專利名稱：一種改性煤瀝青材料及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于道路鋪設(shè)及鎂碳磚粘合用的改性煤浙青材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
煤浙青是煤深加工后的大宗產(chǎn)物，我國是煤碳大國，煤浙青產(chǎn)量已達到250萬噸，因此煤浙青的開發(fā)利用一直是研究者所關(guān)心的課題。煤浙青可用作道路鋪設(shè)材料的粘結(jié)劑、碳材料結(jié)合劑、涂料及鎂碳磚粘結(jié)材料等。但由于含有較多的稠環(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，煤浙青的開發(fā)利用已是大勢所趨。針對煤浙青毒性問題，已有文獻進行了相關(guān)報導(dǎo)。如2007年《煤化工》第一期58至60頁報導(dǎo)了題為《用聚合物試劑減少煤浙青中3，4-苯并芘的研究》，該方法采用聚合物經(jīng)高溫反應(yīng)降低其致癌物含量的方法，但溫度高達270度，易導(dǎo)致性能劣化。2007年《Current Science))93卷第4期540-544頁報導(dǎo)了題為〈〈Modification of coal tar pitch by chemical method to reduce benzo (a)pyrene)), 該方法采用添加聚乙二醇等聚合物在過氧化物存在下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)溫度在115至 160度，反應(yīng)時間超過7小時，并需要氮氣保護，該方法較前一方法溫度有所降低，但存在反應(yīng)時間長且條件苛刻等不利因素。2005年《Refractories and Industrial Ceramics)) 46 卷第4期291頁報導(dǎo)了商品名為ANKERSYN產(chǎn)品，關(guān)鍵技術(shù)在于高溫真空制備步驟，獲得軟化點大于200度的中間相浙青，再通過添加溶劑調(diào)和獲得軟化點在90至110度的鎂碳磚粘合劑，該產(chǎn)品具有高結(jié)焦值和低毒性的特點，滿足德國標準，但該方法存在高溫抽真空等復(fù)雜工藝缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為了解決上述的技術(shù)問題而提供一種改性煤浙青材料的制備方法， 該方法可以大大降低煤浙青中致癌物苯并芘的含量，且制備工藝簡單，整個制備過程在室溫下進行，制備的改性煤浙青可以用于道路鋪設(shè)及鎂碳磚粘合用的改性煤浙青材料。本發(fā)明技術(shù)方案
一種改性煤浙青材料，按重量份數(shù)計算，其組分組成及所含組分的重量份數(shù)如下 原煤浙青100份
水100份
穩(wěn)定劑0. 1 1份
芬頓試劑1 20份
所述原煤浙青為中溫煤浙青、高溫煤浙青或改質(zhì)煤浙青； 所述穩(wěn)定劑為明膠或十二烷基磺酸鈉，優(yōu)選為明膠；
所述芬頓試劑是指過氧化氫和亞鐵鹽配制而成的氧化試劑；所述芬頓試劑中過氧化氫與亞鐵鹽的摩爾比，即過氧化氫亞鐵鹽為1 :0. 5 2，優(yōu)選為1 :1 1. 5 ；所述的亞鐵鹽為硫酸亞鐵、草酸亞鐵或氯化亞鐵，優(yōu)選為硫酸亞鐵。上述的一種改性煤浙青材料的制備方法，包括如下步驟
(1)、將原煤浙青在脆性溫度下充分冷凍，再經(jīng)粉碎和篩分后制得粒度小于80目煤浙青粉，添加水和穩(wěn)定劑，經(jīng)攪拌機在轉(zhuǎn)速1000 5000rpm，時間為5 30min，分散后獲得懸浮液；
