專利名稱：一種凝膠改性瀝青及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種凝膠改性浙青及其制備工藝。
背景技術(shù)：
根據(jù)浙青的膠體理論，大多數(shù)浙青屬于膠體體系，它是由相對(duì)分子量很大，芳香性很高的浙青質(zhì)分散在分子質(zhì)量較低的可溶性介質(zhì)中形成的。浙青中不含浙青質(zhì)，只有單純的可溶質(zhì)時(shí)，浙青則只具有粘性液體的特征而不成為膠體體系。浙青質(zhì)分子由于對(duì)極性強(qiáng)大的膠質(zhì)具有很強(qiáng)的吸附力，因而形成了以浙青質(zhì)為中心的膠團(tuán)核心，而極性相當(dāng)?shù)哪z質(zhì)吸附在浙青質(zhì)周圍形成中間相。由于膠團(tuán)的膠溶作用，而使膠團(tuán)彌散和溶解于分子量較低、 極性較弱的芳香分和飽和分組成分散介質(zhì)中，形成了穩(wěn)固的膠體。根據(jù)膠團(tuán)粒子大小、數(shù)量及其在連續(xù)相中的分散狀態(tài)，浙青的膠體結(jié)構(gòu)可分為三種類型溶膠型浙青、溶-凝膠型浙青、凝膠型浙青。當(dāng)浙青質(zhì)的含量不多(小于10%)，相對(duì)分子量不很大，或分子尺寸較小， 與膠質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量相近時(shí)，飽和分和芳香分的溶解能力很強(qiáng)，分散相和分散介質(zhì)的化學(xué)組成比較接近，這樣的浙青分散度很高，膠團(tuán)可以在連續(xù)相中自由移動(dòng)，近似真溶液，具有牛頓流動(dòng)特性，粘度與應(yīng)力成比例，稱之為溶膠型浙青。這類浙青對(duì)溫度的變化敏感，高溫時(shí)粘度很小，低溫時(shí)由于粘度增大而使流動(dòng)性變差，冷卻時(shí)變?yōu)榇嘈怨腆w。當(dāng)浙青質(zhì)含量很大，達(dá)到或超過(guò)25% -30%時(shí)，膠質(zhì)的數(shù)量不足以包裹在浙青質(zhì)周圍使之膠溶，浙青質(zhì)膠團(tuán)會(huì)相互連結(jié)，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，膠團(tuán)在連續(xù)相中移動(dòng)比較困難，此時(shí)就形成了凝膠型浙青。這類浙青在常溫下呈現(xiàn)非牛頓流動(dòng)特性，并具有粘彈性和較好的溫度穩(wěn)定性。某些有機(jī)物具有憎油的極性端頭和親油的非極性端尾，將該類有機(jī)物添加至浙青內(nèi)可產(chǎn)生聚集，使浙青向凝膠型趨勢(shì)發(fā)展，生成改性浙青，提高了黏度，具有較好的粘彈性和溫度穩(wěn)定性。專利號(hào)US4874432A的美國(guó)專利公開(kāi)了一種多等級(jí)浙青，通過(guò)以下過(guò)程獲得在無(wú)水條件下，在液體浙青中使至少一種可皂化有機(jī)酸、至少一種樹(shù)脂酸與堿金屬堿進(jìn)行皂化反應(yīng)，或者將現(xiàn)存的皂化產(chǎn)物添加到液態(tài)浙青中。得到的凝膠狀浙青具有改善的溫度敏感性，可以使得在不失去低溫下性能的同時(shí)提高高溫性能等級(jí)。該專利中的皂化物具有憎油的極性端頭和親油的非極性端尾，可生成凝膠改性浙青，但其整體凝膠化程度尚不足，浙青的軟化點(diǎn)、黏度等指標(biāo)較低，無(wú)法滿足重載交通條件下改性浙青膠結(jié)料的性能要求。本專利申請(qǐng)的申請(qǐng)人在專利號(hào)為ZL02148759. 6的中國(guó)專利公開(kāi)了一種可以加入浙青中的添加劑成分，使其具有多等級(jí)性質(zhì)。添加劑是由至少一種可皂化有機(jī)酸、至少一種樹(shù)脂酸、至少一種非飽和有機(jī)化合物以及堿金屬堿共同反應(yīng)所形成的反應(yīng)產(chǎn)物。