专利名称：：改性煤沥青材料的制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种用于道路铺设的改性煤源青材料的制备方法。
背景技术：
：釆用煤沥青用作道路铺设材料由来已久，但由于煤沥青质脆，且含有较多的稠环芳烃，其中苯并芘具有致癌性，因而在二十世纪九十年代鉴于环保的要求首先从欧洲限制使用。近年来，随着石油资源的日趋紧缺，煤沥青的开发利用已是大势所趋。但煤沥青用作铺路材料存在两大问题，一是煤沥青性能上能否满足现代道路铺设的需要；二是在环境保护上是否符合要求，或是能否最大限度上降低环境污染的可能性。针对前一问题，从低等级道路用煤沥青的开发上已有诸多文献和专利予以公布，如上世纪已普遍道路铺设使用的碳新青，该沥青系中温煤沥青与石油沥青的混合物再经改性，从而提高其低温延展性的方法，但该方法并非纯粹意义上煤沥青的改性；为提高煤沥青的低温延展性，已有文献报导和专利如美国专利US4008095釆用中温煤新青与大量芳烃油或煤加工副产物洗油互配，制备出低温性能较佳的道路用煤幼青；在此基础上，中国专利CN1342726A通过添加焦化溶剂油、聚合物、防老剂经高温(26(TC以上)反应长达6个小时从而制备出满足近似于石油基质沥青，且软化点小于55'C，且该方法没有考虑煤沥青高温贮存稳定性等性能；中国专利CN1074458A公开了一种回收的聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物为添加剂，石油沥青为原料生产改性煤沥青的方法，但该方法针对的是防水卷材的方法；加拿大专利50372/14、美国专利USP5473000、6193793公布了聚合物如回收塑料或橡胶改性石油沥青或是煤沥青通过添加第三组分如酯类物质改善了其相容性，但这些专利没有给出相关高温贮存稳定性的数据，且没有给出其对环境影响的评价;《用聚合物试剂减少煤新青中3，4-苯并芘的研究》(煤化工，2007,1:58-60)报道了煤新青釆用聚合物经高温反应降低其致癌物含量的方法，但该方法温度过高，导致聚合物改善煤沥青强度等性能会降低，且该方法没有对改性煤沥青材料的道路使用性能予以阐述。
发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种改性煤沥青材料的制备方法，该方法可以大大降低煤新青中致癌物苯并芘的含量，制备的改性煤沥青材料可以用于道路铺设，物理性能和贮存稳定性好。本发明技术方案一种改性煤沥青材料的制备方法，其步骤为在高速剪切设备中将煤新青加热至15020(TC至完全流动，然后把稀释剂加入煤沥青中，稀释剂的用量为沥青重量的10~90%，在转速10003000rpm搅拌520min,再把聚合物加入煤沥青中，聚合物的用量为新青重量的1~10%,在转速40008000rpm搅拌20120min,再加入硫化剂，硫化剂的用量为新青重量的0.001~0.2%,最后维持转速和温度不变搅拌20~120min即可得改性煤沥青成品；其中，所述稀释剂选自焦化溶剂油、环垸油中的一种或它们的混合物，所述聚合物选自橡胶类、热塑性弹性体类、塑料类中的一种或橡胶类、热塑性弹性体类、塑料类三者的共混聚合物，所述硫化剂选自二硫代吗啉或二硫代吗啉与硫磺的混合物。所述聚合物中的橡胶类选自天然橡胶或合成的顺丁橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶其中之一。所述聚合物中的热塑性弹性体类选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物或苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物。所述聚合物中的塑料类选自聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯其中之一。所述稀释剂的用量为新青的20~50%。所述聚合物的用量为沥青的2~8%。所述聚合物为橡胶类、热塑性弹性体类、塑料类三者的共混聚合物时橡胶含量为10-90%。所述聚合物为橡胶类、热塑性弹性体类、塑料类三者的共混聚合物时橡胶含量为30~70%。所述硫化剂为二硫代吗啉与硫磺的混合物时，二硫代吗啉与硫磺的重量配比为10.0-100.0:90.0~5.0。发明的有益效果本发明改性煤新青材料的制备方法既可保证煤沥青的物理性能和贮存稳定性达到我国规定的道路用沥青材料指标，又能大大降低煤沥青中致癌物苯并芘的含量，避免污染环境，而且制备方法简单，反应和加工时间可控，不会不放出刺激性有害气体，适合工业应用。