一种木质素沥青改性剂制造技术

本发明专利技术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，本发明专利技术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。

A lignin asphalt modifier

The invention provides a lignin asphalt modifier. Firstly, the formula is composed of soluble lignin, non soluble lignin, residual oil and / or vegetable oil in the proportion of 5-30:10-57:40-13. Secondly, the preparation method of the asphalt modifier is also provided, including using biomass as raw material, after acid treatment, enzyme hydrolysis, saccharification fermentation and biodegradation treatment, obtaining high-purity soluble lignin and non soluble lignin, and mixing soluble lignin and non soluble lignin with residual oil and / or vegetable oil under heating conditions. Preferably, the invention also provides that the use and addition amount of the asphalt modifier is 5-15%. The product has the advantages of providing ductility and softening point of asphalt and reducing penetration of asphalt.

【技术实现步骤摘要】
一种木质素沥青改性剂
本专利技术属于新材料领域，具体涉及一种含有木质素的沥青改性剂。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，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，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术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，本专利技术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。经步骤(1)～步骤(4)处理后所得的可溶性木质素的木质素溶解率为10％～35％。进一步地，所述步骤(2)的酶水解的具体方法为：往反应釜中投放酶活力5000～10000U/ml的液体纤维素酶和酶活力20000～100000U/ml的液体木聚糖酶，所述液体纤维素酶的投放量为25～200ml/g生物质原料，所述液体木聚糖酶的投放量为30～240ml/g生物质原料，然后于温度为35～70℃、pH值3.2～6.8的条件下水解3～5天。根据上述反应所述步骤(2)所得的残渣中木质素含量达到50％～70％。进一步地，所述步骤(3)的糖化发酵的具体方法为：将超酒酵母冻干菌用无菌净水溶解成质量分数为0.02g/L液体，并于28～45℃静止培养12～36h，得到种子OD600为0.2～0.8的菌液；再将菌液接种量为5～10％与步骤(2)所得的残渣混合，然后置于温度为28～40℃、pH值为3.0～6.8的条件下，发酵3～7天；固液分离，分离后的液体浓缩提纯，分离后的残渣用水冲洗后烘干备用。进一步地，所述步骤(4)的漆酶生物法催化降解的具体方法为：在步骤(3)所得的残渣中加入酶活为5000～20000U/ml的漆酶菌液，漆酶菌液的添加量为0.1～1.8g/kg残渣；在温度为28～45℃、pH3.0～6.5的条件下生物催化反应5～15h。进一步地，所述步骤(4)的漆酶生物法催化降解的具体方法为：先用酵母膏琼脂培养基活化培养白腐菌，待长出孢子后，无菌条件下收集孢子，并转移到无菌净水中，搅拌稀释至OD600＝0.2～2.0，然后接种步骤(3)所得的残渣中，对木质素进行降解处理，维持pH为3.0～6.8、温度28～45℃，在恒温震荡培养器中培养，120～250rpm，降解处理5～25天，至固形物的质量分数下降到约为2％～4％为止。其中，所述白腐菌为冻干菌。所述酵母膏琼脂培养基为，每1000ml蒸馏水中含有：酵母膏2.0g，葡萄糖10.0g，胰蛋白胨2.0g，天冬酰胺1.0g，磷酸氢二钾2.0g，七水硫酸镁1.0g，VB11mg，150g琼脂。所述白腐菌在酵母膏琼脂培养基中活化培养的条件为：28～40℃，静置培养5～10天。通过上述方法制备所得的可溶性木质素和非可溶性木质素，分别用凝胶渗透色谱法(GPC)分析和C13核磁共振法分析，发现：(1)通过凝胶渗透色谱法(GPC)分析，非溶性的木质素分子量增加到了280000MW，是处理前木质素的1.6倍(175000MW)；可溶性木质素分子量为50000MW，是处理前木质素的28.6％；(2)通过C13核磁共振法分析处理后的木质素官能团变化，发现，在每个芳香环上，非溶性的木质素官能团几乎和处理前的木质素一样，无大变化；可溶性木质素的官能团，其脂肪族羟基、酚羟基和甲氧基等官能团的数量上大大提高，分别增长了13倍(4.52个)，4.3倍(1.03个)和2.5倍(1.71个)，处理前的木质素分别为0.34个、0.23个、0.68个。由此可见，通过上述方法制备所得的木质素沥青改性剂，是通过对木质素的改性处理，使其分子量增加、官能团数量增多，即增强了其延展性和韧性、提高其软化点，适合用于提升沥青的性质。最后，本专利技术还提供了该沥青改性剂的应用方法，为按照添加量为5～15％添加到沥青中，具有增加沥青延展度、降低沥青针入度、以及提供沥青软化点的作用。具体实施方式以下通过具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步的阐述，但本专利技术的保护范围不仅限于以下的叙述：实施例1本实施的木质素沥青改性剂的制备方法，按照以下步骤进行：(1)原料预处理：选取玉米秸秆作为发酵的生物质原料，置于反应釜中，并添加质量分数为7％的H2SO4浸没并搅拌均匀；然后在压力为1.2MPa、温度为180℃的条件下，预处理3h；(2)酶水解：往步骤(1)的反应釜中投放酶活力10000U/ml的液体纤维素酶和酶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种木质素沥青改性剂，其特征在于，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。/n

【技术特征摘要】
1.一种木质素沥青改性剂，其特征在于，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。


2.根据一种木质素沥青改性剂，其特征在于：所述渣油为煤焦油和/或催化裂化渣油。


3.一种木质素沥青改性剂的制备方法，其特征在于，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。


4.如权利要求3所述的一种木质素沥青改性剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)的酶水解的具体方法为：往反应釜中投放酶活力5000～10000U/ml的液体纤维素酶和酶活力20000～100000U/ml的液体木聚糖酶，所述液体纤维素酶的投放量为25～200ml/g生物质原料，所述液体木聚糖酶的投放量为30～240ml/g生物质原料，然后于温度为35～60℃、pH...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈胜杰，金明杰，高翔，巫晓冬，
申请(专利权)人：广东怡和科洁科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44