一种甲酚残渣改性沥青及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于改性沥青材料技术领域，具体涉及一种甲酚残渣改性沥青，特别是涉及一种软化点、针入度、延度、抗老化等性能良好的改性沥青材料并进一步公开其制备方法与应用。本发明专利技术所述甲酚残渣改性沥青，以工业甲酚残渣为原料制备改性酚醛树脂，并作为沥青改性剂，辅以多种添加助剂的协同作用进行沥青改性，改性酚醛树脂结构中的高分子链结构有效增强了沥青的抗氧化性能，提高与粗集料粘附力和沥青的内聚力，具有“一剂多用”的效果。本发明专利技术所述甲酚残渣改性沥青具有较好的软化点、针入度、延度、抗老化、弹性恢复性能，具有热稳定性能、抗低温开裂性能和抗老化性能良好等优势，其性能可达到高等级公路的要求。

A cresol residue modified asphalt and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种甲酚残渣改性沥青及其制备方法与应用
本专利技术属于改性沥青材料
，具体涉及一种甲酚残渣改性沥青，特别是涉及一种软化点、针入度、延度、抗老化、弹性恢复等性能良好的改性沥青材料并进一步公开其制备方法与应用。
技术介绍
沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，表面呈黑色，是高黏度有机液体的一种。沥青主要可以分为煤焦沥青、石油沥青和天然沥青；其中，煤焦沥青是炼焦的副产品，石油沥青是原油蒸馏后的残渣，天然沥青则是储藏在地下，有的形成矿层或在地壳表面堆积。沥青是一种防水防潮和防腐的有机胶凝材料，常作为液体粘合剂使用，主要用于涂料、塑料、橡胶工业以及铺筑路面等领域。沥青是常用于制备铺路和屋顶材料的材料，在道路建造和道路铺设工业中，成熟实用的方法是利用热的流体沥青涂覆骨料(aggregate)材料，例如沙子、砂砾、碎石或其混合物，在其还热的时候将涂覆的材料在路基或先前建造的道路上铺展为均匀层，并通过重型压路机滚压来将均匀层压实，以形成表面光滑的道路。随着我国公路运输行业的迅猛发展，石油和沥青价格不断上涨，沥青路面工程投资大大增加。另外，公路运输中的车辆大型化、重载、超载现象越来越严重，现代公路在高温稳定性、低温抗裂性、抗老化性和耐久性要求越来越高。改性沥青是掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂(改性剂)，或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得以改善制成的沥青结合料，改性沥青赋予了沥青材料更加优质的性能，在工业上应用极为广泛。近年来，随着国家“节能减排，环保绿色”的倡导和“可持续发展”的号召，研究人员在改性沥青材料展开了大量的试验和应用，并取得了一定成果。改性沥青的研制主要分为三大类，即橡胶类、热塑性橡胶类和热塑性树脂类，每一种改性方法都有一定的应用。由于我国80％以上的沥青中蜡含量过高，导致沥青的延伸度和稠度较低，以及对温度的感应性强，进而导致沥青材料夏软冬脆，路用性能较差，不能达到高等级公路建设的要求。可见，努力改善和提高国产沥青的性能，对于沥青的工业应用具有重要的现实意义。甲酚，又名煤酚，是邻甲酚、间甲酚、对甲酚三种异构体混合物的统称，常作为重要的化工中间体广泛应用于医药、卫生、农药、香料、染料、抗氧剂、阻聚剂、增塑剂、紫外线吸收剂、表面活性剂、涂料、粘合剂和合成树脂等领域，是国内外供不应求的精细化工产品。现有技术中合成甲酚的方法主要包括甲苯磺化法、甲基异丙基苯氧化法以及煤焦油分馏法，但是，甲酚的工业生产中会产生约10％左右的工业残渣，这些残渣为棕黑色固体并伴有刺激性气味，溶于水后会形成水溶部分和非水溶焦油状部分，如不进行合理的处理，露天堆放会造成严重的环境污染。我国早在2008年已将含酚废物和精馏残渣列入了《国家危险废物名录》。因此，开展甲酚残渣的有效利用具有积极的意义。目前，国内外甲酚残渣处理方法主要包括：水洗蒸馏法、萃取分离法、生物化学法、重质苯脉冲萃取法和焚烧法等。但是这些方法都只能在一定程度上降低甲酚残渣中的有害物质含量，却不能彻底解决有毒有害物质的排放，无法做到零污染排放。因此，拓宽甲酚残渣的处理渠道已迫在眉睫。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种甲酚残渣改性沥青，所述改性沥青具有成本低，热稳定性能、抗低温开裂性能和抗老化性能良好等优势；本专利技术所要解决的第二个技术问题在于提供上述甲酚残渣改性沥青的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术所述的一种甲酚残渣改性沥青的制备方法，包括如下步骤：(1)取甲酚残渣和复合催化剂溶于水中，并于60-85℃加入甲醛进行反应，随后加热至120-220℃，并加入高分子增强剂进行酯化脱水处理，分离产生的粘稠状固体，干燥后即得到所需的改性酚醛树脂；(2)将上述制得的改性酚醛树脂加入至熔融基质沥青中，并加入橡胶粉末、增塑剂、增黏剂、交联剂和热稳定剂，经共混均匀即得到所需改性沥青。所述步骤(1)中，所述甲酚残渣、甲醛、复合催化剂、水和高分子增强剂的质量比为50-65：25-35：0.5-2：20-30：10-20。所述步骤(1)中：所述甲酚残渣包括甲苯磺化碱熔法产生的对甲酚残渣和/或氯磺酸磺化碱熔法产生的对甲酚残渣，无需前处理即可直接使用；所述复合催化剂为Zn、Na、Ba、K、Mn、Fe金属离子的氧化物或氢氧化物和有机胺类化合物中的至少一种；所述高分子增强剂包括环氧树脂、松香树脂、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、聚丙烯腈、醇酸树脂中的至少一种；所述水为去离子水。优选的，所述步骤(1)中，在所述甲酚残渣、复合催化剂溶于水中后搅拌0.5-1.5小时使之达到完全均匀分散。所述步骤(2)中，所述基质沥青、改性酚醛树脂、橡胶粉、增黏剂、增塑剂、交联剂和热稳定剂的质量比为85-94：2-6：2-5：1-4：1-2：0.2-1.5：0.5-1.5。优选地，所述步骤(2)中：所述橡胶粉包括丁苯橡胶、废旧轮胎粉、乙丙橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶、高反式1,4-丁苯橡胶或顺丁橡胶中的至少一种，优选为丁苯橡胶，并优选与增塑剂混合12-24小时；所述增黏剂包括聚萜类树脂、环氧树脂、紫胶树脂、坡缕石、C5石油树脂、天然沥青、黄原胶或消石灰中的至少一种，优选为消石灰、黄原胶和C5石油树脂，优选粒度为100-200微米，更优的，所述增黏剂缓慢加入熔融沥青中，加入时间为0.2-0.5小时；所述增塑剂包括邻苯二甲酸二辛酯、废机油、磷酸三苯酯、邻苯二甲酸二丁酯或油酸中的至少一种，优选为邻苯二甲酸二辛酯和废机油；所述交联剂包括硫磺粉、过氧化二月桂酰、氧化镁或对苯醌二肟中的至少一种，优选为硫磺粉和氧化镁，优选粒度为100-200微米；所述热稳定剂包括氧化铅、硫酸铅、三氧化二铅、硬脂酸钡、环氧大豆油或碳粉中的至少一种，优选为氧化铅、坡缕石；所述基质沥青为重交沥青兰炼AH-90、兰炼AH-70、辽河AH-90、茂名AH-90中的至少一种，优选为重交沥青兰炼AH-90。所述步骤(2)中，所述熔融基质沥青的温度为150-170℃。作为优选，在熔融基质沥青时，先在90-100℃烘箱中预热2-3小时，再加热到130-160℃，可防止受热不均、产生气泡。所述步骤(2)中，所述共混步骤为于150-170℃进行高速剪切共混处理。所述步骤(2)中，所述剪切共混步骤具体包括先后于2000-3000r/min转速下进行剪切5-10分钟、以及于4500-5500r/min转速下进行剪切35-55分钟的步骤，以及降温至135-145℃下进行搅拌发育25-35分钟的步骤，并逐渐降低搅拌转速，驱赶气泡；优选剪切过程中，每隔5-10分钟进行调整剪切位置。所述步骤(2)中，还包括将所述改性酚醛树脂研细至60目的步骤。本专利技术还公开了由所述方法制备得到的甲酚残渣改性沥青本专利技术所述甲酚残渣改性沥青，以工业甲酚残渣为原料制备改性酚醛树脂，并将改性酚醛树脂作为沥本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种甲酚残渣改性沥青的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)取甲酚残渣和复合催化剂溶于水中，并于60-85℃加入甲醛进行反应，随后加热至120-220℃，并加入高分子增强剂进行酯化脱水处理，分离产生的粘稠状固体，干燥后即得到所需的改性酚醛树脂；/n(2)将上述制得的改性酚醛树脂加入至熔融基质沥青中，并加入橡胶粉末、增塑剂、增黏剂、交联剂和热稳定剂，经共混均匀即得到所需改性沥青。/n

