專利名稱：溫拌瀝青及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種浙青組合物及其制備方法，尤其涉及溫拌浙青及其制備方法。
背景技術(shù)：
近十年來(lái)，為防止石化產(chǎn)品中過(guò)多的硫排放造成對(duì)大氣的污染，環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格。各石油煉化公司為達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，不斷提高脫硫工藝，硫磺作為副產(chǎn)物大量生成。另外，液化天然氣應(yīng)用也在蓬勃發(fā)展，由于所用的催化劑易受硫的毒害而失去功效，所以液化前需要對(duì)天然氣進(jìn)行脫硫，從而造成硫磺排放量的進(jìn)一步攀升。傳統(tǒng)硫磺的應(yīng)用領(lǐng)域一般在肥料、藥品以及化工原料方面，用量較少且相對(duì)穩(wěn)定。因此，利用硫磺的新方案的尋找勢(shì)在必行。早在上世紀(jì)70年代，美國(guó)等一些國(guó)家就嘗試開發(fā)了硫磺填充浙青技術(shù) SEA (Sulfur Extended Asphalt)，利用硫磺填充取代一部分浙青降低了道路建設(shè)的成本， 并且硫磺改性浙青的抗車轍性與抗水性能都得到了較大幅度的提高，取得了不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益和性能提升。但單質(zhì)硫與浙青的物理屬性相差較大，溫度降低時(shí)，單質(zhì)硫容易結(jié)晶析出與浙青分相，導(dǎo)致道路使用性能降低。更值得顧慮的是，由于硫元素的活潑特性，在高溫下容易奪取浙青芳香酚中芳環(huán)上的氫原子，生成等有害氣體，影響到施工人員和周邊環(huán)境的安全。因此，直接添加單質(zhì)硫的SEA技術(shù)逐漸被淘汰，取而代之的則是硫磺塑化改性浙青技術(shù)。將硫磺與一些化學(xué)單體在一定條件下共聚，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)改變硫磺的物理化學(xué)性質(zhì)?；瘜W(xué)改性后的塑化硫磺與浙青的相容性提升，塑化硫磺可以很均勻地分散在浙青中，不容易析出，同時(shí)也降低了不良?xì)怏w的揮發(fā)。因此，塑化硫磺在浙青中的應(yīng)用相比單質(zhì)硫更具優(yōu)勢(shì)。然而，這方面的研究還不成熟，如中國(guó)專利CN 1690126A中提到了一種硫磺改性浙青混合料配方以及工藝，在硫磺強(qiáng)化浙青改性顆粒的制備中使用了碳、增塑劑以及煙霧抑制劑。雖然增塑劑正丁醇的添加可以使硫磺和浙青相容性增加，但兩者主要是物理作用，不如化學(xué)塑化的效果好。此外在該專利中提到可有效降低施工中的有害氣體，但缺乏相關(guān)的測(cè)試方法和實(shí)例數(shù)據(jù)支持，需要進(jìn)一步工作的證明。另一方面，硫磺的添加使浙青的高溫時(shí)的粘度大幅下降，因此浙青與集料的拌合可在較低溫度下進(jìn)行，一般在135°C以下，比普通浙青的拌和溫度要低20°C左右，達(dá)到了溫拌浙青的范疇。溫拌浙青(WMA)的概念誕生于2000年的歐洲和澳大利亞，由于它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)而受到世人的矚目。相比于傳統(tǒng)的熱拌浙青(HMA)，溫拌浙青(WMA)具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)較低的拌合溫度使得拌合過(guò)程中產(chǎn)生的氣體排放相對(duì)較低，對(duì)環(huán)境的污染降低，同時(shí)由于加熱過(guò)程造成的浙青老化現(xiàn)象也得到了控制；(2)溫拌浙青在生產(chǎn)中所消耗的能量減少；(3)溫拌浙青施工溫度范圍的擴(kuò)大使得運(yùn)輸距離可以更遠(yuǎn)，施工周期可以加長(zhǎng)；(4)溫拌浙青更容易達(dá)到設(shè)計(jì)的壓實(shí)密度。
