一种生物改性沥青及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种生物改性沥青及其制备方法，包括初级生物改性沥青、生物改性废橡胶、松脂岩粉等材料。从第三系泥岩用热碱水法抽提出沥青并对其进行改性，根据泥岩沥青中丰富的一元脂肪酸和高碳脂肪酸这一特点，利用微生物菌群对其进行发酵改性，提升了沥青的稳定性，为获得优质改性沥青提供了良好的材料。利用微生物对废橡胶进行脱硫发酵，具有操作简便、脱硫效果好且均匀、对环境污染小等优点。酵母菌代谢产物G‑SH对S‑C键其保护作用，获得的改性胶粉橡胶力学性能、动态力学性能得到明显改善。初级生物改性沥青、改性橡胶粉、松脂岩粉的复合改良了沥青的抗压性、热稳定性、水渗透性及耐磨性，大大提升了改性沥青的路用性能。

【技术实现步骤摘要】
一种生物改性沥青及其制备方法
本专利技术涉及沥青
，具体为一种生物改性沥青及其制备方法。
技术介绍
随着我国的经济快速发展，道路交通量迅速增长，我国的交通基础设施建设得到了快速发展，从而使交通运输能力得到了明显提高。由交通运输部的统计数据可知，2020年年末全国公路总里程达到527.73万公里，全国等级公路里程达到428.63万公里，其中高速公路里程达15.72万公里。目前，在道路工程领域内应用比较广泛的两种路面是沥青路面和水泥混凝土路面。与水泥混凝土路面相比，沥青路面具有行车平稳舒适、施工期短、便于养护维修等一系列特点，因而成为我国高等级公路、城市道路的主要路面形式。然而，由于交通量和车辆轴载不断增加，以及气候情况的影响，一些道路路面产生了严重的早期破坏现象，比如车辙、松散剥落、裂缝等现象。为了尽量减少这些破坏现象，许多道路科技工作者都致力于对改性沥青(改性剂有聚合物和天然沥青等)结合料和混合料的路用性能的研究。目前，沥青路面使用的改性沥青多数使用聚合物进行改性，所应用的沥青混合料类型包括沥青玛蹄脂碎石和沥青混凝土，所应用的路面结构层位包括上面层、中面层和下面层。我国《公路沥青路面施工技术规范》也只给出了聚合物(SBS类、SBR类、EVA类和PE类)改性沥青的技术要求。由于聚合物与基质沥青的相容性较差，所以在生产、运输、储存方面有特殊要求。一般在运输和储存方面，则需要不停地加热和搅拌，以减少离析现象产生，过程比较麻烦。由于存在以上不足，聚合物改性沥青的广泛应用在某种程度上受到了一定的限制。另外，随着我国汽车产业的迅速发展，报废的橡胶轮胎越来越多，废橡胶轮胎的污染问题非常严重，处理不当将是一种黑色垃圾。运用恰当的技术方法处理废旧橡胶轮胎，不但能消除对环境污染，而且可以实现资源的再生利用，促进节能减排。经研究表明，用废橡胶粉改性沥青修建的道路，不仅可以延长道路的使用年限，而且可以减小交通噪音，减薄路面结构层厚度。废橡胶粉还可以吸收光线，缓解强光扎眼的优点，提高行车的舒适性。传统废橡胶脱硫工艺利用较多化学物质，且存在一定毒副作用。利用氧化铁硫杆菌对废橡胶进行脱硫反应，增强了其表面活性，从而强化了与沥青的联结效果，提高了橡胶在热融沥青中的稳定性。因此，利用废橡胶等资源，制备一种粘性强，稳定性好的生物改性沥青很有必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种生物改性沥青及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：包括凹陷区第三系泥岩、废橡胶、松脂岩粉。一种生物改性沥青及其制备方法，其特征在于具体制作步骤为：取苏北盆地金湖凹陷、济阳坳陷、东营凹陷的第三系泥岩，用热碱水法抽提出1号沥青，热碱水抽提，主要包括两个阶段:浸煮阶段,即泥岩与热碱水接触,反应温度95℃、固/液质量比为1：1.5、碱浓度为0.25％、抽提时间15min、搅拌速度80-100r/min；沥青分离精制的离心操作温度为30～40℃,溶剂加量20％,离心速度1000r/min,获得1号沥青。将残渣置于马弗炉中加热到180℃,维持48h,后将加热的残渣再用热碱水法抽提出2号沥青。取150份1号沥青，50份2号沥青作为基质沥青放入反应釜中，同时加入20份植物油，4份的十二烷基苯磺酸钠，加热升温至200℃并保温溶胀30～60min，降温至160～170℃，用高速沥青剪切机以1200～1800r/min转速剪切30～50min，备用。将瘤胃菌科的Ruminococcus(瘤胃球菌属)、Ruminiclostridium(瘤胃梭菌属)、梭菌科的Clostridium(梭菌属)菌群，其中菌群配比比例3：1：5。加入含1份鬼伞粉的稻壳培养液的发酵罐中发酵72h，培养液中含稻壳、葡萄糖、蛋白胨、鬼伞粉，配比比例为50：30：19：1。