一种具有缓释功能沥青再生剂及其制备方法与流程

本发明属于沥青混凝土再生技术领域，特别涉及一种具有缓释功能沥青再生剂及其制备方法。

背景技术：

随着我国沥青道路大规模返修期的到来，面对资源与环境的双重压力，如何重新利用老化沥青，变废为宝，成为道路领域一大技术难题。目前，我国每年由高速公路维修而产生的旧沥青混合料约220万吨，如能对其再生利用材料费可节省3.5亿元，这一数字到2015年为15亿元，如再将中低等级公路维修废料再利用，则实际材料所需费用每年即可节约近120亿元。如能开发一种性能优异的沥青再生剂，则对道路铺设成本控制、环境保护、资源有效使用至关重要。

地沟油本身是一种可资源化利用的废弃物，具有高闪电、低黏、量大价廉的特征。其与食用油主要组成一致，均为长碳链的甘油三酯。由于地沟油来源及处理工艺不同，它还含有游离脂肪酸、多环芳烃、过氧化物、胆固醇、丙二醛、重金属、丙烯醛等杂志。为避免其重返餐桌，人们在诸多领域开始对地沟油的再利用。国内外有相关专利中采用废植物油来再生或软化沥青，但仅用地沟油再生沥青会存在持久性不佳、改性沥青效果无法保证的问题。

目前市场上沥青再生剂品种繁杂，大多数由废旧机油、废润滑油等低黏度轻质油分组成，辅以改性剂、抗老化剂调和而成，此类再生剂在热稳定性、长期性能上存在诸多问题。如何开发出一种再生效果好且具有缓释轻质组分功能的再生剂是本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种具有缓释功能沥青再生剂及其制备方法。该方法具有节约新沥青用量、施工中黏度可调、缓释轻质组分且提高抗剥落功能的效果。

本发明所述的具有缓释功能沥青再生剂的组成按质量份计包括：30-80份改性基础油、30-50份基质沥青、10-30份添加油、1-10份胶囊改性剂。

所述的改性基础油由质量比为90-99:1-10的地沟油和改性添加剂组成；所述的地沟油需经过滤、闪蒸脱水及灭菌处理；所述的改性添加剂为以spi和md为壁材，裹附硫氧化物、吡咯类化合物、苯酚类化合物、四环芳香族化合物中的一种或几种为芯材的微胶囊a。

所述的基质沥青为90#沥青、110#沥青、130#沥青、植物沥青中的一种或几种。

所述的添加油为馏出油、橡胶油、抽出油、芳烃油中的一种或几种。

所述的胶囊改性剂由囊壁包裹囊芯形成，其中囊壁为聚氨酯、硅酮、聚苯乙烯、蜡及改性蜡、石油树脂、eva中的一种或几种；囊芯包括改性基础油和微胶囊b。所述囊壁具有一定强度和韧性，会随搅拌时间延长或搅拌强度的增强而破裂，即破裂可控。

所述的微胶囊b包括壁材和芯材；其中壁材为海藻酸钠，芯材为地沟油或添加油。

所述的微胶囊b的制备方法为：将壁材溶于蒸馏水中搅拌均匀后静置，形成壁材溶液；向地沟油或添加油中加入乳化剂，在高转速下搅拌5min形成芯材溶液；将壁材溶液置于烧杯中，搅拌5-10min，然后边搅拌边加入芯材溶液，再加入蒸馏水、稳定剂调节微胶囊固形物，而后进行均质，在惰性气体保护下进行抽滤、洗涤、干燥制得微胶囊粉末；向干燥后的微胶囊粉末中均匀喷洒加热为液态的peg溶液，待干燥后撒入pva粉末，使peg和pva均匀包裹在微胶囊外面，制得尺寸为纳米级的微胶囊b；所述乳化剂为聚氧乙烯月桂醚、醇羊毛脂衍生物、聚氧乙烯十八醇、聚氧乙烯油醇、油酸钾、聚氧乙烯醚、油酸钠、聚氧乙烯失水山梨醇单棕榈酸酯中的一种或几种；所述稳定剂为pva、sma、sds、hpmc中的一种或几种。

