改性生物沥青的制备方法和改性生物沥青及其用途技术

本发明专利技术涉及改性生物沥青的制备方法和改性生物沥青及其用途，本发明专利技术的改性生物沥青稳定性更好，三大指标优良，具有较好的高温和低温性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及改性生物沥青的制备方法和改性生物沥青及其用途。
技术介绍
近年来，随着我国经济的繁荣昌盛，我国公路特别是高速公路建设事业得到了快速发展。然而石油资源的日渐枯竭，道路建设的可持续发展面临着巨大的挑战。在此情况下，资源的再生利用成为交通行业重要的发展趋势。因此，研发新型的沥青材料来替代石油沥青已经成为国内外路面工程领域研究的热点，而生物沥青作为一种潜力巨大的新能源沥青材料，已被研究人员逐渐重视，对生物沥青的生产、性能改进及路面使用的研究迫在眉睫。生物沥青是由生物质热解油中的沥青组分(重质油)经过分离和深加工制备的新型沥青材料。与石油沥青相比生物沥青在生产成本、施工温度以及温室气体排放方面有较大优势，但在技术性能上也存在一些缺陷：(1)生物沥青低温下容易硬脆，延度值较小；(2)生物沥青在高温下易老化；(3)生物沥青成分复杂，稳定性差，长时间放置后，表现出非匀质特性。为克服生物沥青的缺陷，纵观生物沥青的改性方法，以往的生物沥青制备及改性方法是采用常压蒸馏、减压蒸馏、萃取、氧化工艺、催化加氢、酯化或者通过加醇类化学品(小分子改性剂)，使生物沥青中的活性物质转变成非活性物质，从而提高生物沥青的稳定性。也有添加高分子改性剂(如废旧塑料和废旧胶粉)，但其实质是简单的物理共混，并没有化学反应。
技术实现思路
为了解决现有生物沥青存在的问题，本专利技术的目的是提供一种新的改性生物沥青的制备方法和由所述方法获得的改性生物沥青，所得改性生物沥青三大指标优良，具有较好的高温和低温性能。本专利技术涉及一种改性生物沥青的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)采用可逆-休眠自由基聚合方法，以烯类单体制备高分子改性剂；2)将步骤1)中获得的高分子改性剂加入生物沥青中，在135℃下搅拌10-30min；搅拌均匀后加入基质沥青中，在165℃下搅拌10-30min，获得混合均匀的改性生物沥青；其中以改性生物沥青的总重量计，步骤2)中使用65～94％的基质沥青，5～25％的生物沥青和1～10％的高分子改性剂。在本专利技术的一个实施方案中，可逆-休眠自由基聚合包括退化链转移自由基聚合(DTRP)和可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)。在本专利技术的另一个实施方案中，可逆-休眠自由基聚合包括均相聚合和非均相聚合。在本专利技术的另一个实施方案中，均相聚合包括本体聚合、溶液聚合，非均相聚合包括悬浮聚合和乳液聚合。在本专利技术的另一个实施方案中，烯类单体包括苯乙烯类、丙烯酸酯类和丁二烯类单体。在本专利技术的另一个实施方案中，步骤1)中获得的高分子改性剂的数均分子量Mn在15000～100000的范围内。在本专利技术的另一个实施方案中，步骤1)中获得的高分子改性剂包括均聚物和嵌段共聚合物。在本专利技术的另一个实施方案中，步骤1)中的可逆-休眠自由基聚合在50～100℃下进行。本专利技术还涉及由上述制备方法获得的改性生物沥青。本专利技术还涉及上述改性生物沥青用于道路建设的用途。本专利技术制备的高分子改性剂用于改性生物沥青。基质沥青与生物沥青的数均分子量往往在几万以下，过高分子量的高分子改性剂往往在基质沥青和生物沥青中的相容性变差，因此，需要通过可控聚合制备得到分子量在合适的范围内(数均分子量在15000～100000的范围内)的高分子改性剂。本申请选择具有活性基团的苯乙烯类单体、丙烯酸酯类单体和丁二烯类单体进行聚合，得到具有活性基团的聚合物，该聚合物可与生物沥青中的活性基团产生反应，一方面提高了生物沥青的稳定性，另外该高分子改性剂本身具有的饱和主链与基质沥青相似，从而起到了偶联剂的作用，使得基质沥青与生物沥青的相容性得到了提高。在本专利技术的试验研究中将生物沥青与不同种类的高分子改性剂按不同的掺混比例进行混合，制得改性生物沥青。并与基质沥青的性能对比，进行改性生物沥青的稠度(针入度试验)、温度稳定性(软化点试验)和塑性(延度试验)指标的研究，综合分析不同高分子改性剂和掺混比例对改性生物沥青性能的影响，最后通过采用合理的掺混比例和高分子改性剂来改善生物沥青的性能，以满足规范要求，同时也为进一步的应用奠定基础。