一种海藻油生物沥青及海藻油生物沥青混合物的制备方法技术

本发明专利技术公开一种海藻油生物沥青的制备方法，将海藻油与醇类混合后进行酯化反应，将酯化反应的产物进行减压蒸馏‑缩合反应获得海藻油生物沥青；本发明专利技术还公开一种海藻油生物沥青混合物及其制备方法，将所述的海藻油生物沥青与基质沥青按1：9‑9：1的重量比混合后高速剪切30‑120min，即得；本发明专利技术采用海藻油进行海藻油生物沥青的制备，海藻价格低廉，来源丰富，是绿色可再生资源，可缓解石油、煤等资源枯竭和不可再生等问题；本发明专利技术的海藻油生物沥青和海藻油生物沥青混合物的制备工艺简单快捷，对环境无污染，原料简单易得，得到的产品可广泛应用于交通运输、建筑业、农业、水利工程、工业等各行业，有良好的经济效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种海藻油生物沥青及海藻油生物沥青混合物的制备方法
本专利技术涉及改性沥青和能源利用
，更具体的涉及一种海藻油生物沥青及海藻油生物沥青混合物的制备方法。
技术介绍
随着世界各国经济的发展，一条条纵横交错的沥青公路展现在世人的面前，沥青这个词语已经走进了大部分人的世界里。沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，是高黏度有机液体的一种，呈液态，表面呈黑色，可溶于二硫化碳。沥青是一种防水防潮和防腐的有机胶凝材料。传统沥青主要分为煤焦沥青、石油沥青和天然沥青三种，其中，煤焦沥青是炼焦的副产品；石油沥青是原油蒸馏后的残渣；天然沥青则是储藏在地下，有的形成矿层或在地壳表面堆积。而有望代替石油沥青的新型沥青材料：生物沥青，顾名思义，其就是从生物质资源中提取出来的。目前为止，对于生物沥青并没有一个明确的概念，根据国内外对生物沥青的研究工艺和研究现状，将生物沥青定义为以动植物为原料提取液态燃料工艺过程中分离出来的膏状材料，其性能与基质沥青相似或经过加工调配后符合沥青指标的材料。目前为止，几乎所有的沥青用量都来源于石油沥青。石油是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成，属于生物沉积变油，不可再生。而因为工业经济的发展，石油资源扮演着极其重要的角色，应用于生活的方方面面。2014年全球石油消费量达到421110万吨。其中，北美地区石油消费量为102440万吨，南美地区石油消费量为32650万吨，欧洲地区石油消费量为85890万吨，中东地区石油消费量为39300万吨，非洲地区石油消费量1794万吨，亚太地区石油消费量为142890万吨。据国际能源署公布的信息，根据现在的石油需求及消费趋势，世界已探明的石油储量，只够我们几十年之用。再加上石油资源分布的不均，其中大约1/3的石油资源分布于中东地区，我国石油储量更是贫乏，世界各国对石油资源的竞争态势愈演愈烈。这些问题的出现，使得我们不得不考虑石油沥青的代替品。因而，研发新型的沥青材料，进而替代石油沥青用于路面建设的发展，现在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可再生的新能源沥青材料，有着巨大的发展潜力，研究人员对此逐渐重视，也因此生物沥青的生产、性能改进及路面使用的研究已刻不容缓。当前国内对于生物沥青方面的研究还比较缺乏，而且在道路工程中的应用更是少之又少，只有少数试验研究而且主要是针对生物结合料的理化性质。中国生物质资源十分丰富，伴随着热裂解技术的推广和使用，部分高校和科研院所陆续开展的研究，大量的生物能源企业也陆续在国内建立并投产运行。相比其他生物质如动物粪便、农作物秸秆、植物油废料、废弃食用油等，藻类具有光合效率高、生长周期短、速度快的特点。微藻含油量达到40％-80％，这是其他生物质无法企及的，国内外很多机构对藻类生物质利用进行了研究。由于藻类油自身的特殊性导致藻类生物沥青也具有其他生物质沥青不可比拟的优点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种海藻油生物沥青及海藻油生物沥青混合物的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术的海藻油生物沥青的制备方法，将海藻油与醇类混合后进行酯化反应，将酯化反应的产物进行减压蒸馏-缩合反应获得海藻油生物沥青；所述的海藻油生物沥青在25℃针入度为25-200dmm，软化点为30-80℃，在5℃时的延度为0-15cm；重均分子量为1000-10000g/mol，质均分子量为50-5000g/mol。优选地，所述的海藻油生物沥青的制备方法包括以下步骤：(1)将海藻油与醇类按照1:3-8的体积比混合后，加入酯化催化剂进行酯化反应，控制酯化反应的时间为3-6h，温度为35-70℃，得到酯化产物；(2)将步骤(1)的酯化产物进行减压蒸馏-缩合反应，使酯化产物在减压蒸馏时进行缩合反应，使酯化产物的温度从30℃递升至160-200℃，控制减压蒸馏的真空度为0-0.1Mpa，减压蒸馏时间为3-6h，减压蒸馏结束后得到海藻油生物沥青。优选地，所述的酯化催化剂为浓度为98％的浓硫酸，所述酯化催化剂加入的量为海藻油与醇类总体积的10-20％。优选地，所述的醇类为甲醇和/或乙醇。