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含沥青组合物的再生方法

  • 申请号:CN201080005286.2 申请公布号: CN102292395B
  • 申请日: 2010-01-21 申请公布日: 2014-07-23
  • 申请(专利权)人: 专利代理机构: 北京北翔知识产权代理有限公司
  • 分类号:C08L95/00;C09D195/00

专利介绍

一种含沥青组合物的再生方法,所述方法包含向含沥青组合物中加入一种槚如坚果壳液(CNSL)的蒸馏残液,所述蒸馏残液由槚如坚果壳液在最高达250至350℃之间的温度下蒸馏所得。所述含沥青组合物有利地选自:沥青、柏油、屋顶覆盖物、绝缘材料、海岸覆盖材料和反鼓板。
1.一种含沥青组合物的再生方法,所述方法包含向含沥青组合物中加入一种槚如坚果壳液的蒸馏残液,所述蒸馏残液由槚如坚果壳液在最高达250至350℃之间的温度下蒸馏所得。
2.权利要求1的方法,其特征在于所述蒸馏残液的粘度为1,000至30,000mPa.s-1之间。
3.权利要求1的方法,其特征在于所述蒸馏残液的粘度为1,000至10,000mPa.s-1之间。
4.权利要求1的方法,其特征在于所述蒸馏残液的粘度为为1,000至2,500mPa.s-1之间。
5.权利要求1的方法,其特征在于所述蒸馏残液的粘度为1,500mPa.s-1。
6.权利要求1或2的方法,其特征在于所述蒸馏残液的平均饱和因子为1至5。
7.权利要求1或2的方法,其特征在于所述蒸馏残液的平均饱和因子为1.2至1.3。
8.权利要求1或2的方法,其特征在于所述含沥青组合物选自:柏油、屋顶覆盖物、绝缘材料、海岸覆盖材料和反鼓板。
9.权利要求1或2的方法,其特征在于所述含沥青组合物还另外包含以下物质中的一种或多种:植物树脂或非植物树脂、植物油或非植物油、石蜡、聚合物、茂金属和合成蜡。
10.权利要求9的方法,其中聚合物为乙烯-醋酸乙烯酯聚合物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、无规聚丙烯和聚乙烯。
11.含沥青组合物,其已通过使用权利要求1-10中任一项的方法再生。
12.权利要求11的含沥青组合物,其特征在于该经再生的含沥青组合物选自:柏油、绝缘材料、屋顶覆盖物、海岸覆盖材料和反鼓板。
13.一种沥青的再生方法,所述方法包含向沥青中加入一种槚如坚果壳液的蒸馏残液,所述蒸馏残液由槚如坚果壳液在最高达250至350℃之间的温度下蒸馏所得。
14.权利要求13的方法,其特征在于所述蒸馏残液的粘度为1,000至30,000mPa.s-1之间。
15.权利要求13的方法,其特征在于所述蒸馏残液的粘度为1,000至10,000mPa.s-1之间。
16.权利要求13的方法,其特征在于所述蒸馏残液的粘度为为1,000至2,500mPa.s-1之间。
17.权利要求13的方法,其特征在于所述蒸馏残液的粘度为1,500mPa.s-1。
18.权利要求13或14的方法,其特征在于所述蒸馏残液的平均饱和因子为1至5。
19.权利要求13或14的方法,其特征在于所述蒸馏残液的平均饱和因子为1.2至1.3。本发明涉及一种含沥青(bitumen)组合物的再生方法。在现有技术中,已知有几种再生含沥青组合物的方法。其中一个实例公开于R.Romera,Projectxa01992-1993/ISSNxa00361-1981,Transportationxa0Researchxa0Boardxa0ofxa0thexa0Nationalxa0Academies,Spain,“Rheologicalxa0Aspectsxa0ofxa0thexa0rejuvenationxa0ofxa0agedxa0bitumen”,2005年6月27日。此中已测试了以下再生添加剂:市售的芳烃油、回收芳烃机油(aromaticxa0motorxa0recyclingxa0oil)、软150/200渗透用沥青。研究表明最好的组合物包含80%老化沥青与20%机油。没有提及槚如坚果壳油。WO/2008/084014,申请人为海牙(NL)的Shellxa0Internationalexa0Researchxa0Maatschappijxa0BV,也公开了一种再生剂和一种使柏油再生(asphalt)的方法。使用一种包含沥青和棕榈油的组合物作为再生剂。现有技术中已知的其它再生剂的例子为石蜡和菜籽油等。