所述攪拌機選自高速剪切乳化機、螺旋槳分散機或膠體磨；
(2)、控制轉(zhuǎn)速1000 5000rpm，常溫下滴加芬頓試劑于步驟(1)所得的懸浮液中，控制滴加速率為5 lOOml/min，加完后室溫反應(yīng)30 90min，最終得本發(fā)明的改性煤浙青。本發(fā)明所得的改性煤浙青與石油浙青混合可以用于道路鋪設(shè)，另外，本發(fā)明所得的改性煤浙青添加適當?shù)沫h(huán)己烷等有機溶劑可以用于鎂碳磚粘合劑。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明在常溫下制備的改性煤浙青致癌物苯并芘含量大大降低，結(jié)焦值高，節(jié)能降耗， 經(jīng)過簡單處理可以用于鎂碳磚粘結(jié)劑和道路鋪設(shè)材料的制備，避免污染環(huán)境，而且制備方法簡單，反應(yīng)和加工時間可控，不會放出刺激性有害氣體，適合工業(yè)應(yīng)用。


圖1、實施例3中所得的改性煤浙青與上?？氯馉t料有限公司鎂碳磚用粘結(jié)劑及原煤浙青的熱重曲線圖。
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，但并不限制本發(fā)明。本發(fā)明所用的熱重實驗方法，氮氣氛圍，升溫速率10°C /min,溫度范圍室溫至 550°C，溫度達到550°C后恒溫至少60min。本發(fā)明的改性煤浙青的苯并芘含量的測定方法，參照黃大軍，煤浙青與聚合物反應(yīng)減少苯并芘的研究，[碩士論文]，大連，大連理工大學(xué)，2006.
本發(fā)明的結(jié)焦值含量的測定方法，參見GB/T 8727-2008煤浙青類產(chǎn)品結(jié)焦值的測定
方法
實施例1
一種改性煤浙青材料，按重量份數(shù)計算，其組分組成及所含組分的重量份數(shù)如下
原煤浙青100份
水100份
穩(wěn)定劑0. 2份
芬頓試劑9. 089份
所述原煤浙青為中溫煤浙青；
所述穩(wěn)定劑為明膠；
所述芬頓試劑是指過氧化氫和亞鐵鹽配制而成的氧化試劑；所述芬頓試劑中過氧化氫與亞鐵鹽的摩爾比，即過氧化氫亞鐵鹽為1 :1 ；所述的亞鐵鹽為硫酸亞鐵。上述的一種改性煤浙青材料的制備方法，步驟如下
將中溫煤浙青(河南平煤集團生產(chǎn)，軟化點85°C，苯并芘含量1. 5%)，倒入研缽，研磨后經(jīng)80目過篩處理。稱取100克煤浙青，加入90克水攪勻，然后置于螺旋攪拌機上進一步高速剪切攪拌均勻，轉(zhuǎn)速控制在3000 4000轉(zhuǎn)/分。加入0. 2g明膠和IOg水的明膠水溶液， 繼續(xù)攪拌時間為5min。一次性加入4. 089g硫酸亞鐵，再控制滴加速率為30ml/min，逐滴加入5g過氧化氫含量為30wt%雙氧水(過氧化氫與亞鐵鹽摩爾比為1:1)，滴加完后控制轉(zhuǎn)速為3500轉(zhuǎn)/分，攪拌30min，獲得改性煤浙青，其具體性能指標見表1。實施例2
一種改性煤浙青材料，按重量份數(shù)計算，其組分組成及所含組分的重量份數(shù)如下
原煤浙青100份
水100份
穩(wěn)定劑0. 2份
芬頓試劑11. 134份
所述原煤浙青為中溫煤浙青；
所述穩(wěn)定劑為明膠；
所述芬頓試劑是指過氧化氫和亞鐵鹽配制而成的氧化試劑；所述芬頓試劑中過氧化氫與亞鐵鹽的摩爾比，即過氧化氫亞鐵鹽為1 :1. 5 ；所述的亞鐵鹽為硫酸亞鐵。上述的一種改性煤浙青材料的制備方法，步驟如下
