一种地沟油基改性生物沥青、生物沥青混合料及其制备方法

摘要

本发明涉及公路路面材料，公开了一种地沟油基改性生物沥青、生物沥青混合料及其制备方法。该改性生物沥青材料包括以下质量百分比组分：33.3％‑38％的地沟油残渣、28.6％‑33.8％的硬质沥青颗粒、26.5％‑34％的树脂、1.2％‑4.6％的低密度聚乙烯再生塑料，另外掺3％‑5％线型SBS，其制备方法是：将地沟油残渣加热至170℃，再均匀加入硬质沥青颗粒，搅拌30min，再剪切45min(4000r/min)至均匀相容；再均匀加入树脂搅拌60min至均匀；降温至155℃，加入SBS及LDPE，继续搅拌溶胀40min，剪切50min(温度加热到170℃，4000r/min)，最后搅拌发育15min(温度降至155℃)。该方法提供了一种直接利用废弃油脂提炼生物柴油后剩余残渣及再生塑料的新方法，为节约能源、循环利用废弃物开辟了新途径。

说明书

技术领域

本发明涉及一种地沟油基改性生物沥青、生物沥青混合料及其制备方法，属于道路工程的沥青技术领域。

背景技术

随着我国公路建设事业的飞速发展，沥青消耗量不断增加，2006-2015年，国内沥青表观消费量从1352万吨涨至2724万吨。路用沥青胶结料主要来源于石油，而石油作为一种不可再生资源，面临供求失衡的危机。此外，传统石油沥青存在一些路用性能上的缺陷，需要进一步研究并改善。因此，迫切需要开发一种新型结合料，部分或完全代替现有的石油沥青。

生物沥青(Bio-asphalt)是石油沥青的一种替代方案，它来源于非石油基的可再生资源。我国每年从餐饮业中产生的地沟油超过2600万吨，地沟油经过酯化、蒸馏处理能够提炼生物柴油，剩余10％左右的残渣可用于制备生物沥青。但是，地沟油基生物沥青的软化点低、粘度小、粘附性差，不能满足道路工程技术要求。基于此，研究地沟油基改性生物沥青、生物沥青混合料的制备方法及路用性能，具有重要的环保和经济价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地沟油基改性生物沥青、生物沥青混合料及其制备方法，将四种改性剂加入地沟油残渣，改善地沟油残渣的性能，制备出一种能够完全替代传统石油沥青的地沟油基改性生物沥青，并用以铺筑路面。

本发明地沟油基改性生物沥青由地沟油残渣、硬质沥青颗粒、树脂、LDPE再生塑料和线型SBS制备而成，以地沟油残渣、硬质沥青颗粒、树脂、LDPE再生塑料的总质量为基准，所述地沟油残渣的重量百分比含量为33.3％-38％，所述硬质沥青颗粒的重量百分比含量为28.6％-33.8％，所述树脂的重量百分比含量为26.5％-34％、所述LDPE再生塑料的重量百分比含量为1.2％-4.6％，外掺所述线型SBS的重量百分比含量为3％-5％。

上述地沟油基改性生物沥青的制备方法按以下步骤进行：

一、称取地沟油残渣、硬质沥青颗粒、树脂、LDPE再生塑料和线型SBS，其中，以地沟油残渣、硬质沥青颗粒、树脂、LDPE再生塑料的总质量为基准，所述地沟油残渣的重量百分比含量为33.3％-38％，所述硬质沥青颗粒的重量百分比含量为28.6％-33.8％，所述树脂的重量百分比含量为26.5％-34％、所述LDPE再生塑料的重量百分比含量为1.2％-4.6％，外掺所述线型SBS的重量百分比含量为4％。

二、将步骤一称取的地沟油残渣加热到170℃，向其中加入步骤一中称取的硬质沥青颗粒，在温度170℃、搅拌速率为400rpm的条件下搅拌30min，然后在剪切速率为4000rpm的条件下剪切45min；再加入步骤一中称取的树脂，在温度170℃、搅拌速率为400rpm的条件下搅拌60min；再加入步骤一中称取的LDPE再生塑料和线型SBS，在温度155℃、搅拌速率为400rpm的条件下搅拌40min，然后在温度170℃、剪切速率为4000rpm的条件下剪切50min；最后在温度155℃、搅拌速率为400rpm的条件下搅拌发育15min，得到地沟油基改性生物沥青。

本发明提供一种生物沥青混合料，其包括地沟油基改性生物沥青、矿料，所述地沟油基改性生物沥青和所述矿料的质量比为4.45:95.55。

本发明生物沥青混合料的制备方法，将所述地沟油基改性生物沥青加热至183℃，将矿料加热至183℃，将所述地沟油基改性生物沥青与所述矿料搅拌均匀后得到所述生物沥青混合料。

本发明的生物沥青混合料可以用于在铺装道路中。

本发明的有益效果是：本发明的原料包括废弃油脂提炼生物柴油后剩余残渣和LDPE再生塑料，本发明不仅降低生产成本，而且循环利用再生资源，满足路用性能要求，具有良好的环境和经济效益；本发明工艺明确，制备的地沟油基改性生物沥青满足道路用沥青的使用性能，可完全替代石油沥青产品。

本发明提供了一种直接利用废弃油脂提炼生物柴油后剩余残渣及再生塑料的新方法，为节约资源、循环利用废弃物开辟了新途径。该生物沥青具备粘度高、粘附性强、延展性好和绿色环保等优良性能。本发明用于制备道路工程用的地沟油基改性生物沥青及生物沥青混合料。

附图说明

图1为本发明制备流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种地沟油基改性生物沥青、改性生物沥青混合料的制备方法，具体实施方式如下：

