本发明专利技术公开了道路沥青改性剂和改性道路沥青及其制备方法与沥青混合料。该道路沥青改性剂含有改质煤直接液化残渣、石油重质油分和聚合物，其中，所述改质煤直接液化残渣通过以下方法得到：将煤直接液化残渣、粉煤灰和水在氧化剂存在下加热，加热的温度为200-350℃，加热的时间为15-120min；相对于100重量份的煤直接液化残渣，石油重质油分的含量为30-150重量份，聚合物的含量为10-70重量份。该道路沥青改性剂可以改善改性道路沥青的低温延展性，并提高得到的沥青混合料的稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种含改质煤直接液化残渣的道路沥青改性剂、由该道路沥青改性剂制得的改性道路沥青，以及它们的制备方法，与含有该改质道路沥青的沥青混合料。
技术介绍
如何将煤直接液化残渣高效合理利用是制约当前煤直接液化技术发展的瓶颈，开发煤直接液化残渣的经济合理的利用技术，不但能充分利用资源，避免宝贵资源的浪费，减少对环境带来的影响，而且能够有效提高煤直接液化工艺的经济性，推动煤直接液化技术的发展。随着我国公路交通事业尤其是高等级公路的发展，通车里程逐年增加，对道路沥青的需求量和质量要求也逐渐提高。2013年，全国道路沥青的消费量突破了2000万吨，其中高质量的改性沥青达到了400万吨，并还呈现继续增长态势。特立尼达湖沥青(TLA)作为天然道路沥青改性剂具有一些独特的改性效果，被许多发达国家使用在高等级公路的路面上。近年来，TLA改性沥青在我国一些高等级公路上(如机场跑道、高速公路、桥梁路面等)也开始使用。但是，由于TLA资源有限，售价较高，而且添加量通常比较大，导致使用范围受到很大限制。TLA天然沥青改性剂由相对分子量较高的沥青类物质及高分散矿物质组成。煤直接液化残渣中含有的沥青从组成上来看，与TLA湖沥青具有一定的相似性，有希望经过一些处理以后，替代湖沥青作为一种新型的道路沥青改性剂。CN1827697A公布了一种道路沥青改性剂及其应用方法，该方法直接将
煤液化残渣粉碎后在100-250℃范围内按5-30％的重量比与道路沥青混合。该技术直接以煤直接液化残渣作为道路沥青改性剂，添加量与改性后沥青的性能与煤直接液化残渣的来源和性质关系密切，调制灵活性比较差；另外，更重要的一点是改性沥青的延展性随温度变化的敏感性强，低温下延展性损失严重，导致沥青发脆，低温性能不好，与TLA沥青改性剂的改性效果差距比较大，难以满足路用性能要求。CN101161778B公开了一种制备改性沥青的方法，该方法与CN1827697A相似，改进只在于在150-280℃时将熔融态的煤直接液化残渣与基质沥青混合。该方法的问题在于混合时经历较高温度，极易造成基质沥青老化，而且改性后基质沥青的温度敏感性依然比较强。CN101863637B公开了一种道路沥青混凝土外掺剂，通过在煤直接液化残渣中添加适量的塑化剂(为煤直接液化残渣总重量的5-20％)、橡胶粉(为煤直接液化残渣总重量5-15％)、偶联剂(为煤直接液化残渣总重量0.02-0.1％)以及分散剂(为煤直接液化残渣总重量0.05-0.3％)在140-165℃下进行高速混合10分钟，制备得到道路沥青外掺剂，然后将该外掺剂取代10-40％的常规基质沥青，用于沥青混凝土的制备当中。该方法制备的外掺剂成份复杂，残渣添加量大，而且混和温度低，使液化残渣很难与橡胶粉均匀混合，在外掺剂中容易造成离析分相问题。CN101875789B公开了一种煤直接液化残渣制备改性沥青的方法，用70-80％煤直接液化残渣、15-30％油份(为邻苯二甲酸酯类、脂肪烃油、芳烃油、松节油、偏苯三酸酯等)与5-10％胶质(为松香树脂、热塑性酚醛树脂、碳5石油树脂或碳9石油树脂等)于90-160℃进行混合，直接制备改性沥青。该方法的突出问题是由于液化残渣的软化点比较高(正常生产条件下通常大于170℃)，混合温度偏低，残渣处于固相或半固相状态，导致混合效果较差，而且残渣添加量偏大，制备的改性沥青同样温度敏感性较强，低温
下脆性强，因此，直接由液化残渣制备的改性沥青难以满足道路性能的要求。由此可见，现有技术直接使用煤直接液化残渣制备的改性沥青难以满足道路性能的要求。另外，煤直接液化残渣中富集了液化过程中添加的含硫催化剂及大部分含氮化合物，这些化学活性相对较高的化合物将对液化残渣改性沥青混合料的稳定性带来影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有以煤直接液化残渣制备的改性道路沥青的低温延展性差、沥青延度随温度变化大以及用于沥青混合料时获得的沥青路面的稳定性差的问题，提供道路沥青改性剂和改性道路沥青及其制备方法与沥青混合料。本专利技术的专利技术人通过对煤直接液化残渣和道路沥青的研究，发现将煤直接液化残渣与粉煤灰、水在氧化剂存在下加热处理为改质煤直接液化残渣后，再在石油炼制中产生的廉价劣质重质油分(如催化裂化油浆、加氢裂化尾油、糠醛精制抽出油、重脱沥青油、延迟焦化重馏分油、减压渣油等中的一种或多种)和聚合物(如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共取物(SBS)、丁苯橡胶(SBR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、丁腈橡胶(NBR)等中的一种或多种)混合均匀，可以得到道路沥青改性剂，然后再将上述道路沥青改性剂与基质石油沥青先进行高速分散再在低速搅拌下进行充分混合，得到改性道路沥青，可以有以下优点：使用改性煤直接液化残渣可以有助于改善得到的改性道路沥青的低温延展性，减缓沥青延度随温度的变化趋势，同时提高软化点，甚至进一步得到的沥青混合料的稳定性也得到改善，保证改性道路沥青的延度，而且还能根据煤直接液化残渣的性质差别，通过调节配方和工艺条件，灵活控制沥青改性剂的基本物性，解决液化残渣中的硫氮杂原子对沥青混合料影响，保证最终改性沥青和改性沥青混和料的性能，由此拓宽了煤直
