[发明专利]一种基于多元生物质材料的复合改性沥青及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及道路建筑材料领域，涉及一种道路工程用基于生物质材料的多元共混复合改性沥青路面材料及其制备方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，公路进入建设的高峰期，每年所修的公路中有90％以上为沥青路面，而沥青路面的铺设和养护会消耗掉大量的石油沥青。石油沥青由石油中提取，由于过度开采和使用，石油资源将逐渐枯竭，而且石油沥青制备过程中会产生大量的粉尘和温室气体，造成环境污染，影响人体健康。

为了提高路面材料性能，如何更有效地对沥青进行改性已成为道路工作者研究的主要方向。公路建设对改性沥青的质量和需求量都越来越高。目前已经大范围应用的胶粉改性沥青主要为以苯乙烯丁二烯三嵌段共聚物为改性剂制备的SBS改性沥青，此种沥青在高低温性能方面都表现优异，且能稳定储存，便于施工，但是其价格一般为沥青价格的3～5倍左右，导致工程成本过高。因此急需一种低成本高性能的改性沥青来满足道路建设的发展。

目前在我国已有文献公开用以废旧轮胎为原料制备的胶粉来对沥青进行改性，以此代替成本高昂的SBS改性沥青，但制备的改性沥青所用的胶粉都由常温破碎法制备，破碎时的高温使废旧橡胶的老化劣化程度加深，导致胶粉在沥青中分布不均、溶胀不充分，使改性沥青性质不稳定，无法保证施工质量，难以大规模投入使用。而且现有的生物改性沥青都是单一改性，改性沥青的性能提升仅仅局限在某一个或几个方面，相对应的其他性能则有下降的趋势，致使其无法实际应用。

发明内容

针对现有制备技术的缺陷和不足，本发明提供了一种成本低廉且易于实现的基于多元生物质材料的复合改性沥青及其制备方法，解决不可再生的石油沥青资源逐渐枯竭、废旧材料再利用问题；以及现有胶粉改性沥青低温性能方面的不足与胶粉在沥青中混合不均和溶胀不充分的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种基于多元生物质材料的复合改性沥青，由以下原料组成：基质沥青、地沟油、废旧橡胶粉、大豆脂肪酸、牦牛牛粪、咖啡渣、氮化硼、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和稳定剂。

以质量份数计，基质沥青100份，地沟油2.5～5份，废旧橡胶粉10～20份，大豆脂肪酸2～4份，牦牛牛粪1～3份，咖啡渣2～4份，氮化硼1～3份，2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.5～1.5份，稳定剂0.1～0.15份。

基于多元生物质材料的复合改性沥青的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将基质沥青加热至140～160℃后，逐次加入地沟油、大豆脂肪酸、干燥牦牛粪和咖啡渣，持续搅拌5～10min，再加入废旧橡胶粉，持续搅拌5～10min；

步骤二：在170～190℃下剪切25～35min，加入氮化硼，剪切10～15min，再加入2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和稳定剂，继续剪切15～20min，总计剪切时间为60min；

步骤三：在140～160℃的条件下发育60min，并每15min搅拌一次，即得到复合改性沥青。

本发明还具有如下区别技术特征：

所述的步骤二中的剪切速度为3000～7000r/min。

所述的基质沥青采用道路用直馏70#沥青。

所述的废旧橡胶粉为废旧橡胶轮胎采用液氮冷冻粉碎法制得的80目颗粒橡胶粉。

所述的废旧橡胶粉的具体制备方法为：

步骤1.1：将废旧轮胎剪成含有若干孔洞的条状，用双重深度冷凝法进行冷冻处理，冷冻温度为-80°～-100°；

步骤1.2：对冷冻后的轮胎进行初次破碎，磁选分离后再进行深度粉碎，筛分，获得胶粉颗粒。

所述的咖啡渣为咖啡豆压榨冲泡咖啡后产生的残渣，并预先进行干燥加工与破碎处理。

所述的牦牛牛粪为直接收集的本年牦牛粪便，并预先进行干燥加工处理，破碎成牦牛粪便细碎颗粒。

所述的氮化硼为工业用六方氮化硼。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明的废旧橡胶粉源自废旧橡胶制品，由废旧轮胎加工制得，是一种高弹性聚合物材料，由于其质量轻、孔隙率大、密度小、弹性好，能够吸收沥青中的油分，烃类等多种有机质，发生溶胀，并经过一系列的物理和化学变化，使沥青黏度增大、软化点升高、低温延度提高；而且本发明所采用的胶粉由废轮胎经低温破碎法生产的胶粉，与常规破碎法生产的胶粉相比，低温破碎生产的橡胶颗粒粒径小、品质好、无老化变形，与其他材料的结合性能强，对油分的吸收更加充分。