乳化改性瀝青及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種乳化改性瀝青及其制備方法，其由改性瀝青和乳化液按1∶0.4-0.7的比例制備而成；所述改性瀝青由質(zhì)量百分比為2-10%∶90-98%的改性劑和基質(zhì)瀝青制備而成；所述乳化液由乳化劑和水制備而成，其中乳化劑占乳化液重量百分比的1.5-3%；所述改性劑為經(jīng)乙烯裂解裝置中的丁二烯抽提裝置排出的廢棄結(jié)焦物。本發(fā)明為乙烯裂解裝置中的丁二烯抽提裝置排出的廢棄結(jié)焦物提供了良好的應用途徑。本發(fā)明的乳化改性瀝青中使用結(jié)焦物作為改性劑，其粘彈性增加，溫度敏感度降低，且結(jié)焦物出現(xiàn)離析的情況不明顯，具有較好的穩(wěn)定性。
【專利說明】乳化改性瀝青及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及浙青改性及乳化加工技術，特別是涉及一種乳化改性浙青及其制備方法。
【背景技術】
[0002]聚合物對浙青的改性效果早已被認可，浙青中摻入聚合物后粘彈性、柔韌性增加，對溫度敏感性降低。熱塑性樹脂、熱塑性彈性體、橡膠、膠乳、廢舊橡膠粉等聚合物被用于改性浙青已有多年。乳化浙青是浙青熔化后經(jīng)過機械剪切的作用，以細小的微粒狀態(tài)分散于含有乳化劑的水溶液中，形成油狀的浙青乳液。因乳化浙青使用時不用加熱，可以在常溫狀態(tài)下施工，故被用于稀漿封層、微表處理、粘層以及路面維修、養(yǎng)護等。浙青經(jīng)摻入聚合物改性后再制成的乳化浙青即為乳化改性浙青，在乳化浙青的生產(chǎn)過程中加入浙青改性劑制成的乳化浙青為改性乳化浙青。[0003]在乳化改性浙青或改性乳化浙青中，有乳化SBS改性浙青和用丁苯膠乳改性的改性乳化浙青。有文獻公開一種乳化改性浙青及其制備方法，在基質(zhì)浙青中加入改性劑，加熱攪拌均勻后在研磨機上研磨改性，制得改性浙青，然后在改性浙青中加入乳化劑水溶液，在乳化機上混合乳化后制得乳化改性浙青。該文獻所述的改性劑包括丁苯橡膠(SBR)、氯丁橡膠(CR)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯聚合物(SBS)、苯乙烯-異戍二烯(SIB)、乙烯-乙酸乙烯聚合物(EVA)、聚乙烯(PE)、無規(guī)聚丙烯(APP)、聚氯乙烯(PVC)。還有文獻公開一種乳化SBS改性浙青及其加工方法，所用改性劑為熱塑性橡膠SBS (苯乙烯-丁二烯-苯乙烯聚合物)，方法為先將固態(tài)SBS投入到浙青中制得改性浙青，再將改性浙青和乳化液同步輸入乳化機乳化，制得乳化SBS改性浙青。還有文獻公開一種改性乳化浙青的制備方法，將改性劑丁苯膠乳和乳化劑溶液充分混合均勻后，加熱至一定溫度，再與基質(zhì)浙青通過乳化機混合乳化，經(jīng)機械攪拌消泡后制得改性乳化浙青。還有文獻公開另一種改性乳化浙青的制備方法，將改性劑丁苯膠乳直接加入基質(zhì)浙青中充分混合均勻后，再和乳液通過乳化機混合乳化，經(jīng)機械攪拌消泡后制得改性乳化浙青。
[0004]在現(xiàn)有的乳化改性浙青制備方法中，一般采取先用聚合物改性基質(zhì)浙青，然后用乳化液對得到的改性浙青進行乳化制得乳化改性浙青。對于聚合物改性浙青而言，制備改性浙青的關鍵是將聚合物均勻分散于基質(zhì)浙青中?，F(xiàn)有的聚合物改性浙青制備方法主要有兩種，一是將基質(zhì)浙青加熱至150°C以上，然后與聚合物混合攪拌，待聚合物在浙青中充分溶脹后，在160°C或以上通過機械研磨或剪切將聚合物磨細或剪碎并分散于浙青，此法需在較高溫度進行，能耗高以及高溫易損壞基質(zhì)浙青是其不足之處。另一種制備聚合物改性浙青的方法是將聚合物溶于溶劑中，然后將其與浙青混合，此法需要回收溶劑，實施困難和成本聞是其缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，有必要針對上述問題，提供一種成本低且可在相對較低的溫度制備的乳化改性浙青及其制備方法。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明采用以下方案:
