一种凝胶改性沥青及其制备工艺

摘要

本发明公开了一种凝胶改性沥青，是通过向基质沥青中添加至少一种可皂化有机酸、至少一种树脂酸、至少一种胺或酰胺类含氮化合物以及一种碱金属碱制备而成，或：再加入至少一种非饱和有机化合物制备而成。工艺为：(1)取基质沥青，加热到195～205℃；(2)加入碱金属碱，或：碱金属碱和非饱和有机化合物，剪切8～12分钟；(3)加入可皂化有机酸、树脂酸，以及胺或酰胺类含氮化合物，剪切或搅拌8～12分钟，即得。本发明的凝胶改性沥青具有明显提高的软化点和黏度，实验表明，不论是对比仅添加塔尔油和碱金属氢氧化物的改性沥青，还是对比仅添加塔尔油、改性烯烃聚合物EE-2和碱金属氢氧化物的改性沥青，沥青技术指标均得到了明显提高。

权利要求

1.一种凝胶改性沥青，其特征在于：是通过向基质沥青中添加至少一种可皂化有机酸、至少一种树脂酸、至少一种胺或酰胺类含氮化合物以及一种碱金属碱制备而成，或：再加入至少一种非饱和有机化合物制备而成；

所述可皂化有机酸和树脂酸是以塔尔油的形式提供的；

所述胺或酰胺类含氮化合物为烷基脂肪聚胺、乙撑双硬脂酰胺、乙撑双月桂酸酰胺或乙撑双油酸酰胺；

所述碱金属碱为碱金属氢氧化物；

所述非饱和有机化合物为改性烯烃聚合物EE-2；

所述塔尔油重量为基质沥青重量的1～3%，胺或酰胺类含氮化合物重量为基质沥青重量的0.1～3%，碱金属氢氧化物重量为基质沥青重量的0.15～0.45%；或：所述塔尔油重量为基质沥青重量的1～3%，胺或酰胺类含氮化合物重量为基质沥青重量的0.1～3%，碱金属氢氧化物重量为基质沥青重量的0.15～0.45%，改性烯烃聚合物EE-2重量为基质沥青重量的0.1～1%。

2.根据权利要求1所述的一种凝胶改性沥青的制备工艺，其特征在于：步骤为：（1）取基质沥青，加热到195～205℃；

（2）加入碱金属碱，或：碱金属碱和非饱和有机化合物，剪切8～12分钟；

（3）加入可皂化有机酸、树脂酸，以及胺或酰胺类含氮化合物，剪切或搅拌8～12分钟，即得凝胶改性沥青。

3.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于：所述步骤（2）、（3）中，剪切速度为

6000～7000转/秒。

4.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于：所述步骤（3）中，搅拌速度为60～

80转/秒。

说明书

一种凝胶改性沥青及其制备工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及一种凝胶改性沥青及其制备工艺。

背景技术

[0002] 根据沥青的胶体理论，大多数沥青属于胶体体系，它是由相对分子量很大，芳香性很高的沥青质分散在分子质量较低的可溶性介质中形成的。沥青中不含沥青质，只有单纯的可溶质时，沥青则只具有粘性液体的特征而不成为胶体体系。沥青质分子由于对极性强大的胶质具有很强的吸附力，因而形成了以沥青质为中心的胶团核心，而极性相当的胶质吸附在沥青质周围形成中间相。由于胶团的胶溶作用，而使胶团弥散和溶解于分子量较低、极性较弱的芳香分和饱和分组成分散介质中，形成了稳固的胶体。根据胶团粒子大小、数量及其在连续相中的分散状态，沥青的胶体结构可分为三种类型：溶胶型沥青、溶-凝胶型沥青、凝胶型沥青。当沥青质的含量不多(小于10％)，相对分子量不很大，或分子尺寸较小，与胶质的相对分子质量相近时，饱和分和芳香分的溶解能力很强，分散相和分散介质的化学组成比较接近，这样的沥青分散度很高，胶团可以在连续相中自由移动，近似真溶液，具有牛顿流动特性，粘度与应力成比例，称之为溶胶型沥青。这类沥青对温度的变化敏感，高温时粘度很小，低温时由于粘度增大而使流动性变差，冷却时变为脆性固体。当沥青质含量很大，达到或超过25％-30％时，胶质的数量不足以包裹在沥青质周围使之胶溶，沥青质胶团会相互连结，形成三维网状结构，胶团在连续相中移动比较困难，此时就形成了凝胶型沥青。这类沥青在常温下呈现非牛顿流动特性，并具有粘弹性和较好的温度稳定性。

