一种高软化点沥青改性剂及其沥青组合物和制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于石油化工技术领域，主要涉及一种高软化点浙青改性剂及利用该改性剂所制备的高软化点道路浙青组合物及其制备方法。
【背景技术】
[0002]与水泥路面相比，浙青路面的承载能力、感温性、高温稳定性等往往较差。在我国绝大多数地区的夏季高温约为35~40°C以上，路表温度可达60~65°C，且高温持续时间长，在重载交通作用下，浙青路面容易发生车辙、推移、拥包、泛油等高温损坏。研究表明，浙青路面的高温损坏与浙青的高温性能密切相关，浙青材料性能对高温车辙的贡献率约占40%。在我国现行标准中采用60°C粘度、软化点反映浙青的高温性能，浙青软化点实际上是一个等粘温度，也反映浙青的粘度特性。
[0003]现有技术生产高软化点道路浙青的工艺过程主要有常减压蒸馏、溶剂抽提、吹风氧化、增稠剂增粘及组分调和等。一般地，受所加工原油种类及炼厂整体加工方案制约，常减压蒸馏所生产的道路浙青粘度不大，软化点较低；溶剂抽提工艺装置可以生产较高软化点浙青，但是其能耗较高；吹风氧化工艺由于所排放尾气中含有有毒有害物质而被限制使用。通常可行的方法之一是采用组分调和增粘工艺。
[0004]组分调和增粘通常采用高软化点的天然浙青等为第三调和组分，与普通道路浙青调合生产不同粘度的道路浙青产品。CN101195758A公开了一种利用天然浙青粉与渣油或石油浙青在180°C _320°C条件下生产较高软化点浙青的方法。由于受浙青矿资源制约，天然浙青产能有限，该技术应用范围较小。
[0005]CN103788668A公开了一种复合改性浙青的制备方法。采用向85-95重量份的70#浙青中添加1-10重量份的偶联剂，0.5-2重量份的多聚磷酸，2-5重量份的SBS。通过偶联剂与浙青及骨料之间的偶合作用，提高浙青路面的高温性能，复合改性浙青软化点小于85°C。
[0006]CN103305014A公开了一种SBS改性浙青的制备方法。添加0.5-2重量份的多聚磷酸，2.8-4重量份的SBS，95-106重量份的重交浙青，6_9重量份的糠醛抽出油。达到生产软化点80-85°C改性浙青目的。
[0007]CN102134829A公开了一种自调温冷拌浙青混凝土，由集料、复合相变材料、水和改性乳化浙青原料制备而成，各原料所占重量百分数为:集料70?80填料I?3%、复合相变材料5?10%、水8?10%、改性乳化浙青6?8%。所述相变材料为石蜡与膨胀石墨复合而成，膨胀石墨与石蜡的质量比为1:8?9。该专利采用复合相变材料来对浙青路面进行改性，以降低路面温度。虽然其中添加了膨胀石墨，但其中可膨胀石墨并没有发挥最大功效。
[0008]上述专利产品的软化点性能并不十分优异。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是提出一种高软化点浙青改性剂及利用该改性剂制备的高软化点道路浙青组合物及其制备方法。
[0010]本发明的一个方面在于提供一种高软化点浙青改性剂，所述高软化点浙青改性剂为煅烧后的可膨胀石墨再经过无机酸喷雾处理。其中，每100份可膨胀石墨喷雾无机酸2份~40份，优选为5份~30份。可膨胀石墨的膨胀率不小于50倍。所述的可膨胀石墨膨胀温度40(Tl20(rC。膨胀后的石墨再经过无机酸喷雾处理。所述的无机酸为低水含量的无机酸，优选浓硫酸或无机含磷酸，所述无机含磷酸可以是焦磷酸、三磷酸、焦亚磷酸、正磷酸、偏磷酸、多聚磷酸中的一种或几种。
