[发明专利]生物质重油改性沥青材料及其制备

说明书

本发明公开了一种低成本生物质重油改性沥青材料及其制备方法。该沥青材料，按重量份计包括以下原料组分：基质沥青100份；生物质重油5～20份；DOA 1～10份；无规聚丙烯4～16份；相容剂1～8份；硫化促进剂1～5份。本发明提供的改性沥青材料具有很好的高、低温性能，弥补了生物质重油抗车辙性能差的缺陷。同时无规聚丙烯、DOA等改性剂原料属于石化行业低附加值产品，产量高且成本低，可有效改进生物质重油改性沥青产品综合性能，尤其是沥青产品的高温抗变形能力，属于低附加值资源高效利用；同时，生物质重油与相容剂在一定程度上协同改善提高了改性沥青材料的低温抗裂性能，提供一种环保型低成本改性沥青材料。

技术领域

本发明属于沥青技术领域，具体涉及一种低成本的生物质重油改性沥青材料及其制备方法。

背景技术

随着国民经济的快速发展，高等级公路及建筑行业对沥青材料的需求不断增加。当前所用的沥青绝大部分为从原油中提炼的石油沥青，地球上石油的储量有限且不可再生，由于过度开采和使用，石油资源将逐渐枯竭，导致石油沥青的价格一直维持在较高的水平。同时，石油沥青的大量使用也会对环境造成严重影响，这些因素无疑将影响与制约沥青路面的发展前景。

生物资源与石油资源都是基于生物质而来，不过生物资源具有可再生及绿色环保等优点。近年来世界各地都在发展高效、无污染的生物质能，对其利用方式也趋近多样化，其中生物质快速热解制取生物油是生物质能高效利用的方法之一。用生物资源替代石油资源不仅在技术上可行，而且符合可持续发展的要求。生物沥青是以农林业产品及废弃物、生活有机废弃物、能源作物等生物质材料为原料，经过热裂解、调合等工艺制备而成的类似于石油沥青的胶结料，其具有可再生、清洁、经济环保等性能。用生物沥青替代传统的石油沥青，可降低对石油资源的依赖性，大大减少沥青的生产成本，这对节约资源和环境保护意义重大。然而，生物沥青软化点低、黏度小，高温抗车辙能力有限，难以得到广泛应用。

聚丙烯（PP）按其侧链上甲基的分布可分为等规聚丙烯、无规聚丙烯（APP）和间规聚丙烯。其中APP 是等规聚丙烯合成过程中的一种不可避免的副产物， 虽然目前工业上用于PP合成的催化剂效率基本都在95%以上，但鉴于PP每年巨大的生产量，APP的绝对产量仍然相当可观。APP 由于不具备立构规整性，因而不能结晶，其玻璃化转变温度在0℃左右。常温下，根据摩尔质量的不同，APP 表现为黏稠的油状液体或蜡状发黏的弹性体。

CN109735120A公开了一种改性生物沥青材料及其制备方法与用途，其选用特定的改性剂，提高了生物沥青的软化点和黏度，添加的矿物纤维具有强度高、耐高温等优异性能，提高了生物沥青的抗形变能力。但生物沥青材料本身产量偏低，高温性能差，且通常矿物纤维是在沥青与石料热拌和时才会加入，提前加入生物沥青中很有可能造成分层现象。

CN105838091A公开了生物质重油和稻壳灰联合作为沥青改性剂的应用，通过沥青针入度、软化点、延度试验和动态剪切流变(DSR)试验，证明了该复配改性沥青可用于改善生物质沥青高温稳定性不足、耐久抗疲劳性能较差的缺点。但是该方法使用的稻壳灰主要成分为SiO₂等小分子无机物，其对沥青粘附性的负面影响将不可忽视。

CN107434917A通过将生物质资源转化为适于制备生物沥青的生物油，并将制得的生物油与丁苯橡胶/废胶粉联合利用制备性能更优的生物沥青材料，与单纯地以生物质为原料制备的生物沥青相比，该方法制备的生物沥青在高低温性能均有一定的优势。但是该材料针入度过小，低温延伸度性能差，沥青性能表征不全面，加入的胶粉及橡胶类物质与生物质沥青相容性未作考察。

综上，现有技术主要是针对由生物质热处理得到的生物沥青进行相应改性，虽然一定程度上可以提高生物沥青的性能，但生物沥青产量低、产品质量不稳定，难以进行推广应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种低成本生物质重油改性沥青材料及其制备方法。以进一步提高改性沥青材料的高、低温性能，弥补生物质重油抗车辙性能差的缺陷。