[发明专利]一种制备改性沥青的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备改性沥青的方法，更具体地，涉及一种采用煤直接液化油渣制备改性沥青的方法。

背景技术

现代公路路面采用沥青作为结合料，增强了矿料间的粘结力，提高了混合料的强度和稳定性，使路面的使用质量和耐久性得到了提高。但是随着高等级公路流量加大，渠化交通明显，车速高，轴承日益重型化，以及我国独特的季风性气候引起的温度剧变，对沥青的性能要求越来越高，如在高温下具有足够的强度和热稳定性，在低温下有足够的弹性和塑性。但是由于我国的沥青含蜡量高，温度敏感性大，粘结力差、延伸度低、热稳定性和低温抗裂性差，所以沥青混合料的应力松弛性能差，不能抵抗温度变化而产生的裂缝现象。因此，提高沥青性能显得格外重要，使用改性剂成为改善沥青质量的重要方法。所谓改性沥青是指通过在沥青中掺加聚合物改性剂(橡胶、树脂、热塑性弹性体、磨细的废橡胶粉等)和非聚合物改性剂(填料、天然沥青、纤维、抗剥离剂、抗老化剂和氧化剂等)而制备的沥青。聚合物改性沥青的缺点是温度稳定性差、混融难、易离析、施工工艺复杂、施工设备投资大等。采用天然沥青改性沥青有许多优点：由于本身是沥青，其物理和化学特性与常规沥青完全一致，二者可以有较好的混融性，且混合后的沥青在使用性能方面得到了改善，如改善沥青及混合料的温度敏感性，增加抗疲劳开裂强度和减少龟裂、增强降噪性能、增强耐久性、延长使用寿命、减薄沥青厚度、增强防水性能、提高抗水损害能力、抵抗油料及化学品的侵蚀、增强在恶劣环境和繁重交通条件下的正常使用能力、对基质沥青有广泛的适应性，不仅可与各种其他各种改性剂、外掺剂混合使用，还可与聚合物改性剂同时使用，对任何硬度及粘度的基质沥青改性应付自如，只要调节不同掺加比例就可达到改性目的。目前广泛使用的天然沥青改性剂有Trinidad湖沥青(TLA)，其本身是沥青，而不是合成添加剂，其物理和化学性质与常规沥青完全一致，因此其作为一种沥青改性剂，掺加到石油沥青中，两者能有较好的混融性，且混合后的沥青在使用性能方面得到了改善，在许多发达国家用于质量要求较高的路面，美国和英国对TLA改性沥青都有专门的标准要求。随着我国近年来在某些高等级路段开始使用TLA改性沥青，如北京二环路、首都机场、国道北京八达岭段、江阴长江大桥、成渝高速公路、天津津蓟高速、广东省东莞开阳高速等，也相应颁布了标准。但是，TLA受资源(仅产于特立尼达和多巴哥)以及政治(我国尚未与其建交)的限制，售价较高，使用范围受到限制。因此，寻找TLA沥青的替代物作为沥青改性剂具有现实的经济学意义。

煤直接液化技术是通过高温、高压和加氢，在催化剂作用下将固体煤直接转化成清洁的便于运输和可以使用的液体燃料(汽油、柴油、航空煤油等)或化工原料的一种先进的洁净煤技术。在煤炭直接液化工艺中，除了得到所需要的汽油、柴油等液体产品外，还产生了占原料煤总量20％-30％的主要副产物-液化油渣。液化油渣在组成上和一些物性方面与天然沥青(TLA)有相似之处，可以用做沥青的改性剂。

中国专利申请CN1827697A(申请号200610012547.9)公开了一种道路沥青改性剂及其应用方法。其制备工艺是首先将煤液化油渣粉碎至100目以下，与沥青在100-250℃范围内按煤直接液化油渣占改性沥青的重量比为5-30％混合均匀。在该专利申请所述制备工艺中，反应物分别是冷却为固体的煤液化油渣和处于熔融状态的液相基质沥青，尽管油渣经过粉碎，但是由于反应为非均相的液固反应，在将液化油渣(固态)分散到基质沥青(熔融液态)时，一方面需要时间使液化油渣由固态转化为液态，另一方面也需要时间将转化为熔融液态的油渣分散到基质沥青中，导致混合时间过长，由于油渣热熔融温度(150-280℃)要高于基质沥青的热熔融温度(100-180℃)，这样在两者混合分散过程中，长时间使基质沥青处于较高温度下，这样会在一定程度上损害基质沥青的一些物性，进而降低或损害利用液化油渣所制备的改性沥青的物性。并且，这种液固混合的工艺也导致混合分散效果较差、并需要较多的能量，而且液化油渣在分散到基质沥青的同时，热熔的油渣之间会发生聚集使之分散效果差。另外这种工艺还存在其它一些缺点，例如，1.工艺由运取油渣、研磨、筛分、加热混合等组成，步骤多、费时费力；2.由于液化油渣是一种混合物，采用研磨筛分的方法必定会造成油渣组成发生变化、从而使液化油渣的利用率下降，而油渣组成的变化会对改性后的沥青物性稳定性产生影响。3.工艺过程中牵涉到液化油渣的研磨、存放，既耗占空间又容易导致环境污染。

发明内容