一种环保型沥青改良剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种环保型沥青改良剂及其制备方法和应用，以质量份数计，所述沥青改良剂由如下组分构成：中高碳羟基脂肪酸及其聚合物25‑85份；磺化脂肪酸聚合甘油酯10‑70份；聚硅氧烷及其衍生物5‑10份；制备方法包括：按配方量称取各原料，然后在40‑50℃下混合搅拌，制成；及一种含有上述环保型沥青改良剂的沥青混合物；本发明专利技术的沥青改良剂，其制备成本低廉且能够同时提高沥青的热稳定性、抗拉伸性能，起到增韧的效果，增强高温下抗车辙的能力、低温下抗开裂的能力，提高耐磨耗能力和延长使用寿命等。

【技术实现步骤摘要】
一种环保型沥青改良剂及其制备方法和应用
本专利技术属于沥青改性
，具体涉及一种环保型沥青改良剂及其制备方法和应用。
技术介绍
沥青是原油组分中大多数挥发性油蒸发后获得的残留物，其中沥青具有这样的物理性质，其在高温下保持具有高粘度的液态或半固态，但是在室温或更低的温度下变硬。另外，由于沥青具有这样的性质：可塑性好，防水性、电绝缘性以及胶粘性高，以及化学稳定性优良，所以沥青被广泛地用于建筑材料，例如，铺路材料或防水材料。然而，沥青具有这样的局限，当沥青长时间暴露在高温下时在使用期间会发生塑性变形并且由于外部冲击在低温下会发生裂缝。同时现代公路和道路发生许多变化：交通流量和行驶频度急剧增长，货运车的轴重不断增加，普遍实行分车道单向行驶，要求进一步提高路面抗流动性，即高温下抗车辙的能力；提高柔性和弹性，即低温下抗开裂的能力；提高耐磨耗能力和延长使用寿命。使用环境发生的这些变化对石油沥青的性能提出了严峻的挑战。目前现有技术中对于上述存在的问题，通常是采用对沥青改性以提高其相应性能，但是改性成本太高(改性后材料通常比普通石油沥青的价格高2-7倍)又极大限制了其实际应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种改进的沥青改良剂，其制备成本低廉且能够同时提高沥青的热稳定性、抗拉伸性能，起到增韧的效果，增强高温下抗车辙的能力、低温下抗开裂的能力，提高耐磨耗能力和延长使用寿命等。本专利技术同时还提供了一种上述沥青改良剂的制备方法。本专利技术同时还提供了一种含有上述沥青改良剂的沥青组合物。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种环保型沥青改良剂，以质量份数计，所述沥青改良剂由如下组分构成：中高碳羟基脂肪酸及其聚合物25-85份；磺化脂肪酸聚合甘油酯10-70份；聚硅氧烷及其衍生物5-10份。根据本专利技术的一些优选且具体的方面，以质量份数计，所述沥青改良剂由如下组分构成：中高碳羟基脂肪酸及其聚合物30-80份；磺化脂肪酸聚合甘油酯15-60份；聚硅氧烷及其衍生物5-10份。根据本专利技术，所述中高碳羟基脂肪酸及其聚合物为蓖麻油皂角制取脂肪酸蒸馏精制工序时的塔底副产物。具体地，所述塔底副产物可以商购获得或者通过本领域中的常规蓖麻油皂角制取脂肪酸蒸馏精制工序时获得。在本专利技术的一些实施方式中，所述常规蓖麻油皂角制取脂肪酸蒸馏精制工序包括如下步骤：1)酸化：将蓖麻油皂角置于酸化釜中，按皂角质量比0.2％-0.5％加入浓硫酸，酸化1-1.5h，得到脂肪酸与中性油的混合物；2)水解：将1)中得到的混合物转入水解釜中，按皂角质量比1/3-1/3.5加入10％硫酸水溶液，水解2-3h，得到粗脂肪酸；3)蒸馏：将2)中得到的粗脂肪酸经过真空蒸馏，真空度P≥0.1Mpa，温度T＝250-300℃，塔顶馏出物为精制脂肪酸；4)成品：塔底副产物即为中高碳羟基脂肪酸及其聚合物。根据本专利技术的一些具体方面，所述聚硅氧烷及其衍生物为选自聚硅氧烷、聚硅树脂、聚硼硅氧烷中的一种或多种，均可通过商购获得。根据本专利技术的一些优选方面，所述聚硅氧烷的数均分子量为50000-100000，所述聚硅树脂的R/Si(含有机基团的数量)值为0.8-1.2，所述聚硼硅氧烷的Si/B(硅、硼之比)值为3.3-3.8。根据本专利技术的一些优选方面，所述磺化脂肪酸聚合甘油酯的粘度为2500-3000mPa·s。根据本专利技术的一些优选方面，所述磺化脂肪酸聚合甘油酯具有如下式所示结构：其中，R为C4-22烷基，R′为C1-3烷基。根据本专利技术的一些优选且具体的方面，R可以为直链或者支链的碳数为4-22的烷基，R′为甲基、乙基或丙基。根据本专利技术的一些优选方面，所述磺化脂肪酸聚合甘油酯通过如下方法制备而得：(1)将脂肪酸聚合甘油酯控温至35-40℃，液态三氧化硫控温至50-55℃，备用；(2)按摩尔比1：1.2-1.5称取中脂肪酸聚合甘油酯、液态三氧化硫于反应容器中，进行磺化反应；(3)将步骤(2)所得磺化产物进行加热老化，待产物粘度为2500-3000mPa·s时，制成。根据本专利技术的一些优选且具体的方面，步骤(2)中，控制所述磺化反应在55-70℃下进行。根据本专利技术的一些优选且具体的方面，步骤(3)中，控制所述加热老化的温度为70-80℃。根据本专利技术的一些具体方面，步骤(2)中，所述磺化反应的时间为0.9-1.2小时。根据本专利技术的一些具体方面，步骤(3)中，所述加热老化的时间为0.5-1小时。根据本专利技术，所述脂肪酸聚合甘油酯是动植物油脂酯化改性蒸馏精制工序时的塔底副产物，所述动植物油脂为选自牛羊油、猪油、鸡鸭油、狐狸油，椰子油、橄榄油、蓖麻油、大豆油、玉米油、棕榈油、菜籽油、棉籽油、花生油、葵花籽油中的一种或多种的组合。具体地，所述塔底副产物可以商购获得或者通过本领域中的常规动植物油脂酯化改性蒸馏精制工序制备而得。在本专利技术的一些实施方式中，所述常规动植物油脂酯化改性蒸馏精制工序包括如下步骤：1)酯化：按质量比1：0.2-0.25：0.002-0.005分别称取动植物油脂、甲醇、甲基磺酸，置于反应釜中，温度T＝130-140℃、反应压力P＝0.8MPa，反应时间15-30min，若酸值≤3，直接进入酯交换反之继续酯化，得到酯化反应液；2)酯交换：按动植物油脂质量称取0.2％-0.6％KOH溶于25％-35％甲醇后，加入上述酯化反应液，控温55-65℃搅拌反应1h；3)脱甘油：酯交换反应液，分液取上层甲酯相，去下层甘油；4)脱甲醇：取上层甲酯相脱醇，控温100-120℃蒸出甲醇，脱醇后再次静置20min分甘油；6)减压蒸馏：取脱醇后的粗甲酯相蒸馏，真空度P≥0.1MPa，温度T＝225-275℃，塔顶馏出物为精制甲酯；7)成品：塔底副产物即为脂肪酸聚合甘油酯。本专利技术提供的又一技术方案：一种上述所述的环保型沥青改良剂的制备方法，所述制备方法包括：按配方量称取各原料，然后在40-50℃下混合搅拌，制成。本专利技术提供的又一技术方案：一种沥青混合物，包括沥青，及上述所述的环保型沥青改良剂；以质量百分含量计，所述环保型沥青改良剂的添加量为所述沥青投料量的1-30％，优选为5-25％，更优选为5-20％。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：本专利技术创新地在采用三种特定的聚合物进行复配制成沥青改良剂，不仅可以提高沥青的热稳定性、抗拉伸性能，起到增韧的效果，增强高温下抗车辙的能力、低温下抗开裂的能力，提高耐磨耗能力和延长使用寿命；而且还能够降低沥青粘度、增加沥青的分散均匀性，从而有效降低施工温度，安全高效，节省能耗；此外，本专利技术的沥青改良剂还能够在一定程度上阻止施工过程中可能存在的燃烧分解产物发生外逸，抑制高分子材料的热分解，达到阻燃、低烟和低毒等目的，进而能够减少施工过程中的烟气排放，避免污染本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保型沥青改良剂，其特征在于，以质量份数计，所述沥青改良剂由如下组分构成：/n中高碳羟基脂肪酸及其聚合物25-85份；/n磺化脂肪酸聚合甘油酯10-70份；/n聚硅氧烷及其衍生物5-10份。/n

