一种道路沥青混凝土外掺剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种利用煤直接液化残渣制备道路沥青混凝土外掺剂的方法，通过在煤直接液化残渣中添加适量的塑化剂、偶联剂和橡胶粉，通过高温熔融、混合等工序制得可用于道路沥青混凝土的外掺剂。在不改变道路沥青混凝土配比的前提下，添加该类外掺剂可取代道路沥青混凝土中沥青总重量的１０－４０％，添加外掺剂后的道路沥青混凝土路用性能不但不降低，部分性能还得到改善和提高，而道路沥青混凝土材料成本却得到了降低，实现变废为宝，节能减排的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于煤化工固体废弃物在道路建筑材料中使用的
，具体涉及利用煤直接液化残渣复合道路浙青混凝土外掺剂及其制备方法。
技术介绍
众所周知，在煤制油技术中，煤直接液化技术在我国已经开始大规模工业化应用， 但是在煤直接液化过程中产生的残渣的处理却仍然没有得到很好的解决。由于世界能源危机，石油及其相关产品价格不断上涨，导致浙青价格也不断提高， 也使得道路建设材料成本不断增加。传统的浙青混凝土采用优质浙青和集料混合而成，不 但成本高，部分性能往往还不能完全满足路用性能要求，改性基质浙青使得浙青成本更高。 因此，迫切需要研制一种道路浙青混凝土外掺剂，一方面能够降低传统浙青混凝土材料的 价格，同时又能够弥补基质浙青部分性能不足的技术缺陷，这对于降低道路浙青混凝土材 料成本具有重要意义。而煤直接液化残渣由于其成本低，在道路混凝土材料领域具有很大 的潜在应用价值。煤直接液化残渣用作道路建筑材料
研究中，我们发现现有技术通常存在 当煤直接液化残渣掺入量增大时其基质浙青的性能会有比较大的影响，使得道路浙青混凝 土材料成本难以降低。例如中国专利申请(专利号200610012547. 9)，公开了一种道路浙 青改性剂及其应用方法，是将煤直接液化残渣粉碎至100目以下，与浙青在100-250°C范围 按煤直接液化残渣占改性浙青的重量比为5-30%混合均勻，得到的改性浙青中只有添加小 于7%重量比的煤液化残渣时(王寨霞，杨建丽，刘振宇.煤直接液化残渣对道路浙青改性 作用的初步评价.燃料化学学报，2007，35 (1) 109-1120)，所获得的改性浙青才具有使用 价值，而当残渣含量再提高后，由于浙青发脆，低温性能不好，难以满足路用性能要求。中国专利申请(专利号200710178082. 9)公开了一种用煤直接液化油渣制备改性 浙青的方法，将150-280°C的熔融状态的煤直接液化油渣和100-180°C的熔融状态的基质 浙青在150-280°C下搅拌均勻，形成熔融物，从而得到改性浙青，这种方法突出的问题是基 质浙青在混合时经历高温，极易造成基质浙青的老化，而且同样存在残渣掺量低的问题。因此要实现煤直接液化残渣在道路石油浙青中得到大掺量的应用，克服现有煤液 化残渣在道路石油浙青中掺量低的问题是正是本专利技术所要解决的关键问题。
技术实现思路
为了克服现有技术即煤直接液化残渣加入浙青制备改性浙青的技术思路的缺陷 或者不足，本专利技术利用煤液化残渣制备成浙青混凝土外掺剂，通过对煤直接液化残渣进行 改性，制备成用于道路浙青混凝土材料的外掺剂，从而提高了煤液化残渣在道路材料中的 应用量，进而有效降低浙青混凝土材料生产成本。为了实现上述技术任务，本专利技术采用如下技术方案予以实现一种道路浙青混凝土外掺剂，它是在煤直接液化残渣中添加增塑剂、橡胶粉、偶联剂和分散剂制成；其中，增塑剂为煤直接液化残渣总重量的5-20%，橡胶粉为煤直接液化残渣总 重量的5-15%，偶联剂为煤直接液化残渣总重量的0. 02-0. 1%，分散剂为煤直接液化残渣总 重量的 0. 05-0. 3%ο 需要说明的是，本专利技术中所述的煤直接液化残渣是煤直接液化后从减压蒸馏装置 排出的软化点不高于180°C，固体含量不超过50%重量百分比的煤残渣。所述的增塑剂为苯多酸酯类、柠檬酸酯、环氧化合物类、脂肪族二羧酸酯、单羧酸 酯、或磷酸酯类增塑剂。其中优选柠檬酸酯增塑剂为柠檬酸三正丁酯，环氧化合物类增塑剂 为环氧大豆油辛酯，苯多酸酯类增塑剂为偏苯三甲酸三(2-乙基)己酯。所述的橡胶粉为小于80目的再生橡胶粉。所述的偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯类偶联剂。