所述的具有缓释功能沥青再生剂的制备方法为：先将基质沥青于120-150℃加热为流动状态，而后将改性基础油加入，搅拌5-15min混合均匀，然后将添加油加入继续搅拌至混合均匀，最后将胶囊改性剂加入，混合均匀后冷却即可。

借由上述技术方案，本发明的有益效果如下：

本发明再生剂性能优异且环保性强。改性基础油利用地沟油，且对其进行脱水、过滤、灭菌处理实现了地沟油的安全环保再利用。此外改性基础油中加入了改性添加剂，该添加剂中富含增加体系极性的活性点位，可更好的促进新旧沥青的融合，其中硫氧化物、吡咯类化合物、苯酚类化合物、四环芳香族化合物等物质所含官能团还可增加体系与石料的吸附能力从而提升抗剥落性能。此外该改性添加剂以微胶囊的形式加入可起到缓释作用，增加对抗剥落性能改善的持久性。

且本发明微胶囊外裹附有peg和pva，两者不但可对沥青性能有所改善，且能避免壁材遇水迅速溶解从而使芯材释放，无法实现缓释的作用；另一方面由于peg和pva具有一定的水溶性，其在多次长时间水浸环境下会逐渐溶解，使得芯材释放，工程中可起到真正缓释的效果，此外将其裹附于微胶囊外可使又能克服传统微胶囊只有破裂才能释放的问题，

本发明再生剂中基质沥青的加入可节省再生沥青混凝土中新沥青的用量，其与添加油的协同作用可保证再生剂具有高芳香分、低饱和分的性能。

传统微胶囊的破裂主要以精准的应力破坏为主，但由于其尺寸较小，其在道路领域中应用时会出现较大的宏观受力使其破损率不高的问题，从而无法使修复材料释放出来。本发明再生剂中的胶囊包括两种：即宏观尺度的胶囊改性剂和纳米级的微胶囊，且两者的破裂释放机理完全不同。宏观尺度的胶囊改性剂囊壁均为不溶于水的弹性体，兼具一定的强度和韧性，其只有在受到一定强度破坏力的作用下才会破裂。纳米级微胶囊由于尺寸较小，传统道路载荷难以使其破裂。由于其壁材及外壁裹附物均具有一定程度上水溶性的特性，因此其释放的原因为水将壁材及裹附物溶解从而使芯材释放。宏观尺度的胶囊改性剂囊壁材料强度可调，由此使得其破裂过程可控，施工中可通过延长搅拌时间或增加搅拌强度而使其破裂，实现调节施工和易性的作用，即当混合料难以搅拌均匀时无需升高温度，只需延长搅拌时间或增加搅拌强度从而使胶囊改性剂破裂，其内液相体系释放可增加施工和易性。此外通车后其会由于受到一定强度荷载的作用而破裂开来。而微降囊在施工中难以破裂释放，其会在路面使用过程中由于雨水冲刷使得壁材及裹附物溶解，从而使得芯材释放，在长期使用中真正实现缓释的作用，实现持久再生的有益效果。

综上本发明再生剂不仅实现废物再利用，还突破传统再生剂性能单一且长期再生不佳的问题。改性基础油、基质沥青、添加油和胶囊改性剂的协同作用，实现了本发明再生剂具有可调节新旧沥青及混合料体系黏度、增强体系抗剥落性能、缓释轻质组分实现持久再生、节省新沥青用量、活性点增加新旧沥青相容性等诸多有点。不仅如此，本发明再生剂制备工艺简单，便于推广应用。

下面结合实施例对本发明的内容作进一步详细说明，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。熟悉本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，并把此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

附图说明

图1为本发明制备的具有缓释功能沥青再生剂的组成示意图，其中1-胶囊改性剂，2-微胶囊a，3-微胶囊b。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的内容作进一步详细说明，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。熟悉本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，并把此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

