[发明专利]一种含有秸秆乙醇发酵残渣的防水卷材用改性沥青复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于防水卷材技术领域，特别涉及了一种含有秸秆乙醇发酵残渣的防水卷材用改性沥青复合材料及其制备方法。

背景技术

利用生物质生产液体燃料是世界可再生能源的发展趋势之一。近年来，以燃料乙醇为代表的生物质液体燃料产业发展迅速，据统计，全球已经建立40多条中试生产线。随着纤维乙醇技术进步的日益发展，其乙醇蒸馏后的废渣(主要成分为木质素及其衍生物)利用也受到更广泛的关注。在研究的报道中，通常把废渣作为锅炉的燃料加以利用，因此寻找木质素新的利用途径已经成为国内外研究的焦点之一。

木质素是一种复杂的、非结晶性的、三维网状酚类高分子聚合物。在植物体内木质素与纤维素、半纤维素等一起构成超分子体系，木质素作为纤维素的粘结剂，以增强植物体内的机械强度。经试验分析，当温度达到200～300℃时，木质素成熔融状，粘性增强。近几年来，国内外专家更加注重木质素本身反应特性和提高附加值的研究。张万烽等以木质素、四乙烯五胺(TEPA)及甲醛为主要原料，通过Mannich反应合成出一种阳离子沥青乳化剂--木质素胺(《应用化工》，2006(5)：366～368)，以及程贤甦等对木质素或其衍生物在道路沥青改性剂方面的应用(酶解木质素或其衍生物改性复合材料及其制备方法，国家发明专利申请号：200810071004.3)。

目前，现有防水卷材主要采用的沥青复合材料，一方面，由于使用了大量沥青，不仅致使生产成本高，而且沥青在生产和施工过程中易产生环境污染，以及有毒性的气体，并且老化后的沥青卷材难以自然降解，带来新的环境污染；另一方面，现有防水卷材用沥青复合材料的抗耐老化性能差，使用寿命也相对比较短。

木质素高分子具有可再生、可降解性等性质日益受到重视。处理后的秸秆乙醇发酵残渣经分析测定，木质素含量大于92％。但是迄今为止，还未见有将秸秆乙醇发酵残渣应用在防水卷材相关材料中以提高材料理化性能的相关报道。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种含有秸秆乙醇发酵残渣的防水卷材用改性沥青复合材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取了如下的技术方案：

一种含有秸秆乙醇发酵残渣的防水卷材用改性沥青复合材料，由沥青、橡胶颗粒、填充料和聚合物改性助剂制成，其特别之处在于所述复合材料中添加有秸秆乙醇发酵残渣，其中各原料的质量百分含量为：沥青37～39％、秸秆乙醇发酵残渣10～12％、橡胶颗粒15.5～17％、填充料17.5～19％、聚合物改性助剂16～18％。

进一步，各原料的质量百分含量优选为：沥青38％、秸秆乙醇发酵残渣10％、橡胶颗粒16.5％、填充料18.5％、聚合物改性助剂17％。

较好地，所述秸秆乙醇发酵残渣需经过干燥处理或风干处理控制其含水量为10～13％(质量百分含量)。

一种含有秸秆乙醇发酵残渣的防水卷材用改性沥青复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)、把沥青预先加热融化，待沥青完全融化后再将混合均匀的秸秆乙醇发酵残渣与填充料缓慢添加到热熔态的沥青液中混合均匀，以原料液不发生飞溅为准；

(2)、在步骤(1)的沥青、秸秆乙醇发酵残渣和填充料的混合液中，加入橡胶颗粒混合均匀，待橡胶颗粒完全融化后再加入聚合物改性助剂混合均匀。

进一步，步骤(1)中，待沥青完全融化后开启搅拌并升温至230～255℃时再加入秸秆乙醇发酵残渣与填充料混合均匀，搅拌速率为60～80rpm。

再进一步，步骤(2)中，将沥青、秸秆乙醇发酵残渣和填充料的混合液加热至265～270℃时再加入橡胶颗粒，并调节搅拌速率为45～50rpm。

更进一步，沥青预先融化温度为210～215℃。

秸秆乙醇发酵残渣是纤维乙醇生产过程中产生的价值相对较低的废物，现有的具有工业化前景的纤维乙醇技术主要是稀酸预处理技术和蒸汽爆破预处理技术，然后经糖化和发酵生产纤维乙醇。本发明中的秸秆乙醇发酵残渣的制备也是源于这两种方法，所述秸秆乙醇发酵残渣是秸秆原料(例如玉米秸秆、稻草和小麦秸秆)或其它草本植物(例如皇竹草、柳枝稷)经稀酸预处理和蒸汽爆破预处理后，经复合纤维素酶系糖化和高活性酵母发酵后，通过高效固液分离器将发酵废液的固形物分离出来得到的废渣，粒度为≤100目，其主要成分为木质素以及其衍生物。