高等級(jí)道路鋪筑用煤瀝青材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高等級(jí)道路鋪筑用煤瀝青材料及其制備方法?，F(xiàn)有煤瀝青的制備方法，存在煤瀝青利用率低、改性劑用量大、成本高、工藝復(fù)雜、材料穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)。本發(fā)明取中低溫煤瀝青，熱熔得粘稠狀物，加入塑化劑，攪拌后加入酸酐類化合物和路易斯酸，加熱反應(yīng)后加入聚乙二醇，再反應(yīng)后，脫水得到高等級(jí)道路鋪筑用煤瀝青材料。本發(fā)明的工藝消除了煤瀝青自身在高溫下的自縮聚現(xiàn)象，改變了煤瀝青的低溫易脆和開裂性能，同時(shí)大大減少了稠環(huán)芳烴的毒害性，增加了煤瀝青的附加值，可產(chǎn)生優(yōu)厚的經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說(shuō)明】高等級(jí)道路鋪筑用煤瀝青材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤浙清材料，具體涉及一種高等級(jí)道路鋪筑用煤浙青材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著大規(guī)模道路建設(shè)的發(fā)展，筑路材料需求與日俱增，尤其是浙青材料的供應(yīng)量和質(zhì)量，成為制約高等級(jí)道路發(fā)展的命脈。由于我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，對(duì)能源需求不斷增加，國(guó)際原油價(jià)格節(jié)節(jié)攀升，石油浙青價(jià)格也是迅猛增長(zhǎng)。然而在我國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤約占70%，另外兩種化石能源石油和天然氣分別約占20%和3.5%，對(duì)于石油資源短缺，而煤炭資源豐富的中國(guó)來(lái)說(shuō)，煤化工的產(chǎn)物煤浙青存在利用率低、附加值低的低迷局面。因此將煤浙青進(jìn)行“技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)升級(jí)、節(jié)能減排”是我國(guó)煤化工深加工技術(shù)發(fā)展的重大課題。中、低溫煤浙青在性狀上與石油浙青相似，經(jīng)過(guò)化學(xué)物理改性后可以作為石油浙青的替代品。這樣可以大大緩解石油浙青供不應(yīng)求與質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的問題，同時(shí)增加煤浙青的附加值，產(chǎn)生優(yōu)厚經(jīng)濟(jì)效益。中、低溫煤浙青的軟化點(diǎn)一般為45~95°C，而道路用浙青的軟化點(diǎn)為40~55°C，顯然煤浙青作為道路浙青其高溫性能較好，但在低溫地區(qū)就易產(chǎn)生開裂，脆斷等現(xiàn)象，致使煤浙青在道路 上的應(yīng)用難題應(yīng)運(yùn)產(chǎn)生。
[0003]煤浙青作為道路浙青，近幾年也有一些研究。如以煤浙青、焦化溶劑油為主要原料，添加一些高分子材料及抗老化劑制備的煤浙青材料，煤浙青的利用率為30#?%左右,改性劑的用量過(guò)大，增加了成本。又如將10-45 煤浙青和55、0 ffi %石油浙青在膠體磨中混合后，再加入SBS共聚物于體系中，得到路用煤浙青材料，但此材料工藝過(guò)程復(fù)雜，材料穩(wěn)定性差。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種高等級(jí)道路鋪筑用煤浙青材料及其制備方法，通過(guò)化學(xué)方法改變煤浙青的分子結(jié)構(gòu)，制備出兼具高低溫性能的高等級(jí)道路用浙青。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
