[发明专利]一种克拉玛依沥青干法改性剂及其应用

说明书

本发明公开一种克拉玛依沥青干法改性剂及其制备方法和应用，涉及道路工程材料领域，所述改性剂包括SBS改性剂、胶体稳定剂、复合交联剂，以及用于降低SBS改性剂造粒温度，并促进物料发生交联反应的第一组分调节剂；用于提高沥青高温性能的第二组分调节剂，本发明提供的改性剂不仅实现了应用SBS改性剂对克拉玛依沥青进行干法改性的技术难题，而且改性后的沥青混合料的高温稳定性及低温性能好，其路用性能远高于现有的其他沥青的水平。

技术领域

本发明涉及一种克拉玛依沥青干法改性剂及其使用方法，属于道路工程材料领域。

背景技术

克拉玛依石化公司以克拉玛依九区稠油为原料生产的重交沥青蜡含量低，具有优异的低温性能和抗老化性能，在国内公路建设领域得到了广泛的应用。随着国内社会经济的快速发展，机动车保有量和车辆载重逐年攀升，公路部门对于路面材料质量的要求日益严格，重交沥青的性能指标已经无法满足重载路面的需要，在长期使用过程中容易出现车辙、低温开裂等路面病害，在此背景之下，SBS改性沥青应运而生。与重交沥青相比，SBS改性沥青具有优异而均衡的高低温性能和抗老化能力，已经得到了世界范围内的普遍认可和广泛应用，为了提高克拉玛依沥青的适用性，通常会对克拉玛依沥青进行改性后使用。

目前，通常使用湿法工艺对克拉玛依沥青进行改性，在应用过程中，存在以下问题：在制备成品SBS改性沥青时要求基质沥青与SBS改性剂具有良好的相容性，否则制备得到的成品改性沥青难以稳定储存。良好的相容性与基质沥青的组分组成密切相关，根据组分组成理论，适合进行改性加工的基质沥青的芳香分含量一般不低于35％，沥青质在5％-10％区间，否则难以制备得到高品质的改性沥青产品。分析结果显示，克拉玛依的芳香分含量低于20％，沥青质含量小于1％，已经严重偏离适合改性的区间范围，导致改性剂与基质沥青得到相容性较差，难以制备得到性能稳定的成品SBS改性沥青。另外，沥青是一种由饱和分、芳香分、胶质、沥青质四组份组成的胶体结构，沥青质作为沥青胶体溶液的核心分散在其它组分中，形成稳定的胶体体系，是沥青的重要组分，沥青的许多性质都与沥青质的含量有关，特别对改性沥青的高温性能影响最为显著，过低的沥青质含量将会对改性沥青的高温性能造成严重的不良影响。因此克拉玛依沥青中低沥青质含量的组分特点决定了该种沥青不适合进行SBS改性，难以通过湿法工艺制备性能指标优异且稳定的SBS改性沥青，经过长期的研究与实践，这一点已经得到了国内沥青技术人员的共识。

为了解决克拉玛依难以通过湿法改性的问题，国内沥青技术人员进行了诸多尝试，改进方法主要分为两种：基质沥青预处理和复合改性法。

基质沥青预处理通过物理分离、化学反应等方法，对克拉玛依九区稠油的渣油沥青在改性之前进行预处理，从而提高沥青中沥青质和芳香分的含量，以适应改性的需要。预处理法目前主要有调和法和MOA法两种，其中调和法是指将克拉玛依沥青与诸如塔河等富含沥青质的沥青混合后再进行改性，但根据沥青的胶体理论，两种沥青的混合并非简单的物理混溶，加入塔河等高沥青质含量的沥青后，低温性能大幅度降低，难以生产合格的改性沥青。MOA法是以克拉玛依渣油为原料，经过一系列的高温反应、拔头处理得到沥青质含量相对较高的沥青，但是该方法存在以下几个问题：处理流程复杂，需要在高温条件下进行长时间的物理化学反应，需要新建工业装置进行处理；产品收率较低，产生大量的副产品难以处理；高温条件下将产生沥青烟气，对大气造成污染，难以适应日益严格的环保要求。

复合改性法是指通过添加复合改性剂的方法，对克拉玛依沥青沥青高温性能差的问题进行改善。复合改性剂通常选用岩沥青、低标号石油沥青、石油树脂、多聚磷酸等高温增强类添加剂。研究结果表明，采用复合改性法并不能完全解决克拉玛依沥青难改性的问题，首先复合改性剂的加入虽然能够大幅改善高温性能，但却给低温性能造成了严重的损害，同时复合改性沥青的加入将“沥青-SBS改性剂”的两相体系变为了更为复杂的“沥青-SBS改性剂-复合改性剂”三相体系，造成了储存稳定性的进一步降低。