[发明专利]抗老化剂和耐老化沥青

说明书

本发明提供一种抗老化剂和耐老化沥青，其中，抗老化剂包括如下重量份的组分：纳米炭黑10‑20份，对苯二胺40‑60份，对甲酚5‑15份，石油树脂0‑10份；高芳烃油30‑40份。本发明提供的耐老化沥青，包括沥青和上述抗老化剂，且抗老化剂的含量为0.5‑1.0wt％。本发明提供的抗老化剂，能够有效抑制沥青的热氧老化，从而改善了沥青的耐热老化性能，提高沥青的存储稳定性。

技术领域

本发明涉及一种抗老化剂和耐老化沥青，属于道路石油沥青技术领域。

背景技术

石油沥青因具备良好的粘结性和可塑性，成为公路建设尤其是高速公路建设最常用的路面材料。随着我国经济建设的发展，交通量迅速增大，由于超载和车辆渠化交通，沥青路面的运行情况面临严峻考验。不少沥青路面建成不久，就会出现温缩开裂进而形成裂缝，严重影响沥青路面的使用寿命。而沥青老化是影响沥青路面使用寿命的主要因素。沥青老化是指沥青在储存、运输、施工及路面使用过程中由于长时间暴露在空气中，在环境因素如热、氧、阳光和水的作用下发生挥发、氧化、分解、聚合等物理化学作用，导致沥青内部分子结构和化学组分发生变化，促使沥青物理化学性质劣化，主要体现在沥青的软化点升高、针入度下降、延度大幅度减小等。

沥青的老化是不可逆过程，其形成的原因也较为复杂，目前一般认为沥青的老化主要有四种原因：热氧老化、轻组分挥发，光老化及气温变化的影响。研究表明，沥青的热氧老化符合自由基链式反应原理，在热、氧作用下，沥青分子中的双键等敏感基团发生化学键断裂，形成自由基；自由基进一步碎裂(β-消除)生成含羰基官能团的组分，沥青中的脂肪族硫化物(如硫醚)转化成含亚砜官能团的组分，正是这种反应改变了沥青的组成与结构，宏观表现为沥青的性质发生改变，比如粘度增大、针入度降低。热氧老化造成沥青的性能在短期内快速劣化，这也是影响沥青使用寿命的最关键因素。对于因轻组分挥发造成的沥青氧化，SHRP(Strategic Highway Research Program，美国公路战略研究计划)研究认为，路面竣工后，老化仍然继续，但由于使用温度较低，轻组分挥发已不是主要矛盾；太阳光中的紫外线由于能量高，可切断沥青中的高聚物分子链，引发光化学反应，但是根据Martin的研究结果，光老化仅发生在沥青表层1mm处；由于气温变化、昼夜温差等冷热交替也会影响沥青材料的内部结构从而缓慢加剧沥青老化。

通过添加一定量的抗老化剂是目前解决沥青老化问题经济有效的手段。比如中国专利CN201110328907.7公开了一种道路石油沥青抗老化剂配方，包括添加剂B和基础软组分C，由于基础软组分C中含有道路石油沥青，因此其应用范围会受到明显限制，尤其是在改性沥青中的应用。中国专利CN201410530108.1公开了一种液体石油沥青抗紫外线老化改性剂，包括SEBS、芳烃油、糠醛、纳米二氧化铈、粉末SBR、季戊四醇酯、异辛烷，将上述原料混合，经搅拌、溶胀、剪切制得。但是该发明提供的抗紫外线老化改性剂的成分较为复杂，并且只针对乳化沥青的光老化，其应用范围较为局限。中国专利CN201310376042.0公开了一种抗老化添加剂，由有机蒙脱土、抗氧剂和光稳定剂经机械搅拌均匀复配而成，主要利用了有机蒙脱土的片层结构对热、氧的阻隔性能。采用此添加剂制备耐老化沥青，添加量较大(1-10％)，成本较高。中国专利CN201410617872.2公开的沥青抗老化剂包括芳烃油、α-萘胺、乳化剂和水。在实际作业过程中，α-萘胺随水蒸气挥发到环境中，由于α-萘胺已证明是致癌物，所以该抗老化剂容易污染环境并危害作业人员。

目前用于沥青的抗老化剂大多是针对沥青的光老化，用于抑制沥青热氧老化的抗老化剂相对较少。并且，由于沥青的化学组成和结构十分复杂，不同油源和不同工艺生产的沥青产品性能差异也较大，所以目前大多数抗老化剂仅针对某种特定类型或特定油源的沥青。此外，现有抗老化剂通常具有毒性或者原料成本较高，严重制约了其在沥青中的推广和应用。因此，如何研发一种安全高效的抗老化剂，使其对各种类型的沥青均具有较好的抗老化效果，尤其是能够有效抑制沥青的热氧老化，提高沥青的热存储稳定性，延长沥青的使用寿命，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容