要求
1.ー種重交浙青溫拌劑，其特征在于按重量份計(jì)，原料組成為重芳烴8-10份，塔爾油羧酸多胺50-60份，椰油脂肪酸ニこ醇酰胺15-20份，烯丙醇聚氧烷基醚10-15份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的重交浙青溫拌劑，其特征在于按重量份計(jì)，原料組成為重芳烴10份，塔爾油羧酸多胺55份，椰油脂肪酸ニこ醇酰胺20份，烯丙醇聚氧烷基醚15份。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的重交浙青溫拌劑，其特征在于所述的重芳烴為減四線抽出油。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的重交浙青溫拌劑，其特征在于重交浙青溫拌劑的高氯酸堿值為 1.0-3. O。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的重交浙青溫拌劑，其特征在于重交浙青溫拌劑的高氯酸堿值為2.5。
6.制備如權(quán)利要求I所述的重交浙青溫拌劑，其特征在于具體步驟為 (1)于245-255°C，攪拌條件下向重芳烴中按比例依次緩慢加入烯丙醇聚氧烷基醚、椰油脂肪酸ニこ醇酰胺、塔爾油羧酸多胺，加畢，保溫?cái)嚢?-4h ； (2)將上述混合物攪拌降溫至120-125°C，停止攪拌，冷卻至60-65°C得產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種瀝青溫拌劑，具體涉及一種重交瀝青溫拌劑及其制備方法。按重量份計(jì)，溫拌劑的原料組成為重芳烴8-10份，塔爾油羧酸多胺50-60份，椰油脂肪酸二乙醇酰胺15-20份，烯丙醇聚氧烷基醚10-15份。本發(fā)明采用塔爾油羧酸多胺作為主要原料制備溫拌劑，拓展了前人在溫拌劑原料上的限制且各種原料之間協(xié)同作用，使得制得的溫拌劑在極少的用量下能與重交瀝青充分混溶；在不改變重交瀝青關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)和瀝青粘彈性能與流變性能的前提下，降低瀝青與集料之間的界面張力，實(shí)現(xiàn)瀝青混合料拌和及壓實(shí)降低20-40℃，節(jié)能減排效果明顯。
文檔編號(hào)C04B24/32GK102838317SQ20121034397
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月17日
發(fā)明者王立志, 王鵬, 耿立濤, 任瑞波, 徐強(qiáng), 高曉寧 申請(qǐng)人:山東建筑大學(xué)