[0003] 某些有机物具有憎油的极性端头和亲油的非极性端尾，将该类有机物添加至沥青内可产生聚集，使沥青向凝胶型趋势发展，生成改性沥青，提高了黏度，具有较好的粘弹性和温度稳定性。

[0004] 专利号US4874432A的美国专利公开了一种多等级沥青，通过以下过程获得：在无水条件下，在液体沥青中使至少一种可皂化有机酸、至少一种树脂酸与碱金属碱进行皂化反应，或者将现存的皂化产物添加到液态沥青中。得到的凝胶状沥青具有改善的温度敏感性，可以使得在不失去低温下性能的同时提高高温性能等级。该专利中的皂化物具有憎油的极性端头和亲油的非极性端尾，可生成凝胶改性沥青，但其整体凝胶化程度尚不足，沥青的软化点、黏度等指标较低，无法满足重载交通条件下改性沥青胶结料的性能要求。

[0005] 本专利申请的申请人在专利号为ZL02148759.6的中国专利公开了一种可以加入沥青中的添加剂成分，使其具有多等级性质。添加剂是由至少一种可皂化有机酸、至少一种树脂酸、至少一种非饱和有机化合物以及碱金属碱共同反应所形成的反应产物。其中至少一种非饱和有机化合物为改性烯烃聚合物EE-2，但其在软化点和黏度等技术指标上尚有需要改进的空间。

发明内容

[0006] 针对上述现有技术，本发明提供了一种凝胶改性沥青及其制备工艺，是在沥青中添加具有憎油的极性端头和亲油的非极性端尾的有机皂化物，并在此基础上添加胺或酰胺类含氮化合物，可以大大强化皂化物的聚集，显著的提高改性沥青的技术指标，具有良好的路用性能。

[0007] 本发明是通过以下技术方案实现的：

[0008] 一种凝胶改性沥青，是通过向基质沥青中添加至少一种可皂化有机酸、至少一种树脂酸、至少一种胺或酰胺类含氮化合物以及一种碱金属碱制备而成，或：再加入至少一种非饱和有机化合物制备而成。

[0009] 优选的，所述可皂化有机酸和树脂酸是以塔尔油的形式提供的。

[0010] 优选的，所述胺或酰胺类含氮化合物为烷基脂肪聚胺、乙撑双硬脂酰胺、乙撑双月桂酸酰胺或乙撑双油酸酰胺，但不限于此。

[0011] 优选的，所述碱金属碱为碱金属氢氧化物，比如氢氧化钠。

[0012] 优选的，所述非饱和有机化合物为改性烯烃聚合物EE-2。

[0013] 优选的，是通过向基质沥青中添加塔尔油、一种胺或酰胺类含氮化合物和一种碱金属氢氧化物制备而成，其中，塔尔油重量为基质沥青重量的1～3％，胺或酰胺类含氮化合物重量为基质沥青重量的0.1～3％，碱金属氢氧化物重量为基质沥青重量的0.15～0.45％。或：是通过向基质沥青中添加塔尔油、一种胺或酰胺类含氮化合物、一种碱金属氢氧化物以及改性烯烃聚合物EE-2制备而成，其中，塔尔油重量为基质沥青重量的1～3％，胺或酰胺类含氮化合物重量为基质沥青重量的0.1～3％，碱金属氢氧化物重量为基质沥青重量的0.15～0.45％，改性烯烃聚合物EE-2重量为基质沥青重量的0.1～1％。

[0014] 所述凝胶改性沥青的制备工艺，步骤为：

[0015] (1)取基质沥青，加热到195～205℃；

[0016] (2)加入碱金属碱，或：碱金属碱和非饱和有机化合物，剪切8～12分钟；

[0017] (3)加入可皂化有机酸、树脂酸，以及胺或酰胺类含氮化合物，剪切或搅拌8～12分钟，即得凝胶改性沥青。

[0018] 所述步骤(2)、(3)中，剪切速度为6000～7000转/秒。

[0019] 所述步骤(3)中，搅拌速度为60～80转/秒。

[0020] 本发明的凝胶改性沥青，具有明显提高的软化点和黏度，通过实验表明，不论是对比仅添加塔尔油和碱金属氢氧化物的改性沥青，还是对比仅添加塔尔油、改性烯烃聚合物EE-2和碱金属氢氧化物的改性沥青，沥青技术指标均得到了明显提高；且胺或酰胺类含氮化合物单独加入沥青中不能或仅能小幅度提高沥青技术指标，而将其与塔尔油皂化物共同使用，可以使得沥青技术指标大幅度提升，其原理为两者之间的某种尚不为人知的协同作用，而并非简单的效果叠加，故本发明取得了本领域技术人员所预料不到的、突出的技术效果。