[0007]一種乳化改性浙青，其由改性浙青和乳化液按1:0.4-0.7的比例制備而成；所述改性浙青由質(zhì)量百分比為2-10%:90-98%的改性劑和基質(zhì)浙青制備而成；所述乳化液由乳化劑和水制備而成，其中乳化劑占乳化液重量百分比的1.5-3% ;所述改性劑為經(jīng)乙烯裂解裝置中的丁二烯抽提裝置排出的廢棄結(jié)焦物。
[0008]在其中一些實施例中，其由改性浙青和乳化液按1:0.47-0.62的比例制備而成；所述改性浙青由質(zhì)量百分比為3-6%:93-97%的改性劑和基質(zhì)浙青制備而成；所述乳化劑占乳化液重量百分比的2.1-2.7%。
[0009]在其中一些實施例中，所述改性劑在二甲苯溶液中的溶解度小于20%。
[0010]在其中一些實施例中，所述改性劑在130°C通過40目篩網(wǎng)的重量分數(shù)小于20%。
[0011]乙烯裂解裝置的裂解氣中含有大量丁二烯，該丁二烯通過溶劑抽提、精餾被分離，在丁二烯分離過程中，烯烴、二烯烴在高溫下發(fā)生聚合形成俗稱為結(jié)焦物的副產(chǎn)物，這種副產(chǎn)物含有較多的聚合物，它需要定期從裝置排出，在一個20萬噸/年小規(guī)模乙烯裂解裝置中，所配套的丁二烯溶劑抽提裝置每年要排出約60噸結(jié)焦物，這種結(jié)焦物作廢棄物處理，所需處理費用在3000元/噸左右。國內(nèi)的乙烯裂解裝置規(guī)模超過一千五百萬噸/年，每年產(chǎn)生的這種廢棄物數(shù)量較多。
[0012]本發(fā)明將上述廢棄結(jié)焦物作為浙青的改性劑，是源于廢棄結(jié)焦物中含有的可利用的有效成分:
[0013]( I)在乙烯裂解抽提丁二烯分離過程中形成的大分子粘稠狀聚合物俗稱為結(jié)焦物(以下稱改性劑)。經(jīng)排放冷卻后其外觀呈黑褐色塊狀，表面細膩光亮。這種外觀呈光亮的黑褐色塊狀物為多種物質(zhì)的聚集狀態(tài)。包括含有丁二烯、丁二烯端基聚合物，烯烴、二烯、糠醛與環(huán)烯烴及樹脂類浙青質(zhì)等復雜成份。它具有在加熱時呈現(xiàn)軟粘化，在逐漸冷卻過程中呈現(xiàn)出一定的粘彈韌狀態(tài)的特征。具有線性高分子與網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多重性。
[0014](2)改性劑其分子間內(nèi)聚力小、在同浙青的混合加工過程中有益于浙青粘度的降低、使經(jīng)過改性的浙青結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定狀態(tài)，改性劑與浙青加熱熔融混合過程中釋放出的硫化物對其改性劑中的丁二烯產(chǎn)生有一定的交聯(lián)使其有形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的傾向。烯烴、二烯烴均具有彈性體的特征。這些對于提高改性浙青的粘韌彈性有一定可利用性。
[0015](3)通過改性劑在二甲苯溶劑中的溶解狀態(tài)及其對浙青溶解度的試驗，在恒定溫度和一定時間內(nèi)對改性劑在134°C通過40目篩網(wǎng)的重量份數(shù)的測定，對改性劑和浙青熔融混合后在該溫度條件下流動粘韌性、連續(xù)穩(wěn)定性進行的試驗，為改性劑在改性浙青中的應用提供了有效的參考。
[0016]所述改性劑在二甲苯的溶解度按以下方法測定:在燒瓶中加入一定量二甲苯，加入經(jīng)剪碎的結(jié)焦物，結(jié)焦物的加入量相當于二甲苯重量百分比的1%，攪拌60分鐘，在靜止狀態(tài)下觀察瓶底是否有未溶解的結(jié)焦物，若無，再加入相當于二甲苯重量百分比的1%的結(jié)焦物，并重復上述過程，直至觀察到瓶底有未溶解的結(jié)焦物。最后一次加入的結(jié)焦物作不溶解的結(jié)焦物處理，由此計算結(jié)焦物在二甲苯的溶解度。