【技术特征摘要】
1.一种环保型沥青改良剂，其特征在于，以质量份数计，所述沥青改良剂由如下组分构成：
中高碳羟基脂肪酸及其聚合物25-85份；
磺化脂肪酸聚合甘油酯10-70份；
聚硅氧烷及其衍生物5-10份。


2.根据权利要求1所述的环保型沥青改良剂，其特征在于，以质量份数计，所述沥青改良剂由如下组分构成：
中高碳羟基脂肪酸及其聚合物30-80份；
磺化脂肪酸聚合甘油酯15-60份；
聚硅氧烷及其衍生物5-10份。


3.根据权利要求1或2所述的环保型沥青改良剂，其特征在于，所述中高碳羟基脂肪酸及其聚合物为蓖麻油皂角制取脂肪酸蒸馏精制工序时的塔底副产物；和/或，所述聚硅氧烷及其衍生物为选自聚硅氧烷、聚硅树脂、聚硼硅氧烷中的一种或多种。


4.根据权利要求1或2所述的环保型沥青改良剂，其特征在于，所述磺化脂肪酸聚合甘油酯的粘度为2500-3000mPa·s。


5.根据权利要求1或2所述的环保型沥青改良剂，其特征在于，所述磺化脂肪酸聚合甘油酯具有如下式所示结构：



其中，R为C4-22烷基，R′为C1-3烷基。


6.根据权利要求1或2所述的环保型沥青改良剂，其特征在于，所述磺化脂肪酸聚合甘油酯通过如下方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：马敏，周孟龙，任鹏，李寅，
申请(专利权)人：苏州丰倍生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32