高等級(jí)道路鋪筑用煤浙青材料的制備方法，其特征在于:
由以下步驟實(shí)現(xiàn):
步驟一:取150重量份的中低溫煤浙青，在120-150°C溫度下，熱熔得到粘稠狀物；步驟二:加入5-25重量份的塑化劑，攪拌lh，之后轉(zhuǎn)入圓底燒瓶中，加入10-20重量份的酸酐類化合物，在120-180°C溫度下反應(yīng)2-3h ；
步驟三:加入5-15重量份的聚乙二醇，再反應(yīng)2-3h，脫水得到高等級(jí)道路鋪筑用煤浙青材料。
[0006]步驟一中，選取軟化點(diǎn)為65-95°C的中低溫煤浙青。
[0007]步驟二中，塑化劑選自一蒽油、二蒽油、混合蒽油、鄰苯二甲酸二辛酯、對(duì)苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸辛.十三酯、鄰苯二甲酸二環(huán)己酯、偏苯三酸三辛酯、偏苯三酸三甘油酯、環(huán)氧大豆油、妥爾油、芳烴油、動(dòng)物油酸、植物油酸。
[0008]步驟二中，酸酐類化合物選自馬來(lái)酸酐、桐油酸酐、桐馬酸酐、聚壬二酸酐、偏苯三甲酸酐、偏苯三甲酸酐與雙酚A的加成物、均苯四甲酸二酐的加成物、烯烴基丁二酸酐。
[0009]步驟三中，聚乙二醇為PEG 300,PEG 400,PEG 500,PEG 600,PEG 1000,PEG 1500、PEG 2000 或 PEG 4000。
[0010]如所述的制備方法制得的高等級(jí)道路鋪筑用煤浙青材料。
[0011]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明采用中低溫煤浙青為原料，通過(guò)研究煤浙青的主要成分，針對(duì)性地通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在煤浙青的多環(huán)芳烴上鍵合酸酐類長(zhǎng)鏈分子，然后再醇酸縮合得到柔韌性的煤浙青改性體系，該改性工藝消除了煤浙青自身在高溫下的自縮聚現(xiàn)象，改變了煤浙青的低溫易脆和開裂性能，同時(shí)大大減少了稠環(huán)芳烴的毒害性，使之成為一種高性能的高等級(jí)道路用浙青。本發(fā)明制備的高性能、高等級(jí)道路用浙青是對(duì)中低溫煤浙青開展了“技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)升級(jí)、節(jié)能減排”的生產(chǎn)工藝，這種方式大大緩解了石油浙青需求量大和產(chǎn)品質(zhì)量不高的缺憾，同時(shí)增加了煤浙青的附加值，產(chǎn)生了優(yōu)厚經(jīng)濟(jì)效益，給煤化工深加工行業(yè)帶來(lái)了重大的發(fā)展機(jī)遇，且原材料成本低廉、改性工藝簡(jiǎn)單、易于操作、綠色環(huán)保。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為煤浙青中類似產(chǎn)物和酸酐類分子的反應(yīng)簡(jiǎn)化表達(dá)式。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0014]本發(fā)明所涉及的高等級(jí)道路鋪筑用煤浙青材料的制備方法，使剛性煤浙青中的多環(huán)和稠環(huán)芳烴在路易斯酸的催化作用下和酸酐類物質(zhì)在一定溫度下發(fā)生狄爾斯-阿德爾反應(yīng)，可得到弱剛性的煤浙青材料，然后發(fā)生醇酸縮合。具體由以下步驟實(shí)現(xiàn):
步驟一:取150重量份的中低溫煤浙青，在120-150°C溫度下，熱熔得到粘稠狀物；步驟二:加入5-25重量份的塑化劑，攪拌lh，之后轉(zhuǎn)入圓底燒瓶中，加入10-20重量份的酸酐類化合物，在120-180°C溫度下反應(yīng)2-3h ；
步驟三:加入5-15重量份的聚乙二醇，再反應(yīng)2-3h，脫水得到高等級(jí)道路鋪筑用煤浙青材料。
