一种环保型沥青改性剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于沥青改性剂技术领域，具体公开了一种环保型沥青改性剂，所述环保型沥青改性剂的成分包含废木材的液化产物。其制备方法为：首先粉碎废木材，得木屑；再将烘干后的木屑装入反应釜中，并向反应釜中加入苯酚，混合均匀后，加入浓硫酸，均匀搅拌，得黑色粘稠状产物；最后将黑色粘稠状产物冷却至室温，即得。并公开了一种以环保型沥青改性剂为改性剂的改性沥青及其制备方法。本发明专利技术的环保型沥青改性剂成本低廉、易推广，制备方法简单，同时解决了废弃木材利用难或利用率低等问题，提高了废旧木质材料的综合利用率，且有利于环境保护；将其应用于道路工程用沥青的改性，得到的改性沥青的路用性能均有显著的提升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及沥青改性剂
，具体涉及一种环保型沥青改性剂及其制备方法。
技术介绍
随着我国经济的持续增长，国家对基础设施建设的投资大大增加，公路作为基础设施建设的重要组成部分，得到了国家和各地政府的高度重视。沥青混凝土因其良好的材料性能、路面舒适性、可机械化施工且便于维修养护等优点，成为中国高速公路面层的主要材料类型。近年来，随着人们对路面服务水平要求的不断提高与路面使用环境不同而引发的差异性需求，对其在功能方面提出更多的要求，在这种背景下，众多功能型沥青得到了快速发展，诸如SBS改性沥青、胶粉改性沥青、PE改性沥青、EVA改性沥青等。尽管目前众多功能性沥青能缓解道路工程所承受的压力，但是，许多改性沥青，诸如SBS改性沥青，生产成本高，操作复杂，生产过程对环境污染也比较大，不利于大规模推广。同时，随着国内外道路的不断新建、翻修，以及沥青混凝土的不断推广，也给沥青对道路工程的供给带来了巨大压力。而道路工程中所使用的沥青基本可分为天然沥青、焦油沥青、石油沥青三大类，且石油沥青是道路工程中使用沥青的主要来源。随着化石能源、天然资源的日趋枯竭，以及环境污染严重等因素，沥青供给日趋紧张。面对沥青供给日趋紧张及功能性沥青难推广的双重压力之下，寻找新的高效功能性沥青已迫不及待。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种成本低廉、改性效果佳的环保型沥青改性剂及其制备方法。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现。(一)一种环保型沥青改性剂，其特征在于，所述环保型沥青改性剂的成分包含废木材的液化产物。优选地，所述废木材的液化产物包括以下原料成分：废木材、苯酚和浓硫酸。优选地，所述废木材、苯酚和浓硫酸的质量比为1∶(2-3)∶(0.05-0.07)。优选地，所述苯酚为市售的分析纯苯酚。优选地，所述浓硫酸为市售的浓度98％的分析纯浓硫酸。(二)上述环保型沥青改性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，粉碎废木材，得木屑，将所述木屑过筛子，并将通过筛子的木屑烘干冷却后，备用；步骤2，将烘干后的木屑装入反应釜中，并向反应釜中加入苯酚，混合均匀后，加入浓硫酸，均匀搅拌，得黑色粘稠状产物；步骤3，将所述黑色粘稠状产物冷却至室温，即得。优选地，步骤1中，所述筛子的筛孔为30-60目。优选地，步骤2中，所述均匀搅拌时，调节反应釜的温度至140-160℃，搅拌2.0-3.0h。优选地，步骤2中，所述废木材、苯酚和浓硫酸的质量比为1∶(2-3)∶(0.05-0.07)。(三)一种改性沥青，其特征在于，原材料包括：道路工程用沥青和上述环保型沥青改性剂。优选地，所述环保型沥青改性剂与道路工程用沥青的质量比为1∶(19-7)。(四)上述改性沥青的制备方法，其特征在于，使用环保型沥青改性剂对道路工程用沥青进行改性，改性温度为130-160℃，改性时间为40-60分钟，发育温度为130-160℃，发育时间为60-120分钟。本专利技术中的废木材是一种废弃的生态环境材料，加工能耗少，环境污染少，具有天然降解性和易回收利用等环境协调性，木质材料含有丰富的纤维素、半纤维素和木质素，含有大量以羟基为代表的活性基团，在一定条件下，将其在高温条件下与苯酚和浓硫酸反应，木质材料中的纤维素、木质素等在酸催化条件下，纤维素等分子链上的醚键与亲核试剂苯酚发生了亲电取代反应，发生断裂，生成了低聚糖和葡萄糖单元，使得废木材转化为具有一定反应活性的粘稠状液态物质。本专利技术的废木材的液化产物常温状态下为黑色，质硬但可塑，具有一定的流动性但流动性较低；同时其较为粘稠，加热后会软化且流动性加大，冷却至常温后又回复原状。