[发明专利]一种石油道路沥青材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种石油道路沥青材料及其制备方法，其原料中含有：石油基质沥青100份；预处理生物质重油10～28份；热塑性聚氨酯复合材料1～7份；相容剂1～10份和硫化促进剂1～5份。本发明的沥青材料具有很好的高温性能，尤其是软化点及抗车辙性能，弥补生物质重油抗车辙性能差的缺陷，大幅提高沥青产品抗老化性能，尤其是抗紫外老化性能。本发明沥青材料综合性能优异，制备成本低廉、改性效果好，是一种环保型沥青材料。

技术领域

本发明属于沥青技术领域，具体涉及一种石油道路沥青材料及其制备方法。

背景技术

随着经济的快速发展，高等级公路及建筑行业对沥青材料的需求不断增加。当前所用的沥青绝大部分为从原油中提炼的石油沥青，地球上石油的储量有限且不可再生，由于过度开采和使用，石油资源将逐渐枯竭。同时，石油沥青的大量使用也会对环境造成严重影响，这些因素无疑将影响与制约沥青路面的发展前景。

生物资源与石油资源都是基于生物质而来，不过生物资源具有可再生及绿色环保等优点。近年来世界各地都在发展高效、无污染的生物质能，对其利用方式也趋近多样化，其中生物质快速热解制取生物油是生物质能高效利用的方法之一。用生物资源替代石油资源不仅在技术上可行，而且符合可持续发展的要求。生物沥青是以农林业产品及废弃物、生活有机废弃物、能源作物等生物质材料为原料，经过热裂解、调和等工艺制备而成的类似于石油沥青的胶结料，其具有可再生、清洁、经济环保等性能。用生物沥青替代传统的石油沥青，可显著提升沥青的低温性能和抗开裂性能，提升沥青材料的延展性，同时取代部分石油沥青，降低对石油资源的依赖性，大大减少沥青的生产成本，这对节约资源和环境保护意义重大。

然而，生物沥青软化点低、黏度小，高温抗车辙能力有限，尤其是生物质重油中氧元素的含量是石油沥青的30~40倍，使其含有大量含氧有机物，特别是有机羧酸化合物，性质极其不稳定，难以得到广泛应用。

CN109735120A公开了一种改性生物沥青材料及其制备方法与用途，其选用特定的改性剂，提高了生物沥青的软化点和黏度，添加的矿物纤维具有强度高、耐高温等优异性能，提高了生物沥青混合料的抗形变能力。但生物沥青材料本身产量偏低，高温性能差，且通常矿物纤维是在沥青与石料热拌和时才会加入，提前加入生物沥青中很有可能造成分层现象，该专利未对该问题进行解释，也未进行离析试验分析，且生物质重油中的大量含氧化合物未得到处理，性质难以稳定。

CN107434917A通过将生物质资源转化为适于制备生物沥青的生物油，并将制得的生物油与丁苯橡胶/废胶粉复合制备性能更优的生物沥青材料，与单纯地以生物质为原料制备的生物沥青相比，该专利制备的生物沥青在高低温性能均有一定的优势。但是该材料针入度过小，低温延伸性能差，沥青性能表征不全面，加入的胶粉及橡胶类物质与生物质沥青相容性未作考察，生物质重油中的大量含氧化合物未得到处理，性质难以稳定。

CN104388107A公开了一种酯化生物沥青的制备方法，将生物油与醇混合，通过酯化反应、水萃取、氧化处理等工艺过程，得到酯化生物沥青。所制得的生物沥青具有粘度增速小的特点，但该专利最后的氧化处理工艺是否会增加生物沥青中不稳定含氧有机物的量值得思考，且未对生物沥青的热氧老化性质进行综合评价，只考察了粘度增速，难以说明制备的生物沥青材料是否具备了抗老化性的特点。

综上，现有技术主要是针对由生物质热处理得到的生物沥青进行相应改性，虽然一定程度上可以提高生物沥青的性能，但生物沥青产量低、产品质量不稳定，其高温抗车辙性能较差，生物沥青中含有大量不稳定的有机羧酸化合物。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种石油道路沥青材料及其制备方法。本发明的石油道路沥青材料，以有效改进沥青材料的综合性能，特别是高温性能，软化点和抗车辙性能。显著的弥补生物质重油抗车辙性能差、热稳定性差的缺陷。使得到的道路沥青产品综合性能优异，同时利用了可再生资源，是一种环保型沥青材料。可应用于道路铺装、路面养护等方面。