[0015]步驟一中，選取軟化點(diǎn)為65-95°C的中低溫煤浙青；
步驟二中，塑化劑選自一蒽油、二蒽油、混合蒽油、鄰苯二甲酸二辛酯、對(duì)苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸辛.十三酯、鄰苯二甲酸二環(huán)己酯、偏苯三酸三辛酯、偏苯三酸三甘油酯、環(huán)氧大豆油、妥爾油、芳烴油、動(dòng)物油酸、植物油酸中的一種或兩種；
步驟二中，酸酐類化合物選自馬來(lái)酸酐、桐油酸酐、桐馬酸酐、聚壬二酸酐、偏苯三甲酸酐、偏苯三甲酸酐與雙酚A的加成物(將雙酚A與偏苯三甲酸酐以1:2的摩爾比在180°C混合反應(yīng)15min，制得的固化劑經(jīng)粉碎研磨得到的產(chǎn)物)、均苯四甲酸二酐的加成物(均苯四甲酸二酐和聚己內(nèi)酯加成而得的混合物，制備方法參見“清野繁夫.高分子加工，19798 (6):65-66.”)、烯烴基丁二酸酐中的一種或兩種；
步驟三中，聚乙二醇為 PEG 300,PEG 400,PEG 500,PEG 600,PEG 1000,PEG 1500,PEG2000或PEG 4000中的一種或兩種。
[0016]實(shí)施例1:
步驟一:取150重量份的中低溫煤浙青，在120°C溫度下，熱熔得到粘稠狀物；
步驟二:加入5重量份的塑化劑，攪拌lh，之后轉(zhuǎn)入圓底燒瓶中，加入10重量份的酸酐類化合物，在120°C溫度下反應(yīng)2h ；
步驟三:加入5重量份的聚乙二醇，再反應(yīng)2h，脫水得到高等級(jí)道路鋪筑用煤浙青材料。
[0017]步驟一中，選取軟化點(diǎn)為65°C的中低溫煤浙青；
步驟二中，塑化劑選自一蒽油、二蒽油、混合蒽油、鄰苯二甲酸二辛酯；
步驟二中，酸酐類化合物選自馬來(lái)酸酐、桐油酸酐；
步驟三中，聚乙二醇選自PEG 300, PEG 400。
[0018]實(shí)施例2:
步驟一:取150重量份 的中低溫煤浙青，在135°C溫度下，熱熔得到粘稠狀物；
步驟二:加入15重量份的塑化劑，攪拌lh，之后轉(zhuǎn)入圓底燒瓶中，加入15重量份的酸酐類化合物，在150°C溫度下反應(yīng)2h ；
步驟三:加入10重量份的聚乙二醇，再反應(yīng)2h，脫水得到高等級(jí)道路鋪筑用煤浙青材料。
[0019]步驟一中，選取軟化點(diǎn)為80°C的中低溫煤浙青；
步驟二中，塑化劑選自對(duì)苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸辛.十三酯、鄰苯二甲酸二環(huán)己酯、偏苯三酸三辛酯、偏苯三酸三甘油酯；
步驟二中，酸酐類化合物選自桐馬酸酐、聚壬二酸酐、偏苯三甲酸酐；
步驟三中，聚乙二醇選自PEG 400, PEG 600, PEG 1000。
[0020]實(shí)施例3:
步驟一:取150重量份的中低溫煤浙青，在150°C溫度下，熱熔得到粘稠狀物；
步驟二:加入25重量份的塑化劑，攪拌lh，之后轉(zhuǎn)入圓底燒瓶中，加入20重量份的酸酐類化合物，在180°C溫度下反應(yīng)3h ；
步驟三:加入15重量份的聚乙二醇，再反應(yīng)3h，脫水得到高等級(jí)道路鋪筑用煤浙青材料。
[0021]步驟一中，選取軟化點(diǎn)為95°C的中低溫煤浙青；
步驟二中，塑化劑選自環(huán)氧大豆油、妥爾油、芳烴油、動(dòng)物油酸、植物油酸；
步驟二中，酸酐類化合物選自偏苯三甲酸酐與雙酚A的加成物(將雙酚A與偏苯三甲酸酐以1:2的摩爾比在180°C混合反應(yīng)15min，制得的固化劑經(jīng)粉碎研磨得到的產(chǎn)物)、均苯四甲酸二酐的加成物(均苯四甲酸二酐和聚己內(nèi)酯加成而得的混合物，制備方法參見“清野繁夫.高分子加工，19798 (6):65-66.”)、烯烴基丁二酸酐；
步驟三中，聚乙二醇選自PEG 1500, PEG 2000或PEG 4000。
[0022]實(shí)施例4:
步驟一:取150重量份的中低溫煤浙青，在120°C溫度下，熱熔得到粘稠狀物；
