專利名稱：制備柏油的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及制備柏油的方法，其中向柏油中結合硫。
背景技術：
在道路修建和道路鋪設行業(yè)，通常實施的過程是用熱的流體浙青涂覆骨料如砂 子、砂礫、碎石或它們的混合物，和趁熱將所述涂覆材料在路基上或以前修建的道路上 鋪成均勻的層，并用重型滾軋機滾軋以壓實所述均勻?qū)?，從而形成平整的路面。浙青與骨料如砂子、砂礫、碎石或它們的混合物的組合被稱為“柏油”。浙青 也被稱為“柏油粘合劑”，通常是包含浙青質(zhì)、樹脂和油的液體粘合劑。浙青例如可以 包含衍生自石油殘余物例如渣油或煤焦油浙青或它們的混合物的混合物。在本領域中已知的是硫可以與浙青混合用于道路修建和道路鋪設行業(yè)。在浙青 中應用硫時所遇到的一個問題是在高溫下例如高于140°C時，由于浙青和硫之間的脫氫反 應而形成不想要的硫化氫。當應用大量硫時，特別是在具有較高硫-浙青重量比(例如高達1 1)的柏油 中，硫化氫的排放是特別麻煩的事。因此，希望減少由含硫柏油不希望的形成和排放硫化氫。在WO 2005/059016中描述了一種減少由熱鑄硫-柏油混合物的硫化氫排放的 方法。向硫粒料中結合硫化氫抑制劑如氯化鐵可以降低含硫柏油制備過程中的硫化氫 排放。但硫化鐵可能很難處理，且容易與空氣中的水分反應，因此希望找到一種降低 硫_柏油混合物的硫化氫排放的替代方法。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明人目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果在柏油制備過程中加入附加組分，可以降低含硫柏油 的制備溫度?；旌蠝囟群?或壓實溫度的降低將會減少柏油路面制備過程中釋放出的硫 化氫量。盡管混合和/或壓實溫度較低，但所得的柏油仍然耐用且水敏感性低。因此，本發(fā)明提供一種制備柏油的方法。所述方法包括以下步驟(i)加熱浙青；( )加熱骨料；(iii)在混合裝置中使熱的浙青與熱的骨料混合從而形成柏油；其中以浙青的重 量為基準，在步驟⑴、(ii)或(iii)的至少一個步驟中加入10-200wt%的硫，和其中以 浙青的重量為基準，在步驟⑴、(ii)或(iii)的至少一個步驟中加入鏈烷烴 蠟。本發(fā)明進一步提供一種鋪設柏油路面的方法，其中所述柏油按本發(fā)明的方法制 備，和進一步包括如下步驟(iv)將柏油鋪展成一層；和(ν)將所述層壓實。
本發(fā)明還提供通過本發(fā)明方法制備的柏油和柏油路面。在本發(fā)明的一個實施方案中，將硫和鏈烷烴蠟一起加入；硫為粒料形式，和將 鏈烷烴蠟結合到硫粒料中。因此，本發(fā)明還提供一種包含鏈烷烴蠟的硫粒料。這些粒料 有利地在本發(fā)明的方法中應用。
具體實施例方式在本發(fā)明方法的步驟⑴中，優(yōu)選在60-200°C、優(yōu)選80_150°C、更優(yōu)選 100-140°C下加熱浙青。浙青優(yōu)選是針入度為例如9-1000dmm、更優(yōu)選15_450dmm(在 25°C下按 EN 1426 1999 測試)和軟化點為 25-100°C、更優(yōu)選 25_50°C (按 EN 1427 1999測試)的適合于道路應用的鋪路級浙青。在本發(fā)明方法的步驟(ii)中，優(yōu)選在60_200°C、優(yōu)選80_150°C、更優(yōu)選 100-140°C下加熱骨料。骨料合適地為適用于道路應用的任何合適骨料。骨料可由粗骨料 (在4mm篩子上存留)、細骨料(通過4mm篩子，但在63 μ m篩子上存留)和填料(通 過63 μ m篩子)的混合物組成。在步驟(iii)中，在混合裝置中使熱的浙青與熱的骨料混合。合適地，混合在溫 度80-200°C、優(yōu)選90-150°C、更優(yōu)選100-140°C下實施。通常，混合時間為10-60秒， 優(yōu)選為20-40秒。當加入硫時，為減少硫化氫的排放，加熱浙青和骨料的溫度以及隨后混合的溫 度優(yōu)選保持盡可能的低。但所述溫度還要足夠高，以使浙青可以有效地涂覆骨料。本發(fā) 明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)加入鏈烷烴蠟將降低可以制備具有理想強度和耐久性的柏油的溫度。