[0017] 所述改性劑通過40目篩網(wǎng)的重量百分數(shù)按以下方法測定:在燒杯上方放置40目篩網(wǎng)，將重量不超過5克的結(jié)焦物壓成薄片狀放在篩網(wǎng)上，將其放置溫箱內(nèi)，130°C恒溫2小時，其后稱量通過篩網(wǎng)的結(jié)焦物并計算出其重量百分數(shù)。
[0018]在其中一些實施例中，所述乳化劑為季銨鹽類乳化劑、酰胺基多胺類乳化劑中的一種或兩種。
[0019]在其中一些實施例中，所述季銨鹽類乳化劑選自十八烷基三甲基氯化銨或C14-C18烷基二甲基羥乙基氯化銨；所述的酰胺基多胺類乳化劑選自C12-C18烷基酰胺基多胺或N—氨乙基酰胺。
[0020]在其中一些實施例中，所述季銨鹽類乳化劑為十八烷基三甲基氯化銨。
[0021]本發(fā)明還提供了一種制備上述乳化改性浙青的制備方法，包括以下步驟:
[0022](I)將所述改性劑進行粉碎研磨，所述基質(zhì)浙青加熱至135~150°C，然后輸入乳化機或膠體磨進行剪切混合至熔融狀態(tài)，得改性浙青；
[0023](2)將所述乳化劑加入到50~70°C的水溶液中得乳化液；
[0024](3)將熔融狀態(tài)下的改性浙青與乳化液進行混合乳化，即得。
[0025]在其中一些實施例中，所述步驟(1)中，將所述改性劑、基質(zhì)浙青加熱至145~150°C ;所述步驟(2)為將所述乳化劑加入到59-61°C的水溶液中得乳化液。
[0026]在其中一些實施例中，所述步驟(3)中，混合后乳化改性浙青的溫度控制在80-85。。。
[0027]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術的優(yōu)點為:
[0028]1、本發(fā)明為乙烯裂解裝置中的丁二烯抽提裝置排出的廢棄結(jié)焦物提供了良好的應用途徑。利用工業(yè)廢棄物(廢棄結(jié)焦物)作為改性劑制備乳化改性浙青，降低了生產(chǎn)成本，減少能源消耗。
[0029]2、本發(fā)明的乳化改性浙青中使用結(jié)焦物作為改性劑，其粘彈性增加，溫度敏感度降低，且結(jié)焦物出現(xiàn)離析的情況不明顯，具有較好的穩(wěn)定性。
[0030]3、本發(fā)明的乳化改性浙青的彈性要低于SBS聚合物對浙青的改性。而改性劑與浙青兩者的結(jié)合能夠使乳化改性浙青在路面的中、低層或聯(lián)接部位上得到應用。
【具體實施方式】
[0031]本發(fā)明實施例所使用的改性劑為經(jīng)乙烯裂解裝置中的丁二烯抽提裝置排出的廢棄結(jié)焦物，其在二甲苯溶液中的溶解度小于20%，在130°C通過40目篩網(wǎng)的重量分數(shù)小于20%。
[0032]所述改性劑在二甲苯的溶解度按以下方法測定:在燒瓶中加入一定量二甲苯，加入經(jīng)剪碎的結(jié)焦物，結(jié)焦物的加入量相當于二甲苯重量百分比的1%，攪拌60分鐘，在靜止狀態(tài)下觀察瓶底是否有未溶解的結(jié)焦物，若無，再加入相當于二甲苯重量百分比的1%的結(jié)焦物，并重復上述過程，直至觀察到瓶底有未溶解的結(jié)焦物。最后一次加入的結(jié)焦物作不溶解的結(jié)焦物處理，由此計算結(jié)焦物在二甲苯的溶解度。
[0033]所述改性劑通過40目篩網(wǎng)的重量百分數(shù)按以下方法測定:在燒杯上方放置40目篩網(wǎng)，將重量不超過5克的結(jié)焦物壓成薄片狀放在篩網(wǎng)上，將其放置溫箱內(nèi)，130°C恒溫2小時，其后稱量通過篩網(wǎng)的結(jié)焦物并計算出其重量百分數(shù)。
[0034]以下通過實施例對本申請做進一步闡述。