將中溫煤浙青(河南平煤集團生產(chǎn)，軟化點85°C，苯并芘含量1. 5%)，倒入研缽，研磨后經(jīng)80目過篩處理。稱取100克煤浙青，加入90克水攪勻，然后置于螺旋攪拌機上進一步高速剪切攪拌均勻，轉(zhuǎn)速控制在3000 4000轉(zhuǎn)/分。加入0. 2g明膠和IOg水的明膠水溶液， 繼續(xù)攪拌時間為30min，得懸浮液；一次性向所得的懸浮液中加入6. 134g硫酸亞鐵，再控制滴加速率為5ml/min，逐滴加入5g過氧化氫含量為30wt%雙氧水(過氧化氫與亞鐵鹽摩爾比為1 :1.幻，滴加完后控制轉(zhuǎn)速為3500轉(zhuǎn)/分，攪拌30min，獲得改性煤浙青，其具體性能指標見表1。實施例3
一種改性煤浙青材料，按重量份數(shù)計算，其組分組成及所含組分的重量份數(shù)如下
原煤浙青100份
水100份
穩(wěn)定劑0. 2份
芬頓試劑13. 178份
所述原煤浙青為中溫煤浙青；
所述穩(wěn)定劑為明膠；
所述芬頓試劑是指過氧化氫和亞鐵鹽配制而成的氧化試劑；所述芬頓試劑中過氧化氫與亞鐵鹽的摩爾比，即過氧化氫亞鐵鹽為1 :2 ；所述的亞鐵鹽為硫酸亞鐵。上述的一種改性煤浙青材料的制備方法，步驟如下
將中溫煤浙青(河南平煤集團生產(chǎn)，軟化點85°C，苯并芘含量1. 5%)，倒入研缽，研磨后經(jīng)80目過篩處理。稱取100克煤浙青，加入90克水攪勻，然后置于螺旋攪拌機上進一步高速剪切攪拌均勻，轉(zhuǎn)速控制在3000 4000轉(zhuǎn)/分。加入0. 2g明膠和IOg水的明膠水溶液， 繼續(xù)攪拌時間為15min，得懸浮液；一次性向所得的懸浮液中加入8. 178g硫酸亞鐵，再控制滴加速率為15ml/min，逐滴加入5g過氧化氫含量為30wt%雙氧水(過氧化氫與亞鐵鹽摩爾
5比為1 :2)，滴加完后控制轉(zhuǎn)速為3500轉(zhuǎn)/分，攪拌30min，獲得改性煤浙青，其具體性能指標見表1。實施例4
一種改性煤浙青材料，按重量份數(shù)計算，其組分組成及所含組分的重量份數(shù)如下
原煤浙青100份
水100份
穩(wěn)定劑0. 2份
芬頓試劑6. 589份
所述原煤浙青為中溫煤浙青；
所述穩(wěn)定劑為明膠；
所述芬頓試劑是指過氧化氫和亞鐵鹽配制而成的氧化試劑；所述芬頓試劑中過氧化氫與亞鐵鹽的摩爾比，即過氧化氫亞鐵鹽為1 :2 ；所述的亞鐵鹽為硫酸亞鐵。上述的一種改性煤浙青材料的制備方法，步驟如下
將中溫煤浙青(河南平煤集團生產(chǎn)，軟化點85°C，苯并芘含量1. 5%)，倒入研缽，研磨后經(jīng)80目過篩處理。稱取100克煤浙青，加入90克水攪勻，然后置于螺旋攪拌機上進一步高速剪切攪拌均勻，轉(zhuǎn)速控制在3000 4000轉(zhuǎn)/分。加入0. 2g明膠和IOg水的明膠水溶液， 繼續(xù)攪拌時間為15min，得懸浮液；一次性向所得的懸浮液中加入4. 089g硫酸亞鐵，控制滴加速率為5ml/min，再逐滴加入2. 5g過氧化氫含量為30wt%雙氧水(過氧化氫與亞鐵鹽摩爾比為1 :2)，滴加完后控制轉(zhuǎn)速為3500轉(zhuǎn)/分，攪拌30min，獲得改性煤浙青，其具體性能指標見表1。表1、原煤浙青及改性煤浙青的具體性能指標
權(quán)利要求
1.一種改性煤浙青材料，其特征在于按重量份數(shù)計算，其組分組成及所含組分的重量份數(shù)如下原煤浙青100份水100份穩(wěn)定劑0. 1 1份芬頓試劑1 20份所述原煤浙青為中溫煤浙青、高溫煤浙青或改質(zhì)煤浙青； 所述穩(wěn)定劑為明膠或十二烷基磺酸鈉； 所述芬頓試劑為過氧化氫和亞鐵鹽配制而成的氧化試劑； 所述的亞鐵鹽為硫酸亞鐵、草酸亞鐵或氯化亞鐵；所述芬頓試劑中過氧化氫與亞鐵鹽的摩爾比，即過氧化氫亞鐵鹽為1 :0. 5 2。
