隨著石油資源的日益枯竭,可供道路建設利用的瀝青材料終將面臨供應危機。與石油瀝青相類似,生物油也是一種由生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)變而來的有機高分子物質(zhì),具有部分或完全替代石油瀝青的發(fā)展?jié)摿�。本文以木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)為原材料制備生物質(zhì)重油,將重油按比例摻入到50#基質(zhì)瀝青制備生物瀝青,并對比生物瀝青與50#、70#基質(zhì)瀝青性能。本文選用廢棄木屑作為木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)液化研究的代表物,氮氣為液化保護氣,選用乙醇與乙二醇的混合物作為液化溶劑,采用溶劑熱液化方法液化木屑,液化產(chǎn)物經(jīng)濾布過濾、減壓蒸餾得生物質(zhì)重油。本文重點研究研究混合溶劑配比、液固比、催化劑用量、反應溫度、停留時間五個工藝參數(shù)對生物油產(chǎn)率的影響,當五個工藝參數(shù)分別為1:1、6、3%、250℃、30min時有較高的重油產(chǎn)率。本文采用熱值分析重油、木屑及化石燃料的熱值差異;NMR、GC-MS測試重油的組成結構與成分;FT-IR對比各液化產(chǎn)物及重油與70#基質(zhì)瀝青的官能團差異;ICP對比重油、固體殘渣及70#基質(zhì)瀝青的元素差異;TG、GPC分別對比重油與70#基質(zhì)瀝青的熱穩(wěn)定性與分子量及其分布;利用SEM表征固體殘渣的微觀形貌。結果發(fā)現(xiàn),重油與70#基質(zhì)瀝青的元素組成、分子量存在差異,但存在相同官能團,且重油有較好的熱穩(wěn)定性,具有用作道路膠結料的潛力。將重油按一定比例外摻50#基質(zhì)瀝青得到生物瀝青,并對比生物瀝青與50#、70#基質(zhì)瀝青的性能。通過三大指標對比各瀝青試樣的基本物理性能;利用布氏粘度計測試不同溫度條件下各瀝青試樣的黏度,對比各瀝青試樣的拌合與壓實溫度;水煮法測試生物瀝青與集料的黏附特性;DSC測試生物瀝青與基質(zhì)瀝青的Tg,對比各瀝青試樣的低溫性能;采用DSR進行溫度掃描測試、頻率掃描測試及MSCR測試,對比各瀝青試樣的高溫抗永久變形能力、抗剪切性能及蠕變性能。結果表明,10%重油摻量的生物瀝青與70#基質(zhì)瀝青有相近的三大指標與黏度,低溫性能、高溫抗永久變形能力、抗剪切性能及蠕變性能較70#基質(zhì)瀝青更為優(yōu)異。本文以木屑生物質(zhì)為原材料,制備生物質(zhì)重油與生物瀝青,既實現(xiàn)廢棄生物質(zhì)資源的合理利用,又可節(jié)約不可再生化石資源,符合道路建設長期發(fā)展的綠色理念。通過對重油與生物瀝青的多項性能研究,為生物瀝青替代石油瀝青的研究提供參考。
【學位單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TK6
【部分圖文】：

景通運輸行業(yè)的飛速發(fā)展，我國道路建設行業(yè)突飛猛進�！傲袨榻煌ㄐ袠I(yè)的重點建設對象。截至 2016 年末，我國里，其中四級及以上公路里程達 90%[1]；高速公路因其行而在公路里程中的占比逐年增長，里程達 13.10×104公里過 90%，2011~2016 我國公路里程及高速公路里程如圖 1設過程中，瀝青膠結料的費用占比約為 5%~10%[3]，受造速公路的占比保持增長態(tài)勢，但保有量仍低于公路里程的家統(tǒng)計局統(tǒng)計，在我國能源消費中，雖有大力發(fā)展可再源的依賴度并沒有實質(zhì)轉(zhuǎn)變；2015 年全國石油消費約 5.5超過 70%[4]。目前我國道路建設用瀝青膠結料大多來自石石油多依賴于進口，使瀝青價格持續(xù)保持在較高水平，限。所以急需尋求一種環(huán)�？稍偕男虏牧咸娲鸀r青材料，持續(xù)發(fā)展，同時又可緩解對石油資源的過度依賴，實現(xiàn)我展目標。

松弛無序的無定形區(qū)，分子鏈取向變，且一條纖維素分子鏈內(nèi)可同時存在多的結晶區(qū)限制了纖維素內(nèi)部結構的解單一的結構組成不同，半纖維素是木的復合聚糖的總稱，其結構通常為幾素分子量較纖維素也小很多，其聚合度聚糖在半纖維素主鏈中的含量最高，的化學結構如圖 1-3 所示。木質(zhì)素含量定形芳香性高聚物，圖 1-4 為木質(zhì)素的能團而造成木質(zhì)素結構的復雜無序。物細胞壁中堅韌的組成部分，具有十維素結晶區(qū)一樣，阻礙生物質(zhì)的解聚形物質(zhì)具有復雜的組成結構，較難控制生物油制備方法和工藝，通過分析三，以實現(xiàn)生物油的高效生產(chǎn)。

圖 1-4 木質(zhì)素三種基本結構單元質(zhì)重油的制備方法質(zhì)纖維素類生物質(zhì)制備生物油的方法，目前研究最為廣泛技術和溶劑熱液化技術。熱裂解液化技術指在無氧或僅通以熱能切斷生物質(zhì)內(nèi)部化學鍵形成低分子化合物的物化轉(zhuǎn)生物炭、冷凝得到生物油及不可凝小分子氣體（如低分子合物、氫氣等）。熱裂解技術的特點是具有較高的反應溫停留時間，表 1-1 為生物質(zhì)的不同熱裂解類型[9,16]，研究通生物油，因為相對短的停留時間可降低不可凝小分子氣體率。熱裂解液化技術始于上世紀七十年代，到八十年代初期，洲第一個利用農(nóng)林廢棄物制備生物油的示范工廠。之后，美國等歐美國家相繼開展了相關研究工作，截至二十世紀大規(guī)模工業(yè)示范生產(chǎn)裝置。加拿大的 Ensyn 公司和 Dyna
【參考文獻】

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本文編號：2844158