本發明屬于改性瀝青技術領域,具體地說,涉及一種帕托思原油直餾瀝青生產SBS改性瀝青及其制備方法。
背景技術:
瀝青改性是一種物理共混過程,改性劑聚合物加入瀝青后,通過溶脹與吸附在瀝青中形成彈性的網格結構。這種網格結構具有理想的彈性、塑性和延伸性,使得瀝青的性能得到全面的提升。而苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)應用于瀝青改性已經具有成熟的應用。從SBS改性劑的結構上來說,SBS改性劑分為線性和星形兩種。
瀝青的改性效果與基質瀝青的化學組成密切相關,針對不同的基質瀝青要選擇不同的配伍工藝方案,同時改性劑的結構和穩定劑的種類及生產工藝等都是影響改性瀝青性能的重要因素。
在現有的一些實施方式中選用帕托思原油直餾生產的基質瀝青作為SBS改性瀝青生產原料,采用重量分數為星型或線型SBS3%-5%,硫磺0.08-0.2%和糠醛抽出油2-10%的該性瀝青。雖然使用糠醛抽出油可以起到提高改性瀝青延度的作用,但研究人員在實現上述過程中,發現該改性瀝青的延度指標僅能達到23~26cm,難以滿足部分華南地區客戶對改性瀝青產品指標要求較高的市場需求。例如,在湖南“婁衡”高速,就需要鋪設特殊I-D級SBS改性瀝青,軟化點要求大于75℃,5℃延度大于30cm的改性瀝青。
技術實現要素:
本發明克服了現有技術中的缺點,提供了一種帕托思原油直餾瀝青生產SBS改性瀝青及其制備方法,該產品指標滿足JTG F40規范中聚合物改性瀝青SBS類(I-D)要求,且軟化點指標大于75℃,5℃延度指標不低于30cm,產品儲存穩定性優異,可滿足長距離運輸需求。
為了解決上述技術問題,本發明是通過以下技術方案實現的:
一種帕托思原油直餾瀝青生產SBS改性瀝青,其原料包括基質瀝青和添加劑,所述添加劑中包含SBS改性劑、抽出油、相容劑、增溶劑、抗老化劑和穩定劑。
進一步,所述基質瀝青由帕托思原油直餾所得。
進一步,所述SBS改性劑為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物,其添加量為基質瀝青重量含量的4~5%。
進一步,所述相容劑為基質瀝青的重量含量1~5%,芳香分含量為70%以上,100℃運動粘度不小于30cst。
進一步,所述增溶劑的添加量為基質瀝青重量含量的2~3份。
進一步,所述抗老化劑為石油基抗氧化劑T203為主劑,輔助以紫外線吸收劑炭黑和引發劑,所述抗老化劑添加量為基質瀝青的重量的0.1-0.2%。
進一步,所述穩定劑以硫類交聯劑和樹脂類穩定劑為主,并添加丁苯類交聯助劑和無機鹽,所述穩定劑添加量為基質瀝青的重量含量0.2~0.3%。
一種帕托思原油直餾瀝青生產SBS改性瀝青的制備方法,包括以下步驟:
1)利用帕托思原油制備基質瀝青;
2)加入添加劑,并在以下工藝條件下進行反應:
A、剪切溫度為180℃-190℃;
B、發育溫度為180℃~185℃;
C、儲存溫度為155℃~160℃
與現有技術相比,本發明的有益效果是:
本發明所述一種帕托思原油直餾瀝青生產SBS改性瀝青及其制備方法,帕托思原油直餾得到基質瀝青,在添加劑的作用下具有較高的軟化點,其軟化點提高到75℃以上以及優良的低溫性能,5℃延度大于30cm。
此外,本發明的SBS改性瀝青還具有良好的存儲穩定性,滿足長距離運輸需求。
具體實施方式
以下對本發明的優選實施例進行說明,應當理解,此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本發明,并不用于限定本發明。
