温拌硫磺沥青混合料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种温拌硫磺沥青混合料及其制备方法，温拌硫磺沥青混合料包括温拌硫磺沥青4.0~6.0份、矿粉1.0~3.0份和集料91.0~95.0份；其中温拌硫磺沥青包括温拌剂0.5~7份，基质沥青33~79.5份和硫磺20~60份；所述温拌剂采用以下方法制备：在催化剂作用下，高分子烷烃与卤素单质反应得到中间体；芳烃油与络合物在催化剂作用下反应得到芳烃络合组分；将芳烃络合组分导入中间体在一定温度下进行反应、熟化得到温拌剂。本发明专利技术的混合料使用了含温拌剂的硫磺沥青，温拌剂提高了沥青的热稳定性，改善了抗老化性能，降低了混合料的使用温度，减轻了混合料在使用中因释放有害气体而对空气的污染。

Warm mix sulfur asphalt mixture and preparation method thereof

The invention discloses a sulfur warm mix asphalt mixture and its preparation method, warm mix asphalt mixture including sulfur, sulfur warm mix asphalt 4.0~6.0 powder 1.0~3.0 and 91.0~95.0 aggregate; the warm mix asphalt including sulfur warm mix agent 0.5~7, asphalt 33~79.5 and 20~60 parts of the sulfur; warm mix agent was prepared in the presence of catalyst, alkanes and halogenelemental reaction polymer obtained intermediates; aromatic oil and aromatic components of complex reaction complex in the presence of catalyst; aromatic complex components into the intermediate reaction at a certain temperature, curing by warm mix agent. The invention uses a mixture of sulfur containing asphalt warm mix agent, warm mix agent to improve the thermal stability of asphalt, improve the anti-aging properties, reducing the temperature of mixture, reduce the mixture in use for the release of harmful gases and air pollution.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种温拌硫磺沥青混合料及其制备方法，尤其是一种抗车辙的沥青混合料及其制备方法。属于石油工业及基础材料化学领域。
技术介绍
由于我国车辆的日益增加以及运输的重载化等原因，沥青路面发生车辙、拥包等现象日趋严重，在我国南方炎热地区尤为突出。该现象已成为我国目前沥青公路主要的破坏形式之一，严重影响了沥青路面行车安全及使用寿命。从胶结料本身而言，沥青的60℃粘度偏低也是引起这一破坏现象的原因之一。沥青的60℃粘度作为表征沥青高温稳定性的指标之一，能够很好地模拟沥青路面在夏季路表温度达到60℃高温时，沥青的抗流动性能。交通部颁布的《公路沥青路面施工技术规范》中“道路石油沥青技术要求”把道路沥青的60℃动力粘度正式列为了道路沥青产品技术指标。因此，如何有效地提高道路石油沥青60℃动力粘度显得尤为重要。为提高沥青的60℃动力粘度，改善沥青的高温稳定性，特开平8-12977、CN1289818A、CN1076386C等采用氧化或半氧化方法，在一定温度下，通过往沥青中通入空气，使沥青发生氧化、聚合等反应，改变了沥青的组成结构，实现了提高沥青粘度的目的。然而，沥青路面随使用年限的增加，其中的沥青组分会因光照而老化，性质变差，路况质量变坏。而采用氧化法生产沥青实际上是一种使沥青组分在应用于道路之前预先老化的过程，在改善了沥青使用性能的同时也会缩短了沥青在路面上的使用寿命，而且氧化法生产沥青会耗能多，并且产生较多的废气，对人的健康和环境造成不利影响。