步驟二:加入5重量份的塑化劑，攪拌lh，之后轉(zhuǎn)入圓底燒瓶中，加入15重量份的酸酐類化合物，在120°C溫度下反應(yīng)2h ；步驟三:加入10重量份的聚乙二醇，再反應(yīng)3h，脫水得到高等級(jí)道路鋪筑用煤浙青材料。
[0023]步驟一中，選取軟化點(diǎn)為65°C的中低溫煤浙青；
步驟二中，塑化劑為2重量份的鄰苯二甲酸二辛酯和3重量份的鄰苯二甲酸辛.十三
酷；
步驟二中，酸酐類化合物為偏苯三甲酸酐與雙酚A的加成物(將雙酚A與偏苯三甲酸酐以1:2的摩爾比在180°C混合反應(yīng)15min,制得的固化劑經(jīng)粉碎研磨得到的產(chǎn)物)；
步驟三中，聚乙二醇為PEG 2000。
[0024]實(shí)施例5:
步驟一:取150重量份的中低溫煤浙青，在150°C溫度下，熱熔得到粘稠狀物；
步驟二:加入20重量份的塑化劑，攪拌lh，之后轉(zhuǎn)入圓底燒瓶中，加入10重量份的酸酐類化合物，在150°C溫度下反應(yīng)3h ；
步驟三:加入5重量份的聚乙二醇，再反應(yīng)3h，脫水得到高等級(jí)道路鋪筑用煤浙青材料。
[0025]步驟一中，選取軟化點(diǎn)為75°C的中低溫煤浙青；
步驟二中，塑化劑為5重量份混合蒽油、5重量份鄰苯二甲酸二辛酯、5重量份二蒽油及5重量份偏苯三酸三甘油酯；
步驟二中，酸酐類化合物為偏苯三甲酸酐與雙酚A的加成物(將雙酚A與偏苯三甲酸酐以1:2的摩爾比在180°C混合反應(yīng)15min,制得的固化劑經(jīng)粉碎研磨得到的產(chǎn)物)；
步驟三中，聚乙二醇為PEG 400。
[0026]實(shí)施例6:
步驟一:取150重量份的中低溫煤浙青，在150°C溫度下，熱熔得到粘稠狀物；
步驟二:加入15重量份的塑化劑，攪拌lh，之后轉(zhuǎn)入圓底燒瓶中，加入20重量份的酸酐類化合物，在150°C溫度下反應(yīng)2h ；
步驟三:加入10重量份的聚乙二醇，再反應(yīng)2h，脫水得到高等級(jí)道路鋪筑用煤浙青材料。
[0027]步驟一中，選取軟化點(diǎn)為75°C的中低溫煤浙青；
步驟二中，塑化劑為5重量份對(duì)苯二甲酸二丁酯、5重量份一蒽油及5重量份環(huán)氧大豆
油；
步驟二中，酸酐類化合物為10重量份馬來(lái)酸酐及10重量份烯烴基丁二酸酐；
步驟三中，聚乙二醇為5重量份PEG300和5重量份PEG4000。
[0028]實(shí)施例7:
步驟一:取150重量份的中低溫煤浙青，在150°C溫度下，熱熔得到粘稠狀物；
步驟二:加入20重量份的塑化劑，攪拌lh，之后轉(zhuǎn)入圓底燒瓶中，加入20重量份的酸酐類化合物，在150°C溫度下反應(yīng)2h ；
步驟三:加入10重量份的聚乙二醇，再反應(yīng)2h，脫水得到高等級(jí)道路鋪筑用煤浙青材 料。
[0029]步驟一中，選取軟化點(diǎn)為95°C的中低溫煤浙青；
步驟二中，塑化劑為10重量份動(dòng)物油酸、5重量份芳烴油及5重量份偏苯三酸三辛酯；步驟二中，酸酐類化合物為偏苯三甲酸酐與雙酚A的加成物(將雙酚A與偏苯三甲酸酐以1:2的摩爾比在180°C混合反應(yīng)15min,制得的固化劑經(jīng)粉碎研磨得到的產(chǎn)物)；
步驟三中，聚乙二醇為5重量份PEG 300和5重量份PEG 2000。
[0030]實(shí)施例8:
步驟一:取150重量份的中低溫煤浙青，在150°C溫度下，熱熔得到粘稠狀物；
步驟二:加入25重量份的塑化劑，攪拌lh，之后轉(zhuǎn)入圓底燒瓶中，加入20重量份的酸酐類化合物，在150°C溫度下反應(yīng)3h ；
步驟三:加入10重量份的聚乙二醇，再反應(yīng)2h，脫水得到高等級(jí)道路鋪筑用煤浙青材料。
[0031]步驟一中，選取軟化點(diǎn)為95°C的中低溫煤浙青； 步驟二中，塑化劑為10重量份鄰苯二甲酸二環(huán)己酯、10重量份植物油酸和5重量份妥爾油；
步驟二中，酸酐類化合物為10重量份聚壬二酸酐、5重量份偏苯三甲酸酐及5重量份桐馬酸酐；