[0035]下列實施例所采用的測試方法如下:[0036]1.改性浙青針入度試驗方法 T0604 — 2000
[0037]2.改性浙青針入度指數(shù)方法 JTJ052-2000
[0038]3.改性浙青延度試驗方法方法 T0605 — 1993
[0039]4.改性浙青軟化點試驗方法 T0606 — 2000
[0040]5.改性浙青離析、軟化點差試驗方法 T0661 — 2000
[0041]6.乳化浙青篩上剩余量試驗方法 T0652 — 1993
[0042]7.乳化浙青蒸發(fā)殘留物含量試驗方法 --651 — 1993
[0043]8.乳化浙青儲存穩(wěn)定性試驗方法 T0655 — 1993
[0044]實施例1
[0045]一種乳化改性浙青，其由改性浙青和乳化液按照1:0.473的比例制備而成，具體為:
[0046]改性浙青1000克:由質(zhì)量百分比為3%的乙烯裂解裝置中的丁二烯溶劑抽提裝置排出的廢棄結(jié)焦物與質(zhì)量百分比為97%的基質(zhì)浙青制備而成；
[0047]乳化液473克:由13克十八烷基三甲基氯化銨和460克水制備而成，其中乳化劑為乳化液重量百分比的2.7%。
[0048]上述乳化改性浙青的制備方法為:
[0049](I)將上述改性劑粉碎研磨至粒徑1.0-1.5mm,基質(zhì)浙青加熱至145 °C,然后將基質(zhì)浙青輸入高剪切混合乳化機循環(huán)攪動，緩慢加入改性劑，循環(huán)混合研磨至熔融狀態(tài)，得到改性浙青；
[0050](2)將所述乳化劑加入到60°C的水溶液中得乳化液；
[0051](3)將熔融狀態(tài)下的改性浙青與乳化液進行混合乳化，乳化液的溫度保持在45-55 0C，控制混合后的混合物溫度在83 °C左右，即得。
[0052]實施例2
[0053]一種乳化改性浙青，其由改性浙青和乳化液按照1:0.513的比例制備而成，具體為:
[0054]改性浙青1000克:由質(zhì)量百分比為4.5%的乙烯裂解裝置中的丁二烯溶劑抽提裝置排出的廢棄結(jié)焦物與質(zhì)量百分比為95.5%的基質(zhì)浙青制備而成；
[0055]乳化液513克:由13克十八烷基三甲基氯化銨和500克水制備而成，其中乳化劑為乳化液重量百分比的2.5%。
[0056]上述乳化改性浙青的制備方法為:
[0057](I)將上述改性劑粉碎研磨至粒徑1.0-1.5mm,基質(zhì)浙青加熱至150°C,然后用膠體磨循環(huán)攪動基質(zhì)浙青，緩慢加入改性劑，循環(huán)混合至熔融狀態(tài)，得到改性浙青；
[0058](2)將所述乳化劑加入到60°C的水溶液中得乳化液；
[0059](3)將熔融狀態(tài)下的改性浙青與乳化液進行混合乳化，乳化液的溫度保持在45-55 0C，控制混合后的混合物溫度在83 °C左右，即得。
[0060]實施例3
[0061]一種乳化改性浙青，其由改性浙青和乳化液按照1:0.613的比例制備而成，具體為: [0062]改性浙青1000克:由質(zhì)量百分比為6%的乙烯裂解裝置中的丁二烯溶劑抽提裝置排出的廢棄結(jié)焦物與質(zhì)量百分比為94%的基質(zhì)浙青制備而成；
[0063]乳化液613克:由13克十八烷基三甲基氯化銨和600克水制備而成，其中乳化劑為乳化液重量百分比的2.1%。
[0064]上述乳化改性浙青的制備方法為:
[0065](I)將上述改性劑粉碎研磨至粒徑1.0-1.5mm,基質(zhì)浙青加熱至148 °C,然后用膠體磨循環(huán)攪動基質(zhì)浙青，緩慢加入改性劑，循環(huán)混合至熔融狀態(tài)，得到改性浙青；
[0066](2)將所述乳化劑加入到60°C的水溶液中得乳化液；
[0067](3)將熔融狀態(tài)下的改性浙青與乳化液進行混合乳化，乳化液的溫度保持在45-55 0C，控制混合后的混合物溫度在83 °C左右，即得。
[0068]對比例I