道路工程用沥青属于一种组成复杂的有极高粘度液体，本专利技术将废木材液化所得的具有一定反应活性的粘稠状物质用于道路工程用沥青的改性剂，不仅成本低廉、易推广，而且也解决了废弃木材利用难或利用率低等问题，大大提高了废旧木质材料的综合利用率，提高了木材的使用价值和适用性，有利于环境保护。同时，本专利技术的废木材的液化过程简单、易行，重现性好，且加工成本低，设备要求低，大大促进了本专利技术的环保型沥青改性剂的推广应用，可有效缓解道路工程对石油沥青、天然沥青的依赖。另外，使用本专利技术的环保型沥青改性剂对道路工程用沥青进行改性，得到的改性沥青的路用性能均有显著的提升。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。废旧木材是一种大量存在且难以再利用的废弃物。本专利技术从节约资源、保护环境以及废物再利用的角度出发，同时降低沥青改性剂的成本，选择废木材、苯酚、浓硫酸为原料，经过液化方式开发性能优良且价格低廉的环保型沥青改性剂。实施例1一种环保型沥青改性剂，按照以下步骤制备：步骤1，将废木材初步粉碎，得到木材碎屑，再将初步处理的木材碎屑加入至植物粉碎机中二次粉碎，再将二次粉碎得到的木屑通过30目的筛孔过筛，并将过筛的木屑在105℃的烘箱中烘干24小时后，冷却至常温，备用；步骤2，向烘干后的木屑中加入苯酚，混合均匀后，加入浓硫酸，在160℃条件下均匀搅拌2.5h，得黑色粘稠状产物；其中，苯酚的质量为木屑质量的2倍，浓硫酸的质量为木屑质量的6％；步骤3，将所述黑色粘稠状产物冷却至25℃，即得。实施例2将本专利技术的环保型沥青改性剂用于对道路工程用沥青的改性，考察改性沥青的性能。本实施例选用的道路工程用沥青为90#基质沥青，将上述实施例制得的环保型沥青按照内掺法加入加热后的90#基质沥青中，改性温度为140℃，改性时间为60分钟，发育温度为140℃，发育时间为120分钟，得改性沥青；其中，环保型沥青改性剂的加入量为改性沥青质量的10％。对改性沥青进行软化点、针入度、延度、粘度等性能测试，并与90#基质沥青进行对比，试验结果见表1。表1改性沥青的各项性能试验结果由表1可知，相比于基质沥青，改性沥青的软化点基本无变化，但是改性沥青的针入度明显有所降低，粘度增大，由此可以看出，采用本专利技术的环保型沥青改性剂对沥青改性后提升了沥青的高温性能；同时，改性沥青的延度也有明显的提升，说明采用本专利技术的环保型沥青改性剂对沥青的低温性能也有所改善。由上述试验结果可知，本专利技术以废旧木材为主要原料，成本低廉，制备方法简单，易推广，在解决了废弃木材利用难或利用率低等环保问题的同时，对道路用沥青具有良好的改性效果，尤其在沥青的低温抗裂性能方面。虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本专利技术作了详尽的描述，但在本专利技术基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本专利技术精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本专利技术要求保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环保型沥青改性剂，其特征在于，所述环保型沥青改性剂的成分包含废木材的液化产物。

【技术特征摘要】
1.一种环保型沥青改性剂，其特征在于，所述环保型沥青改性剂的成分包含废木材的液化产物。2.根据权利要求1所述的环保型沥青改性剂，其特征在于，所述废木材的液化产物包括以下原料成分：废木材、苯酚和浓硫酸。3.根据权利要求2所述的环保型沥青改性剂，其特征在于，所述废木材、苯酚和浓硫酸的质量比为1∶(2-3)∶(0.05-0.07)。4.一种环保型沥青改性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，粉碎废木材，得木屑，将所述木屑过筛子，并将通过筛子的木屑烘干冷却后，备用；步骤2，将烘干后的木屑装入反应釜中，并向反应釜中加入苯酚，混合均匀后，加入浓硫酸，均匀搅拌，得黑色粘稠状产物；步骤3，将所述黑色粘稠状产物冷却至室温，即得。5.根据权利要求4所述的环保型沥青改性剂的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述筛子的筛孔为30...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗培龙，丁湛，邹鹏，马松松，郭凯，武旭，蒋修明，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61