一种净化汽车尾气的高粘沥青材料及其制备方法
专利汇可以提供一种净化汽车尾气的高粘沥青材料及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 净化 汽车 尾气的高粘 沥青 材料及其制备方法。该高粘沥青材料，按重量份计包括以下原料组分：基质沥青100份；苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物5～15份；富芳油1～20份；稳定剂0.1~1份；多孔炭材料1～20份；沥青改性剂1～20份。所述沥青改性剂是以镧系金属 氧 化物为载体，以过渡金属氧化物为催化活性组分；所述过渡金属氧化物用量为镧系金属氧化物 质量 的5%～100%。本发明的高粘沥青材料实现了在路面 温度 范围内，不论有无太阳光，均可对汽车尾气中氮氧化物等主要污染物进行高效持久的净化，同时有效降低了城市路面噪音污染，增强了路面 摩擦 力 ，抑制了 水 膜产生，可广泛应用于现代沥青路面以及海绵城市的建设中。，下面是一种净化汽车尾气的高粘沥青材料及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种净化汽车尾气的高粘沥青材料，按重量份计包括以下原料组分：
基质沥青：100份；
苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物：5～15份；优选为6～12份；
富芳油：1～20份，优选为5～15份；
稳定剂：0.1 1份；优选为0.2～0.7份；
~
多孔炭材料：1～20份，优选为4～12份；
沥青改性剂：1～20份，优选为3～16份；
所述沥青改性剂是以镧系金属氧化物为载体，以过渡金属氧化物为催化活性组分；所述过渡金属用量为镧系金属氧化物质量的5%～100%，优选为10%～50%，进一步优选为15%～
40%。
2.根据权利要求1所述的高粘沥青材料，其特征在于，所述镧系金属氧化物中镧系金属为La、Ce、Sm、Yb中的一种或者几种；所述的过渡金属氧化物中的过渡金属为V、Mn、Fe、Co、Ni中的一种或者几种。
3.根据权利要求2所述的高粘沥青材料，其特征在于，所述过渡金属氧化物中的过渡金属为Co和Mn，Co和Mn的摩尔比为1:1 1:5。
~
4.根据权利要求1所述的高粘沥青材料，其特征在于，所述苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物为线型结构或星型结构的颗粒，嵌段比S/B为20/80 40/60；所述稳定剂为含硫元素的单质、~
化合物或混合物；所述基质沥青选自常压或减压蒸馏所得渣油和/或沥青。
5.根据权利要求1所述的高粘沥青材料，其特征在于，所述基质沥青的针入度为55 130 ~
1/10mm，优选为AH-50、AH-70、AH-90沥青或满足JTG F40-2004规范中对50A、70A、90A道路石油沥青技术要求的基质沥青。
6.根据权利要求1所述的高粘沥青材料，其特征在于，所述的富芳油为一种富含芳烃的组分，源于润滑油基础油在溶剂精制过程中的抽出油；所述富芳油中芳香烃的重量含量为
40%～80%；优选糠醛精制抽出油、酚精制抽出油中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的高粘沥青材料，其特征在于，所述多孔炭材料的比表面积大于
1000m2/g，优选1500 3000m2/g；所述多孔碳材料包括活性炭、介孔炭、炭分子筛、球形活性~
炭、核壳结构纳米炭、三维有序大孔炭、活性炭纤维中的至少一种，优选活性炭和/或介孔炭。
8.一种权利要求1 7任一所述的高粘沥青材料的制备方法，其包括如下步骤：
~
（1）将镧系金属氧化物载体分散于水中，搅拌均匀；
（2）向步骤（1）得到的浆液中加入过渡金属盐，持续搅拌均匀；
（3）步骤（2）得到的浆液中加入碱溶液，调节pH至7 12；
~
（4）将步骤（3）得到的浆液持续搅拌，过滤、干燥，得到固体粉末，再焙烧，得到沥青改性剂；
（5）将热基质沥青与苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、富芳油、稳定剂混合剪切搅拌一定时间后，将步骤（4）得到的沥青改性剂，以及多孔碳材料加入到其中混合均匀，得到高粘沥青材料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述镧系金属氧化物载体与水的固液体积比为1:50 100。
