[发明专利]一种改性煤沥青材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于道路铺设及镁碳砖粘合用的改性煤沥青材料及其制备方法和应用。

背景技术

煤沥青是煤深加工后的大宗产物,我国是煤碳大国,煤沥青产量已达到250万吨,因此煤沥青的开发利用一直是研究者所关心的课题。煤沥青可用作道路铺设材料的粘结剂、碳材料结合剂、涂料及镁碳砖粘结材料等。但由于含有较多的稠环芳烃，其中苯并芘具有致癌性，因而在二十世纪九十年代鉴于环保的要求首先从欧洲限制使用。近年来，随着石油资源的日趋紧缺，煤沥青的开发利用已是大势所趋。针对煤沥青毒性问题，已有文献进行了相关报导。如2007年《煤化工》第一期58至60页报导了题为《用聚合物试剂减少煤沥青中3,4-苯并芘的研究》，该方法采用聚合物经高温反应降低其致癌物含量的方法，但温度高达270度，易导致性能劣化。2007年《Current Science》93卷第4期540-544页报导了题为《Modification of coal tar pitch by chemical method to reduce benzo(a)pyrene》，该方法采用添加聚乙二醇等聚合物在过氧化物存在下发生化学反应，反应温度在115至160度，反应时间超过7小时，并需要氮气保护，该方法较前一方法温度有所降低，但存在反应时间长且条件苛刻等不利因素。2005年《Refractories and Industrial Ceramics》46卷第4期291页报导了商品名为ANKERSYN产品，关键技术在于高温真空制备步骤，获得软化点大于200度的中间相沥青，再通过添加溶剂调和获得软化点在90至110度的镁碳砖粘合剂，该产品具有高结焦值和低毒性的特点，满足德国标准，但该方法存在高温抽真空等复杂工艺缺点。

发明内容

本发明的目的为了解决上述的技术问题而提供一种改性煤沥青材料的制备方法，该方法可以大大降低煤沥青中致癌物苯并芘的含量，且制备工艺简单，整个制备过程在室温下进行，制备的改性煤沥青可以用于道路铺设及镁碳砖粘合用的改性煤沥青材料。

本发明技术方案

一种改性煤沥青材料，按重量份数计算，其组分组成及所含组分的重量份数如下：

原煤沥青          100份

水              100份

稳定剂           0.1～1份

芬顿试剂          1～20份

所述原煤沥青为中温煤沥青、高温煤沥青或改质煤沥青；

所述稳定剂为明胶或十二烷基磺酸钠，优选为明胶；

所述芬顿试剂是指过氧化氢和亚铁盐配制而成的氧化试剂；所述芬顿试剂中过氧化氢与亚铁盐的摩尔比，即过氧化氢：亚铁盐为1：0.5～2，优选为1：1～1.5；

所述的亚铁盐为硫酸亚铁、草酸亚铁或氯化亚铁，优选为硫酸亚铁。

上述的一种改性煤沥青材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）、将原煤沥青在脆性温度下充分冷冻，再经粉碎和筛分后制得粒度小于80目煤沥青粉，添加水和稳定剂，经搅拌机在转速1000～5000rpm，时间为5～30min，分散后获得悬浮液；

所述搅拌机选自高速剪切乳化机、螺旋桨分散机或胶体磨；

（2）、控制转速1000～5000rpm，常温下滴加芬顿试剂于步骤（1）所得的悬浮液中，控制滴加速率为5～100ml/min，加完后室温反应30～90min，最终得本发明的改性煤沥青。

本发明所得的改性煤沥青与石油沥青混合可以用于道路铺设，另外，本发明所得的改性煤沥青添加适当的环己烷等有机溶剂可以用于镁碳砖粘合剂。

    本发明的有益效果

本发明在常温下制备的改性煤沥青致癌物苯并芘含量大大降低，结焦值高，节能降耗，经过简单处理可以用于镁碳砖粘结剂和道路铺设材料的制备，避免污染环境，而且制备方法简单，反应和加工时间可控，不会放出刺激性有害气体，适合工业应用。

附图说明

图1、实施例3中所得的改性煤沥青与上海柯瑞炉料有限公司镁碳砖用粘结剂及原煤沥青的热重曲线图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进一步详细描述，但并不限制本发明。

本发明所用的热重实验方法，氮气氛围，升温速率10℃/min,温度范围室温至550℃，温度达到550℃后恒温至少60min。

本发明的改性煤沥青的苯并芘含量的测定方法，参照黄大军，煤沥青与聚合物反应减少苯并芘的研究，[硕士论文]，大连，大连理工大学，2006.