专利名称：一种重交沥青温拌剂及其制备方法
技术领域：
本发明提供了一种浙青温拌剂，具体涉及一种重交浙青温拌剂及其制备方法。
背景技术：
目前用于浙青路面建设、养护的浙青混合料主要有两类热拌浙青混合料(HMA)和冷拌(常温)浙青混合料(CMA)。热拌浙青混合料中浙青与矿料拌和温度在150°C -185°C；冷拌(常温)浙青混合料以乳化浙青或稀释浙青为胶结料，其与矿料在常温(IO0C -400C )状态下拌和、铺筑。HMA以其优良的路用性能成为主流的路面铺装技术，但其高温拌和、运输及摊铺所造成的浙青热老化、废气和粉尘排放、能耗加大及生产成本增加等问题困扰着道路工作者；而冷拌浙青混合料虽具有环保、节能的优势但其路用性能较差，只能用于浙青路面的养护、低交通量路面、中重交通量路面的下面层和基层。鉴于此，温拌浙青混合料技术应运而生，旨在实现浙青混合料的清洁化生产，寻求低碳、绿色的发展之路。 温拌技术在节能减排方面优势明显。据统计，采用热铺，每吨浙青混合料约消耗16公斤标准煤，相当于排放约48公斤二氧化碳。如果降低40°C拌和与摊铺,每吨浙青混合料可节省约2. 5公斤标准煤，可以减少二氧化碳排放量约7. 5公斤。至2011年，我国浙青使用量为1700万吨，如果60%采用降温拌和与摊铺，则可节省约51万吨标准煤，可以减少二氧化碳排放量约153万吨，数量相当可观。因此，目前国内的温拌技术也迅猛发展。专利CN 101899218 A提出了一种以烷基胺类阳离子表面活性剂、酰胺类阳离子表面活性剂、季铵盐类阳离子表面活性剂、氯化钙及水为原料的水剂型温拌剂，直接在浙青混合料拌和过程中加入该种温拌剂。这种直接喷进拌和楼的温拌剂存在一些不足一、水剂喷进拌和锅时会受热骤然气化，水蒸气会带走部分矿粉，使级配发生变化，导致混合料的性能会有所变化，水蒸气携带矿粉粘结在进料处，堵塞进料处导致集料计量不准确，要经常清理，影响拌和楼生产效率；二、水及水蒸气影响浙青与石料的粘附性能，使浙青混合料的水稳定性受到损伤。因此开发直接加入浙青的直投式浙青温拌剂具有现实意义。目前直投式温拌剂在实现改性浙青混合料的温拌方面取得一定成果，比如专利CN102408602 A公开了一种适用于改性浙青的直投式温拌剂，以废旧再生塑料、有机润滑剂及无机补强剂为原料生产温拌剂，直接在浙青混合料拌和过程中加入，由于有机润滑剂熔点在70-140°C之间，因此可以实现改性浙青混合料在130-160°C之间的拌和，即降温幅度达到30°C。而这种技术仅适用于浙青混合料过程中，未对生产成品的温拌浙青提出有利的说明。专利CN101831187A公开了一种橡胶改性浙青温拌剂、制备方法和应用，以脂肪醇硫酸钠、软脂酸、油酸、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基氯化铵、咪唑啉型阳离子表面活性剂为温拌剂，添加2-5%的温拌剂至基质浙青中能使橡胶浙青在150°C的运动粘度达到3Pa.s以下，降低生产温度约30°C，但该专利的添加剂使橡胶改性浙青的软化点降低，针入度升高，延度略有增加，但是变化不大。若这种温拌剂应用于普通道路石油浙青，将会影响浙青的高温性能，因此普通道路石油浙青的温拌需要使用不改变浙青关键技术指标的温拌剂。这也是为什么现存温拌技术能成功生产温拌改性浙青，而无法实现温拌重交浙青的原因。此外，由于价格原因，多数路面浙青混合料采用重交浙青作为胶结料，改性浙青做为胶结料的使用量仍远小于重交浙青，因此实现重交浙青的温拌在节能减排方面具有更大的优势。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种重交浙青温拌剂及其制备方法，采用本发明所制备的温拌剂，在不改变重交浙青关键技术指标和浙青粘弹性能与流变性能条件下，降低浙青与集料之间的界面张力，从而使得浙青混合料拌和与摊铺温度降低20-40°C，每吨浙青混合料可节省约2. 