~
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述过渡金属盐为过渡金属的醋酸盐、硝酸盐、硫酸盐中的一种或几种。
11.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述碱溶液中碱选自碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠中至少一种；碱溶液浓度为0.1 1 mol/L，优选为0.2 0.5 mol/L；所述~ ~
pH值优选为9 10。
~
12.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述溶液搅拌时间为3 5 h；
~
干燥温度为50 150℃，优选80 100℃；焙烧条件：将干燥后的物质在200 600℃下焙烧2 8h，~ ~ ~ ~
优选条件：将干燥后的物质在200 500℃下条件焙烧3 5h。
~ ~
13.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）基质热沥青的温度为150~
190℃；进一步优选，首先，基质沥青和富芳油加热温度为160 170℃，加入苯乙烯-丁二烯嵌~
段共聚物及稳定剂后，剪切搅拌均匀，然后升温至180 190℃，再加入多孔碳材料和沥青改~
性剂，搅拌均匀。
14.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）中基质沥青、富芳油、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和稳定剂的剪切转速为1000 5000 rpm，与多孔碳材料和沥青改性剂~
混合搅拌的转速为500 1000 rpm。
~
15.一种权利要求1 7任一所述的高粘沥青材料的应用，其特征在于，所述的高粘沥青~
材料应用于开级配抗滑磨耗层或大孔隙排水性路面的气体污染物净化，在无光或有光、常温条件下对汽车尾气进行净化。
一种净化汽车尾气的高粘沥青材料及其制备方法
技术领域
背景技术
发明内容
苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物（SBS）：5～15份；
富芳油：1～20份；
稳定剂：0.1 1份；
~
多孔炭材料：1～20份；
沥青改性剂：1～20份；
进一步，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物（SBS）按重量份计优选为6～12份；
进一步，富芳油按重量份计优选为5～15份；
进一步，稳定剂按重量份计优选为0.2～0.7份；
进一步，多孔炭材料按重量份计优选为4～12份；
进一步，沥青改性剂按重量份计优选为3～16份；
进一步，所述沥青改性剂是以镧系金属氧化物为载体，以过渡金属氧化物为催化活性组分；所述过渡金属用量为镧系金属氧化物质量的5%～100%，优选为10%～50%，进一步优选为15%～40%。
（2）向步骤（1）得到的浆液中加入过渡金属盐，持续搅拌均匀；
（3）步骤（2）得到的浆液中加入碱溶液，调节pH至7 12；
~
（4）将步骤（3）得到的浆液持续搅拌，过滤、干燥，得到固体粉末，再焙烧，得到沥青改性剂；
（5）将热基质沥青与苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、富芳油、稳定剂混合剪切搅拌一定时间后，将步骤（4）得到的沥青改性剂，以及多孔碳材料加入到其中混合均匀，得到高粘沥青材料。
焙烧条件：将干燥后的物质在200 600℃下焙烧2 8h，优选条件：将干燥后的物质在200 500~ ~ ~
℃下条件焙烧3 5h。进一步，步骤（4）在过滤后可以进行洗涤，洗涤可以用去离子水和乙醇~
洗涤固体物质。
匀后，升温至180 190℃，进行剪切搅拌至形成均匀的体系，再加入多孔碳材料和沥青改性~
剂，搅拌均匀。
具体实施方式