接液化残渣的选择和使用范围。本专利技术第一方面提供了一种道路沥青改性剂，该道路沥青改性剂含有改性煤直接液化残渣、石油重质油分和聚合物，其中，所述改质煤直接液化残渣通过以下方法得到：将煤直接液化残渣、粉煤灰和水在氧化剂存在下加热，加热的温度为200-350℃，加热的时间为15-120min；相对于100重量份的煤直接液化残渣，石油重质油分的含量为30-150重量份，聚合物的含量为10-70重量份。本专利技术第二方面还提供了一种本专利技术提供的道路沥青改性剂的制备方法，该方法包括：(1)将煤直接液化残渣、粉煤灰和水在氧化剂存在下加热，加热的温度为200-350℃，加热的时间为15-120min；(2)将石油重质油分和聚合物在30-200℃下进行搅拌；(3)将步骤(1)得到的改性煤直接液化残渣与步骤(2)得到的混合物混合，搅拌均匀后冷却得到道路沥青改性剂。本专利技术第三方面还提供了一种改性道路沥青，该改性道路沥青含有基质道路沥青和道路沥青改性剂，其中，所述道路沥青改性剂为本专利技术提供的上述道路沥青改性剂。本专利技术第四方面还提供了一种本专利技术提供的改性道路沥青的制备方法，该方法包括：(a)将煤直接液化残渣、粉煤灰和水在氧化剂存在下加热，加热的温度为200-350℃，加热的时间为15-120min；(b)将石油重质油分与聚合物于30-200℃下进行搅拌；(c)将步骤(a)得到的改质煤直接液化残渣与步骤(b)得到的混合物混合，搅拌均匀后冷却得到道路沥青改性剂；(d)将所述道路沥青改性剂与基质道路沥青于170-210℃下以8000-20000rpm的高速分散10-50min，再在150-200℃下以100-1000rpm的低速搅拌10-50min混合均匀。本专利技术第五方面还提供了一种沥青混合料，该沥青混合料含有集料和改性道路沥青，其中，所述改性道路沥青为本专利技术提供的改性道路沥青。本专利技术提供的含改质煤直接液化残渣的道路沥青改性剂的软化点、针入度、粘度和低温延展性均能够与目前公认的性能较好的TLA改性道路本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种道路沥青改性剂，该道路沥青改性剂含有改质煤直接液化残渣、石油重质油分和聚合物，其中，所述改质煤直接液化残渣通过以下方法得到：将煤直接液化残渣、粉煤灰和水在氧化剂存在下加热，加热的温度为200‑350℃，加热的时间为15‑120min；相对于100重量份的煤直接液化残渣，石油重质油分的含量为30‑150重量份，聚合物的含量为10‑70重量份。
【技术特征摘要】
1.一种道路沥青改性剂，该道路沥青改性剂含有改质煤直接液化残渣、石油重质油分和聚合物，其中，所述改质煤直接液化残渣通过以下方法得到：将煤直接液化残渣、粉煤灰和水在氧化剂存在下加热，加热的温度为200-350℃，加热的时间为15-120min；相对于100重量份的煤直接液化残渣，石油重质油分的含量为30-150重量份，聚合物的含量为10-70重量份。2.根据权利要求1所述的改性剂，其中，所述石油重质油分中馏程不低于350℃的重质组分的含量为不低于70重量％；所述石油重质油分的20℃下密度不小于0.90g/cm3，凝点不大于40℃，100℃运动粘度不大于50mm2·s-1。3.根据权利要求1或2所述的改性剂，其中，所述石油重质油分为催化裂化油浆、加氢裂化尾油、糠醛精制抽出油、重脱沥青油、延迟焦化重馏分油和减压渣油中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的改性剂，其中，所述煤直接液化残渣为煤直接液化后减压蒸馏的副产物，其软化点在130-200℃。5.根据权利要求1所述的改性剂，其中，所述聚合物为含有不饱和键的热塑性弹性体。6.根据权利要求1或5所述的改性剂，其中，所述聚合物为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶和乙烯-辛烯嵌段共聚物中的一种或多种。7.根据权利要求1-6中任一项所述的改性剂，其中，相对于100重量份的所述煤直接液化残渣，所述粉煤灰的用量为5-70重量份；水的用量使
\t所述加热在湿度为30-100％RH下进行。8.根据权利要求1或7所述的改性剂，其中，所述粉煤灰的平均粒径小于5μm，D95粒径不大于10μm。9.一种权利要求1-8中任一项所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张胜振，宫晓颐，赖世燿，盛英，刘均庆，郑冬芳，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。