[发明专利]一种木质素沥青改性剂

说明书

本发明提供了一种木质素沥青改性剂。首先，其配方是由可溶性木质素、非可溶性木质素、渣油和/或植物油按照质量比为5～30:10～57:40～13的比例混合组成的。其次，还提供了该沥青改性剂的制备方法，包括采用生物质为原料，将生物质经过酸处理、酶水解、糖化发酵、生物降解处理后，获得高纯度的可溶性木质素和非可溶性木质素，并将可溶性木质素和非可溶性木质素与渣油和/或植物油在加热条件下掺拌制备而成。最好，本发明还提供了该沥青改性剂的使用添加量为5～15％。该产品具有提供沥青延展度和软化点，降低沥青针入度的优点。

技术领域

本发明属于新材料领域，具体涉及一种含有木质素的沥青改性剂。

背景技术

目前，我国每年产生大量的木质素废弃物，造成资源的极大浪费，而且严重污染了环境。而木质素类是目前冷再生体系的沥青乳化剂的主要原料。木质素纤维作为一种沥青添加剂，将其分散到沥青混合料中后，纤维巨大的表面积可以被沥青浸润，该浸润面可吸附大量沥青，纤维与结构沥青形成的胶浆使得集料表面沥青膜厚度显著增大，从而有助于提高混合料耐久性。

目前市场上的沥青改性剂通常采用多种有机物合成，如多元醇/酯、芳香烯共聚物等，其生产成本高，具有较大的污染性。

为此有必要研究并开发废弃木质素用于沥青改性剂中的课题，从而提供一种生产成本低、天然的、可提高沥青耐用性的木质素沥青改性剂。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种采用木质素作为主要成分之一而制成的木质素沥青改性剂，具有成本低、制作工艺简单的有点，使用该改性剂的沥青具有更佳的延展度和软化点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明首先提供了一种木质素沥青改性剂，其配方是由可溶性木质素、非可溶性木质素、渣油和/或植物油按照质量比为5～30:10～57:40～13的比例混合组成的。

其中，所述的渣油为煤焦油、和/或催化裂化渣油。进一步地，与所述可溶性木质素和非可溶性木质素掺拌的，不仅局限于渣油和/或植物油，还可以是其他芳香性高聚物，如苯萘二元共聚物，过氧化二异丙苯，羟基苯并三唑等。

其次，本发明还提供了一种木质素沥青改性剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)生物质预处理：选取含木质素的生物质原料，置于反应釜中，并添加质量分数为1％～15％的H₂SO₄浸没并搅拌均匀；然后在压力为0.8～2.0MPa、温度为160～220℃的条件下，预处理0.5～5h；

(2)酶水解：采用纤维素酶和木聚糖酶对步骤(1)所得的混合物进行酶解，并将酶解后的混合物进行固液分离，残渣备用；

(3)糖化发酵：将超酒酵母菌液接种到步骤(2)所得的残渣中，进行糖化发酵，然后进行固液分离，上清液浓缩提纯，残渣水洗烘干后备用；

(4)生物法降解残渣：将步骤(3)所得的采用漆酶生物法催化降解、或芬顿试剂降解、或白腐菌降解，得到可溶性木质素和非可溶性木质素的混合物，将混合物过滤分离后并对上清进行减压液蒸发浓缩，最终得到纯度78％以上的可溶性木质素；将过滤后的残渣用水洗涤3次以上，离心过滤分离后最终得到纯度为85％以上的非可溶性木质素；

(5)取渣油或植物油加热至125～130℃，将步骤(4)得到的纯度78％以上的可溶性木质素、纯度为85％以上的非可溶性木质素、与所述渣油或植物油按照质量比为5～30:10～57:40～13混合并搅拌均匀后，将加热温度升高至148℃，继续搅拌3h，即得所述木质素沥青改性剂。

其中，步骤(1)所述生物质原料应满足自身成分及其质量分数为：含纤维素0％～15％、含半纤维素0％～10％、含木质素20％～70％；生物质原料可以选自玉米秸秆、小麦秸秆、高粱秸秆、棉花秸秆、等。