所述的分散剂为溶剂型高分子分散剂或超分散剂。上述道路浙青混凝土外掺剂的制备方法，按照如下步骤进行首先，将煤直接液化 残渣在120-180°C的温度下进行熔融，然后，在煤直接液化残渣中添加增塑剂、橡胶粉、偶联 剂和分散剂，其中，增塑剂为煤直接液化残渣总重量的5—20%，橡胶粉为煤直接液化残渣总 重量的5—15%，偶联剂为煤直接液化残渣总重量的0. 02-0. 1%，分散剂为煤直接液化残渣 总重量的0. 05-0. 3% ；在140— 165°C下将上述原料进行高速搅拌或剪切10分钟，最后冷 却至常温得到质地均勻的道路浙青混凝土外掺剂。本专利技术与现有技术相比具有以下优点本专利技术使得煤液化残渣在道路浙青混凝土 中的应用得到大幅度提高，该类外掺剂在浙青混凝土中可替代常规浙青10-40%，实现了部 分取代价格昂贵的基质浙青。此外，该类外掺剂具有性能优良、易于储藏和施工工艺简单的 特点，将上述浙青混凝土外掺剂按照10-50%的浙青取代量加入浙青混凝土制备的道路材 料，其路用性能不降低，材料成本却得到了大幅下降，经济效益显著提高。与此同时，制备流 程简单，改性成本低，实现变废为宝。为实现可持续发展发挥着良好的社会效益。具体实施例方式为了改善浙青混凝土的水稳定性，添加的各种外掺剂主要有消石灰、水泥、化学抗 剥落剂、改性浙青，浙青胶浆掺消石灰、水泥后，浙青混凝土高温性能变好，但由于消石灰或 水泥比表面积大，掺入后会耗用过多的浙青，施工和易性变差，而且浙青混凝土的低温抗裂 性能下降。添加化学抗剥落剂施工方便，但是目前市场上的抗剥剂多是一些胺类产品，热稳 定性差，耐久性能也难保证，并且抗剥落剂对集料和浙青也有选择性。改性浙青对浙青混合 料水稳定性的改善效果显著，同时改善混合料的高低温性能，是较理想的改善措施，只是成 本较高。本专利技术的技术出发点正是将煤直接液化残渣改性成为一种低成本的改性浙青外掺 齐U。其原理是根据构成煤直接液化残渣几乎一半以上的组分是油分和浙青质，而油分和浙 青质正是构成石油浙青的两种重要组分，因此，煤直接液化残渣具有制备改性浙青的重要 基础。本专利技术中在煤直接液化残渣中加入增塑剂是促使油分和浙青质能够很好相容；加入 橡胶粉目的是让橡胶粉在吸收煤液化残渣中的油分活化后，具备一定的粘性，提高外掺剂 的低温性能；加入分散剂的目的是让该改性浙青外掺剂能很好地分散于基质浙青中；加入 偶联剂的目的是让煤直接液化残渣中的矿物质和未反应的煤能很好地与浙青相容而不分 罔。下面结合实施例对本专利技术进一步详细说明，需要强调的是，这些实施例是用于进一步理解本专利技术的实质，本专利技术不限于以下实施例。本专利技术提供的一种利用煤直接液化残渣制备道路浙青混凝土外掺剂的方法，包括 以下步骤(1)首先将煤直接液化残渣加热熔融，温度控制在120-180°c范围内。(2)将煤直接液化残渣总量的5_20wt%的增塑剂，5_15wt%的橡胶粉，0. 02-0. 1%偶 联剂，0. 05-0. 3%分散剂，依次加入热熔状态下的煤直接液化残渣中，然后在150°C下高速搅 拌或剪切10分钟；(3)冷却至常温，即得到质地均勻的浙青混凝土外掺剂。实施例1 煤直接液化残渣300克，加热到180°C，熔化以后，添加30克环氧大豆油辛酯，15克橡 胶粉，0. 06克氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，0. 3克超分散剂，降温到150°C，搅拌10分钟后 冷却至常温，获得试样1待用。实施例2:煤直接液化残渣300克，加热到160°C，熔化以后，添加15克柠檬酸三正丁酯，30克橡 胶粉，0. 3克KH550，0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种道路沥青混凝土外掺剂，其特征在于：它是在煤直接液化残渣中添加增塑剂、橡胶粉、偶联剂和分散剂制成；其中，增塑剂为煤直接液化残渣总重量的５－２０％，橡胶粉为煤直接液化残渣总重量的５－１５％，偶联剂为煤直接液化残渣总重量的０．０２－０．１％，分散剂为煤直接液化残渣总重量的０．０５－０．３％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：艾涛，赵鹏，王振军，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]