鬼伞粉的加入会诱发上述微生物菌群对泥岩沥青中丰富的一元脂肪酸和高碳脂肪酸进行降解。将剪切完成后沥青混合物降温至37℃后移入发酵罐中，体积比例为1：3，慢速搅拌，用氢氧化钠调节pH至6～7，发酵1周。将发酵后的沥青混合液移至反应釜，加温至160～170℃，搅拌24h得初级生物改性沥青。将废橡胶粉加入发酵罐中进行脱硫发酵1～2周：发酵液中添加0.1份氧化铁，利用氧化铁硫杆菌、黄孢原毛平革菌、酵母菌共同发酵脱硫，菌种比例为5：1：2，利用发酵脱硫制得改性橡胶粉。氧化铁硫杆菌其能将胶粉表面的S代谢为硫盐，对胶粉表面的共轭C＝C双键有一定的破坏作用，在脱硫胶粉表面形成了S＝O基团，增大了溶胶份数；黄孢原毛平革菌将部分硫交联键氧化生成亚砜S＝O基团，部分亚砜基团继续被氧化生成砜O＝S＝O基团，该菌也能氧化破坏部分C＝C键生成C＝O基团，增强橡胶表面活性；酵母菌代谢产物G-SH也有定向对废胶粉脱硫的效果，使胶粉表面S-S键明显减少，对S-C键起保护作用,提升橡胶粉稳定性。发酵结束后，使用离心机200r/min分离提取改性橡胶，70-80℃烘干，研磨制备400目改性橡胶粉备用。取15～20份初级生物改性沥青，100～400份沥青，20～30份初级生物改性沥青，20～30份改性橡胶粉，20～60份松脂岩粉，0.1份稳定剂加入反应釜中，加热至160～170℃搅拌1h。将上述改性沥青加热至200-300℃，用高速沥青剪切机以1000～1500r/min转速剪切60-90min，即得生物改性沥青。根据上述技术方案，与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术(1)从凹陷第三系泥岩中提取沥青并进行改性，充分利用了现有的丰富地质资源，也为其他地区凹陷泥岩沥青的研究提供了参考；(2)根据泥岩沥青中丰富的一元脂肪酸和高碳脂肪酸这一特点，利用微生物菌群对其进行发酵改性，获得了初级生物改性沥青，为获得改性沥青提供了良好的改性材料；(3)利用微生物发酵对废橡胶进行脱硫，操作简便、脱硫效果好且均匀、对环境污染小。氧化铁硫杆菌其能将胶粉表面的S代谢为硫盐，对胶粉表面的共轭C＝C双键有一定的破坏作用，在脱硫胶粉表面形成了S＝O基团，增大了溶胶份数；黄孢原毛平革菌将部分硫交联键氧化生成亚砜S＝O基团，部分亚砜基团继续被氧化生成砜O＝S＝O基团，该菌也能氧化破坏部分C＝C键生成C＝O基团，增强橡胶表面活性；酵母菌代谢产物G-SH对S-C键其保护作用，提升橡胶粉稳定性。获得的改性胶粉橡胶稳定性、力学性能、动态力学性能都得到明显改善。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供如下技术方案：一种生物改性沥青及其制备方法，包括凹陷区第三系泥岩、废橡胶、松脂岩。一种生物改性沥青的制备方法，其特征在于具体制作步骤为：取苏北盆地金湖凹陷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物改性沥青，其特征在于：包括凹陷区第三系泥岩、废橡胶、松脂岩粉。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物改性沥青，其特征在于：包括凹陷区第三系泥岩、废橡胶、松脂岩粉。


2.一种生物改性沥青的制备方法，其特征在于具体制作步骤为：
(1)取凹陷区第三系泥岩，用热碱水法抽提出1号沥青，将残渣置于马弗炉中加热到180℃,维持48h,后将加热的残渣再用热碱水法抽提出2号沥青；
(2)取150份1号沥青，50份2号沥青作为基质沥青放入反应釜中，同时加入10-30份植物油，4份的十二烷基苯磺酸钠，加热升温至200℃并保温溶胀30～60min，降温至160～170℃，用高速沥青剪切机以1200～1800r/min转速剪切30～50min，得混合沥青备用；
(3)制备稻壳培养液，加入微生物菌群发酵72h后备用；
(4)将剪切完成后沥青混合物降温至37℃后移入发酵罐中，体积比例为1：3，慢速搅拌，用氢氧化钠调节pH至6～7，发酵1周；
(5)将发酵后的沥青混合液移至反应釜，加温至160～170℃，搅拌24h得初级生物改性沥青；
(6)将废橡胶粉进行脱硫发酵1～2周，分离提取改性橡胶，烘干制粉备用；
(7)取15～20份初级生物改性沥青，100～400份沥青，20～30份改性橡胶粉，20～60份松脂岩粉，0.1份稳定剂搅拌1h；
(8)将上述混合改性沥青加热至200-300℃，用高速沥青剪切机以1000～1500r/min转速剪切60-90min...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：史国民，
类型：发明
国别省市：江苏;32