具体实施方式

[0021] 下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

[0022] 实施例1

[0023] 步骤如下：

[0024] 1、取1000g齐鲁70号基质沥青，加热到200℃；

[0025] 2、加入2.7g固体NaOH，剪切12分钟；

[0026] 3、依次加入18g泰格林纸集团岳阳纸业股份有限公司产塔尔油和3g上海龙孚实业发展有限公司的Morlife300型烷基脂肪聚胺，搅拌9分钟，即得。

[0027] 实施例2

[0028] 步骤如下：

[0029] 1、取1000g齐鲁70号基质沥青，加热到200℃；

[0030] 2、加入2.7g固体NaOH，剪切10分钟；

[0031] 3、依次加入18g泰格林纸集团岳阳纸业股份有限公司产塔尔油和5g上海龙孚实业发展有限公司的Morlife300型烷基脂肪聚胺，搅拌11分钟，即得。

[0032] 对比例1

[0033] 步骤如下：

[0034] 1、取1000g齐鲁70号基质沥青，加热到200℃；

[0035] 2、加入2.7g固体NaOH，剪切11分钟；

[0036] 3、加入18g泰格林纸集团岳阳纸业股份有限公司产塔尔油，搅拌10分钟，即得。

[0037] 对比例2

[0038] 步骤如下：

[0039] 1、取1000g齐鲁70号基质沥青，加热到200℃；

[0040] 2、加入5g上海龙孚实业发展有限公司的Morlife300型烷基脂肪聚胺，搅拌10分钟，即得。

[0041] 上述搅拌速度均为80转/秒，剪切速度均为6000转/秒。

[0042] 实施例1、2及其对比例1、2制备的改性沥青的试验测试指标对比结果见表1：

[0043] 表1改性沥青试验测试指标对比表

[0044]

[0045] 从表1可以看出，仅添加烷基脂肪聚胺不能使沥青软化点提高，黏度还有所降低。加入塔尔油和NaOH后，再添加烷基脂肪聚胺，可以使改性沥青的软化点和黏度大幅提升。

[0046] 实施例3

[0047] 步骤如下：

[0048] 1、取1000g韩国SK 90号基质沥青，加热到198℃；

[0049] 2、加入3.7g固体NaOH，剪切12分钟；

[0050] 3、依次加入25g吉林磐石永利物资贸易有限责任公司销售的塔尔油和10g乙撑双硬脂酰胺，剪切9分钟，即得。

[0051] 实施例4

[0052] 步骤如下：

[0053] 1、取1000g韩国SK 90号基质沥青，加热到198℃；

[0054] 2、加入3.7g固体NaOH，剪切10分钟；

[0055] 3、依次加入25g吉林磐石永利物资贸易有限责任公司销售的塔尔油和20g乙撑双硬脂酰胺，剪切11分钟，即得。

[0056] 对比例3

[0057] 步骤如下：

[0058] 1、取1000g韩国SK 90号基质沥青，加热到198℃；

[0059] 2、加入3.7g固体NaOH，剪切11分钟；

[0060] 3、加入25g吉林磐石永利物资贸易有限责任公司销售的塔尔油，剪切10分钟，即得。

[0061] 对比例4

[0062] 步骤如下：

[0063] 1、取1000g韩国SK 90号基质沥青，加热到198℃；

[0064] 2、加入20g乙撑双硬脂酰胺，剪切10分钟，即得。

[0065] 上述剪切速度均为7000转/秒。

[0066] 实施例3、4及其对比例3、4制备的改性沥青的试验测试指标对比结果见表2：

[0067] 表2改性沥青试验测试指标对比表

[0068]

[0069] 从表2可以看出，加入塔尔油和NaOH后，再添加乙撑双硬脂酰胺可以使改性沥青的软化点和黏度大幅提升。仅添加2％乙撑双硬脂酰胺能使沥青软化点提高17.5℃，仅添加塔尔油和NaOH能使沥青软化点提高17℃，2％乙撑双硬脂酰胺和塔尔油与NaOH共同添加能使沥青软化点提高51.5℃。

[0070] 实施例5

[0071] 步骤如下：

[0072] 1、取1000g韩国双龙70号基质沥青，加热到202℃；

[0073] 2、加入3g固体NaOH和3g EE2，剪切10分钟；

[0074] 3、依次加入20g美国Blue Ridge公司产塔尔油和5g上海龙孚实业发展有限公司的Morlife300型烷基脂肪聚胺，搅拌10分钟，即得。

[0075] 实施例6

[0076] 步骤如下：

[0077] 1、取1000g韩国双龙70号基质沥青，加热到202℃；