CN97116936.5提供了一种60℃粘度较高的重交通道路沥青的生产方法。该沥青由阿曼直馏沥青经丙烷脱油工艺处理后，再经半氧化工艺处理，即采取溶剂抽提和半氧化法结合制备高粘度沥青，但该方法工艺复杂，抽提过程需要大量的溶剂，操作压力较大，溶剂还容易引起火灾；氧化过程同样会产生大量废气，造成空气污染。CN201210561929.2公开了一种沥青漆，包括：氯化钾、间硝基苯酚、蒽醌、十二烷基苯磺酸钠、四乙基氯化铵、十六烷基三丁基溴化磷、4-溴-1-丁醇、己酸二乙氨基乙醇酯、三氟乙酰丙酮镨。该专利中虽然用到了蒽醌，但该专利目的是制备沥青漆，而不是用于改善道路沥青的60℃粘度。CN201110441529.3本专利技术公开了一种高粘度改性沥青，由普通A级沥青、热塑性弹性体、高苯乙烯、增容剂、稳定剂组成，经溶胀、剪切或研磨、发育等工艺步骤得到60℃粘度较高的改性沥青。但该方法对设备要求较为苛刻，材料和设备投资较高，会大幅度增加生产成本，而且产品的储存稳定性存在问题，长时间储存后容易发生分层离析现象。研究发现，把硫磺添加到沥青中制备成硫磺沥青，用硫磺沥青混合料铺筑的公路具有明显的抗车辙性能。然而，因硫磺沥青混合料在使用中会释放大量的硫化氢、二氧化硫等有害气体，使其应用受到了限制。如何研制出既能用硫磺沥青混合料铺筑公路，改善其抗车辙性能，又尽量减少空气污染，成为新的研究课题。这就需要将硫磺沥青与温拌技术结合起来。以往的温拌沥青技术主要有三种方式：一是采用蒸发残留物含量较高的乳化沥青，在80℃~120℃温度下与石料拌合，该方式较热拌沥青的温度低约30℃~50℃；二是在拌制混合料时把水（或表明活性剂的水溶液）与沥青同时加入拌合罐中，由于水的存在，使沥青发泡，达到降粘效果。但上述两种方法会产生大量的水蒸气，容易引起设备腐蚀，还经常会发生石粉结团甚至造成拌合设备堵塞问题，给生产带来不便。此外，由于剩余未挥发的水分保留在混合料中，会影响混合料初期性能。第三种方法是预先将温拌剂添加到沥青中，然后采取与通常的热拌沥青混合料同样的生产方式，便于操作，容易被生产单位所接受。该种方法通过预先在沥青中添加温拌剂，降低了沥青的高温粘度，改变了沥青的粘温曲线，从而降低了沥青与石料的拌合温度，达到温拌效果。但目前所用的温拌剂在降低沥青高温粘度的同时，通常也会引起沥青60℃粘度的减小，使沥青混合料的高温稳定性受到损失；或者相反，在不降低60℃粘度时，会引起沥青延伸度的损失，从而降低了沥青的低温性能。总之，目前所用的温拌剂均是在使沥青达到温拌效果的同时，是以损失沥青的高温性能或低温性能为代价的。CN201010233760.9采用烷基胺、酰胺、季铵盐类阳离子表面活性剂和氯化钙、水为原料制成温拌剂。与其叫做“沥青温拌剂”，其实就是一种表面活性剂的水溶液。在制备沥青混合料时将其添加到沥青中，然后再添加石料。与沥青一起搅拌时，这种表面活性剂水溶液受热后会发泡，带动沥青也发泡，起到温拌效果。但由于发泡作用，容易引起突沸，操作不便，水蒸气还容易引起设备腐蚀以及石粉结团堵塞设备，不易被用户接受。CN200910069522.6公开了一种温拌沥青添加剂及其制备方法，该添加剂是通过将去离子水加入到事先配成的聚乙烯醇水溶液中，然后依次加入松香季铵盐、芳香烃季铵盐乳化剂、脂肪烃季铵盐乳化剂、非离子型表面活性剂，搅拌溶解，再将事先配成的聚丙烯酰胺水溶液和三乙醇胺加入，混合搅拌至溶解均匀后即为成品。该添加剂能够明显降低沥青拌合温度，沥青混合料各项路用性能指标也符合要求，但是该添加剂不仅成分复杂，增加了制备的难度和成本，不利于实际应用。而且添加到沥青中虽然能够降低沥青的高温粘度，但同时也会带来负面影响即降低了沥青的软化点和60℃粘度，从而损失了高温稳定性，会使路面容易发生车辙或拥包。CN201110158370.4公开了一种温拌沥青添加剂及其制备方法，是在溶剂体系中采用一种聚醚改性有机硅聚合物组成的添加剂。可以有效降低沥青拌合温度40℃左右，且温拌沥青各项性能指标不低于热拌沥青，但缺乏相关的测试方法和实例数据支持。CN200880116767.7利用表面活性剂组分、蜡组分、树脂组分制备了沥青温拌剂。其中的表面活性剂组分为胺类，包括二胺、多胺、酰胺等，利用其润滑作用，起到温拌效果；蜡组分包括植物蜡、动物蜡、矿物蜡、酰胺蜡、氧化蜡等，树脂组分包括植物树脂和石油树脂如妥尔油沥青、松焦油沥青、松香、酚醛树脂等。蜡组分和树脂组分起到增粘效果，以弥补由于上述表面活性剂组分引起的沥青粘度的损失。该专利所用的组分过多，虽然可以利用其中的表面活性剂组分的润滑作用，起到温拌效果，但很容易降低沥青的60℃粘度，影响沥青的高温稳定性，还会降低沥青与石料的粘附性。