一般來(lái)說(shuō)，制備溫拌浙青主要是添加各種溫拌劑。溫拌劑的作用方式主要有三種(1)溫拌劑受熱釋放鍵合水，與浙青作用生成泡沫，降低了體系的表面能，起到一種潤(rùn)滑作用從而使拌合溫度控制在130°C 140°C ；(2)使用低粘度浙青在100°C 120°C下與集料進(jìn)行初拌合，然后將添加了發(fā)泡劑的高粘度浙青與預(yù)拌合的集料進(jìn)行再拌合，從而最終的拌合溫度可以是在80°C 90°C ；(3) 一些有機(jī)添加劑在100°C左右添加到浙青中去，能很大程度上改變浙青的粘溫曲線，從而使得浙青可以90°C與集料進(jìn)行拌合。塑化硫磺屬于第三種溫拌機(jī)理，它改變了浙青的粘溫曲線，從而達(dá)到了溫拌的效果。不同于其他溫拌劑，塑化硫磺成本低廉，同時(shí)又有填充作用取代一部分浙青，降低了鋪路成本。因此，塑化硫磺溫拌浙青作為一種公路材料，既具有硫磺新利用的現(xiàn)實(shí)意義，又可以取得良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，符合當(dāng)今發(fā)展的趨勢(shì)，是一種頗具前景的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種塑化硫磺浙青，該浙青屬于溫拌浙青的一種。塑化硫磺性能優(yōu)于單質(zhì)硫，可以降低不良?xì)怏w的揮發(fā)，并為硫磺利用開辟新的道路。為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明提供一種溫拌浙青，所述溫拌浙青按重量計(jì)，包含100 份的基質(zhì)浙青、10 35份的塑化硫磺、0. 05 1. 5份的除味劑、0. 02 0. 5份的增香劑。按重量計(jì)，所述塑化硫磺包含100份的單質(zhì)硫、5 25份的塑化劑。所述塑化硫磺還包含1 5重量份的反應(yīng)調(diào)節(jié)劑。所述塑化劑可以為不飽和烯烴類、不飽和酸酐、羧酸酯類、苯酚、線性脂肪族多硫化聚合物中的至少一種。具體地，所述不飽和烯烴類為環(huán)戊二烯、雙環(huán)戊二烯、苯乙烯中的至少一種；不飽和酸酐為順丁烯二酸酐、丙烯酸中的至少一種；羧酸酯類為丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯中的至少一種。并且，所述線性脂肪族多硫化聚合物為液態(tài)聚烯烴多硫化物，端基含有硫羥基，重均分子量在500 10，000之間，優(yōu)選在1，000 8，000左右。所述反應(yīng)調(diào)節(jié)劑可以為不飽和烯烴齊聚體、雜環(huán)化合物中的至少一種。具體地，所述不飽和烯烴齊聚物可以為環(huán)戊二烯的低聚物中的至少一種。并且，所述雜環(huán)化合物可以為吡啶。所述除味劑可以為以下物質(zhì)中的至少一種自由基抑制劑、氧化還原劑。具體地，所述自由基抑制劑可以為二硫化四甲基秋蘭姆(teramethyl thiuram disulfide)、對(duì)苯二酚(hydroquinone)、雙甲基硫代胺基甲酸鋅(zinc diethyl dithiocarbonate)中的至少一種。并且，所述氧化還原劑可以為碘、氧化鈣、氯化鈣、氧化鋁、銅鹽及其氧化物、堿金屬鹽及其氧化物、過(guò)氧化氫中的至少一種。所述增香劑可以為以下物質(zhì)中的至少一種乙酸戊酯、1，6_己二硫醇。所述基質(zhì)浙青為通用道路石油系浙青，并且/或者符合中國(guó)《公路浙青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)道路石油浙青技術(shù)要求。另外，本發(fā)明提供了一種塑化硫磺溫拌浙青的制備方法，將100重量份單質(zhì)硫磺、 5 25份塑化劑，在120 150°C下混合攪拌1 M個(gè)小時(shí)，形成具有線性結(jié)構(gòu)的高分子