以浙青的重量為基準，加入浙青、骨料或浙青/骨料混合物中的硫量為 10-200wt%,優(yōu)選由20wt%起，更優(yōu)選由40wt%起，和優(yōu)選至100wt%，更優(yōu)選至 80wt%。在柏油鋪路混合物中硫的存在可以提高鋪路混合物的強度和抗車轍性能，并且 包含足夠量的硫來實現(xiàn)這些優(yōu)點是很重要的。相應地，包含較多量的硫可以降低鋪路混 合物的成本。但過多硫有可能降低鋪路混合物的工作性能，因此很重要的是不要用超過 200wt%的硫粒料，優(yōu)選為不超過100wt%。硫優(yōu)選以粒料的形式結合。這里所說的粒料為任何類型的硫材料，該硫材料已 經(jīng)由熔融態(tài)鑄成一些種類的規(guī)則尺寸顆粒，例如片狀、板狀或球狀硫，例如丸、顆粒、 塊狀和錠狀或半個豌豆大小的硫。以硫粒料的重量為基準，硫粒料通常含有50-99wt%& 硫，優(yōu)選由60wt%起，和最優(yōu)選由70_%起；和通常至95wt%，和優(yōu)選至90wt%。優(yōu) 選范圍為60-90wt%。硫粒料可以包含其它組分，例如，它們可以包含以粒料的重量為基準濃度至少 為約0.08wt%的乙酸戊酯，和/或可以包含濃度至少為0.25wt%的碳。正如WO 03/14231 中所述，通過加入濃度至少為0.25wt%的碳可以使液態(tài)硫增塑，并且可以用濃度至少為 約0.08wt%的乙酸戊酯進一步處理，從而產(chǎn)生甚至更易于處理的增塑硫粒料。以浙青的重量為基準，加入到浙青、骨料或浙青/骨料混合物中的鏈烷烴蠟的 量為0.1-20wt%，優(yōu)選為0.5-20wt%，更優(yōu)選為l_8wt%。鏈烷烴蠟優(yōu)選為由費-托方 法得到的蠟。鏈烷烴蠟優(yōu)選含有至少90wt%的直鏈烷烴。烷烴的鏈長度優(yōu)選為C3tl至約 C1000鏈烷烴蠟的熔點優(yōu)選為80-110°C。
向柏油混合物中結合鏈烷烴蠟降低可以制備柏油的溫度。因此，結合鏈烷烴蠟 降低所得柏油的水敏感性。硫和鏈烷烴蠟優(yōu)選一起加入，即在步驟⑴、步驟(ii)或步驟(iii)中一起加入。 在第一個實施方案中，熱的骨料與硫和鏈烷烴蠟混合。然后將熱的浙青加入到熱的骨 料-硫混合物中。在第二個實施方案中，將熱的骨料與熱的浙青混合，然后向這種熱的 浙青_骨料混合物中加入硫和鏈烷烴蠟。本實施方案提供的優(yōu)點是產(chǎn)生更強的硫_柏油 混合物強度。在第三個實施方案中，熱浙青與硫和鏈烷烴蠟混合，和將所得的熱的浙 青_硫混合物與熱的骨料混合，從而得到包含硫的柏油混合物。作為替代，硫和鏈烷烴蠟可以分別加入。例如，鏈烷烴蠟可以在步驟(i)中加入 到浙青中，而硫可以在步驟(iii)中加入。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，硫和鏈烷烴蠟一起加入；硫為粒料形式，和 將鏈烷烴蠟結合到硫粒料中。以硫的重量為基準，硫粒料優(yōu)選包含0.2-30wt%的鏈烷烴 蠟，更優(yōu)選為l_12wt%。硫粒料合適地按以下方法制備，其中將液態(tài)硫與鏈烷烴蠟及任 選的附加組分例如碳或乙酸戊酯混合，然后使混合物成型和/或造粒。在本發(fā)明的一個實施方案中，硫可以以兩種類型的硫粒料的形式加入；第一種 類型的硫粒料包含鏈烷烴蠟，而第二種類型的硫粒料不包含鏈烷烴蠟。這樣做的優(yōu)點是 鏈烷烴蠟基本上集中在第一種類型的硫粒料內(nèi)，而傳統(tǒng)的硫粒料可以用于補充剩余部分 的硫需求。本發(fā)明進一步提供按本發(fā)明方法制備的柏油。通常，以所述柏油的重量為基 準，所述柏油包含至少1對％的浙青。以所述柏油的重量為基準，包含約1-10對％浙青 的柏油是優(yōu)選的，包含約3-6wt%浙青的柏油是特別優(yōu)選的。本發(fā)明還提供一種鋪設柏油路面的方法，其中所述柏油按本發(fā)明的方法制備， 和進一步包括如下步驟(iv)將柏油鋪展成一層；和(ν)將所述層壓實。本發(fā)明還提供按本發(fā)明方法鋪設的柏油路面。步驟(ν)中的壓實合適地在80-200°C的溫度下進行，優(yōu)選為90_150°C，更優(yōu)選 為100-140°C。為了減少硫化氫排放，希望壓實溫度保持盡可能低。但壓實溫度仍需要 足夠高，從而所得柏油的空隙含量足夠低，以使柏油具有耐久性和耐水性。下面通過參考如下實施例描述本發(fā)明，所述實施例不打算限制本發(fā)明。對比例1制備符合DAC (致密柏油混凝土)0/11規(guī)格的柏油。