具体实施例方式下面通过实施例对本发明进一步详细描述，本发明改性煤沥青材料的制备方法，先在高速剪切设备中将煤沥青加热至15020(TC至完全流动，然后把稀释剂加入煤沥青中，在转速10003000rpm搅拌520min,再把聚合物加入煤沥青中，在转速40008000rpm搅拌20120min，再加入硫化剂，维持转速和温度不变，搅拌20120min即可得改性煤沥青成品。所指的稀释剂是指焦化溶剂油、环烷油二者之一或二者的混合物；橡胶类的聚合物包括天然橡胶或合成橡胶如顺丁橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶；热塑性弹性体类聚合物包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)或苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SIS)等含不饱和双键的热塑性弹性体；塑料类的聚合物包括聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS。本发明中稀释剂的用量为源青的10~90%,最佳用量为20~50%;聚合物的用量为新青的1~10%,最佳用量为2~8%;当聚合物为橡胶类、热塑性弹性体类、塑料类三者的共混聚合物时，橡胶含量为10~90%,最佳用量为30-70%;硫化剂的用量为莉青的0.001-0.2%,硫化剂二硫代吗啉可以单独使用，也可以与硫磺混合后加入使用，所述硫化剂为二硫代吗琳与硫磺的混合物时，二硫代吗啉与硫磺的重量配比为10.0~100.0:90.0—5.0。6实施例1将600g低温煤沥青(上海焦化厂生产，软化点5(TC,苯并芘含量1.32%),装入容器内加热至18(TC煤新青完全流动，然后加入焦化溶剂油60g,启动高剪切乳化机(BME-1001,上海威宇机电制造有限公司生产)在转速2000rpm搅拌10min，再加入15gSBS(牌号791H,湖南岳阳石化公司出品)，转速5000rpm搅拌50min,至SBS在煤新青中完全混合均匀，再加入0.8g二硫代吗啉，控制温度和转速不变，混合120min。所得产品即为改性煤沥青，其性能按我国道路沥青标准GB/T4509、GB/T4508、GB/4507进行测试完全达到指标要求，且致癌物苯并芘的含量降低了40%,具体性能指标见表1中实施例1。实施例2将600g中温煤新青(武钢焦化厂生产，软化点78。C,苯并芘含量1.52%),装入容器内加热至18(TC煤新青完全流动，然后加入稀释剂焦化溶剂油400g、环烷油200g,启动高剪切乳化机，转速2000rpm搅拌10min,再加入15gSBS,转速5000rpm搅拌50min，至SBS在煤沥青中完全混合均勾，再加入0.6g二硫代吗啉和0.3g硫磺的混合物，控制温度和转速分别在180。C、6000rpm,混合120min。所得产品即为改性煤沥青，其性能按我国道路沥青标准GB/T4509、GB/T4508、GB/4507进行测试完全达到指标要求，且致癌物苯并芘的含量降低了36.2%,具体性能见表l中实施例2。实施例3将60Gg低温煤新青，装入容器内加热至18(TC煤沥青完全流动，然后加入焦化溶剂油60g,启动高剪切乳化机，转速2000rpm搅拌10min,再加入20gSBR(牌号1500，山东齐鲁石化公司出品)，转速5000rpm搅拌50min，至SBR在煤新青中完全混合均勻，再加入0.4g二硫代吗啉和lg硫磺的混合物，控制温度和转速不变，混合120min。所得产品即为改性煤沥青，其性能按我国道路沥青标准GB/T4509、GB/T4508、GB/4507进行测试完全达7到指标要求，且致癌物苯并芘的含量降低了46%,具体性能见表l中实施例3。实施例4将600g低温煤沥青，装入容器内加热至18(TC煤沥青完全流动，然后加入焦化溶剂油60g，启动高剪切乳化机，转速2000rpm搅拌10min，再加入50gSBR、SIS、PE三者的混合物(其中SBR含量为30g),转速5000rpm搅拌50min，至丁苯橡胶在煤沥青中完全混合均匀，再加入0.4g二硫代吗啉和lg硫磺的混合物，控制温度和转速不变，混合120min。所得产品即为改性煤沥青，其性能按我国道路沥青标准GB/T4509、GB/T4508、GB/4507进行测试完全达到指标要求，且致癌物苯并芘的含量降低了42%,具体性能见表1中实施例4。