其中至少一種非飽和有機(jī)化合物為改性烯烴聚合物EE-2，但其在軟化點(diǎn)和黏度等技術(shù)指標(biāo)上尚有需要改進(jìn)的空間。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供了一種凝膠改性浙青及其制備工藝，是在浙青中添加具有憎油的極性端頭和親油的非極性端尾的有機(jī)皂化物，并在此基礎(chǔ)上添加胺或酰胺類含氮化合物，可以大大強(qiáng)化皂化物的聚集，顯著的提高改性浙青的技術(shù)指標(biāo)，具有良好的路用性能。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種凝膠改性浙青，是通過(guò)向基質(zhì)浙青中添加至少一種可皂化有機(jī)酸、至少一種樹(shù)脂酸、至少一種胺或酰胺類含氮化合物以及一種堿金屬堿制備而成，或再加入至少一種非飽和有機(jī)化合物制備而成。優(yōu)選的，所述可皂化有機(jī)酸和樹(shù)脂酸是以塔爾油的形式提供的。優(yōu)選的，所述胺或酰胺類含氮化合物為烷基脂肪聚胺、乙撐雙硬脂酰胺、乙撐雙月桂酸酰胺或乙撐雙油酸酰胺，但不限于此。優(yōu)選的，所述堿金屬堿為堿金屬氫氧化物，比如氫氧化鈉。優(yōu)選的，所述非飽和有機(jī)化合物為改性烯烴聚合物EE-2。優(yōu)選的，是通過(guò)向基質(zhì)浙青中添加塔爾油、一種胺或酰胺類含氮化合物和一種堿金屬氫氧化物制備而成，其中，塔爾油重量為基質(zhì)浙青重量的1 3%，胺或酰胺類含氮化合物重量為基質(zhì)浙青重量的0. 1 3%，堿金屬氫氧化物重量為基質(zhì)浙青重量的0. 15 0.45%?；蚴峭ㄟ^(guò)向基質(zhì)浙青中添加塔爾油、一種胺或酰胺類含氮化合物、一種堿金屬氫氧化物以及改性烯烴聚合物EE-2制備而成，其中，塔爾油重量為基質(zhì)浙青重量的1 3%， 胺或酰胺類含氮化合物重量為基質(zhì)浙青重量的0. 1 3%，堿金屬氫氧化物重量為基質(zhì)浙青重量的0. 15 0. 45%，改性烯烴聚合物EE-2重量為基質(zhì)浙青重量的0. 1 1 %。所述凝膠改性浙青的制備工藝，步驟為(1)取基質(zhì)浙青，加熱到195 2050C ；(2)加入堿金屬堿，或堿金屬堿和非飽和有機(jī)化合物，剪切8 12分鐘；(3)加入可皂化有機(jī)酸、樹(shù)脂酸，以及胺或酰胺類含氮化合物，剪切或攪拌8 12 分鐘，即得凝膠改性浙青。所述步驟⑵、(3)中，剪切速度為6000 7000轉(zhuǎn)/秒。所述步驟(3)中，攪拌速度為60 80轉(zhuǎn)/秒。本發(fā)明的凝膠改性浙青，具有明顯提高的軟化點(diǎn)和黏度，通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，不論是對(duì)比僅添加塔爾油和堿金屬氫氧化物的改性浙青，還是對(duì)比僅添加塔爾油、改性烯烴聚合物 EE-2和堿金屬氫氧化物的改性浙青，浙青技術(shù)指標(biāo)均得到了明顯提高；且胺或酰胺類含氮化合物單獨(dú)加入浙青中不能或僅能小幅度提高浙青技術(shù)指標(biāo)，而將其與塔爾油皂化物共同使用，可以使得浙青技術(shù)指標(biāo)大幅度提升，其原理為兩者之間的某種尚不為人知的協(xié)同作用，而并非簡(jiǎn)單的效果疊加，故本發(fā)明取得了本領(lǐng)域技術(shù)人員所預(yù)料不到的、突出的技術(shù)效果。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例1步驟如下1、取IOOOg齊魯70號(hào)基質(zhì)浙青，加熱到200°C ；
