用低瀝青質含量的原料制備改性瀝青的方法技術

本發明專利技術涉及一種低瀝青質含量的原料用于改性瀝青的制備方法；由瀝青質含量小于5％的減壓渣油、脫油瀝青或混合物，在350℃～450℃溫度下，發生熱裂化反應，再經蒸餾切割得到常壓沸點大于350℃的塔底殘渣高瀝青質含量組分；將高瀝青質含量組分與相容劑在140-190℃混合，加入聚合物改性劑，用高速剪切機或膠體磨在160-200℃剪切5-120min，使聚合物物理分散到瀝青中；升溫至反應溫度160-230℃，加入穩定劑組合物，攪拌反應30-360min，使聚合物與瀝青發生化學反應，制備得到改性瀝青；該方法得到的聚合物改性瀝青具有高溫貯存穩定、高低溫性能優良和耐老化性能好的特點，工藝流程簡單，生產效率高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種用低浙青質含量的原料制備改性浙青的方法，特別涉及制備苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)改性浙青的方法。
技術介紹
與水泥混凝土路面相比，浙青路面有表面平整、無接縫、行車舒適、耐磨、振動小、噪音低、施工期短、養護維修簡便等優點，因而獲得越來越廣泛的應用。隨著經濟的飛速發展，我國的公路里程將逐年增加，以新疆為例，未來“十二五”期間公路里程將翻一番，同時，隨著交通流量的增加、車輛的大型化，對浙青路面的質量要求也越來越高。普通浙青是一種感溫性較強的材料，當溫度降低到脆點附近時，浙青呈玻璃態，失去柔性，混合料極易發生脆裂，導致路面出現裂縫，再遇到雨天的時候，雨水從裂縫滲透混合料中，致使浙青與砂石脫落而造成水損害，導致路面出現坑槽；當溫度升至軟化點附近時則變為粘流態，失去粘彈性，此時浙青的勁度非常小，在外力作用下混合料易變形，導致路面發生車轍或擁包等危害。因此，普通浙青已難以滿足交通車流量大，車速快，載荷重和高寒、高溫等極端天氣的要求。改性浙青作為路面新材料,可以使浙青在感溫性、穩定性、耐久性、粘附性、抗老化性等方面都得到全面改善，可以提高路面綜合的使用性能，尤其是SBS改性浙青，能夠同時滿足高低溫性能要求，又具有適用性廣等優點，已成為改性浙青產品中的主力軍。但是，由于聚合物和浙青在分子量、密度、極性、溶解度參數以及其它物理、化學性質等方面的諸多差異，造成聚合物和浙青之間的相容性很差，從而聚合物極易從改性浙青中分離出來，達不到聚合物改性浙青的目的，大多數聚合物改性浙青還只能在現場生產。采取現場生產、現場拌合的時候雖然不用考慮聚合物離析的問題，但是現場生產改性浙青一是對設備的要求較高，投資大，二是聚合物和浙青間僅是簡單的物理混合，改性浙青的性能往往達不到規范的要求，路面壽命較短，因此如何實現改性浙青的工廠化生產并保證改性浙青的高溫貯存穩定性成為近幾年聚合物改性浙青研究的熱點。針對此問題，人們做了大量的研究工作，主要圍繞以下四個方面(I)制備工藝。工藝的選取決定著制備過程的復雜程度和設備的投資，也直接影響到產品的質量。目前常用的制備工藝之一是母液法，它是將SBS與富芳烴溶劑混合制成高濃度的SBS改性浙青母料，再將母料與基質浙青混合制備改性浙青，例如CN1339557，CN1138869, CN1415663, CN1228456, CN1733832, CN1775910, USP4567222 均提供了母料法制備改性浙青的制備方法，以達到提高穩定性的目的，但在制備SBS改性浙青母料時，因SBS溶脹造成物料粘度大幅上升，導致攪拌困難，并且由于SBS溶脹時間較長，很容易引起SBS老化結塊，另外，在制備改性浙青母料時，需 要降溫處理，與浙青混合過程中又需要加熱升溫，同時還必須加入一定量的穩定劑，進行長時間交聯反應，達到制備貯存穩定的改性浙青的目的，因此，該工藝存在生產周期長、生產成本和能耗高的缺陷。