本發(fā)明一種帕托思原油直餾瀝青生產(chǎn)的高粘高彈改性瀝青及其制備方法，屬于改性瀝青技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，隨著我國的經(jīng)濟水平不斷提高，人們對出行質(zhì)量需求不斷提升，交通建設(shè)也愈加突顯“環(huán)境友好”的理念，具有大空隙特征的排水瀝青路面具有高抗滑性、低噪聲、防止水漂、減輕眩光等優(yōu)點，成為優(yōu)秀道路表面特征的最佳路面。
因排水瀝青路面具有粗集料多、孔隙率大的特性，要求瀝青材料具備良好的高溫穩(wěn)定性、低溫柔性和彈性恢復(fù)能力，并且需要瀝青材料與石料具有較高的粘附性和裹覆性。目前國內(nèi)交通部JTG F40、國標(biāo)GB/T 30516規(guī)范中對高粘高彈改性瀝青指標(biāo)進行了規(guī)范性要求，但普遍來看，60℃動力粘度要求偏低，僅要求不小于20000Pa.s，不能滿足現(xiàn)階段國內(nèi)大交通量、重載超載車輛比例偏大的現(xiàn)狀。
現(xiàn)有的一些高粘高彈改性瀝青，采用進口TPS高粘改性劑或采用SBS與廢膠粉復(fù)合改性的技術(shù)手段，上述技術(shù)手段存在生產(chǎn)成本高，穩(wěn)定性差異大等不足。專利申請?zhí)?00910085235.4公布了一種高粘高彈改性瀝青及其制備方法，但該方法采用復(fù)配廢膠粉工藝，在高溫加工過程產(chǎn)生的尾氣對環(huán)境影響較大，且由于摻雜廢膠粉，產(chǎn)品在儲存期間，指標(biāo)衰減速率較快。
其缺點是：
國內(nèi)常用的高粘高彈改性瀝青一般采用進口瀝青摻配日本TPS高粘改性劑或是國產(chǎn)化的一些高粘改性劑進行生產(chǎn)，成本價格較高，在大比例添加生產(chǎn)情況下，道路建設(shè)的成本經(jīng)濟效益過高。也有部分采用摻入廢膠粉來提升瀝青產(chǎn)品的粘度和軟化點指標(biāo)，但過多的膠粉摻量對于產(chǎn)品指標(biāo)穩(wěn)定性造成較大影響。導(dǎo)致原因：
目前市面上進口、國產(chǎn)的高粘改性劑價格偏高，造成生產(chǎn)成本無法下降，加重了國內(nèi)道路建設(shè)的生產(chǎn)投資成本。采用廢膠粉復(fù)配，對生產(chǎn)助劑成本有一定的降低作用，但由于在高溫生產(chǎn)條件下，產(chǎn)生的尾氣對周邊環(huán)境影響較大，且過高的膠粉摻量導(dǎo)致產(chǎn)品儲存穩(wěn)定性差，指標(biāo)衰減過快。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，提供了一種帕托思原油直餾瀝青生產(chǎn)的高粘高彈改性瀝青及其制備方法，利用原有的SBS改性瀝青的生產(chǎn)設(shè)備，無需進行改造，同時該產(chǎn)品性能穩(wěn)定，高溫指標(biāo)軟化點大于85℃，60℃動力粘度(真空毛細(xì)管法)大于100000Pa.s，生產(chǎn)成本大幅度降低。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一種帕托思原油直餾瀝青生產(chǎn)的高粘高彈改性瀝青，其原料包括：85～90質(zhì)量份數(shù)的基質(zhì)瀝青，5～10質(zhì)量份數(shù)的SBS改性劑，1～2質(zhì)量份數(shù)的抽出油，2～4質(zhì)量份數(shù)的增延劑，0.1～0.3質(zhì)量份數(shù)的穩(wěn)定劑。
進一步，所述SBS改性劑為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，苯乙烯含量為28～30％，分子量8～15萬。
進一步，所述基質(zhì)瀝青由帕托思原油經(jīng)常減壓蒸餾裝置直餾深拔所得，基質(zhì)瀝青針入度在25℃時為45～55(0.1mm)。
進一步，所述的原油為帕托思原油。
進一步，所述增延劑是一種以酯類、醇類、脂肪酸類化合物為主要成分的混合物。
進一步，所述抽出油的芳香分含量為70％以上，100℃運動粘度不小于30cst。
進一步，所述穩(wěn)定劑以硫類交聯(lián)劑和特種改性樹脂類穩(wěn)定劑為主，并添加丁苯類交聯(lián)助劑和無機鹽。
一種帕托思原油直餾瀝青生產(chǎn)的高粘高彈改性瀝青的制備方法，包括以下步驟：
1)利用帕托思原油制備基質(zhì)瀝青，經(jīng)常減壓蒸餾裝置深拔直餾，基質(zhì)瀝青在25℃針入度控制為45～55(0.1mm)；
2)將基質(zhì)瀝青加溫到185～195℃，然后加入SBS改性劑、增延劑、抽出油和穩(wěn)定劑，并在以下工藝條件下進行反應(yīng)，得到所述的高粘高彈改性瀝青產(chǎn)品：
A、剪切溫度為185℃-195℃；
B、發(fā)育溫度為180℃～185℃；
C、儲存溫度為155℃～160℃
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明所述一種帕托思原油直餾瀝青生產(chǎn)的高粘高彈改性瀝青及其制備方法，具有成本低，60℃粘度大于100000Pa.s，是一種性能優(yōu)良的瀝青結(jié)合料，可應(yīng)用到橋面鋪裝、排水路面、透水路面，能有效提高瀝青混合料的耐久性，完全滿足排水瀝青混合料的使用要求，拌和出的瀝青混合料抗水損、抗車轍和抗飛散性能優(yōu)異。
