本發(fā)明屬于石油化工
技術(shù)領(lǐng)域：
，主要涉及一種提高軟化點的瀝青改性劑、含有該改性劑的瀝青組合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
：與水泥路面相比，瀝青路面的承載能力、感溫性、高溫穩(wěn)定性等往往較差。在中國絕大多數(shù)地區(qū)的夏季高溫約為35~40℃以上，路表溫度可達60~65℃，且高溫持續(xù)時間長，在重載交通作用下，瀝青路面容易發(fā)生車轍、推移、擁包、泛油等高溫損壞。研究表明，瀝青路面的高溫損壞與瀝青的高溫性能密切相關(guān)，瀝青材料性能對高溫車轍的貢獻率約占40%。在中國現(xiàn)行標準中采用60℃粘度、軟化點反映瀝青的高溫性能，瀝青軟化點實際上是一個等粘溫度，也反映瀝青的粘度特性?，F(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)高軟化點道路瀝青的工藝過程主要有常減壓蒸餾、溶劑抽提、吹風氧化、增稠劑增粘及組分調(diào)和等。一般地，受所加工原油種類及煉廠整體加工方案制約，常減壓蒸餾所生產(chǎn)的道路瀝青粘度不大，軟化點較低；溶劑抽提工藝裝置可以生產(chǎn)較高軟化點瀝青，但是其能耗較高；吹風氧化工藝由于所排放尾氣中含有有毒有害物質(zhì)而被限制使用。通?？尚械姆椒ㄖ皇遣捎媒M分調(diào)和增粘工藝。組分調(diào)和增粘通常采用高軟化點的天然瀝青等為第三調(diào)和組分，與普通道路瀝青調(diào)合生產(chǎn)不同粘度的道路瀝青產(chǎn)品。CN101195758A公開了一種利用天然瀝青粉與渣油或石油瀝青在180℃-320℃條件下生產(chǎn)較高軟化點瀝青的方法。由于受瀝青礦資源制約，天然瀝青產(chǎn)能有限，該技術(shù)應用范圍較小。CN1765999A公開了一種瀝青增稠劑以及瀝青組合物，其中增稠劑為金屬化合物和含苯環(huán)的過氧化物。CN101074322A公開了一種瀝青改性劑及瀝青組合物，其中改性劑包括金屬化合物和含苯環(huán)的過氧化物以及樹脂類物質(zhì)。上述方法采用增稠的方法，降低瀝青的針入度，而使產(chǎn)品的延度不降低。但是，其改性劑包括金屬化合物和過氧化物，金屬化合物與瀝青的相容性不好，過氧化物容易腐蝕設備。CN102134829A公開了一種自調(diào)溫冷拌瀝青混凝土，由集料、復合相變材料、水和改性乳化瀝青原料制備而成，各原料所占重量百分數(shù)為：集料70～80填料1～3%、復合相變材料5～10%、水8～10%、改性乳化瀝青6～8%。所述相變材料為石蠟與膨脹石墨復合而成。該方法是用來制備瀝青混凝土的，其中石蠟作相變物質(zhì)，膨脹石墨作為支撐載體，利用石蠟的相變來吸熱和放熱，從而降低瀝青混凝土路面的溫度。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，本發(fā)明提供了一種提高軟化點的瀝青改性劑及其制備方法。本發(fā)明還提供了一種含該改性劑的瀝青組合物及其制備方法。采用該改性劑制備的瀝青組合物，能夠提高瀝青的軟化點及60℃動力粘度，而且不會引起瀝青熱儲存分層離析問題。本發(fā)明的第一方面在于提供一種瀝青改性劑，所述瀝青改性劑為膨脹石墨和硫磺，其中硫磺負載在膨脹石墨上，硫磺與膨脹石墨的重量比為0.02～0.60：1，優(yōu)選為0.05~0.40：1。本發(fā)明所述的改性劑中，膨脹石墨是由可膨脹石墨經(jīng)高溫煅燒后得到的，所述可膨脹石墨的粒度為100～200目，膨脹率不小于50倍，一般為50～200倍，可膨脹石墨的煅燒溫度為400~1200℃，優(yōu)選為600~1000℃。本發(fā)明第二方面在于提供一種瀝青改性劑的制備方法，包括如下內(nèi)容：（1）將可膨脹石墨加入煅燒爐中，加熱，加熱溫度至少為400℃，一般為400~1200℃，優(yōu)選為600~1000℃，待石墨不再膨脹后，降溫出爐，得到膨脹石墨；（2）將硫磺負載到膨脹石墨上，得到瀝青改性劑。本發(fā)明方法中，所述可膨脹石墨的粒度為100～200目，膨脹率不小于50倍，一般為50～200倍。本發(fā)明方法中，硫磺負載到膨脹石墨上的方法可采用任何可用的方法，優(yōu)選采用如下方法：將硫磺與膨脹石墨共同加熱，使硫磺完全升華霧化，再冷卻復凝，即得到瀝青改性劑。其中硫磺與膨脹石墨共同加熱的溫度一般為400~450℃。