但是这些再生剂和棕榈油一样,其严重缺点是它们使沥青过软,因此含沥青组合物(例如柏油)的粘度也会变得过低。以柏油为例,在这种情况下,由于这些再生剂,柏油对于集料的粘附力下降,因此柏油的耐久性削弱。而且这些再生剂与沥青的混合性也很差。此外,石油化学树脂也可用作含沥青组合物的再生剂而存在,但是它们非常昂贵。现有技术中已知可以对柏油和其他含沥青组合物进行回收。为此,通常将这些组合物研磨并加入到待制备的新组合物中或者通过加入合适的添加剂将其本身再生。这种情况下,还必须一直将新的新鲜沥青加入到组合物中,以保证组合物的可加工性和品质(耐久性、寿命)。换句话说,至今为止,仅包含回收的含沥青材料的组合物在实际使用时具有良好性能还是不可能的。尽管所述组合物存在,但是这些组合物只能施用于其低劣特性影响不大的地方。例如将经机械加工的柏油在不加入新鲜沥青的情况下再利用于路旁加固边缘。但这种材料完全不适合用作新的路面。近年来可利用的合适沥青的量正在显著减少。这是由于蒸馏石油的温度越来越高,因而剩下的重馏分越来越少的缘故。此外,重馏分被改质以得到更多有用且因而更有价值的产品。因此可利用的沥青不但量在减少,品质也越来越差。现今因为上述原因,人们甚至由其他化学物质来制备新沥青。含沥青组合物对老化十分敏感,因此当性能经过一定时间后下降时要及时替换。含沥青组合物的老化可由不同的机理造成,所述机理包括氧化、物质的挥发、紫外线侵袭、渗出和取向。在这个过程中部分软沥青质(maltene)转化成为沥青质,因此材料变得更脆。老化从品质上降低了加工和应用所需的性能。组合物常常变得更硬、更脆、韧性更低,并且经过一定时间后可回收性也越来越差。大多数沥青用于筑路用的柏油中。由于侵蚀和气候影响,柏油老化得较快,通常十年内就得更换。为此,将柏油从路面上去除,并通过研磨而减小体积。将该研磨产物用少量新的柏油制品回收。如今,同时保持良好柏油性能的这种研磨柏油的真正再生方法只有在很高费用下例如通过加入一些特殊化学物质或新鲜的沥青是可能的。因此现有技术中需要一种沥青再生方法,使得老的含沥青组合物可以回收。直到现在,这种方法似乎还不太可能或是只有通过很昂贵的方式实现。本发明意欲满足所述需求,提供一种含沥青组合物的再生方法,所述方法包括:向含沥青组合物中加入一种槚如坚果壳液(CNSL)的蒸馏残液,所述蒸馏残液由槚如坚果壳液在最高达250℃至350℃的温度下——优选最高达300℃至340℃的温度下,最优选最高达310℃至320℃的温度下——蒸馏得到。令人惊奇的是,发现通过加入较少量的这种特殊的CNSL的蒸馏残液,组合物中的沥青被再生从而使其性能得到了改进并且所述沥青变得又适合其常规施用了。在某些情况下,再生的沥青在某些性能上甚至比新制的沥青还要好。必须加入的CNSL的蒸馏残液不具有刺激性,因此这可适合地加工而不会对使用者有不良后果。这在例如道路建设中尤其有利,因为铺柏油在高温下进行。此外,CNSL是一种天然产物,具有巨大的技术优势。CNSL是一种从槚如坚果的壳中提取的树脂,可以很大的量获得。该树脂实质上完全由这样的酚类化合物组成,该酚类化合物具有基本上15个碳原子的链长和不同的不饱和度并在酚环上被间位取代。EP-A-1xa0642xa0935本身公开了一种用于例如道路建设中的含沥青的粘合剂,用以表面处理一种柏油混合体系的方法。所述粘合剂包含主要成分沥青和融合剂(fluxxa0agent),例如反应性融合剂如槚如坚果壳液(CNSL)、强心酚或腰果酚。在这里CNSL是指槚如坚果壳液的蒸馏产物而不是蒸馏残液。该蒸馏产物为意欲以反应性方式改变性质的反应性产物。本发明中的蒸馏残液是非反应性的,是以物理方式调节含沥青组合物的性质。在现有技术中CNSL实质上指的是其“反应性的”蒸馏产物,而不是通过由槚如坚果壳提取得到的“非反应性的”绿色槚如坚果壳液,也不是本发明的“非反应性的”蒸馏残液。本发明所用的CNSL的蒸馏残液主要由3-十五碳烯基酚和3-十五碳二烯基间苯二酚的聚合产物的混合物组成,该混合物以室温下为液态的烷基酚树脂的形式存在。链长大约为13-16个碳原子。沥青的再生意指使用过的沥青的性能被改进从而使得该沥青重新获得了优于使用过的沥青的性能,有利地可以与新鲜沥青的性能相当,并且特别是好于新鲜沥青的性能。有利地,蒸馏残液的粘度为1,000至30,000mPa.s-1之间,优选为1,000至10,000mPa.s-1之间,更优选为1,000至2,500mPa.s-1之间,最优选粘度大致为1,500mPa.s-1。