本發明所述一種帕托思原油直餾瀝青生產SBS改性瀝青,其配料:SBS改性瀝青包括基質瀝青和添加劑,所述添加劑中包含SBS改性、抽出油、相容劑、增溶劑、抗老化劑和穩定劑,基質瀝青由帕托思原油經常減壓裝置直餾。
生產工藝:將帕托思原油經蒸餾裝置深拔,獲得針入度在45~55(0.1mm)基質瀝青。然后加入添加劑進行改性,其中添加劑中的SBS改性劑占瀝青重量的4%、相容劑占瀝青重量的2%、增溶劑占瀝青重量的2.5%、穩定劑占瀝青重量0.2%。選用的線型SBS改性劑為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。最后,將基質瀝青和添加劑在剪切溫度185~190℃,發育溫度為185~180℃,儲存溫度為155℃下采用高濃度預混剪切、穩定劑按母液法進行反應制得成品SBS改性瀝青。
線型的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物,兼有橡膠和塑料的特性,可以和水、弱酸、堿等接觸,具有優良的拉伸強度,表面摩擦系數大,低溫性能好,電性能優良,加工性能好等特性。
過程中的生產裝置為公司自有的改性瀝青生產裝置,本裝置采用四罐三磨,設置大容量的中間溶脹罐(30m3),半自動化連續生產,生產工藝特點為高溫剪切、降溫成化、低溫儲存,具有溶脹充分、分布均勻、長時間儲存、質量穩定等優點。生產過程應用大容量的中間溶脹罐(30m3),采用SBS改性劑高濃度預混,先剪切后溶脹再剪切工藝,有效提高生產效率,改善SBS改性劑在瀝青的分散。
所述添加劑還包括增溶劑,添加量為基質瀝青重量含量的2.5%,是一種以酯類、醇類、脂肪酸類化合物為主要成分的混合物,常溫下為黑褐色粘稠狀液體,100℃運動粘度為10~30mm2/s(平均分子量越低,粘度越低,耐低溫性越好,但耐熱性越差,閃點越低;平均分子量越高,粘度越高,耐低溫性越較差)。原理主要為以下幾點:1、該混合物分子中含有大量羥基、酯基、羧基,這些官能團本身有抗熱氧老化的功能;2、該混合物可以提高瀝青的低溫塑性,因而提高瀝青的低溫延度;3、該混合物中的羥基、羧基等官能團可以與瀝青中瀝青質、膠質中羧基或羥基發生酯化反應,生成的酯化物也有提高瀝青低溫塑性的作用。
本發明中加入的增溶劑可替代不小于同比例的相容劑添加量,對于生產助劑成本的影響極小。
抗老化劑為石油基抗氧化劑T203為主劑,輔助以紫外線吸收劑炭黑、引發劑,其添加量為基質瀝青的重量的0.15%。抗老化劑可以提高改性瀝青抗高溫老化能力,減緩改性瀝青性能衰減,延長使用壽命。
穩定劑以硫類交聯劑和特種改性樹脂類穩定劑為主,并添加丁苯類交聯助劑和無機鹽。能夠引發SBS的交聯反應,促使分散的SBS形成穩定的空間網絡結構,防止SBS和瀝青分離。同時,穩定劑引發SBS與瀝青發生接枝反應。添加量為基質瀝青的重量含量0.25%。
本發明中的穩定劑母液法添加,將粉狀穩定劑預先與基質瀝青混合均勻,以液態形式進入到成品發育罐,加以攪拌的輔助手段,增加反應強度,確保成品在發育6小時內指標合格,體系穩定,滿足長距離運輸需求。
最后應說明的是:以上僅為本發明的優選實施例而已,并不用于限制本發明,盡管參照實施例對本發明進行了詳細的說明,對于本領域的技術人員來說,其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改,或者對其中部分技術特征進行等同替換,但是凡在本發明的精神和原則之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發明的保護范圍之內。