一种生物质材料基再生沥青及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种生物质材料基再生沥青，该再生沥青包括以下原料（按质量份数计）：30～40份废旧沥青，10～20份新沥青，10～20份木焦油，3～6份生物质纤维，3～5份增塑剂，0.5～1.5份稳定剂，0.2～0.5份增容剂。本发明专利技术还公开了一种生物质材料基再生沥青的制备方法，包括制备再生沥青初样和制得再生沥青两个步骤。生物质材料基再生沥青可有效恢复废旧沥青路用性能，尤其对废旧沥青的抗氧化老化和低温抗裂性能提升显著，且制备工艺简单，易操作，制备成本低。

A biomass-based recycled asphalt and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种生物质材料基再生沥青及其制备方法
本专利技术属于新材料领域，也涉及废弃物可持续再生利用领域，具体涉及一种生物质材料基再生沥青及其制备方法。
技术介绍
据不完全统计，我国每年仅高速公路就产生约1.2亿吨废旧沥青混合料，若将废旧路面材料（RAP）再生循环应用于道路基础设施建设和养护，变废为宝，形成一个符合循环经济模式的产业链，可以避免废弃材料堆放对土地的占用和对环境的污染，在减少石料、沥青、水泥需求的同时降低筑路和养护成本，具有显著的社会效益和环境效益。当前我国废旧沥青混合料循环再生利用多采用添加再生剂以恢复其路用性能，因此，沥青再生剂性能优劣至关重要。国内用于沥青再生的再生剂一般是由原油蒸馏产物（如机油、柴油、润滑油）及其它富含芳香烃的矿物油或树脂构成。柴油、机油类轻质油虽对沥青有很好的渗透和软化效果，但闪点一般都不超过100℃，施工安全性较差；重质矿物油类再生剂再生的沥青高低温性能均不理想，其价格也比较昂贵；其它富含芳烃类的矿物油在高温加热过程中会产生很多有毒气体，环境友好性较差。抗老化性能和低温抗裂性能是影响再生沥青推广应用（尤其是寒冷地区和高掺量RAP工况下）的核心问题。由于石油基再生剂中芳香分含量较高，不饱和键较多，在高温条件下易发生氧化反应生成羰基，因而抗老化性能较差。另外，老化作用导致沥青变硬变脆，进而严重影响废旧沥青的低温粘结强度和延度，常规沥青再生剂粘结效果不佳，因而制备的再生沥青低温性能较差。作为典型的生物质材料，木焦油的主要成分为直链烷烃及其衍生物，其具有闪点高、产量大、价格低等特点，且具有很强的抗氧化性，用于制备再生沥青具有显著的优势。同时，生物质纤维稳定剂是制备高性能沥青的重要外掺剂，其价格低廉、可再生、低污染和来源广泛的特点使其日益受到新型材料研究者及工业企业的青睐。生物质纤维抗拉强度高、弹性模量大，可极大地提高再生沥青的高温稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性能等，使再生沥青使用寿命大大延长。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的第一目的在于提供一种生物质材料基再生沥青，其具有优良的抗老化性能和低温抗裂性，且施工和易性较好。本专利技术的第二目的在于提供一种生物质材料基再生沥青的制备方法，该方法简单，易于操作，节能环保且制备成本低，能够显著改善废旧沥青的路用性能。为实现以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种生物质材料基再生沥青，包括以下原料（按质量份数计）：30～40份废旧沥青，10～20份新沥青，10～20份木焦油，3～6份生物质纤维，3～5份增塑剂，0.5～1.5份稳定剂，0.2～0.5份增容剂。进一步地，所述的一种生物质材料基再生沥青，包括以下原料（按质量份数计）：30～35份废旧沥青，15～20份新沥青，15～20份木焦油，4～5份生物质纤维，3.5～4份增塑剂，0.8～1.0份稳定剂，0.3～0.4份增容剂。进一步地，所述的废旧沥青为：通过溶剂抽提和旋转蒸发的方法从废旧沥青路面材料中回收的老化沥青；所述的新沥青为70#基质沥青。进一步地，所述的木焦油含水量＜5%，甲酚含量＞10%。进一步地，所述的生物质纤维取自竹木剩余物，主要为毛竹和木材的茎杆或树皮制成的改性絮状纤维，长度为400μm～2000μm，相对密度0.91～0.95，含水率＜3%。进一步地，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯；所述的稳定剂为月桂基丙撑二胺；所述的增容剂为顺丁烯二酸酐或顺丁烯二酸酐接枝物。一种生物质材料基再生沥青的制备方法，包括如下步骤：（1）将新沥青与废旧沥青按上述配比混合后加热，向加热后的混合沥青中依次加入木焦油、生物质纤维，经剪切、搅拌，得到再生沥青初样；（2）向步骤（1）中得到的再生沥青初样中依次加入增塑剂、稳定剂、增容剂，搅拌，制得再生沥青。进一步地，所述步骤（1）中的加热温度为150～160℃；剪切速率为1500～2500r/min，剪切时间为15～25min；搅拌时间为15～25min。进一步地，所述步骤（2）中的搅拌时间为10～20min。