[0011]本发明另一方面在于提供一种高软化点浙青改性剂的制备方法，包括如下内容:
(I)将可膨胀石墨加入煅烧炉中，加热，加热温度至少为400°C，一般为40(Tl20(rC，优选为60(Ti00(rc，待石墨不再膨胀后，降温出炉得到膨胀石墨。
[0012](2)在常温条件下，将无机酸均匀喷淋到步骤(I)所制得的膨胀石墨表面，即得到高软化点浙青改性剂。
[0013]本发明以下所述的份数均为重量份数。
[0014]本发明高软化点浙青改性剂制备方法步骤(2)中每100份膨胀石墨喷雾无机酸2份~40份，优选为5份~30份。。
[0015]所述的可膨胀石墨的膨胀率不小于50倍，起始膨胀温度40(Tl20(rC。可膨胀石墨在400°C以上高温时开始膨胀，体积可达原体积的50倍以上。
[0016]本发明再一方面在于提供一种高软化点道路浙青组合物，其中含有基质浙青和一种前述高软化点浙青改性剂。所述高软化点浙青改性剂为煅烧后再经无机酸喷雾处理的可膨胀石墨。所述的基质浙青为石油浙青，包括减压渣油、成品道路浙青或建筑防水浙青中的一种或几种。所述的基质浙青最好为软化点为40~55°C或60°C粘度为60~260 l/10mm的石油浙青。按重量份计，基质浙青为85~98份，高软化点浙青改性剂2份~15份。本发明的高软化点道路浙青组合物的软化点在70°C以上，优选85°C以上。
[0017]本发明同时提供了一种制备高软化点道路浙青组合物的方法，包括将前述高软化点浙青改性剂均匀分散到基质浙青。所述的高软化点浙青改性剂为煅烧后再经无机酸喷雾处理的可膨胀石墨。可膨胀石墨的膨胀率不小于50倍。所述的可膨胀石墨膨胀温度40(Tl20(rC，可膨胀石墨在400°C以上高温时开始膨胀。所述的无机酸为低含水量的无机酸，优选浓硫酸或无机含磷酸是焦磷酸、三磷酸、焦亚磷酸、正磷酸、偏磷酸、多聚磷酸中的一种或几种。所述的基质浙青为石油浙青，包括减压渣油、成品道路浙青或建筑防水浙青中的一种或几种。所述的基质浙青最好为软化点为40~55°C或60°C粘度为60~260 l/10mm的石油浙青。其中，按重量份计，基质浙青为85~98份，煅烧后再经无机含磷酸处理的可膨胀石墨占2份~15份。
[0018]所述的均匀分散过程为:
按配比量称取高软化点浙青改性剂与基质浙青，并加入反应釜中，在反应器温度10(T250°C，优选为150-230°C条件下，搅拌1_10小时，搅拌速度1000-4000转/分钟，使高软化点浙青改性剂能均匀地分散到基质浙青中。搅拌过程完成后即可出料，冷却即制得该高软化点浙青组合物成品。
[0019]对产品性能而言，如果需要对浙青产品进行其它方面的性能改进，还可以根据本领域一般知识添加适宜的添加剂，如天然橡胶、丁苯橡胶等。
[0020]本发明高软化点浙青改性剂能够显著提高浙青组合物的软化点和60°C粘度。本发明高软化点浙青改性剂既可以对成品道路浙青增稠，也可以对建筑浙青及石油馏分重馏分油进行增稠。
[0021]本发明的可膨胀型石墨，在高温条件产生一种疏松、多孔、质轻具有网状孔型结构的膨胀型物质，使其由密实鳞片状结构转变成密度很低的蠕虫状结构，而这种蠕虫状结构的石墨由于其体积及孔隙结构增大，使其比表面积变大增大几十或几百倍，微孔直径也同倍增大，导致其与浙青的吸附能力增强。同时，采用无机含磷酸对可膨胀石墨表面进行喷雾处理，增加石墨表面酸性组分，而石油浙青中有大量的碱性官能团，有利于提高石墨与浙青的交联作