0.5g Ni(NO3)2于溶液中，200 rpm转速下持续搅拌1.5 h；使用分液漏斗逐滴加入0.1 mol/L的K2CO3溶液，调节pH至8，400 rpm转速下持续搅拌3 h；抽滤，在90℃下干燥得到固体物质，在300℃条件放入马弗炉中焙烧3h，得到沥青改性剂A1。
4.8 g Co(NO3)2于溶液中，300 rpm转速下持续搅拌2 h；使用分液漏斗逐滴加入0.1 mol/L的KOH溶液，调节pH至9，500 rpm转速下持续搅3 h；抽滤，在90℃下干燥得到固体物质，在
400℃条件放入马弗炉中焙烧3h，得到沥青改性剂A2。
800 rpm条件下，搅拌4 h后即得沥青材料B2。
3.59gMn(CH3COO)2于溶液中，400 rpm转速下持续搅拌3 h；使用分液漏斗逐滴加入0.1 mol/L的Na2CO3溶液，调节pH至10，500 rpm转速下持续搅拌5 h；抽滤，在90℃下干燥得到固体物质，在400℃条件放入马弗炉中焙烧5h，得到沥青改性剂A3。
1.39gCo(NO3)2和1.42g Mn(CH3COO)2于溶液中，400 rpm转速下持续搅拌3 h；使用分液漏斗逐滴加入0.1 mol/L的Na2CO3溶液，调节pH至10，500 rpm转速下持续搅拌5 h；抽滤，在90℃下干燥得到固体物质，在400℃条件放入马弗炉中焙烧5h，得到沥青改性剂A4。
3.59g Mn(CH3COO)2于溶液中，400 rpm转速下持续搅拌3 h；使用分液漏斗逐滴加入0.1 mol/L的Na2CO3溶液，调节pH至10，500 rpm转速下持续搅拌5 h；抽滤，在90℃下干燥得到固体物质，在400℃条件放入马弗炉中焙烧5h，得到沥青改性剂A3。
光照条件 无光 无光 无光 有光 无光
NO转化率(%) 60 71 86 89 91
NO2转化率(%) 54 64 75 77 82
CO转化率(%) 44 56 62 66 73
表1（续）
沥青材料 B5 B6 B7 C1 C2
光照条件 无光 无光 无光 无光 无光
NO转化率(%) 79 78 62 55 28
NO2转化率(%) 70 69 56 49 20
CO转化率(%) 57 55 48 40 11
表2 可净化尾气高粘沥青主要性质
高粘沥青材料 B3 B4 B5 B6 C2 CJJ/T 190-2012技术要求
针入度25℃/0.1mm 80 81 82 79 81 ≥40
软化点/℃ 93.4 92.9 93.1 93.6 93.0 ≥80
延度15℃/cm 98 97 101 95 91 ≥80
60℃动力粘度/(×104 Pa·s) 14.3 13.8 14.1 14.0 13.9 ≥20000
135℃粘度/Pa·s 2.76 2.80 2.81 2.86 2.73 —
上下软化点差/℃ 1.9 1.9 2.0 1.9 1.8 —
黏韧性/N·m 25.4 26.0 25.5 25.7 25.6 ≥20
韧性/N·m 21.9 22.4 21.1 22.1 20.9 ≥15
由表1中可见，本发明的高粘沥青材料可在路面温度范围有效的转化净化尾气中的氮氧化物等有害气体，其中，沥青改性剂中当过渡金属为Co或者Mn时，表现出较好的净化能力，尤其是当同时选用Co和Mn时，利用两者的协同作用，极大地提高了沥青材料对尾气污染物氮氧化物和CO的转化率。此外，本发明实验发现，高比表面积多孔炭材料与改性剂的配合使用对净化效果影响较大，二者需同时加入沥青中，才能取得较高的净化效果；在有光或无光条件下，该沥青材料对主要的氮氧化物污染物转化效率几乎相当，表明该材料用于路面时可昼夜持续高效净化路面污染气体。由表2可知，本发明的高粘沥青材料性质较好，所制备的沥青均可满足CJJ/T 190-2012中对高粘度沥青的技术要求，且60℃粘度可达到指标要求的五倍以上，同时135℃粘度较低，沥青材料的储存稳定性优异；通过比较B4和C2两种沥青材料可知，沥青改性剂的加入不但提高了沥青材料对尾气的吸附性能及净化性能，而且未对高粘沥青的各性质产生明显的负面影响，高粘沥青的15℃延度、60℃动力粘度等重要指标均未发生较大波动，表明沥青改性剂与高粘沥青的结合产生了积极有效的结果。
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