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术采用的原料组分木焦油在再生沥青中起抗老化剂和增容剂的作用。由于木焦油中含丰富的甲酚，其抗热氧老化作用明显，因而有利于抑制再生沥青进一步老化。同时，作为一种生物质焦油，木焦油中含有大量的酯、羟基衍生物和环氧基团，使其可与沥青中的组分形成氢键及范德华力，进而增强再生沥青分子间的交联程度，提高再生沥青的粘结性能和热稳定性；（2）生物质纤维具有显著的增韧和阻裂作用，改性后的竹木复合纤维可通过桥接作用增强废旧沥青与新沥青及其它助剂间的粘结，并在再生沥青内建立稳定的空间立体网络结构，使再生沥青各组分间的连接作用更加紧密，在提升木焦油与老化沥青间配伍性的同时协同改善再生沥青的弹性功能，最终使再生沥青的低温抗裂性能显著提高；且其价格低廉、可再生、低污染和来源广泛的特点使其日益受到新型材料研究者及工业企业的青睐，生物质纤维抗拉强度高、弹性模量大，可极大地提高再生沥青的高温稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性能，使再生沥青使用寿命大大延长；（3）本专利技术中加入的稳定剂为月桂基丙撑二胺，是为了中和部分未反应的增塑剂，避免过度交联；（4）本专利技术中的生物质材料基再生沥青性能稳定，尤其是抗老化性能和低温抗裂性能优异；且制备方法简单，易于操作，成本低廉，过程环保，具有广阔的应用前景。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面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。以下实施例中所用的原料如下：废旧沥青是采用溶剂抽提方法从回收的废旧沥青路面材料(RAP)中回收的老化沥青，其技术指标见表1。表1废旧沥青技术指标新沥青为茂名市正诚石油化工有限公司生产的高富70#基质沥青，其技术指标见表2。表2新沥青技术指标所用木焦油取自湖南省株洲市攸县某环保木炭厂，其原料为毛竹，且木焦油含水量小于5%，甲酚含量大于10%。生物质纤维为实验室内自制的毛竹和木材的茎杆或树皮制成的改性絮状纤维，长度为400μm～2000μm，相对密度0.91～0.95，含水率＜3%；其无机元素成分组成见表3。表3生物质纤维的无机元素成分组成增塑剂邻苯二甲酸二辛酯、稳定剂月桂基丙撑二胺和增容剂顺丁烯二酸酐均购自长沙吉瑞化玻仪器设备有限公司，分析纯。实施例1：一种生物质材料基再生沥青，包括以下原料（按质量份数计）：30份废旧沥青，20份新沥青，15份木焦油，5份生物质纤维，3.5份增塑剂，0.8份稳定剂，0.3份增容剂。一种生物质材料基再生沥青的制备方法，包括以下步骤：（1）将新沥青与废旧沥青按比例混合后加热至160℃，向加热后的混合沥青中依次加入木焦油、生物质纤维，以2000r/min的速率剪切20min后搅拌20min，得到再生沥青初样；（2）向步骤（1）中得到的再生沥青初样中依次加入增塑剂、稳定剂、增容剂，搅拌15min，制得再生沥青。实施例2：一种生物质材料基再生沥青，包括以下原料（按质量份数计）：40份废旧沥青，20份新沥青，15份木焦油，6份生物质纤维，5.0份增塑剂，1.0份稳定剂，0.4份增容剂。一种生物质材料基再生沥青的制备方法，包括以下步骤：（1）将新沥青与废旧沥青按比例混合后加热至160℃，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质材料基再生沥青，其特征在于，包括以下原料：30～40份废旧沥青，10～20份新沥青，10～20份木焦油，3～6份生物质纤维，3～5份增塑剂，0.5～1.5份稳定剂，0.2～0.5份增容剂。

【技术特征摘要】
1.一种生物质材料基再生沥青，其特征在于，包括以下原料：30～40份废旧沥青，10～20份新沥青，10～20份木焦油，3～6份生物质纤维，3～5份增塑剂，0.5～1.5份稳定剂，0.2～0.5份增容剂。2.根据权利要求1所述的一种生物质材料基再生沥青，其特征在于，包括以下原料：30～35份废旧沥青，15～20份新沥青，15～20份木焦油，4～5份生物质纤维，3.5～4份增塑剂，0.8～1.0份稳定剂，0.3～0.4份增容剂。3.根据权利要求1或2所述的一种生物质材料基再生沥青，其特征在于，所述的废旧沥青为：通过溶剂抽提和旋转蒸发的方法从废旧沥青路面材料中回收的老化沥青；所述的新沥青为70#基质沥青。4.根据权利要求1或2所述的一种生物质材料基再生沥青，其特征在于，所述的木焦油含水量＜5%，甲酚含量＞10%。5.根据权利要求1或2所述的一种生物质材料基再生沥青，其特征在于，所述的生物质纤维取自竹木剩余物，主要为毛竹和木材的茎杆或树皮制成的改性絮状纤维，长度为400μ...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘克非，蒋康，张雪飞，吴超凡，叶泳，周佳，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43