一种克拉玛依沥青干法改性剂及其应用制造技术

本发明专利技术公开一种克拉玛依沥青干法改性剂及其制备方法和应用，涉及道路工程材料领域，所述改性剂包括SBS改性剂、胶体稳定剂、复合交联剂，以及用于降低SBS改性剂造粒温度，并促进物料发生交联反应的第一组分调节剂；用于提高沥青高温性能的第二组分调节剂，本发明专利技术提供的改性剂不仅实现了应用SBS改性剂对克拉玛依沥青进行干法改性的技术难题，而且改性后的沥青混合料的高温稳定性及低温性能好，其路用性能远高于现有的其他沥青的水平。

【技术实现步骤摘要】
一种克拉玛依沥青干法改性剂及其应用
本专利技术涉及一种克拉玛依沥青干法改性剂及其使用方法，属于道路工程材料领域。
技术介绍
克拉玛依石化公司以克拉玛依九区稠油为原料生产的重交沥青蜡含量低，具有优异的低温性能和抗老化性能，在国内公路建设领域得到了广泛的应用。随着国内社会经济的快速发展，机动车保有量和车辆载重逐年攀升，公路部门对于路面材料质量的要求日益严格，重交沥青的性能指标已经无法满足重载路面的需要，在长期使用过程中容易出现车辙、低温开裂等路面病害，在此背景之下，SBS改性沥青应运而生。与重交沥青相比，SBS改性沥青具有优异而均衡的高低温性能和抗老化能力，已经得到了世界范围内的普遍认可和广泛应用，为了提高克拉玛依沥青的适用性，通常会对克拉玛依沥青进行改性后使用。目前，通常使用湿法工艺对克拉玛依沥青进行改性，在应用过程中，存在以下问题：在制备成品SBS改性沥青时要求基质沥青与SBS改性剂具有良好的相容性，否则制备得到的成品改性沥青难以稳定储存。良好的相容性与基质沥青的组分组成密切相关，根据组分组成理论，适合进行改性加工的基质沥青的芳香分含量一般不低于35％，沥青质在5％-10％区间，否则难以制备得到高品质的改性沥青产品。分析结果显示，克拉玛依的芳香分含量低于20％，沥青质含量小于1％，已经严重偏离适合改性的区间范围，导致改性剂与基质沥青得到相容性较差，难以制备得到性能稳定的成品SBS改性沥青。另外，沥青是一种由饱和分、芳香分、胶质、沥青质四组份组成的胶体结构，沥青质作为沥青胶体溶液的核心分散在其它组分中，形成稳定的胶体体系，是沥青的重要组分，沥青的许多性质都与沥青质的含量有关，特别对改性沥青的高温性能影响最为显著，过低的沥青质含量将会对改性沥青的高温性能造成严重的不良影响。因此克拉玛依沥青中低沥青质含量的组分特点决定了该种沥青不适合进行SBS改性，难以通过湿法工艺制备性能指标优异且稳定的SBS改性沥青，经过长期的研究与实践，这一点已经得到了国内沥青技术人员的共识。为了解决克拉玛依难以通过湿法改性的问题，国内沥青技术人员进行了诸多尝试，改进方法主要分为两种：基质沥青预处理和复合改性法。基质沥青预处理通过物理分离、化学反应等方法，对克拉玛依九区稠油的渣油沥青在改性之前进行预处理，从而提高沥青中沥青质和芳香分的含量，以适应改性的需要。预处理法目前主要有调和法和MOA法两种，其中调和法是指将克拉玛依沥青与诸如塔河等富含沥青质的沥青混合后再进行改性，但根据沥青的胶体理论，两种沥青的混合并非简单的物理混溶，加入塔河等高沥青质含量的沥青后，低温性能大幅度降低，难以生产合格的改性沥青。MOA法是以克拉玛依渣油为原料，经过一系列的高温反应、拔头处理得到沥青质含量相对较高的沥青，但是该方法存在以下几个问题：处理流程复杂，需要在高温条件下进行长时间的物理化学反应，需要新建工业装置进行处理；产品收率较低，产生大量的副产品难以处理；高温条件下将产生沥青烟气，对大气造成污染，难以适应日益严格的环保要求。复合改性法是指通过添加复合改性剂的方法，对克拉玛依沥青沥青高温性能差的问题进行改善。复合改性剂通常选用岩沥青、低标号石油沥青、石油树脂、多聚磷酸等高温增强类添加剂。研究结果表明，采用复合改性法并不能完全解决克拉玛依沥青难改性的问题，首先复合改性剂的加入虽然能够大幅改善高温性能，但却给低温性能造成了严重的损害，同时复合改性沥青的加入将“沥青-SBS改性剂”的两相体系变为了更为复杂的“沥青-SBS改性剂-复合改性剂”三相体系，造成了储存稳定性的进一步降低。干法改性与湿法改性的最明显区别在于干法工艺的改性过程由沥青工厂转移到了拌合站中，改性时间由湿法的20小时以上大幅缩短到100秒以下，这给改性带来了巨大的挑战。干法改性根据原理不同可以分为调合法、表面功能改性法、聚合物改性法。在以上3中干法改性技术中，以天然沥青为代表的调合法、以胶粉为代表的功能改性法较易实现，受拌和时间限制，聚合物改性法虽有少量应用，但绝大部分仅停留在调合性改善阶段，尚未在短时间内快速交联方面实现突破，只适用于组分组成较为合理的基质沥青，无法应用于组分组成不合理、沥青质含量过低的克拉玛依沥青。可见，无论采取何种方法均无法从根本上解决克拉玛依沥青难以改性的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的克拉玛依沥青改性困难，施工不便，改性后低温性能与高温性能差的技术问题，本专利技术提供一种用于克拉玛依沥青改性的干法改性剂，利用本专利技术提供的干法改性剂对克拉玛依沥青改性不仅方法简单，而且改性后的低温性能与高温性能均高于现有的克拉玛依改性沥青，大幅提高克拉玛依改性沥青混合料的路用性能，尤其是，利用本专利技术提供的干法沥青可以对改性沥青进行干法加工，直接将改性剂与沥青一同与石料拌合使用，在拌合提供的高温下通过石料的快速剪切、嵌挤过程达到改性的效果，不需要进行溶胀、剪切和发育处理。为了实现本专利技术的目的，本专利技术第一方面提供一种干法改性剂，包括：胶体稳定剂、复合交联剂，以及用于降低SBS改性剂造粒温度，并促进物料发生交联反应的第一组分调节剂；用于提高沥青高温性能的第二组分调节剂。其中，SBS改性剂、第一组分调节剂、第二组分调节剂、胶体稳定剂、复合交联剂的重量配比为：优选的，所述SBS改性剂、第一组分调节剂、第二组分调节剂、胶体稳定剂、复合交联剂的重量配比为：其中，所述SBS改性剂为线性或星型的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的一种或复配。其中，所述第一组分调节剂为邻苯二甲酸二甲酯、FCC油浆、糠醛抽出油、环烷油、石油常减压蒸馏的侧线油、废旧机油、回收地沟油的一种或复配。第一组分调节剂的添加能够对SBS改性剂起到预溶胀作用，一方面在造粒时可以降低SBS改性剂造粒温度，另一方面在使用过程中能够促进发生交联反应。其中，所述第二组分调节剂为改性硅铝碳黑、岩沥青、石墨烯中的一种或复配。其中，所述岩沥青为灰分不大于20％。其中，所述岩沥青的细度小于80目。第二组分调节剂的加入能够弥补克拉玛依沥青的组分缺点，使改性沥青混合料的高温性能得到大幅改善。硅铝碳黑是将煤矸石经过一系列物理、化学加工手段制成的硅铝炭黑,再经表面活化改性处理得到，它的加入不但对高温性能有所帮助，另一方面还能改善改性剂的加工性能；岩沥青富含大量的沥青质组分，能够对克拉玛依缺失的组分进行补充，大幅改善高温性能；石墨烯是单原子层厚度的石墨，它的每个碳原子与其相邻的3个碳原子能够形成共价键，剩余1个p轨道电子形成π键，π电子可以自由移动，是一种典型的二维材料，这种独特的结构使它成为促进沥青和SBS相容的材料，尤其对高温性能有较大改善。其中，所述胶体稳定剂由ZD-JD和水复配组成。其中，所述ZD-JD和水的重量份配比为1:0.5-2。ZD-JD是一种人工的无机非金属材料，属于三八面体式结构的层状硅酸盐矿物，具有纳米微晶结构，由氧化硅、氧化锂、氧化镁等组成。石油沥青的结构是以沥青质为核心，周围吸附部分树脂油分的互溶物而构成胶团，无数胶团分散在油分中而形成胶体结构，由于克拉玛依沥青中沥青质含量较少，难以形成稳定的胶体结构，ZD-JD的加入使这个问题得到解决。它预先与水混合，使用时在拌和站的强力挤压作用下即可形成稳定的凝胶，这种凝胶与沥青及SBS混合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种克拉玛依沥青干法改性剂，包括SBS改性剂，其特征在于，还包括：胶体稳定剂、复合交联剂，以及用于降低SBS改性剂造粒温度，并促进物料发生交联反应的第一组分调节剂；用于提高沥青高温性能的第二组分调节剂。