2、加入2. 7g固體NaOH,剪切12分鐘；3、依次加入18g泰格林紙集團(tuán)岳陽(yáng)紙業(yè)股份有限公司產(chǎn)塔爾油和3g上海龍孚實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司的MOrlife300型烷基脂肪聚胺，攪拌9分鐘，即得。實(shí)施例2步驟如下1、取IOOOg齊魯70號(hào)基質(zhì)浙青，加熱到200°C ；2、加入2. 7g固體NaOH,剪切10分鐘；3、依次加入18g泰格林紙集團(tuán)岳陽(yáng)紙業(yè)股份有限公司產(chǎn)塔爾油和5g上海龍孚實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司的MOrlife300型烷基脂肪聚胺，攪拌11分鐘，即得。對(duì)比例1步驟如下1、取IOOOg齊魯70號(hào)基質(zhì)浙青，加熱到200°C ；2、加入2. 7g固體NaOH，剪切11分鐘；3、加入18g泰格林紙集團(tuán)岳陽(yáng)紙業(yè)股份有限公司產(chǎn)塔爾油，攪拌10分鐘，即得。對(duì)比例2步驟如下1、取IOOOg齊魯70號(hào)基質(zhì)浙青，加熱到200°C ；2、加入5g上海龍孚實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司的MOrlife300型烷基脂肪聚胺，攪拌10分鐘，即得。上述攪拌速度均為80轉(zhuǎn)/秒，剪切速度均為6000轉(zhuǎn)/秒。實(shí)施例1、2及其對(duì)比例1、2制備的改性浙青的試驗(yàn)測(cè)試指標(biāo)對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1 表1改性浙青試驗(yàn)測(cè)試指標(biāo)對(duì)比表
指標(biāo)單位試驗(yàn)結(jié)果實(shí)施例1實(shí)施例2對(duì)比例1對(duì)比例2齊魯70號(hào)基質(zhì)瀝青軟化點(diǎn)(R&B)。C819259484860°C動(dòng)力黏度Pa.s7101385480176198從表1可以看出，僅添加烷基脂肪聚胺不能使浙青軟化點(diǎn)提高，黏度還有所降低。 加入塔爾油和NaOH后，再添加烷基脂肪聚胺，可以使改性浙青的軟化點(diǎn)和黏度大幅提升。實(shí)施例3步驟如下1、取IOOOg韓國(guó)SK 90號(hào)基質(zhì)浙青，加熱到198°C ；2、加入3. 7g固體NaOH,剪切12分鐘；3、依次加入25g吉林磐石永利物資貿(mào)易有限責(zé)任公司銷售的塔爾油和IOg乙撐雙硬脂酰胺，剪切9分鐘，即得。實(shí)施例4
步驟如下1、取IOOOg韓國(guó)SK 90號(hào)基質(zhì)浙青，加熱到198°C ；2、加入3. 7g固體NaOH,剪切10分鐘；3、依次加入25g吉林磐石永利物資貿(mào)易有限責(zé)任公司銷售的塔爾油和20g乙撐雙硬脂酰胺，剪切11分鐘，即得。對(duì)比例3步驟如下1、取IOOOg韓國(guó)SK 90號(hào)基質(zhì)浙青，加熱到198°C ；2、加入3. 7g固體NaOH，剪切11分鐘；3、加入25g吉林磐石永利物資貿(mào)易有限責(zé)任公司銷售的塔爾油，剪切10分鐘，即得。對(duì)比例4步驟如下1、取IOOOg韓國(guó)SK 90號(hào)基質(zhì)浙青，加熱到198°C ；2、加入20g乙撐雙硬脂酰胺，剪切10分鐘，即得。上述剪切速度均為7000轉(zhuǎn)/秒。實(shí)施例3、4及其對(duì)比例3、4制備的改性浙青的試驗(yàn)測(cè)試指標(biāo)對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表2 表2改性浙青試驗(yàn)測(cè)試指標(biāo)對(duì)比表
權(quán)利要求