具體實施方式
以下對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
配料：高粘高彈改性瀝青包括基質(zhì)瀝青和添加劑，添加劑中包含SBS改性、抽出油、增延劑和穩(wěn)定劑，基質(zhì)瀝青由帕托思原油經(jīng)常減壓裝置直餾深拔，定制化生產(chǎn)，針入度指標(biāo)控制45～55(0.1mm)。
生產(chǎn)工藝：將帕托思原油經(jīng)蒸餾裝置深拔直餾，獲得定制基質(zhì)瀝青原料?；|(zhì)瀝青為88份，然后加入添加劑進行改性，其中，添加劑中包含有線型SBS改性劑質(zhì)量份數(shù)為7.5份、抽出油的質(zhì)量份數(shù)為1.5份、增延劑的質(zhì)量份數(shù)為2.8份和穩(wěn)定劑的質(zhì)量份數(shù)為0.2份。然后，將基質(zhì)瀝青和添加劑在剪切溫度195℃，發(fā)育溫度為185℃，儲存溫度為170℃下采用高濃度預(yù)混法進行反應(yīng)制得高粘高彈改性瀝青。
生產(chǎn)過程中的反應(yīng)裝置為改性瀝青生產(chǎn)裝置，采用四罐三磨，半自動化生產(chǎn)，生產(chǎn)工藝特點為高溫剪切、降溫成化、低溫儲存，具有溶脹充分、分布均勻、長時間儲存、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點。
上述實施例得到的高粘高彈改性瀝青產(chǎn)品，依據(jù)中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(JTG E20-2011)進行性能檢測，主要性能指標(biāo)見表1。
表1高粘高彈改性瀝青分析數(shù)據(jù)
通過表1得知，本發(fā)明改性瀝青的性能完全滿足中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部CJJ/T 190-2012規(guī)范要求，具有高于100000Pa.s的動力粘度。
此外，本發(fā)明的高粘高彈改性瀝青還具有良好的存儲穩(wěn)定性。
本發(fā)明中加入的增延劑含有大量羥基、酯基、羧基，這些官能團本身有抗熱氧老化的功能，可以提高瀝青的低溫塑性，因而能有效的提升瀝青的低溫延度，且該混合物中的羥基、羧基等官能團還可以與瀝青中瀝青質(zhì)、膠質(zhì)中羧基或羥基發(fā)生酯化反應(yīng)，可有效提高瀝青低溫塑性。
所述的增延劑是一種以酯類、醇類、脂肪酸類化合物為主要成分的混合物，常溫下為黑褐色粘稠狀液體，100℃運動粘度為10～30mm2/s(平均分子量越低，粘度越低，耐低溫性越好，但耐熱性越差，閃點越低；平均分子量越高，粘度越高，耐低溫性越較差)。原理主要為以下幾點：1、該混合物分子中含有大量羥基、酯基、羧基，這些官能團本身有抗熱氧老化的功能；2、該混合物可以提高瀝青的低溫塑性，因而提高瀝青的低溫延度；3、該混合物中的羥基、羧基等官能團可以與瀝青中瀝青質(zhì)、膠質(zhì)中羧基或羥基發(fā)生酯化反應(yīng)，生成的酯化物也有提高瀝青低溫塑性的作用。
本發(fā)明中加入的增延劑可替代同比例的相容劑添加量，對于生產(chǎn)助劑成本的影響極小。
本發(fā)明中裝置生產(chǎn)過程應(yīng)用大容量的中間溶脹罐(30m3)，采用SBS改性劑高濃度預(yù)混，先剪切后溶脹再剪切工藝，有效提高生產(chǎn)效率，改善SBS改性劑在瀝青的分散。
本發(fā)明中的穩(wěn)定劑母液法添加，將粉狀穩(wěn)定劑預(yù)先與基質(zhì)瀝青混合均勻，以液態(tài)形式進入到成品發(fā)育罐，加以攪拌的輔助手段，增加反應(yīng)強度，確保成品在發(fā)育6小時內(nèi)指標(biāo)合格，體系穩(wěn)定，滿足長距離運輸需求。
穩(wěn)定劑能夠引發(fā)SBS的交聯(lián)反應(yīng)，促使分散的SBS形成穩(wěn)定的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，防止SBS和瀝青分離。同時，穩(wěn)定劑引發(fā)SBS與瀝青發(fā)生接枝反應(yīng)。
本發(fā)明中采用的瀝青原料為帕托思原油直餾所得，定制生產(chǎn)，關(guān)鍵性指標(biāo)針入度控制在45～55(0.1mm)。
本發(fā)明中的增延劑在確保高粘高彈瀝青產(chǎn)品高溫性能穩(wěn)定條件下有效提升高粘高彈改性瀝青的低溫延度指標(biāo)，在同等條件下，增延劑的添加還能降低相容劑的添加量，可在確保滿足產(chǎn)品指標(biāo)的前提下，降低生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的高粘高彈改性瀝青與添加TPS等高粘高彈改性瀝青相比，生產(chǎn)成本大幅度降低，與摻配廢膠粉制作的高粘高彈改性瀝青相比，成本相當(dāng)，但生產(chǎn)過程中尾氣有毒有害物質(zhì)大大降低，保障生產(chǎn)操作人員健康安全。
最后應(yīng)說明的是：以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換，但是凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。