本發(fā)明第三方面在于提供了一種瀝青組合物，含有基質(zhì)瀝青和本發(fā)明第一方面提供的瀝青改性劑，按重量份計，基質(zhì)瀝青為85~98份，瀝青改性劑2份~15份。本發(fā)明的瀝青組合物中，所述的基質(zhì)瀝青為石油瀝青，包括減壓渣油、成品道路瀝青或建筑防水瀝青中的一種或幾種。所述的基質(zhì)瀝青最好為軟化點為40~55℃和/或60℃動力粘度為150~260Pa.s的石油瀝青。本發(fā)明的瀝青組合物的軟化點在70℃以上，優(yōu)選85℃以上。本發(fā)明的瀝青組合物的60℃粘度優(yōu)選為300Pa.s以上。本發(fā)明第四方面提供了一種制備瀝青組合物的方法，包括將本發(fā)明提供的瀝青改性劑均勻分散到基質(zhì)瀝青。所述的均勻分散過程為：按配比量稱取瀝青改性劑與基質(zhì)瀝青，并加入反應釜中，在反應器溫度100~250℃，優(yōu)選為150~230℃條件下，攪拌1~10小時，攪拌速度1000~4000轉(zhuǎn)/分鐘，優(yōu)選為1500~4000轉(zhuǎn)/分鐘，使瀝青改性劑均勻地分散到基質(zhì)瀝青中。攪拌過程完成后即可出料，冷卻即制得該瀝青組合物成品。對產(chǎn)品性能而言，如果需要對瀝青產(chǎn)品進行其它方面的性能改進，還可以根據(jù)本領(lǐng)域一般知識添加適宜的添加劑，如天然橡膠、丁苯橡膠等。本發(fā)明瀝青改性劑能夠顯著提高瀝青組合物的軟化點和60℃動力粘度。本發(fā)明瀝青改性劑既可以對成品道路瀝青增稠，也可以對建筑瀝青及石油餾分重餾分油進行增稠。本發(fā)明中，可膨脹石墨經(jīng)高溫煅燒產(chǎn)生一種疏松、多孔、質(zhì)輕具有網(wǎng)狀孔型結(jié)構(gòu)的膨脹石墨，使其由密實鱗片狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成密度很低的蠕蟲狀結(jié)構(gòu)，而這種蠕蟲狀結(jié)構(gòu)的石墨由于其體積及孔隙結(jié)構(gòu)增大，使其比表面積增大幾十或幾百倍，微孔直徑也同倍增大，導致其與瀝青的吸附能力增強。同時，將硫磺負載到膨脹石墨表面，在石墨表面增加了含硫基團組分，共同與瀝青基團交聯(lián)作用，使瀝青中的膠質(zhì)含量下降，瀝青質(zhì)含量增加，改變?yōu)r青的組成結(jié)構(gòu)，從而提高瀝青的軟化點和60℃動力粘度。同時，由于高溫煅燒后的可膨脹石墨呈現(xiàn)大孔徑、低密度的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)特征并以適宜的形式分散在瀝青中，從而使瀝青組合物不會出現(xiàn)層析分離現(xiàn)象，也不影響瀝青的低溫性能表現(xiàn)。具體實施方式本發(fā)明所采用的測試方法，針入度是根據(jù)T0604方法進行測定，軟化點是根據(jù)T0606方法進行測定，60℃粘度是根據(jù)T0620方法進行測定。本發(fā)明中所給的份數(shù)均為重量份數(shù)。下面通過具體實施例進一步說明本發(fā)明的方案和效果，必須說明的是以下實施例只用于對本發(fā)明的說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制。本發(fā)明實施例和對比例所用瀝青原料為道路瀝青B1、道路瀝青B2和道路瀝青B3，其性質(zhì)見表1。表1實施例和對比例所用瀝青原料的性質(zhì)性質(zhì)道路瀝青B1道路瀝青B2道路瀝青B325℃針入度，1/10mm873048軟化點，℃45555060℃粘度，Pa.s156259205儲存穩(wěn)定性離析48h軟化點差，℃0.30.10.2實施例1將粒度為100目可膨脹石墨A01加入到煅燒爐中，加熱，在800℃條件下煅燒4小時，降溫出爐，得到膨脹石墨A1，膨脹率不低于80倍。將粒度為200目可膨脹石墨A02加入到煅燒爐中，加熱，在1000℃條件下煅燒4小時，降溫出爐，得到膨脹石墨A11，膨脹率不低于150倍。向100份膨脹石墨A1與20份硫磺共同加熱至445℃，使硫磺完全升華霧化，再冷卻復凝，得到瀝青改性劑A2。向100份膨脹石墨A1與50份硫磺共同加熱至445℃，使硫磺完全升華霧化，再冷卻復凝，得到瀝青改性劑A3。向100份膨脹石墨A11與40份硫磺共同加熱至445℃，使硫磺完全升華霧化，再冷卻復凝，得到瀝青改性劑A4。