二是高速剪切或膠體磨工藝，它是將SBS通過高速剪切機或膠體磨研磨后直接分散到浙青中，此工藝具有生產周期短、生產效率高的優點，并可以實現連續化生產，但此工藝生產出的改性浙青產品易離析、貯存穩定性差，產品理化指標不穩定。(2)聚合物改性劑。由于聚合物改性劑和浙青間存在在密度、極性、溶解度參數等差別，造成其與浙青間的相容性很差，常用的手段之一是將聚合物預先進行化學改性，以改善其與浙青的相容性和配伍性，如CN1775822，CN1365986A, USP5278207, USP4868245都是通過對苯乙烯-二烯類聚合物進行活性處理而引入多樣性的官能團，這些不同的官能團接枝到聚合物上，增加聚合物的極性和反應性，可提高聚合物和浙青的相容性，改性后的聚合物和浙青共混能得到性能優良且貯存穩定性良好的改性浙青。此工藝存在的問題是必須使用在工廠經過化學結構改性的專用苯乙烯-二烯類聚合物，一旦換成非改性的苯乙烯-二烯類聚合物，則產品的性能和貯存穩定性就不一定能得到保證，使其應用不具有廣泛性。二是復合改性，它是通過選用不同組成或結構的聚合物進行復配，利用它們性能間的互補作用來制備穩定性良好的聚合物浙青組合物，組成或結構不同的聚合物對浙青改性后的性能有不同的影響，CN1417262通過將彈性體類聚合物和聚乙烯蠟或縮水甘油酯類化合物進行復配改性，制備的改性浙青離析試驗軟化點差< 2. 5°C，在儲存過程中不會發生聚合物和浙青的分離，但是改性浙青的一些指標并不理想，表現在低溫性能較差。CN1952011公開了一種復合改性浙青及制備方法，它是將SBS和聚丙烯蠟、FT石蠟復配改性，目的是提高改性浙青的高溫性能，同時降低改性浙青的施工難度，但是大量的石蠟的加入會大大影響改性浙青的低溫性能。CN1844251 一種聚合物改性浙青組合物及其制備方法，是通過活性陰離子聚合極性化的苯乙烯-共軛二烯聚合物與SBS復合改性制備改性浙青，得到貯存穩定性良好，低溫性能好的改性浙青，但存在生產成本增加，制備過程復雜的缺點。(3)基質浙青。大量資料研究表明，基質浙青的組成決定其與改性劑SBS的相容性，關于浙青組成和SBS相容性的關系，目前主要有三種說法第一種說法認為，浙青的組分比例在飽和分8% -12%，芳香分與樹脂85%-89%,浙青質I % -5%范圍時與SBS相容性較好；第二種說法認為浙青本身可以看作是以浙青質為分散相、膠質為膠溶劑、油分(飽和分+芳香分)為分散介質的膠體溶液，其穩定性可以用膠體不穩定指數IC值表示，其中IC=(飽和分+浙青質)/ (芳香分+膠質)，作為改性浙青的基質浙青IC值應不大于O. 25 ；第三種說法認為，對SBS改性效果起主要作用的是基質浙青的芳香分和浙青質含量，基質浙青的芳香分高有利于SBS在浙青中的溶脹、分散，芳香分含量應在30%以上，而基質浙青的浙青質含量應在一個合理的范圍內，浙青質含量太高容易造成SBS與基質浙青的配伍性不好，浙青質的含量太低則改性浙青的軟化點偏低，其含量在5% -10%范圍內，改性效果是理想的。因此，對于聚合物改性浙青，基質浙青的選取決定著改性浙青的性能優劣，并不是所有的浙青都適合于聚合物改性，如對于國內環烷基稠油浙青，無論是芳香分含量還是浙青質含量都比國外進口浙青要低很多，根據組分比例和膠體不穩定指數判斷，由于其與SBS間的相容性較差，難以制備合格的改性浙青，針對此問題，CN1570027是通過用工業磷酸和石油酸作催化劑，對浙青進行氧化反應獲得基質浙青，改善了浙青的組成結構，從而提高了浙青與改性劑的相容性，解決了離析問題，但大量酸的加入容易對設備造成腐蝕。CNl537921提供了一種用高芳烴油制備改性浙青的方法，改善了浙青與改性劑的相容性，但是需要加入大量的高芳烴油，成本較高。(4) 穩定劑的類型。眾所周知，要制備高溫貯存穩定、性能符合要求的聚合物改性浙青，不管是采用何種工藝，使用何種改性劑或基質浙青，都需向改性浙青體系中添加穩定劑，穩定劑的選取也是制備改性浙青的關鍵。目前，使用較多的助劑類型可以歸納為四類。