[0069]基質(zhì)浙青1000克、乳化液473克:由13克十八烷基三甲基氯化銨和460克水溶液制備而成，其中乳化劑為乳化液重量百分比的2.7%。乳化改性浙青由基質(zhì)浙青和乳化液按照1:0.473的比例制備而成。
[0070]對比例2
[0071]改性浙青由質(zhì)量百分比為3%的SBS (苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物)與質(zhì)量百分比為97%的基質(zhì)浙青制備而成；乳化液473克:由13克十八烷基三甲基氯化銨和460克水溶液制備而成，其中乳化劑為乳化液重量百分比的2.7%。乳化改性浙青由改性浙青和乳化液按照1:0.473的比例制備而成。
[0072]表1用結(jié)焦物改性浙青的試驗結(jié)果
[0073]
【權利要求】
1.一種乳化改性浙青，其特征在于，其由改性浙青和乳化液按1:0.4-0.7的比例制備而成；所述改性浙青由質(zhì)量百分比為2-10%:90-98%的改性劑和基質(zhì)浙青制備而成；所述乳化液由乳化劑和水制備而成，其中乳化劑占乳化液重量百分比的1.5-3% ;所述改性劑為經(jīng)乙烯裂解裝置中的丁二烯抽提裝置排出的廢棄結(jié)焦物。
2.根據(jù)權利要求1所述的乳化改性浙青，其特征在于，其由改性浙青和乳化液按1:0.47-0.62的比例制備而成；所述改性浙青由質(zhì)量百分比為3-6%:93-97%的改性劑和基質(zhì)浙青制備而成；所述乳化劑占乳化液重量百分比的2.1-2.7%。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的乳化改性浙青，其特征在于，所述改性劑在二甲苯溶液中的溶解度小于20%。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的乳化改性浙青，其特征在于，所述改性劑在130°C通過40目篩網(wǎng)的重量分數(shù)小于20%。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的一種乳化改性浙青，其特征在于，所述乳化劑為季銨鹽類乳化劑、酰胺基多胺類乳化劑中的一種或幾種。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種乳化改性浙青，其特征在于，所述季銨鹽類乳化劑選自十八烷基三甲基氯化銨或C14-C18烷基二甲基羥乙基氯化銨；所述的酰胺基多胺類乳化劑選自C12-C18烷基酰胺基多胺或N-氨乙基酰胺。
7.根據(jù)權利要求5所述的一種乳化改性浙青，其特征在于，所述季銨鹽類乳化劑為十八烷基三甲基氯化銨。
8.—種權利要求1-7任一項所述乳化改性浙青的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將所述改性劑進行粉碎研磨，所述基質(zhì)浙青加熱至135~150°C，然后輸入乳化機或膠體磨進行剪切混合至熔融狀態(tài)，得改性浙青； (2)將所述乳化劑加入到50~70°C的水溶液中得乳化液； (3)將熔融狀態(tài)下的改性浙青與乳化液進行混合乳化，即得。
9.根據(jù)權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，將所述改性劑、基質(zhì)浙青加熱至145~150°C;所述步驟(2)為將所述乳化劑加入到59-61°C的水溶液中得乳化液。
10.根據(jù)權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，混合后乳化改性浙青的溫度控制在80-85 °C。
【文檔編號】C08J3/03GK103937277SQ201410155384
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月17日 優(yōu)先權日:2014年4月17日
【發(fā)明者】付海明 申請人:廣東粵首新科技有限公司