本文關鍵詞：利用清潔制漿副產(chǎn)木質素鈉和電石渣等原料創(chuàng)建改性瀝青新體系的研究

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【摘要】：本課題組已經(jīng)成功開發(fā)了清潔制漿生產(chǎn)新工藝,大大減少了堿的用量,避免了木質素的分解,可以聯(lián)產(chǎn)平均分子量達到400萬左右的木質素鈉鹽液體或粉體,并進一步將其開發(fā)成水煤漿乳化劑和緩控釋肥。另外,利用課題組研發(fā)的磺化新工藝也順利生產(chǎn)出了木質素磺酸鹽及其衍生物。為克服傳統(tǒng)濃縮、干燥、焚燒或改性等方法未能充分、高效、全價利用木質素鈉資源的問題,使新工藝得到的高分子量木質素鈉鹽得到更好利用,有必要進一步開拓其新的用途。廈門大學產(chǎn)品工程課題組研發(fā)團隊前期已經(jīng)分別用納米碳酸鈣、腐植酸鹽、助劑(地溝油)、城市污泥和生物基材料等對瀝青進行了改性和替代研究,取得了很好的成果,奠定了前期研發(fā)基礎。石油瀝青是道路路面最主要要的材料之一,瀝青道路建設的高速發(fā)展使瀝青需求量不斷增加。我國瀝青產(chǎn)量僅占需求量的58.4%,瀝青市場長期處于供不應求[1]的狀態(tài)。隨著國家“一帶一路”戰(zhàn)略的提出和基礎設施建設的持續(xù)推進,增加瀝青的來源,降低瀝青價格,提升瀝青品質成為研究者們關注的重點。因此,將木質素鈉鹽[2]、無機鈣鹽和助劑等開發(fā)為能夠提升瀝青品質或減少基質瀝青用量的路面瀝青原料,具有十分重要的經(jīng)濟、社會和環(huán)保效益。本論文課題基于前期研究基礎,重點對木質素鈉、電石渣和助劑等三廢資源復合作為瀝青改性劑和替代效果進行了深入研究,開發(fā)出了符合使用要求,能夠大幅提升使用性能的瀝青新配方。證明了清潔制漿副產(chǎn)物木質素鈉,用電石渣和煙道氣合成的以納米碳酸鈣為主要成分的無機鈣鹽及助劑等三廢原料及其復合原料可作為路面改性瀝青性能提升和改善的大比例添加原料,創(chuàng)新了瀝青“海島”結構的新組成形式。本課題系統(tǒng)研究了復合生產(chǎn)改性瀝青的最佳混合時間、制備工藝和合適的瀝青標號。摸索了木質素鈉、無機鈣鹽和助劑等助劑單獨或復合添加對瀝青老化前后三大指標等的影響規(guī)律,并對其實際路面使用性能等進行了評價。證明了木質素鈉或/和無機鈣鹽的加入可以提高復合瀝青的軟化點和粘度;二者分別與助劑助劑或者三者復合后可提高改性復合瀝青的針入度和延度。同時,瀝青混合料的馬歇爾模數(shù)和車轍動穩(wěn)定度也得到大幅提高,可以實現(xiàn)上述三種原料資源化,拓展瀝青原料新途徑,創(chuàng)建和提升高性價比的改性瀝青新體系。通過掃描電鏡、熱重和紅外光譜等分析手段對復合瀝青組成、復合瀝青微觀結構等進行了分析表征。初步摸清了改性劑與瀝青性能的間的相互關系,確定了復合瀝青的原則和性能影響的規(guī)律,證實了瀝青“海島”新體系的假設,對瀝青的研究具有很好的指導作用和意義。成功開發(fā)出木質素鈉、無機鈣鹽及助劑等三廢資源作為改性瀝青原料的新工藝,通過工藝優(yōu)化、配方優(yōu)化和復合創(chuàng)建了穩(wěn)定的瀝青新體系。無機鈣鹽的高度分散性和吸附性可以顯著增加瀝青路面的耐溫和耐磨性;木質素鈉的網(wǎng)狀及空腔結構,可吸附、鑲嵌瀝青組分及納米粒子,同時有利于低沸點油分分子向其中擴散,提高復合瀝青耐溫性能。木質素鈉的特殊結構還使其能夠很好的吸收車載能量,增加路面彈性,形成可以進行物質和能量交換的大量漂浮性“玲瓏球”的瀝青新結構。研究成果很好彌補了路面石油瀝青來源不足的問題,具有重要的應用推廣價值和巨大的經(jīng)濟、社會和環(huán)保效益。
【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE626.86;X793

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本文編號：1205500