一种纤维复合粉的制备及作为改性沥青添加组份的新工艺技术的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种生产纤维复合粉及其作为改性沥青添加组份的新工艺技术。纤维复合粉是以植物秸秆等植物体原料通过化学和物理方法形成不经过分离的纤维、木质素及无机盐的复合粉体，直接添加到沥青中，形成均匀分散的改性沥青添加组分，添加组分中的纤维、木质素能够提高基质沥青韧性，无机盐组份可以显著补强和提高耐磨性。本发明采用纤维复合粉改性的沥青组合物软化点显著提高，具有优异的高温性能，低温性能不降低或者降低很少，符合相关改性沥青的标准。本发明以秸秆、农、林加工副产品等植物原料制备纤维复合粉，可充分利用废弃资源，减少沥青消耗，大幅降低生产成本，而且可以避免秸秆焚烧对环境造成的污染，具有经济、社会和生态效益，符合可持续发展要求。
【专利说明】一种纤维复合粉的制备及作为改性沥青添加组份的新工艺 技术
【技术领域】
[0001] 本发明涉及路面建筑材料和浙青改性领域。
【背景技术】
[0002] 我国高速公路通车总历程已经稳居世界第二，目前高速公路总里程已达8. 5万公 里，2011年新增高速公路里程达1. 1万公里，其中90%以上为浙青路面。浙青路面作为一 种无接缝连续路面具有行车舒适性、维修方便等特点，是目前高等级公路路面主要采用形 式。但浙青路面中起粘结作用的浙青是一种粘弹性材料，低温易变脆，高温易发粘、流淌，耐 老化性和抗疲劳性差，导致浙青路面容易产生车辙、开裂和老化。
[0003] 为解决上述问题，各国研究者进行了诸多的尝试和探索。对浙青进行改性可显著 提高路面的使用性能。将少量改性剂添加到浙青中，可以改善浙青的高、低温性能，延长路 面使用寿命，因此改性浙青得到了国内外的广泛研究和应用。
[0004] 传统的改性剂研究主要集中在聚合物改性剂（如SBS、SBR、EVA等弹性体）上，但 由于受到改性剂的分散性和互溶性、来源不足和成本等制约，这种改性浙青性能的提升有 限，有必要探索新的改性技术。
[0005] 近年来随着纤维材料在路面建设上的应用，其良好的改性效果和简单的施工工艺 受到越来越多研究者的关注。目前常见的路用纤维主要为木质素纤维、聚合物纤维、矿物纤 维。矿物纤维的改性效果不佳，因此应用有限；聚合物纤维中聚酯纤维应用最广，但较高的 价格也限制了其应用；木质素纤维应用最为广泛，但在其仍然存在生产成本高，生产加工过 程中易造成环境污染的问题，需要进一步优选廉价原料，简化生产工艺，提升使用效果。
[0006] 我国有着丰富的秸杆及植物加工废料资源，以秸杆等为原料制取纤维复合粉，不 仅能够充分利用废弃资源，大幅降低生产成本，而且可以避免秸杆焚烧对环境造成的污染。 研究秸杆等植物废弃物制备纤维复合粉用于浙青改性，具有经济、社会和生态效益，符合可 持续发展要求。
【发明内容】
[0007] 本发明提供的是一种纤维复合粉的制备及作为改性浙青添加组份的新工艺技术。 纤维复合粉是以植物秸杆等植物体原料通过化学和物理方法形成无需经过分离的纤维、木 质素及无机盐的复合粉。将纤维复合粉直接添加到浙青中，形成的均匀分散的改性浙青组 合物，组合物中的纤维、木质素能够提高基质浙青韧性，无机盐组份可以显著补强和提高 耐磨性。
[0008] 本发明采用秸杆等植物原料，使用石灰、电石渣单一物料或氢氧化钙或氢氧化钙、 电石渣与硫酸钠、碳酸钠等混合物料疏解纤维、木质素后，直接或用硫酸、二氧化碳部分或 完全中和，再干燥及粉化后制得的混合粉体物料，按基质浙青重量的15%以下添加到熔融 状态的浙青中进行充分分散，制得的浙青组合物性能得到很好提升，表现为其软化点显著 提高，具有优异的高温性能，低温性能不降低或者降低很少，符合相关改性浙青的标准。浙 青型号可以是AH-90型号浙青，也可以是AH-70等其它型号。基质浙青的选择和配比用量 及具体的粉体混合物可以根据实际性能和成本要求确定。