具有缓释功能沥青再生剂组成包括50质量份改性基础油、30质量份基质沥青、20质量份添加油、5质量份胶囊改性剂。

其中改性基础油由95质量份地沟油和5质量份改性添加剂组成。首先将地沟油进行过滤除渣、闪蒸脱水及灭菌处理。改性添加剂为以质量比为2:3的spi和md作为壁材，裹附硫酸酐、乙烯基吡咯烷酮、2-叔丁基对甲基苯酚(三者质量比例为2:1:1)为芯材的微胶囊a。基质沥青为110#沥青。添加油由馏出油和芳烃油按质量比2:3混合均匀构成。胶囊改性剂包括囊壁和囊芯，由囊壁包裹囊芯制得。其中囊壁为石油树脂与聚氨酯，囊芯由改性基础油和微胶囊b以4:1质量比例组成。

胶囊改性剂中微胶囊b包括壁材和芯材。其中壁材为海藻酸钠，芯材为地沟油。微胶囊b制备方法：称取15g海藻酸钠将其溶于100ml蒸馏水中在500-1000r/min转速下搅拌均匀后静置，形成壁材溶液；称取20ml地沟油，向其内加入1g聚氧乙烯十八醇，在高转速下搅拌5min形成芯材溶液；称取20ml壁材溶液置于烧杯中，搅拌5-10min，然后边搅拌边加入40ml芯材溶液，再加入1-10ml蒸馏水、0.6gsds调节微胶囊固形物，而后在20mpa下进行均质，在氦气保护下进行抽滤、洗涤、干燥制得微胶囊粉末，将1.5gpeg加热溶解，而后将其用微尺度喷涂设备均匀喷入微胶囊粉末中，干燥后再加入1g纳米级pva粉末混合均匀使其均匀分散，制备成粒径为50nm的微胶囊b。

再生剂的制备方法为：先将30份110#基质沥青于120-150℃加热为流动状态，而后将50份改性基础油加入，搅拌5-15min混合均匀，然后将20份添加油加入继续搅拌至混合均匀，最后将5份胶囊改性剂加入，混合均匀后冷却即可。

实施例2

具有缓释功能沥青再生剂的组成包括55质量份改性基础油、25质量份基质沥青、25质量份添加油、6质量份胶囊改性剂。

其中改性基础油由96质量份地沟油和4质量份改性添加剂组成。首先将地沟油进行过滤除渣、闪蒸脱水及灭菌处理。改性添加剂为以质量比为1:1的spi和md作为壁材，裹附硫酸酐、对四联苯、苯酚(三者质量比例为2:1:2)为芯材的微胶囊a。基质沥青为质量比例7:3的90#沥青与植物沥青组合而成。添加油由抽出油和芳烃油按质量比2:3混合均匀构成。胶囊改性剂包括囊壁和囊芯，由囊壁包裹囊芯制得。其中囊壁为聚氨酯和eva的混合物，囊芯由改性基础油和微胶囊b以4:1.2质量比例组成。

胶囊改性剂中微胶囊b包括壁材和芯材。其中壁材为海藻酸钠，芯材为添加油。微胶囊b制备方法：称取20g海藻酸钠将其溶于100ml蒸馏水中在500-1000r/min转速下搅拌均匀后静置，形成壁材溶液；称取20ml添加油，向其内加入1g聚氧乙烯失水山梨醇单棕榈酸酯，在高转速下搅拌10min形成芯材溶液；称取20ml壁材溶液置于烧杯中，搅拌5-10min，然后边搅拌边加入40ml芯材溶液，加入1-10ml蒸馏水、1gsds调节微胶囊固形物，而后在20mpa下进行均质，在氦气保护下进行抽滤、洗涤、干燥制得微胶囊粉末。将1.5gpeg加热溶解，而后将其用微尺度喷涂设备均匀喷入微胶囊粉末中，干燥后再加入1g纳米级pva粉末混合均匀使其均匀分散，制备成粒径为50nm的微胶囊b。

再生剂的制备方法为：先将17.5份90#基质沥青与7.5份植物沥青于120-150℃加热为流动状态，而后将55份改性基础油加入，搅拌5-15min混合均匀，然后将25份添加油加入继续搅拌至混合均匀，最后将6份胶囊改性剂加入，混合均匀后冷却即可。