步驟三中，聚乙二醇為5重量份PEG 400和5重量份PEG 1500。
[0032]實(shí)施例9:
步驟一:取150重量份的中低溫煤浙青，在150°C溫度下，熱熔得到粘稠狀物；
步驟二:加入25重量份的塑化劑，攪拌lh，之后轉(zhuǎn)入圓底燒瓶中，加入25重量份的酸酐類化合物，在150°C溫度下反應(yīng)2h ；
步驟三:加入10重量份的聚乙二醇，再反應(yīng)2h，脫水得到高等級(jí)道路鋪筑用煤浙青材料。
[0033]步驟一中，選取軟化點(diǎn)為95°C的中低溫煤浙青；
步驟二中，塑化劑為5重量份鄰苯二甲酸二環(huán)己酯、10重量份環(huán)氧大豆油、5重量份動(dòng)物油酸和5重量份混合蒽油；
步驟二中，酸酐類化合物為10重量份均苯四甲酸二酐的加成物(均苯四甲酸二酐和聚己內(nèi)酯加成而得的混合物，制備方法參見“清野繁夫.高分子加工，19798 (6):65-66.”)、5重量份桐油酸酐、5重量份偏苯三甲酸酐及5重量份桐馬酸酐；
步驟三中，聚乙二醇為5重量份PEG 600和5重量份PEG 1000。
[0034]對(duì)照例:
取原煤浙青樣品1、樣品2、樣品3，進(jìn)行浙青三大指標(biāo)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表1所示。
[0035]表1浙青三大指標(biāo)性能測(cè)試
【權(quán)利要求】
1.高等級(jí)道路鋪筑用煤浙青材料的制備方法，其特征在于: 由以下步驟實(shí)現(xiàn): 步驟一:取150重量份的中低溫煤浙青，在120-150°c溫度下，熱熔得到粘稠狀物；步驟二:加入5-25重量份的塑化劑，攪拌lh，之后轉(zhuǎn)入圓底燒瓶中，加入10-20重量份的酸酐類化合物，在120-180°C溫度下反應(yīng)2-3h ； 步驟三:加入5-15重量份的聚乙二醇，再反應(yīng)2-3h，脫水得到高等級(jí)道路鋪筑用煤浙青材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高等級(jí)道路鋪筑用煤浙青材料的制備方法，其特征在于: 步驟一中，選取軟化點(diǎn)為65-95°C的中低溫煤浙青。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高等級(jí)道路鋪筑用煤浙青材料的制備方法，其特征在于: 步驟二中，塑化劑選自一蒽油、二蒽油、混合蒽油、鄰苯二甲酸二辛酯、對(duì)苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸辛.十三酯、鄰苯二甲酸二環(huán)己酯、偏苯三酸三辛酯、偏苯三酸三甘油酯、環(huán)氧大豆油、妥爾油、芳烴油、動(dòng)物油酸、植物油酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高等級(jí)道路鋪筑用煤浙青材料的制備方法，其特征在于: 步驟二中，酸酐類化合物選自馬來(lái)酸酐、桐油酸酐、桐馬酸酐、聚壬二酸酐、偏苯三甲酸酐、偏苯三甲酸酐與雙酚A的加成物、均苯四甲酸二酐的加成物、烯烴基丁二酸酐。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所 述的高等級(jí)道路鋪筑用煤浙青材料的制備方法，其特征在于: 步驟三中，聚乙二醇為 PEG 300,PEG 400,PEG 500,PEG 600,PEG 1000,PEG 1500,PEG2000 或 PEG 4000。
6.如權(quán)利要求5所述的制備方法制得的高等級(jí)道路鋪筑用煤浙青材料。
【文檔編號(hào)】C10C3/02GK103881745SQ201410128239
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】陳團(tuán)結(jié), 張冬梅, 封強(qiáng)鎖, 雷宇, 曹海波, 李永翔, 向豪, 張光普 申請(qǐng)人:中交瑞通路橋養(yǎng)護(hù)科技有限公司