5公斤标准煤，减少二氧化碳排放量约7. 5公斤，节能减排效果明显。本发明所述的重交浙青温拌剂，按重量份计，原料组成为重芳烃8-10份，塔尔油羧酸多胺50-60份，椰油脂肪酸二乙醇酰胺15-20份，烯丙醇聚氧烷基醚10-15份。重芳烃作为基质溶剂，可以很好的将不同的表面活性剂溶解，使不同表面活·性剂完全互溶，但其用量不应过多，过多将影响温拌剂的品质，因此本发明中重芳烃占8-10份。由于减四线抽出油是润滑油生产时的非理想组分，相对其他类重芳烃油而言价格比较便宜，芳烃含量大于75%，来源也比较广，因此本发明所述的重芳烃为减四线抽出油。本发明未采用温拌剂制备过程中通常使用的传统的阳离子表面活性剂而是采用了塔尔油多酸胺。这是因为塔尔油羧酸多胺是一种工业中间体，由造纸工业的废弃物塔尔油制备得到，利用这个工业中间体来做复配浙青温拌剂不但可以降低成本，而且具有一定的环保优势。其与适当非离子表面活性剂复配，具有增效作用，提高表面活性剂降低界面张力的能力，使浙青在较低的温度下与集料裹覆并且改善浙青粘温特性，此外，复配后的温拌剂兼具油溶性和水溶性，存储性能稳定，且对浙青技术性质不造成影响。本发明中所采用的塔尔油羧酸多胺是从市场购置。发明人在浙青温拌剂研究中发现高氯酸碱值过低，只起到抗剥落剂的作用，增加浙青与集料间的粘附作用，温拌效果不明显，降温幅度较低，且损伤浙青混合料的高温性能；高氯酸碱值过高，温拌剂和浙青中酸性组分发生缩合反应，导致浙青低温性能降低；而高氯酸碱值适中时温拌剂对浙青的技术性质影响较小，且浙青混合料的温拌效果较好。因此，对温拌剂的高氯酸碱值有一定要求，一方面确保温拌剂对浙青流变特性及路用性能不造成影响，而降低浙青与集料的界面张力，降低两者之间的界面能，使浙青混合料可以在较低温度下实现拌和与压实；另一方面温拌剂具有较高的高氯酸碱，可以起到类似抗剥落剂的作用，增加浙青与集料的粘附性，提高浙青混合料的水稳定性。虽然本领域现有技术中常用的阳离子表面活性剂有其他胺盐型的，也具有一定的高氯酸碱值，但是发明人经过长期摸索发现这些阳离子表面活性剂在降低表面张力以及对浙青的指标影响有局限性，复配后温拌剂的降温幅度不明显，且有的和浙青中分子发生反应，从而对浙青的技术性质造成一定影响，损伤其温拌浙青混合料的路用性能。发明人发现，本发明中，塔尔油多胺与椰油脂肪酸二乙醇酰胺复配可以有效提高表面活性剂在降低界面张力方面的能力，而且塔尔油羧酸多胺复合椰油脂肪酸二乙醇酰胺，可共同提高温拌剂的高氯酸碱值，因此本发明中塔尔油羧酸多胺用量为50-60份，基于椰油脂肪酸二乙醇酰胺价格相对较高，其用量限制在15-20份范围内，控制温拌剂的高氯酸碱值在I. 0-3. O,优选2. 5,进而达到不改变浙青关键技术指标,但改善浙青胶结料在浙青混合料拌和过程中的润滑及粘附特性，起到一定的抗剥落剂作用，而且具有一定的价格优势。另外，椰油脂肪酸二乙醇酰胺属于非离子表面活性剂，极易溶于水，在一定浓度作用下可完全溶解于不同种类的表面活性剂中，与塔尔油羧酸多胺和烯丙醇聚氧烷基醚配伍时，可增加温拌剂与石料的吸附性能，增加浙青混合料的粘附特性。烯丙醇聚氧烷基醚作为有效的润湿剂，可改善温拌浙青在集料表面的润湿状况，提高浙青在集料表面的裹覆，增加浙青在集料表面的吸附，进而改善集料的界面性质，提高浙青与集料的粘附特性。此外，其对浙青的粘温特性、热氧化稳定性、低温性能均有一定改善效果，发明人经过长期试验发现当其用量为10-15份时获得的效果最好。发明人经过长期摸索实验发现，按重量份计，当原料组成为重芳烃10份，塔尔油羧酸多胺55份，椰油脂肪酸二乙醇酰胺20份，烯丙醇聚氧烷基醚15份时，效果最佳。本发明所需要的所有原料，都是一般化工产品，来源广泛，方便易得，均属非化学危险品，安全可靠。 