实施例5将600g低温煤沥青，装入容器内加热至18(TC煤沥青完全流动，然后加入焦化溶剂油60g,启动高剪切乳化机，转速2000rpm搅拌10min，再加入50gBR、SIS、PS三者的混合物(其中BR含量为10g),转速5000rpm搅拌50min,至BR橡胶在煤新青中完全混合均勾，再加入0.2g二硫代吗啉和lg硫磺的混合物，控制温度和转速不变，混合120min。所得产品即为改性煤沥青，其性能按我国道路沥青标准GB/T4509、GB/T4508、GB/4507进行测试完全达到指标要求，且致癌物苯并芘的含量降低了52%，具体性能见表1中实施例5。实施例6将600g低温煤沥青，装入容器内加热至18(TC煤新青完全流动，然后加入焦化溶剂油60g和2g硫磺，启动高剪切乳化机，转速4000rpm搅拌30min,再加入20gBR、SBS、PS三者的混合物(其中BR含量为10g),转速5000rpm搅拌50min,至BR橡胶在煤源青中完全混合均勻，再加入0.2g二硫代吗啉8和2g硫磺的混合物，控制温度和转速不变，混合120min。所得产品即为改性煤沥青，其性能按我国道路沥青标准GB/T4509、GB/T4508、GB/4507进行测试完全达到指标要求，且致癌物苯并芘的含量降低了72%，具体性能见表l中实施例6。表l改性煤沥青性能指标<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。权利要求1.一种改性煤沥青材料的制备方法，其步骤为在高速剪切设备中将煤沥青加热至150～200℃至完全流动，然后把稀释剂加入煤沥青中，稀释剂的用量为沥青重量的10～90％，在转速1000～3000rpm搅拌5～20min，再把聚合物加入煤沥青中，聚合物的用量为沥青重量的1～10％，在转速4000～8000rpm搅拌20～120min，再加入硫化剂，硫化剂的用量为沥青重量的0.001～0.2％，最后维持转速和温度不变搅拌20～120min即可得改性煤沥青成品；其中，所述稀释剂选自焦化溶剂油、环烷油中的一种或它们的混合物，所述聚合物选自橡胶类、热塑性弹性体类、塑料类中的一种或橡胶类、热塑性弹性体类、塑料类三者的共混聚合物，所述硫化剂选自二硫代吗啉或二硫代吗啉与硫磺的混合物。2.根据权利要求1所述改性煤沥青材料的制备方法，其特征在于所述聚合物中的橡胶类选自天然橡胶或合成的顺丁橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶其中之一。3.根据权利要求1所述改性煤新青材料的制备方法，其特征在于所述聚合物中的热塑性弹性体类选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物或苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物。4.根据权利要求1所述改性煤沥青材料的制备方法，其特征在于所述聚合物中的塑料类选自聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯其中之一。5.根据权利要求1所述改性煤新青材料的制备方法，其特征在于所述稀释剂的用量为沥青的20~50%。6.根据权利要求1所述改性煤沥青材料的制备方法，其特征在于所述聚合物的用量为新青的2~8%。7.根据权利要求1所述改性煤沥青材料的制备方法，其特征在于所述聚合物为橡胶类、热塑性弹性体类、塑料类三者的共混聚合物时橡胶含量为10-90°/。。8.根据权利要求7所述改性煤新青材料的制备方法，其特征在于所述聚合物为橡胶类、热塑性弹性体类、塑料类三者的共混聚合物时橡胶含量为30~70%。9.根据权利要求1所述改性煤沥青材料的制备方法，其特征在于所述硫化剂为二硫代吗啉与硫磺的混合物时，二硫代吗啉与硫磺的重量配比为10.0~100.0:90.0~5.0。全文摘要本发明公开了一种改性煤沥青材料的制备方法，先在高速剪切设备中将煤沥青加热至150～200℃至完全流动，然后把稀释剂加入煤沥青中，在转速1000～3000rpm搅拌5～20min，再把聚合物加入煤沥青中，在转速4000～8000rpm搅拌20～120min，再加入硫化剂，维持转速和温度不变，搅拌20～120min即可得改性煤沥青成品。本发明既可保证煤沥青的物理性能和贮存稳定性达到我国规定的道路用沥青材料指标，又能大大降低煤沥青中致癌物苯并芘的含量，避免污染环境，而且制备方法简单，反应和加工时间可控，不会不放出刺激性有害气体，适合工业应用。文档编号C08J3/20GK101475693SQ200810207318公开日2009年7月8日申请日期2008年12月19日优先权日2008年12月19日发明者施宇涛,欧阳春发申请人:上海应用技术学院