优选地，所述步骤(2)酯化产物进行减压蒸馏的温度从30℃递升至160-200℃的步骤为：以30℃为基准温度，每次递升10-20℃，并使酯化产物在该温度下维持10-20min再进行下一次升温。优选地，所述的海藻油由含油量为15-80％的海藻制备而成。优选地，所述的海藻油的制备方法包括如下步骤：将含油量为15-80％的海藻烘干后进行压榨，然后用正己烷对压榨后的海藻饼进行萃取1-5次，再过滤，用环己烷洗涤滤液1-3次，将洗涤后的含有海藻油和正己烷的混合溶液在50-65℃下加热使正己烷蒸发完全，即得海藻油。本专利技术还提供一种海藻油生物沥青混合物，由所述的海藻油生物沥青与基质沥青混合后经过剪切搅拌制备而成。优选地，所述海藻油生物沥青混合物的制备方法包括以下步骤：将海藻油生物沥青与基质沥青按1:9-9:1的重量比混合后放入剪切机中，在搅拌条件下剪切30-120min，即得；所述剪切机的剪切速率为500-8000rpm，搅拌速率为100-1000rpm，混合物料的温度为120-150℃。优选地，所述的基质沥青为石油沥青、岩沥青、煤沥青的任意一种或一种以上的混合物。本专利技术由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：1、本专利技术采用海藻油进行海藻油生物沥青的制备，海藻内富含海藻油，含油量达到15％-80％，远远优于其他生物质，且海藻价格低廉，来源丰富，是绿色可再生资源，用海藻油生物沥青替代部分石油沥青、煤沥青等可降低沥青生产成本，缓解石油、煤等资源枯竭和不可再生等问题，降低沥青制造行业对石油、煤资源的依赖性，增加了海藻的产品附加值，使其得到高效利用。2、本专利技术将海藻油和醇类经过酯化反应后将酯化产物进行减压蒸馏，在减压蒸馏的同时促进酯化产物进行缩合反应，控制减压蒸馏时间和温度等参数，可以控制得到的海藻油生物沥青中间产物中的轻组分含量，并可以根据实际生产需求控制产物的分子量，且保证海藻油生物沥青中间产物在减压蒸馏过程中热化学性质稳定，抑制轻组分的挥发，从而提高得到的沥青材料的性能稳定性、生态环保性和经济性。3、采用本专利技术提供的制备方法得到的海藻油生物沥青在25℃下的针入度为25-200dmm，平均针入度为73.48dmm；软化点为30-80℃，平均软化点为38.95℃；5℃下的延度为0-15cm，平均延度为6.05cm；重均分子量为1000-10000g/mol，质均分子量为50-5000g/mol，说明本专利技术的海藻油生物沥青稳定性良好，三大性能指标优良，具有较好的高温和低温性能。4、本专利技术还提供一种海藻油生物沥青混合物及其制备方法，将本专利技术的海藻油生物沥青混合物与石油沥青、煤沥青、岩沥青等基质沥青进行混合剪切，通过对改性生物沥青的稠度、温度稳定性和塑性等指标的研究，综合分析不同掺混比例对海藻油生物沥青混合物性能的影响，采用合理的掺混比例来改善其使用性能，使得到的海藻油生物沥青混合物在25℃下的针入度为60.20dmm，软化点为53.85℃，5℃下的延度为6.61cm，同样拥有良好的性能指标，同时也为进一步的应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海藻油生物沥青的制备方法，其特征在于：将海藻油与醇类混合后进行酯化反应，将酯化反应的产物进行减压蒸馏‑缩合反应获得海藻油生物沥青；所述的海藻油生物沥青在25℃针入度为25‑200dmm，软化点为30‑80℃，在5℃时的延度为0‑15cm；重均分子量为1000‑10000g/mol，质均分子量为50‑5000g/mol。

【技术特征摘要】
1.一种海藻油生物沥青的制备方法，其特征在于：将海藻油与醇类混合后进行酯化反应，将酯化反应的产物进行减压蒸馏-缩合反应获得海藻油生物沥青；所述的海藻油生物沥青在25℃针入度为25-200dmm，软化点为30-80℃，在5℃时的延度为0-15cm；重均分子量为1000-10000g/mol，质均分子量为50-5000g/mol。2.根据权利要求1所述的海藻油生物沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将海藻油与醇类按照1：3-8的体积比混合后，加入酯化催化剂进行酯化反应，控制酯化反应的时间为3-6h，温度为35-70℃，得到酯化产物；(2)将步骤(1)的酯化产物进行减压蒸馏-缩合反应，使酯化产物在减压蒸馏时进行缩合反应，使酯化产物的温度从30℃递升至160-200℃，控制减压蒸馏的真空度为0-0.1Mpa，减压蒸馏时间为3-6h，减压蒸馏结束后得到海藻油生物沥青。3.根据权利要求2所述的海藻油生物沥青的制备方法，其特征在于：所述的酯化催化剂为浓度为98％的浓硫酸，所述酯化催化剂加入的量为海藻油与醇类总体积的10-20％。4.根据权利要求2所述的海藻油生物沥青的制备方法，其特征在于：所述的醇类为甲醇和/或乙醇。5.根据权利要求2所述的海藻油生物沥青的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)酯化产物进行减压蒸馏的温度从30℃递...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晶，张丰雷，侯典浩，姚小莉，曾翔，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西,45