专利名称：温拌沥青及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种浙青组合物及其制备方法，尤其涉及温拌浙青及其制备方法。
背景技术：
近十年来，为防止石化产品中过多的硫排放造成对大气的污染，环保标准日趋严格。各石油炼化公司为达到标准，不断提高脱硫工艺，硫磺作为副产物大量生成。另外，液化天然气应用也在蓬勃发展，由于所用的催化剂易受硫的毒害而失去功效，所以液化前需要对天然气进行脱硫，从而造成硫磺排放量的进一步攀升。传统硫磺的应用领域一般在肥料、药品以及化工原料方面，用量较少且相对稳定。因此，利用硫磺的新方案的寻找势在必行。早在上世纪70年代，美国等一些国家就尝试开发了硫磺填充浙青技术 SEA (Sulfur Extended Asphalt)，利用硫磺填充取代一部分浙青降低了道路建设的成本， 并且硫磺改性浙青的抗车辙性与抗水性能都得到了较大幅度的提高，取得了不错的经济效益和性能提升。但单质硫与浙青的物理属性相差较大，温度降低时，单质硫容易结晶析出与浙青分相，导致道路使用性能降低。更值得顾虑的是，由于硫元素的活泼特性，在高温下容易夺取浙青芳香酚中芳环上的氢原子，生成等有害气体，影响到施工人员和周边环境的安全。因此，直接添加单质硫的SEA技术逐渐被淘汰，取而代之的则是硫磺塑化改性浙青技术。将硫磺与一些化学单体在一定条件下共聚，通过化学反应改变硫磺的物理化学性质。化学改性后的塑化硫磺与浙青的相容性提升，塑化硫磺可以很均勻地分散在浙青中，不容易析出，同时也降低了不良气体的挥发。因此，塑化硫磺在浙青中的应用相比单质硫更具优势。然而，这方面的研究还不成熟，如中国专利CN 1690126A中提到了一种硫磺改性浙青混合料配方以及工艺，在硫磺强化浙青改性颗粒的制备中使用了碳、增塑剂以及烟雾抑制剂。虽然增塑剂正丁醇的添加可以使硫磺和浙青相容性增加，但两者主要是物理作用，不如化学塑化的效果好。此外在该专利中提到可有效降低施工中的有害气体，但缺乏相关的测试方法和实例数据支持，需要进一步工作的证明。另一方面，硫磺的添加使浙青的高温时的粘度大幅下降，因此浙青与集料的拌合可在较低温度下进行，一般在135°C以下，比普通浙青的拌和温度要低20°C左右，达到了温拌浙青的范畴。温拌浙青(WMA)的概念诞生于2000年的欧洲和澳大利亚，由于它独特的优势而受到世人的瞩目。相比于传统的热拌浙青(HMA)，温拌浙青(WMA)具有以下优点(1)较低的拌合温度使得拌合过程中产生的气体排放相对较低，对环境的污染降低，同时由于加热过程造成的浙青老化现象也得到了控制；(2)温拌浙青在生产中所消耗的能量减少；(3)温拌浙青施工温度范围的扩大使得运输距离可以更远，施工周期可以加长；(4)温拌浙青更容易达到设计的压实密度。
一般来说，制备温拌浙青主要是添加各种温拌剂。温拌剂的作用方式主要有三种(1)温拌剂受热释放键合水，与浙青作用生成泡沫，降低了体系的表面能，起到一种润滑作用从而使拌合温度控制在130°C 140°C ；(2)使用低粘度浙青在100°C 120°C下与集料进行初拌合，然后将添加了发泡剂的高粘度浙青与预拌合的集料进行再拌合，从而最终的拌合温度可以是在80°C 90°C ；(3) 一些有机添加剂在100°C左右添加到浙青中去，能很大程度上改变浙青的粘温曲线，从而使得浙青可以90°C与集料进行拌合。塑化硫磺属于第三种温拌机理，它改变了浙青的粘温曲线，从而达到了温拌的效果。不同于其他温拌剂，塑化硫磺成本低廉，同时又有填充作用取代一部分浙青，降低了铺路成本。因此，塑化硫磺温拌浙青作为一种公路材料，既具有硫磺新利用的现实意义，又可以取得良好的经济和社会效益，符合当今发展的趋势，是一种颇具前景的技术。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种塑化硫磺浙青，该浙青属于温拌浙青的一种。塑化硫磺性能优于单质硫，可以降低不良气体的挥发，并为硫磺利用开辟新的道路。为实现上述目标，本发明提供一种温拌浙青，所述温拌浙青按重量计，包含100 份的基质浙青、10 35份的塑化硫磺、0. 05 1. 5份的除味剂、0. 02 0. 5份的增香剂。按重量计，所述塑化硫磺包含100份的单质硫、5 25份的塑化剂。所述塑化硫磺还包含1 5重量份的反应调节剂。所述塑化剂可以为不饱和烯烃类、不饱和酸酐、羧酸酯类、苯酚、线性脂肪族多硫化聚合物中的至少一种。具体地，所述不饱和烯烃类为环戊二烯、双环戊二烯、苯乙烯中的至少一种；不饱和酸酐为顺丁烯二酸酐、丙烯酸中的至少一种；羧酸酯类为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。并且，所述线性脂肪族多硫化聚合物为液态聚烯烃多硫化物，端基含有硫羟基，重均分子量在500 10，000之间，优选在1，000 8，000左右。