【技术特征摘要】
1.一种克拉玛依沥青干法改性剂，包括SBS改性剂，其特征在于，还包括：胶体稳定剂、复合交联剂，以及用于降低SBS改性剂造粒温度，并促进物料发生交联反应的第一组分调节剂；用于提高沥青高温性能的第二组分调节剂。2.如权利要求1所述的改性剂，其特征在于，所述第一组分调节剂选自邻苯二甲酸二甲酯、FCC油浆、糠醛抽出油、环烷油、石油常减压蒸馏的侧线油、废旧机油、回收地沟油的一种或复配。3.如权利要求1所述的改性剂，其特征在于，所述第二组分调节剂选自改性硅铝碳黑、岩沥青、石墨烯中的一种或复配。4.如权利要求1所述的改性剂，其特征在于，所述复合交联剂包括硫磺、三烯丙基异氰脲酸酯、苯基邻甲苯基胍。5.如权利要求1-4任一所述的改性剂，其特征在于，所述第一组分调节剂，第二组分调节剂，胶体稳定剂和复合交联剂的重量份配比为：6.一种制备权利要求5所述的克拉玛依沥青干法改性剂的方法，其特征在于，包括：将SBS改性剂和第一组分调节剂进行混合处理，得到第一混合料；对所述第一混合料降温处理后，加入第二组分调节剂进行搅拌，得到第二混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐国奇，
申请(专利权)人：国路高科北京工程技术研究院有限公司，河南国路高科新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11