實施例2將85份軟化點為45℃的道路瀝青B1加熱到210℃左右，加入15份的瀝青改性劑A3，攪拌器轉(zhuǎn)速為2500轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌2小時。攪拌過程完成后即可出料，冷卻至室溫，即成目的產(chǎn)品。實施例3將95份軟化點為45℃的道路瀝青B1加熱到170℃左右，加入10份的瀝青改性劑A2，攪拌器轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌5小時。攪拌過程完成后即可出料，冷卻至室溫，即成目的產(chǎn)品。實施例4將98份軟化點為55℃的道路瀝青B2加熱到190℃左右，加入10份的瀝青改性劑A3，攪拌器轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌2小時。攪拌過程完成后即可出料，冷卻至室溫，即成目的產(chǎn)品。實施例5將98份軟化點為50℃的道路瀝青B3加熱到180℃左右，加入4份的瀝青改性劑A3，攪拌器轉(zhuǎn)速為4000轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌1小時。攪拌過程完成后即可出料，冷卻至室溫，即成目的產(chǎn)品。實施例6將98份軟化點為55℃的道路瀝青B3加熱到190℃左右，加入10份的瀝青改性劑A4，攪拌器轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌2小時。攪拌過程完成后即可出料，冷卻至室溫，即成目的產(chǎn)品。對比例1將95份軟化點為45℃的道路瀝青B1加熱到170℃左右，加入10份的膨脹石墨A1，攪拌器轉(zhuǎn)速為2500轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌2小時。攪拌過程完成后即可出料，冷卻至室溫，即成目的產(chǎn)品。對比例2將95份軟化點為45℃的道路瀝青B1加熱到170℃左右，加入8份的可膨脹石墨A0和2份硫磺，攪拌器轉(zhuǎn)速為2500轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌2小時。攪拌過程完成后即可出料，冷卻至室溫，即成目的產(chǎn)品。對比例3將95份軟化點為45℃的道路瀝青B1加熱到170℃左右，加入2份硫磺，攪拌器轉(zhuǎn)速為2500轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌2小時。攪拌過程完成后即可出料，冷卻至室溫，即成目的產(chǎn)品。對比例4將95份軟化點為45℃的道路瀝青B1加熱到170℃左右，加入10份的膨脹石墨A2，攪拌器轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌5小時。攪拌過程完成后即可出料，冷卻至室溫，即成目的產(chǎn)品。對比例5將95份軟化點為45℃的道路瀝青B1加熱到170℃左右，分別加入8份的膨脹石墨A1和2份硫磺，攪拌器轉(zhuǎn)速為2500轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌5小時。攪拌過程完成后即可出料，冷卻至室溫，即成目的產(chǎn)品。表2實施例和對比例所得瀝青產(chǎn)品的性質(zhì)性質(zhì)實施例2實施例3實施例4實施例5實施例625℃針入度，1/10mm1418151917軟化點，℃12183104809360℃粘度，Pa.s727526603483560儲存穩(wěn)定性離析48h軟化點差，℃0.40.30.20.20.1續(xù)表2性質(zhì)對比例1對比例2對比例3對比例4對比例525℃針入度，1/10mm2440752223軟化點，℃624944666560℃動力粘度，Pa.s302261177367348儲存穩(wěn)定性離析48h軟化點差，℃1.61.80.41.41.5由以上實施例及對比例可以看出，采用本發(fā)明的瀝青改性劑可顯著提高瀝青組合物的軟化點和60℃動力粘度，從而提高了瀝青產(chǎn)品的高溫性能。而且，本發(fā)明方法不會引起瀝青熱儲存分層離析問題，拓寬了生產(chǎn)高軟化點瀝青的原料。當前第1頁1 2 3