將骨料加熱至140°C，將浙 青加熱至140°C，和在140°C下混合骨料和浙青。浙青為70/100針入度級別浙青，和以 骨料的重量為基準，浙青的量為5.8wt%。在130°C的溫度下使柏油形成層并壓實。對比例2按對比例1制備柏油，只是浙青用70/100針入度級別浙青和硫粒料的混合物替 代。(NB 調(diào)節(jié)粘合劑的含量從而使對比例1和對比例2的柏油的體積組成基本相同； 這意味著對比例2中的粘合劑的重量百分比略微高于對比例1中的)。浙青與硫粒料的比 為60wt%: 40wt%,和硫粒料為來自Shell的SEAM 粒料，主要由硫組成，還含有一些碳黑。實施例1按照對比例2制備柏油，只是向柏油中結合1.5wt%的鏈烷烴蠟(以浙青和硫粒 料的組合重量為基準)。所述鏈烷烴蠟為Sasobit ，其為來自Sasoi的費-托蠟。實施例2按實施例1制備柏油，只是鏈烷烴蠟為SX 100蠟，其為來自ShellMalaysia的
費-托蠟?；旌霞皦簩崪囟燃八玫目障逗扛淖儼赜偷幕旌虾蛪簩崪囟?，并應用EN 12697-6標準測量方法測量所得柏油的 空隙含量。結果示于表1中表 1
混合溫度壓實溫度平均空隙(％ )對比例11401305.4對比例2a1401306.5對比例2b1301205.5實施例Ia1301205.9實施例Ib1301204.9實施例2a1301204.9對比例2c1301107.7實施例2b1301107.6在所有對比例和實施例中所應用的壓實均相同。對于致密柏油混凝土來說，空 隙含量理想地較低，而較高的空隙含量可能意味著柏油會有耐久性問題。對比例1的柏 油(其不含硫)在混合溫度和壓實溫度為140°C和130°C下提供可接受的空隙含量5.4%。 對比例2a的柏油(其包含60 率的浙青和硫)在混合溫度和壓實溫度為140°C 和130°C下的空隙含量為6.5%。降低混合和壓實溫度通常會導致空隙含量增加(比較對 比例2a-c和實施例2a-b)。但當向柏油中結合1.5wt%的鏈烷烴蠟時，在降低的溫度下， 空隙含量通常較低。這意味著通過結合鏈烷烴蠟，混合溫度和壓實溫度可以降低，而不 會不利地影響柏油的耐久性。溫合溫度和壓實溫度及保留穩(wěn)定性壓實后，在14天內(nèi)由于硫結晶需要增強柏油樣品的強度。14天后，按照EN
612697-34標準，測量含硫柏油的Marshall穩(wěn)定性，其幾乎為對比例1的2倍。按照相同 的標準測量保留的Marshall穩(wěn)定性，只是將一些樣品在真空和水(24mbar絕壓，4°C，3 小時時間)中調(diào)理，隨后在0°C和常壓下放置1小時，然后在水浴中在60°C下放置48小 時。保留穩(wěn)定性作為直接Marshall穩(wěn)定性的百分比給出。結果在下表2中給出表權利要求
1.一種制備柏油的方法，所述方法包括如下步驟 ω加熱浙青；(ii)加熱骨料；和(iii)在混合裝置中將熱的浙青與熱的骨料混合從而形成柏油；其中以浙青的重量為 基準，在步驟(i)、(ii)或(iii)的至少一個步驟中加入10-200wt%的硫，和其中在步驟 (i)、(ii)或(iii)的至少一個步驟中加入0.1-20wt%的鏈烷烴蠟。
2.權利要求1的方法，其中所述硫為粒料形式。
3.權利要求1或2的方法，其中所述鏈烷烴蠟為通過費_托方法得到的蠟。
4.前述權利要求任一項的方法，其中同時加入硫和鏈烷烴蠟。
5.權利要求4的方法，其中硫為粒料形式，和鏈烷烴蠟結合到硫粒料中。
6.包含鏈烷烴蠟的硫粒料。
7.按權利要求1-5任一項方法制備的柏油。
8.—種鋪設柏油路面的方法，其中所述柏油按權利要求1-5任一項的方法制備，和進 一步包括如下步驟(iv)將柏油鋪展成一層；和 (ν)將所述層壓實。
9.按權利要求8的方法制備的柏油路面。
全文摘要
公開了一種制備柏油的方法。所述方法包括如下步驟(i)加熱瀝青；(ii)加熱骨料；和(iii)在混合裝置中將熱的瀝青與熱的骨料混合從而形成柏油；其中以瀝青的重量為基準，在步驟(i)、(ii)或(iii)的至少一個步驟中加入10-200wt％的硫，和在步驟(i)、(ii)或(iii)的至少一個步驟中加入0.1-20wt％的鏈烷烴蠟。
文檔編號C08K3/06GK102015569SQ200980115660
公開日2011年4月13日 申請日期2009年4月1日 優(yōu)先權日2008年4月2日
發(fā)明者D·斯特里克蘭, J·克朗格 申請人:國際殼牌研究有限公司