所述反应调节剂可以为不饱和烯烃齐聚体、杂环化合物中的至少一种。具体地，所述不饱和烯烃齐聚物可以为环戊二烯的低聚物中的至少一种。并且，所述杂环化合物可以为吡啶。所述除味剂可以为以下物质中的至少一种自由基抑制剂、氧化还原剂。具体地，所述自由基抑制剂可以为二硫化四甲基秋兰姆(teramethyl thiuram disulfide)、对苯二酚(hydroquinone)、双甲基硫代胺基甲酸锌(zinc diethyl dithiocarbonate)中的至少一种。并且，所述氧化还原剂可以为碘、氧化钙、氯化钙、氧化铝、铜盐及其氧化物、碱金属盐及其氧化物、过氧化氢中的至少一种。所述增香剂可以为以下物质中的至少一种乙酸戊酯、1，6_己二硫醇。所述基质浙青为通用道路石油系浙青，并且/或者符合中国《公路浙青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)道路石油浙青技术要求。另外，本发明提供了一种塑化硫磺温拌浙青的制备方法，将100重量份单质硫磺、 5 25份塑化剂，在120 150°C下混合搅拌1 M个小时，形成具有线性结构的高分子
4物质，然后将10 35重量份的所述高分子物质、100份的基质浙青、0. 05 1. 5份的除味剂和0. 02 0. 5份的增香剂在130 150°C下混合至少30分钟，得到所述温拌浙青。本发明与现有技术相比具有如下优点(1)对硫磺进行塑化处理，塑化后的硫磺比单质硫在性能和气味控制上有优势。单质硫磺添加到浙青中去后，一部分与浙青中的芳香组分产生化学反应，生成H2S 等不良气体，另一部分则物理溶解在浙青中，还有一部份由于硫磺与浙青物理性质的差异， 结晶析出与浙青形成不均一的两相。与浙青形成化学键的硫可以认为是固定硫，其余的为游离硫，随着温度的上升，越来越多的游离硫与浙青发生反应，导致释放的不良气体浓度加大。而塑化硫磺是单质硫与塑化剂聚合形成高分子聚硫化物，反应过程如下所示。
权利要求
1.一种温拌浙青，其特征在于，按重量份计，包含基质浙青100份、塑化硫磺10 35 份、除味剂0. 05 1. 5份、增香剂0. 02 0. 5份。
2.根据权利要求1所述的温拌浙青，其特征在于所述塑化硫磺按重量份计，包含单质硫100份、塑化剂5 25份。
3.根据权利要求2所述的温拌浙青，其特征在于所述塑化硫磺还包含反应调节剂1 5重量份。
4.根据权利要求2所述的温拌浙青，其特征在于所述塑化剂为不饱和烯烃类、不饱和酸酐、羧酸酯类、苯酚、线性脂肪族多硫化聚合物中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的温拌浙青，其特征在于所述不饱和烯烃类为环戊二烯、双环戊二烯、苯乙烯中的至少一种；不饱和酸酐为顺丁烯二酸酐、丙烯酸中的至少一种；羧酸酯类为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的温拌浙青，其特征在于所述线性脂肪族多硫化聚合物为液态聚烯烃多硫化物，端基含有硫羟基，重均分子量在500 10，000之间。
7.根据权利要求3所述的温拌浙青，其特征在于所述反应调节剂为不饱和烯烃齐聚体、杂环化合物中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的温拌浙青，其特征在于所述除味剂为以下物质中的至少一种自由基抑制剂、氧化还原剂。
9.根据权利要求1所述的温拌浙青，其特征在于所述增香剂为以下物质中的至少一种乙酸戊酯、1，6-己二硫醇。
10.一种温拌浙青的制备方法，其特征在于将100重量份单质硫磺、5 25份塑化剂， 在120 150°C下混合搅拌1 M个小时，形成具有线性结构的高分子物质，然后将10 35重量份的所述高分子物质、100份的基质浙青、0. 05 1. 5份的除味剂和0. 02 0. 5份的增香剂在130 150°C下混合至少30分钟，得到所述温拌浙青。
全文摘要
本发明提供一种温拌沥青及其制备方法。本发明的温拌沥青主要由基质沥青、塑化硫磺、除味剂以及增香剂组成。配方按重量份计，包含基质沥青100份，塑化硫磺10～35份，除味剂0.05～1份，增香剂0.02～0.5份。其中，塑化硫磺按重量份计，包含单质硫100份，塑化剂5～25份。本发明能有效减小硫磺沥青施工中不良气体的排放对人的影响以及对环境的污染，同时可以在135℃以下与集料进行温拌，带来能耗的降低。
文档编号C08L81/04GK102321373SQ20111023601
公开日2012年1月18日 申请日期2011年8月17日 优先权日2011年8月17日
发明者程明, 车淳万, 金佑成 申请人:爱思开(北京)公路科技有限公司