2.如權(quán)利要求1所述的一種改性煤浙青材料，其特征在于按重量份數(shù)計算，其組分組成及所含組分的重量份數(shù)優(yōu)選如下原煤浙青100份水100份穩(wěn)定劑0. 2份芬頓試劑9 13份所述穩(wěn)定劑為明膠；所述芬頓試劑為過氧化氫和硫酸亞鐵配制而成的氧化試劑。
3.如權(quán)利要求2所述的一種改性煤浙青材料，其特征在于所述的芬頓試劑中過氧化氫與亞鐵鹽的摩爾比，即過氧化氫亞鐵鹽優(yōu)選為1 :1 1. 5。
4.如權(quán)利要求3所述的一種改性煤浙青材料，其特征在于所述的芬頓試劑中過氧化氫與亞鐵鹽的摩爾比，即過氧化氫亞鐵鹽優(yōu)選為1 :1. 5。
5.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的一種改性煤浙青材料的制備方法，包括如下步驟(1)、將原煤浙青在脆性溫度下充分冷凍，再經(jīng)粉碎和篩分后制得粒度小于80目煤浙青粉，添加水和穩(wěn)定劑，經(jīng)攪拌機在轉(zhuǎn)速1000 5000rpm，時間為5 30min，分散后獲得懸浮液；所述攪拌機選自高速剪切乳化機、螺旋槳分散機或膠體磨；(2)、控制轉(zhuǎn)速1000 5000rpm，常溫下滴加芬頓試劑于步驟(1)所得的懸浮液中，控制滴加速率為5 lOOml/min，加完后室溫反應(yīng)30 90min，最終得本發(fā)明的改性煤浙青。
6.如權(quán)利要求5所述的一種改性煤浙青材料的制備方法，其特征在于 步驟(1)中所述的轉(zhuǎn)速優(yōu)選為3000 4000rpm ；步驟(2)所述的轉(zhuǎn)速優(yōu)選為3500rpm，室溫下反應(yīng)時間優(yōu)選為30min。
7.如權(quán)利要求5所述的一種改性煤浙青材料的制備方法，其特征在于所述的攪拌機為高速剪切乳化機、螺旋槳分散機或膠體磨。
8.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的一種改性煤浙青材料用于道路鋪設(shè)或鎂碳磚粘合劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改性煤瀝青材料及其制備方法。所述的改性煤瀝青按重量份數(shù)計算由100份原煤瀝青、100份水、0.1～1份穩(wěn)定劑和1～20份芬頓試劑組成。其制備方法即將原煤瀝青在脆性溫度下充分冷凍，再經(jīng)粉碎和篩分后制得粒度小于80目煤瀝青粉，添加水和穩(wěn)定劑，經(jīng)攪拌機在轉(zhuǎn)速1000～5000rpm分散獲得懸浮液后控制轉(zhuǎn)速1000～5000rpm，常溫滴加芬頓試劑，加完后室溫反應(yīng)30～90min即得改性煤瀝青。本發(fā)明的在常溫下制備的改性煤瀝青致癌物苯并芘含量大大降低，結(jié)焦值高，節(jié)能降耗，經(jīng)過簡單處理可以用于鎂碳磚粘結(jié)劑和道路鋪設(shè)材料的制備，避免污染環(huán)境，且制備方法簡單。
文檔編號C08K3/18GK102276997SQ201110223410
公開日2011年12月14日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者歐陽春發(fā), 高群 申請人:上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院