附图说明图1显示了根据本申请的方法制备的高分子改性剂的典型GPC曲线图(Mn＝30900，Mw/Mn＝2.22)；图2显示了根据实施例1a获得的聚合物1A的核磁氢谱图；图3显示了根据实施例1b获得的聚合物1B的核磁氢谱图；图4显示了根据实施例1c获得的聚合物1C的核磁氢谱图；图5显示了根据实施例2a获得的聚合物2A的核磁氢谱图；图6显示了根据实施例2b获得的聚合物2B的核磁氢谱图；图7显示了根据实施例2c获得的聚合物2C的核磁氢谱图；图8显示了根据实施例2d获得的聚合物2D的核磁氢谱图；图9显示了根据实施例3a获得的聚合物3A的核磁氢谱图；图10显示了根据实施例3b获得的聚合物3B的核磁氢谱图；图11显示了根据实施例4a获得的聚合物4A的核磁氢谱图；图12显示了根据实施例4b获得的聚合物4B的核磁氢谱图；图13显示了根据实施例5a获得的聚合物5A的核磁氢谱图；图14显示了根据实施例5b获得的聚合物5B的核磁氢谱图。具体实施方式以下通过具体实施例来进一步说明本专利技术。应该理解，本专利技术实施例所述方法仅用于说明本专利技术，而不限制本专利技术，在本专利技术的构思前提下对本专利技术制备方法和改性方法的简单改进都属于本专利技术要求保护的范围。实施例1-RAFT均相聚合实施例1a-单体苯乙烯(St)的RAFT均相聚合在单支口圆底反应瓶中按照配比([St]:[RAFT]:[引发剂]＝450～5000:3～5:1)加入苯乙烯单体，作为RAFT试剂的2-乙氧羰基丙烷-2-二硫代苯甲酸酯(EPDTB)，偶氮类引发剂(偶氮二异丁氰[AIBN]/偶氮二异庚氰[ABVN])，苯类溶剂(苯/甲苯/二甲苯)，磁力搅拌溶解。在所述聚合中，苯乙烯单体与RAFT试剂的摩尔浓度的比为(150～1000:3～5)，RAFT试剂与引发剂的摩尔浓度的比为(3～5:1)。置于冷冻冰盐水中通氩气鼓泡10min除去体系中的氧气，密封，抽真空、通氩气置换5次。避光条件下，50～100℃油浴锅中恒温反应。反应至聚苯乙烯的分子量达到15000～100000，加入冷冻的石油醚迅速停止反应。所得聚合物1A用于后续测试和试验。实施例1b-单体氯丁二烯(CP)的RAFT均相聚合在单支口圆底反应瓶中按照配比([CP]:[RAFT]:[引发剂]＝450～5000:3～5:1)加入氯丁二烯单体，作为RAFT试剂的2-乙氧羰基丙烷-2-二硫代苯甲酸酯(EPDTB)，偶氮类引发剂(偶氮二异丁氰[AIBN]/偶氮二异庚氰[ABVN])，苯类溶剂(苯/甲苯/二甲苯)，磁力搅拌溶解。在所述聚合中，氯丁二烯单体与RAFT试剂的摩尔浓度的比为(150～1000:3～5)，RAFT试剂与引发剂的摩尔浓度的比为(3～5:1)。置于冷冻冰盐水中通氩气鼓泡10min除去体系中的氧气，密封，抽真空、通氩气置换5次。避光条件下，50～100℃油浴锅中恒温反应。反应至聚氯丁二烯的分子量达到15000～100000，加入冷冻的石油醚迅速停止反应。所得聚合物1B用于后续测试和试验。实施例1c-单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)的RAFT均相聚合在单支口圆底反应瓶中按照配比([MMA]:[R本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性生物沥青的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)采用可逆‑休眠自由基聚合方法，以烯类单体制备高分子改性剂；2)将步骤1)中获得的高分子改性剂加入生物沥青中，在135℃下搅拌10‑30min；搅拌均匀后加入基质沥青中，在165℃下搅拌10‑30min，获得混合均匀的改性生物沥青；其中以改性生物沥青的总重量计，步骤2)中使用65～94％的基质沥青，5～25％的生物沥青和1～10％的高分子改性剂。

【技术特征摘要】
1.一种改性生物沥青的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)采用可逆-休眠自由基聚合方法，以烯类单体制备高分子改性剂；2)将步骤1)中获得的高分子改性剂加入生物沥青中，在135℃下搅拌10-30min；搅拌均匀后加入基质沥青中，在165℃下搅拌10-30min，获得混合均匀的改性生物沥青；其中以改性生物沥青的总重量计，步骤2)中使用65～94％的基质沥青，5～25％的生物沥青和1～10％的高分子改性剂。2.根据权利要求1所述的改性生物沥青的制备方法，其特征在于，可逆-休眠自由基聚合包括退化链转移自由基聚合(DTRP)和可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)。3.根据权利要求1所述的改性生物沥青的制备方法，其特征在于，可逆-休眠自由基聚合包括均相聚合和非均相聚合。4.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：惠嘉，王曈，朱宝林，李霖，柴智，江睿南，程寅，雷谦荣，
申请(专利权)人：交通运输部科学研究院，交科院公路工程科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11