【技术特征摘要】
1.一种甲酚残渣改性沥青的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)取甲酚残渣和复合催化剂溶于水中，并于60-85℃加入甲醛进行反应，随后加热至120-220℃，并加入高分子增强剂进行酯化脱水处理，分离产生的粘稠状固体，干燥后即得到所需的改性酚醛树脂；
(2)将上述制得的改性酚醛树脂加入至熔融基质沥青中，并加入橡胶粉末、增塑剂、增黏剂、交联剂和热稳定剂，经共混均匀即得到所需改性沥青。


2.根据权利要求1所述的甲酚残渣改性沥青制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述甲酚残渣、甲醛、复合催化剂、水和高分子增强剂的质量比为50-65：25-35：0.5-2：20-30：10-20。


3.根据权利要求1或2所述的甲酚残渣改性沥青制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中：
所述甲酚残渣包括甲苯磺化碱熔法产生的对甲酚残渣和/或氯磺酸磺化碱熔法产生的对甲酚残渣；
所述复合催化剂包括Zn、Na、Ba、K、Mn、Fe金属离子的氧化物或氢氧化物和有机胺类化合物中的至少一种；
所述高分子增强剂包括环氧树脂、松香树脂、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、聚丙烯腈、醇酸树脂中的至少一种。


4.根据权利要求1-3任一项所述的甲酚残渣改性沥青制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述基质沥青、改性酚醛树脂、橡胶粉、增黏剂、增塑剂、交联剂和热稳定剂的质量比为85-94：2-6：2-5：1-4：1-2：0.2-1.5：0.5-1.5。


5.根据权利要求1-4任一项所述的甲酚残渣改性沥青制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王有朋，梁斌，伍家卫，罗资琴，祝贵威，张海亮，张歆婕，石星丽，吕维华，李路利，王佳鹏，
申请(专利权)人：兰州石化职业技术学院，
类型：发明
国别省市：甘肃;62