虽然添加的树脂组分如松香、酚醛树脂等可弥补由于上述表面活性剂组分引起的沥青粘度的损失，但树脂组分与沥青的相容性不好，长时间储存时容易引起沥青分层，同时由于其硬度较高，只能提高沥青的高温性能，而不能改善沥青的低温性能，容易引起沥青低温开裂，也会影响沥青与石料的粘附性。CN201310174417.5利用酰胺类、芳烃油、粘结剂组分制备了沥青温拌剂。其中的酰胺类为乙撑双油酸酰胺和芥酸酰胺中的一种或两种，利用其润滑性降低沥青的拌合温度；粘结剂为二甲基氨基丙胺、N-氨基乙基哌嗪、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺中的一种或几种。方法是先将酰胺类和芳烃油加热融化后混合均匀，然后添加粘结剂，再搅拌混合均匀。之后降温至粘稠状，进行造粒、晾干、粉碎、过筛，得到粒径小于20目的颗粒状物质，即为沥青温拌剂。该专利中酰胺类在降低沥青拌合温度的同时，很容易降低沥青的60℃粘度，影响沥青混合料的高温稳定性，还会降低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温拌硫磺沥青混合料，其特征在于：以混合料总质量计，包括以下质量份数的组分：温拌硫磺沥青          4.0 ~6.0份矿粉                  1.0~3.0份集料                  91.0~95.0份其中所述的温拌硫磺沥青包括以下质量份数的组分：基质沥青              33~79.5份温拌剂                0.5~7份硫磺                  20~60份所述温拌剂采用以下方法制备：a. 将高分子烷烃加热熔融后加入卤素单质和催化剂Ⅰ，通入保护气，反应得到中间体；b. 向芳烃油中添加络合物和催化剂Ⅱ，搅拌反应得到芳烃络合组分；c. 将步骤b中所述芳烃络合组分导入步骤a中的中间体中，通入保护气，反应得到粘稠物；d. 将步骤c得到的所述粘稠物熟化，得到所述温拌剂；所述高分子烷烃为C30~C130的烷烃摩尔含量在90%以上的混合高分子烷烃；所述催化剂Ⅰ选自无水CuCl2、无水MnCl2、无水CrCl3和无水NiCl2中的至少一种；所述催化剂Ⅱ选自Cu、Fe、Zn、Cr和Ni中的至少一种；所述络合物选自[Cu(NH3)4]SO4、[Pt(NH3)2]Cl2、K[Pt(C2H4)Cl3]、K4[Fe(CN)6]、K3[Fe(CN)6]、Fe4[Fe(CN)6]3、Ni(CO)4、[Co(NH3)5Cl]SO4、(NH4)3[Cr(NCS)6]中的至少一种。...

【技术特征摘要】
1.一种温拌硫磺沥青混合料，其特征在于：以混合料总质量计，包括以下质量份数的组分：温拌硫磺沥青4.0~6.0份矿粉1.0~3.0份集料91.0~95.0份其中所述的温拌硫磺沥青包括以下质量份数的组分：基质沥青33~79.5份温拌剂0.5~7份硫磺20~60份所述温拌剂采用以下方法制备：a.将高分子烷烃加热熔融后加入卤素单质和催化剂Ⅰ，通入保护气，反应得到中间体；b.向芳烃油中添加络合物和催化剂Ⅱ，搅拌反应得到芳烃络合组分；c.将步骤b中所述芳烃络合组分导入步骤a中的中间体中，通入保护气，反应得到粘稠物；d.将步骤c得到的所述粘稠物熟化，得到所述温拌剂；所述高分子烷烃为C30~C130的烷烃摩尔含量在90%以上的混合高分子烷烃；所述催化剂Ⅰ选自无水CuCl2、无水MnCl2、无水CrCl3和无水NiCl2中的至少一种；所述催化剂Ⅱ选自Cu、Fe、Zn、Cr和Ni中的至少一种；所述络合物选自[Cu(NH3)4]SO4、[Pt(NH3)2]Cl2、K[Pt(C2H4)Cl3]、K4[Fe(CN)6]、K3[Fe(CN)6]、Fe4[Fe(CN)6]3、Ni(CO)4、[Co(NH3)5Cl]SO4、(NH4)3[Cr(NCS)6]中的至少一种。2.根据权利要求1所述的温拌硫磺沥青混合料，其特征在于：所述集料选自石灰岩、玄武岩、安山岩或花岗岩集料中的至少一种；所述矿粉由矿石研磨而成，其中粒径小于0.075mm的颗粒所占比例按质量分数计大于70%。3.根据权利要求1所述的温拌硫磺沥青混合料，其特征在于：制备温拌剂时，步骤a中制备中间体的反应温度为400℃~480℃，反应压力为3~5MPa，反应时间为30～60min。4.根据权利要求1所述的温拌硫磺沥青混合料，其特征在于：制备温拌剂时，步骤a中所述卤素单质的用量为高分子烷烃的摩尔数的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈保莲，范思远，张静，宁爱民，李志军，程国香，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11