[发明专利]熔煤沥青及其制备方法

说明书

本发明涉及一种改性沥青及其制备方法。

沥青是重要的建筑材料和化工原料，在工业产生和民用建筑中应用非常广泛。从性能上看，沥青必须有一定的物理性能和粘附性能。在低温条件下应有弹性和塑性，有高温时有足够的强度和热稳定性，在加工和使用条件下应具有抗老化能力，还应有与各种矿料和结构表面的粘结力，以及对应变值适应性和耐疲劳性。通常石油加工厂制备的沥青不能满足这些要求;而煤焦油沥青，由于它存在粘附性和抗老化性差，污染严重等弊端，使其在建筑中的应用受到限制。因此，近二十年来世界各国大力开发添加橡胶、树脂、炭黑、矿物填充剂的改性沥青，使沥青的物理化学性能得以改善，但是由于这些改性材料价格相对比较昂贵，限制了其使用范围。

其次，我国风化煤分布很广，储量很大，但迄今仍未得到较好的利用。

本发明的目的在于提供一种熔煤沥青及其制备方法。在沥青中混入一定量的微细煤粉，以降低成本，改善石油沥青和煤沥青的物理化学性能，扩大石油沥青和煤沥青的使用范围。同时，可以充分利用风化煤，变废为宝。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的熔煤沥青，其重量百分组成为，

沥青    60～70%

煤粉    18～30%

助剂    5～20%

催化剂    0.4～5%

所述的催化剂选自三氯化铝、二氯化锌、三氯化铁、氢氧化钠四者之一，助剂选自萘油、蒽油、煤焦油三者之一，所述的煤粉粒度为60～200目。

本发明所用的煤粉如为风化煤粉，则相应的催化剂可选用氢氧化钠，助剂选用煤焦油，熔煤沥青中助剂的重量含量为5～15%，催化剂重量含量为1.5～2.5%。

本发明所用的煤粉如为褐煤粉，则相应的催化剂可选用二氯化锌，助剂选用萘油熔煤沥青中催化剂的重量含量为0.8～3%，助剂的重量含量为12～18%。

本发明所用的煤粉如为烟煤粉，则相应的催化剂可选用三氯化铝，助剂为蒽油，熔煤沥青中催化剂的重量含量为0.5～1.7%，助剂的重量含量为12～15%。

如上所述的一种熔煤沥青的制备方法，包括以下反应步骤：将沥青加热熔化后，常压下混入煤粉、催化剂和助剂，在250～420℃下搅拌反应1～5小时。其中，对于风化煤粉，褐煤粉，烟煤粉，其较佳的反应温度为280～300℃，260～275℃，310～325℃。

本发明实施时，可采用桨翼式搅拌，较佳的搅拌速率为350～400转/分。

煤是一种混有无机杂质的大分子缩合芳香体系，将煤粉混入沥青中制备改性沥青，发明人经过实验发现，加热温度超过煤粉的熔点或热熔、热解温度之后，少部分煤裂解生成焦油溶解于沥青中，而大部分煤结构骨架则细分散于溶剂化的沥青介质中，通过族组成分析发现，熔煤沥青和原沥青相比，烃族组成发生了变化，即烷烃和沥青质的含量减少，而芳烃和胶质的组分增加。另外，用三氯甲烷洗涤原煤和熔煤沥青，通过电子显微镜观察原煤粒和熔煤沥青中的煤粒，发现处理前的原煤粒表面光滑，棱角分明，透明度差，而熔煤沥青中的煤粒透光性不均匀，结构疏松，边棱变得圆滑，由族组成分析及电子显微镜观察可知，煤粉在热沥青中明显发生了热解和熔融作用。说明在催化剂和助剂的作用下，在沥青中混入一定量的煤粉，对原沥青有改质作用，即提质作用，对于改善建筑、道路沥青质量，有重要实用价值。

本发明具有以下优点，第一，由于在沥青中掺入了一定量的煤粉，煤的价格比沥青价格低得多，降低了成本;同时减少了污染，改善了操作工人的劳动条件。第二，由于煤粉的混入，煤粒在沥青中部分发生了明显的热解和熔融作用，使沥青族组成发生了变化，起到了改善沥青品质的作用。第三，本发明可利用风化煤，变废为宝，开辟了风化煤利用的新途径。

图1是原煤粒的电子显微镜照片（放大100万倍）。

图2是熔煤沥青中煤粒的电子显微镜照片（放大100万倍）。

以下通过实施例，结合附图，对本发明作进一步描述。

实施例1：

将软化点为52.5℃、2Kg的石油沥青加热熔化后，混入0.8Kg、粒度80目的四川南桐风化煤，0.06Kg的氢氧化钠，和0.3Kg的煤焦油。常压下，反应温度为285～295℃，搅拌反应1.5小时，搅拌速率为300～320℃转/分，获得产物指示为软化点40.5℃，针入度125（1/10mm），延度40cm。

实施例2：