1.一種凝膠改性浙青，其特征在于是通過(guò)向基質(zhì)浙青中添加至少一種可皂化有機(jī)酸、至少一種樹(shù)脂酸、至少一種胺或酰胺類含氮化合物以及一種堿金屬堿制備而成，或再加入至少一種非飽和有機(jī)化合物制備而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凝膠改性浙青，其特征在于所述可皂化有機(jī)酸和樹(shù)脂酸是以塔爾油的形式提供的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凝膠改性浙青，其特征在于所述胺或酰胺類含氮化合物為烷基脂肪聚胺、乙撐雙硬脂酰胺、乙撐雙月桂酸酰胺或乙撐雙油酸酰胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凝膠改性浙青，其特征在于所述堿金屬堿為堿金屬氫氧化物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凝膠改性浙青，其特征在于所述非飽和有機(jī)化合物為改性烯烴聚合物EE-2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凝膠改性浙青，其特征在于是通過(guò)向基質(zhì)浙青中添加塔爾油、一種胺或酰胺類含氮化合物和一種堿金屬氫氧化物制備而成，其中，塔爾油重量為基質(zhì)浙青重量的1 3%，胺或酰胺類含氮化合物重量為基質(zhì)浙青重量的0. 1 3%，堿金屬氫氧化物重量為基質(zhì)浙青重量的0. 15 0. 45%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凝膠改性浙青，其特征在于是通過(guò)向基質(zhì)浙青中添加塔爾油、一種胺或酰胺類含氮化合物、一種堿金屬氫氧化物以及改性烯烴聚合物EE-2制備而成，其中，塔爾油重量為基質(zhì)浙青重量的1 3 %，胺或酰胺類含氮化合物重量為基質(zhì)浙青重量的0. 1 3%，堿金屬氫氧化物重量為基質(zhì)浙青重量的0. 15 0. 45%，改性烯烴聚合物EE-2重量為基質(zhì)浙青重量的0. 1 1 %。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)所述的一種凝膠改性浙青的制備工藝，其特征在于 步驟為(1)取基質(zhì)浙青，加熱到195 2050C；(2)加入堿金屬堿，或堿金屬堿和非飽和有機(jī)化合物，剪切8 12分鐘；(3)加入可皂化有機(jī)酸、樹(shù)脂酸，以及胺或酰胺類含氮化合物，剪切或攪拌8 12分鐘， 即得凝膠改性浙青。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備工藝，其特征在于所述步驟O)、(3)中，剪切速度為 6000 7000 轉(zhuǎn) / 秒。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備工藝，其特征在于所述步驟(3)中，攪拌速度為60 80轉(zhuǎn)/秒。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種凝膠改性瀝青，是通過(guò)向基質(zhì)瀝青中添加至少一種可皂化有機(jī)酸、至少一種樹(shù)脂酸、至少一種胺或酰胺類含氮化合物以及一種堿金屬堿制備而成，或再加入至少一種非飽和有機(jī)化合物制備而成。工藝為(1)取基質(zhì)瀝青，加熱到195～205℃；(2)加入堿金屬堿，或堿金屬堿和非飽和有機(jī)化合物，剪切8～12分鐘；(3)加入可皂化有機(jī)酸、樹(shù)脂酸，以及胺或酰胺類含氮化合物，剪切或攪拌8～12分鐘，即得。本發(fā)明的凝膠改性瀝青具有明顯提高的軟化點(diǎn)和黏度，實(shí)驗(yàn)表明，不論是對(duì)比僅添加塔爾油和堿金屬氫氧化物的改性瀝青，還是對(duì)比僅添加塔爾油、改性烯烴聚合物EE-2和堿金屬氫氧化物的改性瀝青，瀝青技術(shù)指標(biāo)均得到了明顯提高。
文檔編號(hào)C08K5/20GK102558887SQ20121003184
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月13日
發(fā)明者周海防, 李武 申請(qǐng)人:山東華瑞道路材料技術(shù)有限公司