具有这种粘度的蒸馏残液对沥青再生而言特别合适。在本发明的具体实施方案中,蒸馏残液的平均饱和因子为1至5,优选为1.2至1.3。有利地,含沥青组合物选自:沥青、柏油、绝缘材料、海岸覆盖材料和反鼓板(anti-drumxa0plate)。所有这些含沥青组合物都可以如此通过添加本发明的具体CNSL蒸馏残液实现再生,以致于这些含沥青组合物在不添加新鲜沥青的情况下适于回收,但是,当然不排除添加新鲜沥青的情况。为进一步改进再生含沥青组合物的性能,含沥青组合物甚至还可以另外包含以下物质中的一种或多种:植物树脂或非植物树脂,植物油或非植物油,石蜡,聚合物如EVA、SBS、APP、PE,茂金属和合成蜡。本发明还提供一种已经通过使用本发明方法而再生的含沥青组合物。优选地,经再生的含沥青组合物选自:柏油、绝缘材料、屋顶材料、海岸覆盖材料和反鼓板。以下将借助于一些用于再生含沥青组合物的方法实施例对本发明进行进一步解释说明。实施例1:含沥青的回收屋顶板瓦的再生方法所用屋顶板瓦为在荷兰不同场所的屋顶上铺了大约20年的屋顶壁板。屋顶沥青的来源有多种:除了翻修碎料外,还有些是拆建废料。这种老化的沥青屋顶材料包含50重量%的含无规聚丙烯(APP)的沥青(聚合物改性的沥青),剩余部分为填料和断裂材料。该板瓦的尺寸通过机械方式减小。此外,向该板瓦中加入不同量的CNSL蒸馏残液制得一系列混合物(见表1),所述蒸馏残液由槚如坚果壳液在最高达315℃的温度下蒸馏得到。将这一系列样品在80℃下加速老化一周并在70℃下加速老化12周。两种老化均根据NEN-ENxa0495-5和NEN-ENxa0129中所述的标准人工老化方法执行。表1ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>这些测试表明使用CNSL的老化过程比新鲜沥青制成的板瓦(2008年产品)更慢。该测试完成后,将添加了10%以上并包括25%在内的CNSL添加物的测试样品件施用在Heerhugowaard(NL)的一个屋顶上。加工过程中,向回收的老化屋顶沥青中添加了10%和15%的CNSL的板瓦表现出较差的加工性能。这些板瓦在12℃的外界温度下加工时刚性太大。添加了20%CNSL的板瓦表现出最好的加工性能。该组合物与基于新鲜沥青的板瓦(2008年产品)最为类似。实施例2:回收的含沥青碾磨柏油组合物的再生方法在柏油测试中,实施流变学测试,其通过测量老化的筑路沥青和老化屋顶沥青的混合物在不同温度下的粘度进行,其中所述混合物同时混入了不同百分比的由槚如坚果壳液在最高达315℃的温度下蒸馏得到的CNSL残液。结果如表2。表2ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>在流变学测试中,屋顶沥青和CNSL以固定比例使用。比例为4份的屋顶沥青:1份的CNSL残液(基于重量)。屋顶沥青的来源与上述测试中的相同。老化筑路沥青由碾磨不同的柏油路所得到。该经碾磨的柏油在加热滚筒中加热,并与屋顶粒渣(roofxa0granulate)混合。该屋顶粒渣先与CNSL残液预混合,然后冷加入到柏油搅拌机中的经预加热的矿物和经碾磨的柏油中。将该混合物均匀混合并另外测试,如表3中所示。表3ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="614"/>混合物2中柏油的测试区域在Breda的一个商业区,宽3米长25米,时间为2008年6月。处理过程采用一个标准柏油施用机(asphaltxa0applicationxa0machine)以常规方式进行,并且柏油采用钢轮压路机按常规方式压实。该柏油混合物的处理过程与标准DABxa00/16相同。而柏油的性能也落入DABxa00/16的产品参数中(见上表)。原材料的解释说明:屋顶粒渣:这是一种不同含沥青屋顶材料的混合物,其中所述屋顶材料得自于更换旧沥青屋顶的拆建工人和修理公司。这些拆建废料是气味较淡且经均化的。其基本上由经APP改性的沥青与矿物和玻璃纤维加固料组成。碾磨时,得到尺寸可在0.5毫米至15毫米间变化的粒渣。碾磨柏油:这是通过碾磨老化的或损坏的柏油路得到的柏油颗粒。选择性地碾磨以使不同品质的颗粒保持分离,如DAB、STAB、ZOAB等。碾磨后颗粒通过筛分而分级。CNSL残液:这是槚如坚果壳液原料在最高达315℃下蒸馏所得的残余产物。DABxa00/16的所有主要成分均为由残余物流所得的产物,并通过按所述比例混合,得到一种相当于基于新原料的柏油的柏油组合物。