[发明专利]一种净化汽车尾气的高粘沥青材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种净化汽车尾气的高粘沥青材料及其制备方法。该高粘沥青材料，按重量份计包括：基质沥青100份；沥青改性剂1～20份；生物质重油3～20份；热塑性嵌段共聚物5～18份；稳定剂0.1~1份；DOA 1～15份。所述沥青改性剂是以镧系金属氧化物为载体，以过渡金属氧化物为催化活性组分。本发明的高粘沥青材料实现了在路面温度范围内，不论有无太阳光，均可对汽车尾气中氮氧化物等主要污染物进行高效持久的净化，同时有效降低了城市路面噪音污染，增强了路面摩擦力，抑制了水膜产生，可广泛应用于现代沥青路面以及海绵城市的建设中。

技术领域

本发明涉及一种高粘沥青材料及其制备方法，特别涉及一种净化汽车尾气的高粘沥青材料及其制备方法。

背景技术

随着汽车工业的发展，汽车保有量的增加，汽车尾气产生的危害也越来越严重，对生态环境平衡及人类身体健康都造成了一定的损害，是环境污染源之一。汽车尾气中所含污染物主要包括燃料不完全燃烧产生的CO，可造成光化学烟雾的碳氢化合物，对人体危害极大的氮氧化物，以及SO₂和微小颗粒（碳烟、铅氧化物等重金属氧化物等组成）等。另外，经近几年的研究表明，机动车尾气排放也造成了城市地区NH₃的主要排放源。机动车尾气中的氨气产生有两方面，一是燃料的燃烧；二是尾气催化装置消除氮氧化物过程中的二次产物，此过程产生的氨要比燃料燃烧产生的氨还要多。由此，对于汽车尾气污染的防治研究就显得尤为重要和紧迫。

汽车尾气污染的防治主要分为污染源控制和机外净化两种形式，其中机外净化主要是在沥青混合料中添加可净化尾气中有害气体的添加剂，以减少CO、NO_x、NH₃的含量。

随着中国高等级公路的迅速发展，人们对道路的安全性、舒适性、环保性等方面提出了更高的要求，而随之开发出的排水性路面则可满足上述要求。排水性路面又称多孔沥青路面，指经压实后路面空隙率达到20%以上的开级配磨耗层路面，其混合料内部可形成排水通道。经验表明，排水路面使用的胶结料必须使用聚合物改性沥青，尤其是高粘度改性沥青，这样才能保证所铺筑路面具有足够的强度，避免因高空隙率而在交通荷载作用下导致的压密、变形甚至塌陷等情况的发生。

目前，中国对排水性路面已经进行了较多研究，其中采用的主要沥青类型就是高粘改性沥青，通常采用高粘沥青添加剂可快速拌和得到，但存在搅拌不匀性质不均的问题，且路表面以及进入路面空隙的尾气污染物无法得到转化，在雨天情况下，尾气污染物溶于水中形成的酸性物质，会不断地冲刷侵蚀路表面及沥青混合料内部结构，这将极大降低路面使用寿命及性能表现。当前对净化汽车尾气的活性物质研究主要集中在TiO₂等光催化材料，在太阳光的作用下对尾气进行一定的催化净化作用。但是TiO₂存在对尾气吸附性差、只能在太阳光下发挥作用等问题。而将两者结合开发而成的具有环保功能的高粘度改性沥青在未来社会建设中具有极大的应用前景。

CN107880574A公开了一种环保高粘、高弹复合改性沥青及其制备方法，其“环保”是指添加蓖麻油酸锌化合物等，用来去除因添加胶粉而引起的特殊刺鼻味道，主要是去除硫化物、氮化物等。但该专利中未对抑制剂产生的效果进行测定或其他表征，不具备对汽车尾气进行降解的功能，且其对于沥青材料粘度方面的测试数据较少，只有180℃的旋转粘度，其他指标数据同样匮乏，无法判断其是否可用于实际的公路建设之中。

CN107189470A公开了一种改性高粘沥青及其制备方法，通过加入一定比例的高分子合成树脂作为粘韧性助剂，得到了一种性能较好的高粘沥青。但与常规高粘沥青相比，所添加的合成树脂将极大提升高粘沥青的成本，且未对其所强调的良好的储存稳定性进行测试。

CN108929514A公开了一种生物基高粘沥青混合料改性剂，应用造纸黑液中制备的生物基填料，与热塑性弹性体、加工油助剂等制备的高粘改性剂，即可以用于高粘沥青的改性，同时又用于高粘沥青混合料的改性。但专利所述生物基填料需经过加酸处理、球磨、干燥、表面改性等一系列复杂的加工过程，势必会增加过程污染及成本，不易实施。