4物質(zhì)，然后將10 35重量份的所述高分子物質(zhì)、100份的基質(zhì)浙青、0. 05 1. 5份的除味劑和0. 02 0. 5份的增香劑在130 150°C下混合至少30分鐘，得到所述溫拌浙青。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)對(duì)硫磺進(jìn)行塑化處理，塑化后的硫磺比單質(zhì)硫在性能和氣味控制上有優(yōu)勢(shì)。單質(zhì)硫磺添加到浙青中去后，一部分與浙青中的芳香組分產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成H2S 等不良?xì)怏w，另一部分則物理溶解在浙青中，還有一部份由于硫磺與浙青物理性質(zhì)的差異， 結(jié)晶析出與浙青形成不均一的兩相。與浙青形成化學(xué)鍵的硫可以認(rèn)為是固定硫，其余的為游離硫，隨著溫度的上升，越來(lái)越多的游離硫與浙青發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致釋放的不良?xì)怏w濃度加大。而塑化硫磺是單質(zhì)硫與塑化劑聚合形成高分子聚硫化物，反應(yīng)過(guò)程如下所示。
權(quán)利要求
1.一種溫拌浙青，其特征在于，按重量份計(jì)，包含基質(zhì)浙青100份、塑化硫磺10 35 份、除味劑0. 05 1. 5份、增香劑0. 02 0. 5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫拌浙青，其特征在于所述塑化硫磺按重量份計(jì)，包含單質(zhì)硫100份、塑化劑5 25份。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫拌浙青，其特征在于所述塑化硫磺還包含反應(yīng)調(diào)節(jié)劑1 5重量份。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫拌浙青，其特征在于所述塑化劑為不飽和烯烴類、不飽和酸酐、羧酸酯類、苯酚、線性脂肪族多硫化聚合物中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的溫拌浙青，其特征在于所述不飽和烯烴類為環(huán)戊二烯、雙環(huán)戊二烯、苯乙烯中的至少一種；不飽和酸酐為順丁烯二酸酐、丙烯酸中的至少一種；羧酸酯類為丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的溫拌浙青，其特征在于所述線性脂肪族多硫化聚合物為液態(tài)聚烯烴多硫化物，端基含有硫羥基，重均分子量在500 10，000之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的溫拌浙青，其特征在于所述反應(yīng)調(diào)節(jié)劑為不飽和烯烴齊聚體、雜環(huán)化合物中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫拌浙青，其特征在于所述除味劑為以下物質(zhì)中的至少一種自由基抑制劑、氧化還原劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫拌浙青，其特征在于所述增香劑為以下物質(zhì)中的至少一種乙酸戊酯、1，6-己二硫醇。
10.一種溫拌浙青的制備方法，其特征在于將100重量份單質(zhì)硫磺、5 25份塑化劑， 在120 150°C下混合攪拌1 M個(gè)小時(shí)，形成具有線性結(jié)構(gòu)的高分子物質(zhì)，然后將10 35重量份的所述高分子物質(zhì)、100份的基質(zhì)浙青、0. 05 1. 5份的除味劑和0. 02 0. 5份的增香劑在130 150°C下混合至少30分鐘，得到所述溫拌浙青。
全文摘要
本發(fā)明提供一種溫拌瀝青及其制備方法。本發(fā)明的溫拌瀝青主要由基質(zhì)瀝青、塑化硫磺、除味劑以及增香劑組成。配方按重量份計(jì)，包含基質(zhì)瀝青100份，塑化硫磺10～35份，除味劑0.05～1份，增香劑0.02～0.5份。其中，塑化硫磺按重量份計(jì)，包含單質(zhì)硫100份，塑化劑5～25份。本發(fā)明能有效減小硫磺瀝青施工中不良?xì)怏w的排放對(duì)人的影響以及對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)可以在135℃以下與集料進(jìn)行溫拌，帶來(lái)能耗的降低。
文檔編號(hào)C08L81/04GK102321373SQ20111023601
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月17日
發(fā)明者程明, 車淳萬(wàn), 金佑成 申請(qǐng)人:愛(ài)思開(北京)公路科技有限公司