一种道路用生物沥青的化学合成方法
技术领域
本发明属于道路工程领域，具体涉及道路用生物沥青的制备方法。
背景技术
随着日益严重的全球能源危机与环境恶化，寻找可再生资源和保护自然环境成为人类亟待解决的主要问题。在道路工程领域，石油沥青是主要的筑路材料，据统计我国每年沥青消耗量约2000万吨。由于石油资源的不可再生性，沥青材料价格近年来开始飞涨。同时，沥青的制备及使用过程中还伴随着大量的碳排放。
我国为农业与人口大国，日常生活中残留的植物秸秆与废油脂数量巨大，对生态系统有着严重的影响。如果能对其进行合理的处理，对缓解我国常规能源紧张状况，促进社会经济的可持续发展和生态环境的改善都具有重要意义。现有国内外对废弃植物秸秆与废旧油脂的处理工艺主要集中在制备生物柴油及汽油方面，由于汽车发动机对于生物柴油及汽油的质量要求较高，其制备技术与生产效率还需要进一步完善。在其制备过程中，主要依靠蒸馏或裂解废弃油脂得到轻组分汽油及汽油，而残留剩下的重质成分即为生物油。由于未经过处理，该部分生物油常温下为黑色且具有一定粘稠性的液体，不具备良好的使用性能。
发明内容
本发明的目的是要解决现有生物沥青使用性能较差的问题，而提供一种道路用生物沥青的制备方法。
本发明道路用生物沥青的化学合成方法按以下步骤实现：
一、将生物油和有机溶剂按质量比为1:1～3混合，搅拌均匀使生物油完全溶解于有机溶剂中，得到生物油溶液；
二、向步骤一得到的生物油溶液中加入引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯，得到混合溶液；
三、将促进剂环烷酸钴和有机溶剂混合，搅拌均匀使促进剂完全溶解于有机溶剂中，制得促进剂溶液，然后将促进剂溶液加入到步骤二得到的混合溶液中，搅拌均匀得到反应溶液；
四、将步骤三得到的反应溶液加入反应器中，在85～130℃的温度下反应2～8h，得到道路用生物沥青。
对于初始的生物油，其虽然具有一定粘稠性，但其分子量小，黏度较小，同时其与集料的黏附性都较差。本发明采用添加引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯和促进剂环烷酸钴，对小分子量的生物油实现自由基聚合为长链分子，以此增加生物油的黏度和与矿料间的黏附性。引发剂和促进剂的作用是为了将小分子量生物油内的自由基进行聚合反应。
本发明所使用的原料为废弃植物秸秆与废弃油脂制备生物柴油及汽油过程中产生的重质成分—生物油，本发明不但降低生产成本，而且更好的利用能源，提高生物油的使用性能，缓解传统道路用沥青产量不足、价格飞涨的局面；本发明生物沥青的合成工艺简单，制备的生物沥青满足道路用沥青的使用性能，可以部分或完全替代现有沥青产品。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式道路用生物沥青的化学合成方法按以下步骤实施：
一、将生物油和有机溶剂按质量比为1:1～3混合，搅拌均匀使生物油完全溶解于有机溶剂中，得到生物油溶液；
二、向步骤一得到的生物油溶液中加入引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯，得到混合溶液；
三、将促进剂环烷酸钴和有机溶剂混合，搅拌均匀使促进剂完全溶解于有机溶剂中，制得促进剂溶液，然后将促进剂溶液加入到步骤二得到的混合溶液中，搅拌均匀得到反应溶液；
四、将步骤三得到的反应溶液加入反应器中，在85～130℃的温度下反应2～8h，得到道路用生物沥青。
本实施方式中所用原材料包括引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯、促进剂环烷酸钴(CAS号61789-51-3)、有机溶剂和生物油。
本实施方式用于制备道路工程用的生物沥青。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中所述的有机溶剂为苯乙烯。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤二中生物油溶液和引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯的质量比为50～100：0.5～4。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤三中促进剂溶液的质量百分数为1％～8％。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤三所述的反应溶液中生物油、促进剂和引发剂的质量比为30～80：1～10：1～10。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是步骤三所述的反应溶液中生物油、促进剂和引发剂的质量比为40～60：1～5：1～5。其它步骤及参数与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤四在85～110℃的温度下反应2～4h。其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式七不同的是步骤四在85℃的温度下反应2h。其它步骤及参数与具体实施方式七相同。
实施例一：本实施例道路用生物沥青的化学合成方法按以下步骤实施：
一、将50g生物油和150g有机溶剂苯乙烯混合，搅拌均匀使生物油完全溶解于有机溶剂中，得到生物油溶液；
二、向步骤一得到的生物油溶液中加入2g引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯，得到混合溶液；
三、将2g促进剂环烷酸钴和18g有机溶剂苯乙烯混合，搅拌均匀使促进剂完全溶解于有机溶剂中，制得促进剂溶液，然后将2g促进剂溶液加入到步骤二得到的202g混合溶液中，搅拌均匀得到反应溶液；
四、将步骤三得到的反应溶液加入反应器中，在85℃的温度下反应2h，得到道路用生物沥青。
本实施例得到的道路用生物沥青的指标如下：
本实施例得到的生物沥青具有比90号沥青更好的粘度和疲劳性能，粘度性能测试采用试验规程中T0625-2011沥青旋转粘度试验得到，稍差的抗车辙性能，因此在北方地区有更好的应用前景。
实施例二：本实施例道路用生物沥青的化学合成方法按以下步骤实施：
一、将100g生物油和100g有机溶剂苯乙烯混合，搅拌均匀使生物油完全溶解于有机溶剂中，得到生物油溶液；
二、向步骤一得到的生物油溶液中加入2g引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯，得到混合溶液；
三、将2g促进剂环烷酸钴和38g有机溶剂苯乙烯混合，搅拌均匀使促进剂完全溶解于有机溶剂中，制得促进剂溶液，然后将4g促进剂溶液加入到步骤二得到的202g混合溶液中，搅拌均匀得到反应溶液；
四、将步骤三得到的反应溶液加入反应器中，在100℃的温度下反应4h，得到道路用生物沥青。
本实施例得到的道路用生物沥青的指标如下：
本实施例得到的生物沥青具有比90号沥青更好的粘度和抗车辙性能，稍差的抗疲劳性能，因此在南方高温地区有更好的应用前景。