一、称取地沟油残渣、硬质沥青颗粒、树脂、LDPE再生塑料和线型SBS，其中，以地沟油残渣、硬质沥青颗粒、树脂、LDPE再生塑料的总质量为基准，所述地沟油残渣的重量百分比含量为33.3％-38％，所述硬质沥青颗粒的重量百分比含量为28.6％-33.8％，所述树脂的重量百分比含量为26.5％-34％、所述LDPE再生塑料的重量百分比含量为1.2％-4.6％，外掺所述线型SBS的重量百分比含量为3％-5％。

二、将步骤一称取的地沟油残渣加热到170℃，向其中加入步骤一中称取的硬质沥青颗粒，在温度170℃、搅拌速率为400rpm的条件下搅拌30min，然后在剪切速率为4000rpm的条件下剪切45min；再加入步骤一中称取的树脂，在温度170℃、搅拌速率为400rpm的条件下搅拌60min；再加入步骤一中称取的LDPE再生塑料和线型SBS，在温度155℃、搅拌速率为400rpm的条件下搅拌40min，然后在温度170℃、剪切速率为4000rpm的条件下剪切50min；最后在温度155℃、搅拌速率为400rpm的条件下搅拌发育15min，得到地沟油基改性生物沥青。

本实施方式提供一种改性生物沥青混合料，其包括地沟油基改性生物沥青、矿料，所述地沟油基改性生物沥青和所述矿料的质量比为4.45:95.55。

本实施方式所述矿料级配选用AC-13型级配，见表1。

表1级配设计表

筛孔尺寸，mm 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 试验级配 100 96 72.9 40.6 30.7 22.7 15.4 11.3 7.7 5.5

本实施方式改性生物沥青混合料的制备方法，将所述地沟油基改性生物沥青加热至183℃，将矿料加热至183℃，将所述地沟油基改性生物沥青与所述矿料搅拌均匀后得到所述改性生物沥青混合料。

本实施方式所用原料均为市售产品。

本实施方式采用的地沟油残渣是废弃油脂提炼生物柴油后剩余残渣。

本实施方式的地沟油基改性生物沥青的制备方法，所述改性剂为硬质沥青颗粒、树脂、LDPE再生塑料和线型SBS。

以下通过实施例和比较例来说明本发明的实验方案。

实施例一：

本实施例一种地沟油基改性生物沥青的制备方法按以下步骤进行：

一、称取190g地沟油残渣、169g硬质沥青颗粒、132.5g树脂、8gLDPE再生塑料和20g线型SBS；

二、将步骤一称取的地沟油残渣加热到170℃，向其中加入步骤一中称取的硬质沥青颗粒，在温度170℃、搅拌速率为400rpm的条件下搅拌30min，然后在剪切速率为4000rpm的条件下剪切45min；再加入步骤一中称取的树脂，在温度170℃、搅拌速率为400rpm的条件下搅拌60min；再加入步骤一中称取的LDPE再生塑料和线型SBS，在温度155℃、搅拌速率为400rpm的条件下搅拌40min，然后在温度170℃、剪切速率为4000rpm的条件下剪切50min；最后在温度155℃、搅拌速率为400rpm的条件下搅拌发育15min，得到地沟油基改性生物沥青。

实施例二：

本实施例一种地沟油基改性生物沥青的制备方法按以下步骤进行：

一、称取181.5g地沟油残渣、143g硬质沥青颗粒、170g树脂、6gLDPE再生塑料和20g线型SBS；

二、制备步骤同实施例一。

实施例三：

本实施例一种地沟油基改性生物沥青的制备方法按以下步骤进行：

一、称取166.5g地沟油残渣、159g硬质沥青颗粒、151.5g树脂、23gLDPE再生塑料和20g线型SBS；

二、制备步骤同实施例一。

实施例四：

将实施例三所得到的地沟油基改性生物沥青(238g)投入到容纳有183℃热矿料(5100g)的拌合机中拌合，得到改性生物沥青混合料。

比较例一：

本比较例采用70^#沥青。

比较例二：

本比较例SBS改性沥青的制备方法按以下步骤进行：

一、称取500g 70^#沥青和20g线型SBS；

二、将步骤一称取的70^#沥青加热155℃，向其中加入步骤一中称取的线型SBS，在温度155℃、搅拌速率为400rpm的条件下搅拌40min，然后在温度170℃、剪切速率为4000rpm的条件下剪切50min；最后在温度155℃、搅拌速率为400rpm的条件下搅拌发育15min，得到SBS改性沥青。

比较例三：

将比较例一的70^#沥青(240g)投入到容纳有172℃热矿料(5100g)的拌合机中拌合，得到70^#沥青混合料。

比较例四：

将比较例二所得到的SBS改性沥青(239g)投入到容纳有184℃热矿料(5100g)的拌合机中拌合，得到SBS改性沥青混合料。

对实施例一、实施例二、实施例三所得的地沟油基改性生物沥青和比较例一、比较例二所得的70^#沥青和SBS改性沥青分别进行了常规性能测试。测试结果见表2。

对实施例四所得的改性生物沥青混合料和比较例三、比较例四所得的70#沥青混合料和SBS改性沥青混合料分别进行了高温车辙性能、低温小梁弯曲性能、水稳定性能测试。测试结果见表3、表4、表5。

表2地沟油基改性生物沥青、70^#沥青和SBS改性沥青性能对比

注：表中“*”表示延度试验测试温度为5℃。

表3高温车辙试验结果

表4低温小梁弯曲试验结果

表5水稳定性试验结果

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，但本发明并不局限于上述的具体实施方案，上述的具体实施方案仅仅是指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。