[發(fā)明專利]一種酯化生物瀝青及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410610725.2
• 申請日: 2014-11-03
• 公開（公告）號: CN104388107B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹東偉;張海燕;何敏;陳艷巨;張美玉
• 申請（專利權(quán)）人: 交通運輸部公路科學(xué)研究所
• 主分類號: C10C3/02
• 分類號: C10C3/02;C10C3/08;C10C3/04
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11002
• 代理人: 王文君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種酯化生物瀝青及其制備方法，屬于道路工程瀝青材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，交通運輸作為基礎(chǔ)設(shè)施的作用越來越明顯，目前我國路用瀝青需求量日漸增大，瀝青價格的持續(xù)攀升對公路建造成了巨大的成本壓力，急需發(fā)展新型瀝青替代材料。

我國為農(nóng)業(yè)大國，以廉價的農(nóng)作物廢棄物為原料，可謂“取之不盡，用之不竭”。通過快速熱解農(nóng)作物廢棄物獲得生物油，再將其制得具有一定的粘彈性的生物瀝青，可作為部分或全部替代瀝青的環(huán)境友好材料，既可解決公路建養(yǎng)所用石油瀝青的供給短缺問題，實現(xiàn)公路建設(shè)行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展，又可實現(xiàn)農(nóng)作物廢棄物的綜合高效利用。

但由于生物質(zhì)熱解油中含有較多的活性羧酸基團，導(dǎo)致以生物質(zhì)熱解油制得的生物瀝青易老化，表現(xiàn)為120℃條件下生物瀝青的布氏粘度隨著恒溫時間的延長逐漸增大，限制了生物瀝青的推廣和利用，本課題組對改善生物瀝青的抗老化性能進行了多方面的嘗試，如CN103?396818A所述的生物瀝青，其制備工藝為生物油與溶劑混合，過濾、離心分離得到不溶組分，將不溶組分與醇混合，80-120℃下與空氣直接接觸攪拌至軟化點為40-80℃，但該工藝得到的生物瀝青的120℃布氏黏度增長速率仍達到0.07-1.5Pa·s/h。因此，如何制備一種布氏粘度增速較低的生物瀝青成為目前研究的難題之一。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有生物瀝青存在的問題，本發(fā)明提供一種新的生物瀝青制備方法，采用所述方法得到的生物瀝青，其布氏粘度增速較低，抗老化性能明顯提高。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種催化酯化生物瀝青的制備方法，包括如下步驟：

1)將生物油與醇混合，加入催化劑進行酯化反應(yīng)；

2)用水萃取步驟1)得到的酯化生物油，得不溶物；

3)對步驟2)得到的不溶物進行氧化處理即得到催化酯化生物瀝青。

在本發(fā)明所述制備方法步驟1)中，所述生物油是生物質(zhì)經(jīng)熱裂解得到的油狀液體產(chǎn)物。所述生物質(zhì)為玉米秸稈、橡木、柳枝稷、稻殼中的一種或幾種。

在本發(fā)明所述制備方法步驟1)中，所述醇選自丙三醇，正辛醇，1,2-丙二醇中的一種或幾種。

在本發(fā)明所述制備方法步驟1)中，所述醇與生物油質(zhì)量比為0.1-0.3：1，優(yōu)選0.1-0.15：1。

在本發(fā)明所述制備方法步驟1)中，所述催化劑選自離子交換樹脂、分子篩、無機酸鹽，金屬氧化物及其復(fù)合物中的一種或幾種；優(yōu)選732型陽離子交換樹脂、分子篩HZSM-5、無機酸鹽NaHSO₄。

在本發(fā)明所述制備方法步驟1)中，所述催化劑與生物油質(zhì)量比為0.005-0.05：1，優(yōu)選0.03-0.05：1。

在本發(fā)明所述制備方法步驟1)中，所述酯化反應(yīng)溫度為60-120℃，反應(yīng)時間為0.5-2h，。

作為本發(fā)明優(yōu)選的實施方式，所述酯化反應(yīng)溫度為90-120℃，反應(yīng)時間為0.5h。

在本發(fā)明所述制備方法步驟3)中，所述氧化溫度為80-120℃，優(yōu)選110-120℃。

本發(fā)明還提供采用上述制備方法得到的生物瀝青。

采用本發(fā)明所述的制備方法，不僅使生物質(zhì)油重組分得到有效利用，變廢為寶，而且通過工藝改進，促進醇類與生物油更充分反應(yīng)，提高了生物瀝青酯化的效率。所制得的生物瀝青具有粘度增速小，良好的抗老化性等特點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例1-4與對比例制得的生物瀝青在120℃條件下的布氏黏度-保溫時間曲線對比圖。

具體實施方式

以下將通過實施例和比較例來說明本發(fā)明的實施方案，但是本發(fā)明并不限于這些特定的實施例。

各實施例中所使用的原材料均為公知產(chǎn)品，可通過市售得到。

實施例1?一種酯化生物瀝青的制備方法

1)將600g柳枝稷生物油與90g?1,2-丙二醇混合，加入3g的分子篩HZSM-5，在60℃條件下攪拌反應(yīng)2h；

2)使用水萃取步驟1)分離催化劑后的生物油，靜置0.5h后，過濾分離出不溶物；

3)將不溶物于80℃烘箱中經(jīng)空氣氧化處理即得到生物瀝青1。

實施例2?一種酯化生物瀝青的制備方法

1)將600g玉米秸稈生物油與180g正辛醇混合，加入3g的732型陽離子交換樹脂，在90℃條件下攪拌反應(yīng)0.5h；

2)使用水萃取步驟1)分離催化劑后的生物油，靜置0.5h后，過濾分離出不溶物；