[0009] 纤维粉体的制备步骤如下：首先将植物秸杆等植物体按制浆要求破碎成一定尺寸 的物料，再在室温或加热条件下浸置于稀碱、石灰或电石渣等碱性悬浊液中，植物体与石灰 或电石渣悬浊液的比例为1 : 5-1 : 15,料碱质量比为1 : 0.05?1 : 1，搅拌至少lh以 上，然后再进行蒸煮，蒸煮温度以100-180°C为宜，蒸煮时间l-5h，蒸煮后的浆料再经直接 干燥或中和后干燥、粉碎、筛选，可以获得纤维复合粉体材料。基质浙青在捏合机或高速剪 切乳化机中加热融化，加入纤维复合粉，在120°C -160°C下充分混合，混合时间以物料充分 混合和均匀分散为宜，大约需要30min以上。
[0010] 本发明所用的纤维复合粉在浙青中的添加量在10%以内能够满足改性浙青的相 关标准。
[0011] 本发明所用的纤维复合粉是由植物纤维和不同的无机盐复合制备而成，纤维复合 粉中的纤维成分能够提高浙青组合物的韧性，无机盐成分能够起到补强的作用。本发明采 用纤维复合粉改性的浙青组合物软化点显著提高，具有优异的高温性能，同时改性浙青的 低温性能不降低或者降低很少，符合相关改性浙青的标准。
【具体实施方式】
[0012] 下面的实施案例将对本发明进一步的说明，但并不因此限制本发明的范围。
[0013] 实施例1 :
[0014] (1)将植物秸杆粉碎为长度约为3cm的反应物料。
[0015] ⑵将植物結杆浸置在1%电石渔悬池液中，植物結杆电石渔悬池液的固液比为 1 : 10,搅拌时间6h，搅拌温度60°C;将加热搅拌后的粗秸杆加入至高压反应釜中蒸煮，蒸 煮温度为150°C，蒸煮时间为2h。
[0016] (3)待反应釜温度冷却后倒出蒸煮液，往蒸煮液中加入相应量的硫酸进行中和，于 常温下搅拌至溶液的pH值等于7。
[0017] (4)用打浆机对中和后的蒸煮液进行打浆；将打好的浆液置于离心机中离心分 离，去除上层液，得到的秸杆纤维复合材料置于干燥箱中去除水分，温度为105°C，干燥时 间为8h;烘干完成后将秸杆纤维复合粉粉碎，过200目实验筛，得到200目纤维复合粉。
[0018] (5)取石油浙青于不锈钢杯中加热软化，加热温度为120°C;待浙青软化后，按浙青 质量的3 %，5 %，10 %加入纤维复合粉，用机械搅拌以200rpm的速度搅拌lh，设置加热板温 度为150°C，加热时间为60min。
[0019] (6)所得产品按照国家标准要求进行软化点、针入度、延伸度测试，所得结果列于 表1。
[0020] 表1实施例1结果汇总表
[0021]
【权利要求】
1. 一种纤维复合粉的制备工艺及添加到基质浙青中进行浙青改性和性能提升的新工 艺技术，秸杆等植物原料使用石灰、电石渣单一物料或氢氧化钙或氢氧化钙、电石渣与硫酸 钠、碳酸钠等混合物料疏解纤维、木质素后，直接或用硫酸、二氧化碳部分或完全中和，再干 燥及粉化后制得的混合粉体物料，按基质浙青重量的15%以下添加到熔融状态的浙青中进 行充分分散，制得的浙青组合物性能得到很好提升。
2. 根据权利要求1所述的工艺技术，基质浙青可以是AH-90型号浙青，也可以是AH-70 等其它型号浙青，基质浙青的选择和配比用量及具体的粉体混合物可以根据实际性能和成 本要求确定。
3. 根据权利要求1所述的工艺技术，植物复合粉体原料的制备过程步骤如下：首先 将植物秸杆等植物体按制浆要求破碎成一定尺寸的物料，再在室温或加热条件下浸置于 稀碱、石灰或电石渣等碱性悬浊液中，搅拌至少lh以上，然后再进行蒸煮，蒸煮温度以 100-180°C为宜，蒸煮时间l_5h，蒸煮后的浆料再经直接干燥或中和后干燥、粉碎、筛选，可 以获得纤维复合粉。
4. 根据权利要求3所述工艺技术，植物体与石灰或电石渣悬浊液的比例为 1 : 5-1 : 15,料碱质量比为1 : 0.05?1 : 1。
5. 根据权利要求1所述的工艺技术，纤维复合粉改性浙青的制备方法是将基质浙青在 捏合机或高速剪切乳化机中加热融化，加入纤维复合粉，在120°C -160°C下充分混合，混合 时间以物料充分混合和均匀分散为宜，大约需要30min以上。
【文档编号】C08L95/00GK104109397SQ201310137051
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年4月19日 优先权日:2013年4月19日
【发明者】高尚灿, 尹应武, 朱梓辰, 万鹏飞 申请人:厦门大学