第一是硫及其化合物類，主要是單質硫以及噻唑、秋蘭姆等有機硫化物；第二類是酸類物質，主要是無機酸類，如硫酸、磷酸等；第三類是過氧化物類，典型的有過氧化苯甲酰(BPO)和過氧化二異丙本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種低瀝青質含量的原料用于改性瀝青的制備方法，其特征在于：按原料總重量100％計，高瀝青質含量組分：72?96.9％，聚合物改性劑：2?6％，相容劑：1?20％，穩定劑組合物：0.1?2.0％，所述的高瀝青質含量組分的常壓沸點大于350℃，其針入度為30?90(1/10mm)，軟化點45～70℃，四組分中的瀝青質含量5％～25％；制備方法為：(1)由芳香烴含量小于30％、瀝青質含量小于5％的常壓沸點高于350℃的減壓渣油、脫油瀝青中的一種或是兩者任意比例的混合物，通過加熱至350℃～450℃，進入熱裂化分餾塔，在350℃～450℃溫度下，于塔內停留20～120min，發生熱裂化反應，熱裂化生成油再經蒸餾切割得到常壓沸點大于350℃的塔底殘渣，得到高瀝青質含量組分；(2)將高瀝青質含量組分與相容劑按比例在140?190℃混合，加入聚合物改性劑，用高速剪切機或膠體磨在160?200℃剪切5?120min，使聚合物物理分散到瀝青中；(3)升溫至反應溫度160?230℃，不分先后順序依次加入穩定劑組合物，攪拌反應30?360min，使聚合物與瀝青發生化學反應，制備改性瀝青。

【技術特征摘要】
1.一種低浙青質含量的原料用于改性浙青的制備方法，其特征在于 按原料總重量100%計， 高浙青質含量組分72-96.9 %，聚合物改性劑2-6%，相容劑1_20%，穩定劑組合物0. 1-2.0 %，所述的高浙青質含量組分的常壓沸點大于350 °C，其針入度為30-90 (I/IOmm)，軟化點45 70°C，四組分中的浙青質含量5% 25% ; 制備方法為 (1)由芳香烴含量小于30%、浙青質含量小于5%的常壓沸點高于350°C的減壓渣油、脫油浙青中的一種或是兩者任意比例的混合物，通過加熱至350°C 450°C，進入熱裂化分餾塔，在350°C 450°C溫度下，于塔內停留20 120min，發生熱裂化反應，熱裂化生成油再經蒸餾切割得到常壓沸點大于350°C的塔底殘渣，得到高浙青質含量組分； (2)將高浙青質含量組分與相容劑按比例在140-190°C混合，加入聚合物改性劑，用高速剪切機或膠體磨在160-200°C剪切5-120min，使聚合物物理分散到浙青中； (3)升溫至反應溫度160-230°C，不分先后順序依次加入穩定劑組合物，攪拌反應30-360min,使聚合物與浙青發生化學反應,制備改性浙青。2.根據權利要求1所述的低浙青質含量的原料用于改性浙青的制備方法，其特征在于渣油是由原油通過常減壓蒸餾得到的常壓沸點高于350°C的減壓渣油；脫油浙青是由渣油通過丙烷脫浙青工藝所得。3.根據權利要求1所述的低浙青質含量的原料用于改性浙青的制備方法，其特征在于所述的聚合物改性劑為熱塑性彈性體聚合物，是苯乙烯-丁二烯類嵌段共聚物。4.根據權利要求1所述的低浙青質含量的原料用于改性浙青的制備方法，其特征在于所述的聚合物改性劑是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物。5.根據權利要求1所述的低浙青質含量的原料用于改性浙青的制備方法，其特征在于所述的相容劑選自煉油廠用溶劑抽提工藝獲得的減四線抽出油、催化裂化油漿抽出油、焦化蠟油抽出油、溶劑脫浙青所得輕脫油抽出油的一種或一種以上的混合物，其芳烴含量大于45%，閃點大于2350C ο6.根據權利要求1所述的低浙青質含量的原料用于改性浙青的制備方法，其特征在于所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊克紅，熊良銓，藺習雄，汪軍平，毛三鵬，王援，牛文俊，王金勤，
申請(專利權)人：中國石油天然氣股份有限公司，
類型：發明
國別省市：