本发明所述的重交浙青温拌剂的具体制备步骤为(I)于245-255 ，搅拌条件下向重芳烃中按比例依次缓慢加入烯丙醇聚氧烷基醚、椰油脂肪酸二乙醇酰胺、塔尔油羧酸多胺，加毕，保温搅拌3-4h。(2)将上述混合物搅拌降温至120_125°C，停止搅拌，冷却至60_65°C得产品。本发明所述的温拌剂的具体制备步骤中，温度是确保温拌剂合成反应的关键，时间确保反应进行完全，如时间或者温度控制不准确，可能导致产品的高氯酸碱值较小。采用本发明制备的温拌剂和国产70#A石油浙青为基质浙青，按照常规的温拌浙青的制备方法，分别制备温拌剂添加量为O. 4%、0. 5%的温拌浙青，分别记为O. 4%温拌和O. 5%温拌，结果见表1，百分数均指质量百分数。表I添加温拌剂前后浙青平均关键技术指标对比
技术要求~ O. 4%温拌~ O. 5%温拌~基质浙青~ 针入度(25°C，100g，5s)O. Imm~ 60-80 66. 6369. 5367. 10
延度(5cm/min，10°C)cm^ 2049. 5242.9059.07
软化点(环球法)V^ 4546.8446.9147.4
动力粘度(60°C)Pa · S ^ 180 265.6280.6265.6由表I可以看出添加O. 4%的温拌剂，浙青的三大指标及粘度值不发生明显改变；而掺加O. 5%的温拌剂，浙青的三大指标不发生明显变化，但60°C粘度明显提高，因此该温拌剂不影响浙青的三大指标，但添加量适当，可显著提高浙青60°C粘度,改善浙青的高温性能，而且其用量远远低于现有的温拌剂在改性浙青中的添加量(2-5%)。采用国产70#A石油浙青为基质浙青，按照温拌浙青工厂化生产流程制备温拌浙青，其中温拌剂的质量百分比为O. 4%。分别检测温拌浙青制备4h、10天、20天关键指标的变化，具体结果见表2，其中，温拌浙青存储温度为140-150°C。表2温拌浙青热存储稳定性检测
权利要求
1.ー种重交浙青温拌剂，其特征在于按重量份计，原料组成为重芳烃8-10份，塔尔油羧酸多胺50-60份，椰油脂肪酸ニこ醇酰胺15-20份，烯丙醇聚氧烷基醚10-15份。
2.根据权利要求I所述的重交浙青温拌剂，其特征在于按重量份计，原料组成为重芳烃10份，塔尔油羧酸多胺55份，椰油脂肪酸ニこ醇酰胺20份，烯丙醇聚氧烷基醚15份。
3.根据权利要求I所述的重交浙青温拌剂，其特征在于所述的重芳烃为减四线抽出油。
4.根据权利要求I所述的重交浙青温拌剂，其特征在于重交浙青温拌剂的高氯酸碱值为 1.0-3. O。
5.根据权利要求I所述的重交浙青温拌剂，其特征在于重交浙青温拌剂的高氯酸碱值为2.5。
6.制备如权利要求I所述的重交浙青温拌剂，其特征在于具体步骤为 (1)于245-255°C，搅拌条件下向重芳烃中按比例依次缓慢加入烯丙醇聚氧烷基醚、椰油脂肪酸ニこ醇酰胺、塔尔油羧酸多胺，加毕，保温搅拌3-4h ； (2)将上述混合物搅拌降温至120-125°C，停止搅拌，冷却至60-65°C得产品。
全文摘要
本发明提供了一种沥青温拌剂，具体涉及一种重交沥青温拌剂及其制备方法。按重量份计，温拌剂的原料组成为重芳烃8-10份，塔尔油羧酸多胺50-60份，椰油脂肪酸二乙醇酰胺15-20份，烯丙醇聚氧烷基醚10-15份。本发明采用塔尔油羧酸多胺作为主要原料制备温拌剂，拓展了前人在温拌剂原料上的限制且各种原料之间协同作用，使得制得的温拌剂在极少的用量下能与重交沥青充分混溶；在不改变重交沥青关键技术指标和沥青粘弹性能与流变性能的前提下，降低沥青与集料之间的界面张力，实现沥青混合料拌和及压实降低20-40℃，节能减排效果明显。
文档编号C04B24/32GK102838317SQ20121034397
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月17日 优先权日2012年9月17日
发明者王立志, 王鹏, 耿立涛, 任瑞波, 徐强, 高晓宁 申请人:山东建筑大学