技术领域
本发明涉及道路石油沥青的技术领域，特别是指一种沥青抗老化剂及其制 备方法和应用。
背景技术
随着社会经济和科技的迅速发展，交通量急剧增加，公路建设也走上了迅 速发展的阶段；在高等级公路中，沥青路面以其良好的力学性能、平整耐磨的 表面、平稳舒适的行车性能、扬尘小、噪音低、施工期短以及养护维修简便等 优点得到广泛应用。
沥青主要可以分为煤焦沥青、石油沥青和天然沥青三种，煤焦沥青是炼焦 的副产品，石油沥青是原油蒸馏后的残渣，天然沥青储藏在地下。公路建设中 使用的沥青主要为道路石油沥青。目前适合生产道路石油沥青的原油资源较少， 尤其是国内油田生产的原油多数不适合生产高等级公路沥青，除了部分原油可 以经过常减压蒸馏或常减压后将减压渣油浅度氧化直接生产道路石油沥青外； 为了拓宽原料来源，提高沥青产量，人们又发展了其它一些复杂工艺来生产道 路石油沥青，比如，把油浆及其再加工的馏分作为组分添加到减压渣油中生产 道路石油沥青，或者把丁苯橡胶等高分子材料添加到渣油中改进其性能指标从 而生产道路石油沥青，油浆及其馏分以及丁苯橡胶等高分子材料都容易老化； 因此，相当一部分道路石油沥青的抗老化性能较差，主要表现在其薄膜烘箱试 验后残留针入度比和残留延度低，达不到指标要求；同时，即便生产出来的沥 青上述两项指标合格，但在热储存一段时间后，其针入度和延度也会发生衰减， 而变成不合格的沥青。
另外，石油沥青在拌合、摊铺及使用过程中受到温度、光照、空气和降水 等外界环境因素的影响以及车辆荷载的作用而发生挥发、氧化等一系列不可逆 的物理变化和化学变化，使沥青性质发生较大的变化，宏观上表现为质量发生 变化、针入度减小、软化点升高以及延度变小，从而导致了沥青性能的劣化， 以上两种过程都是通常所称的沥青老化。
所以，提高沥青的耐老化性能，对确保含有油浆和丁苯橡胶等高分子材料 的调和沥青质量合格、拓宽沥青原料来源、延长沥青路面的使用寿命具有重要 的意义。
发明内容
本发明提出一种沥青抗老化剂及其制备方法和应用，解决了现有技术中的 道路石油沥青易老化和性能差的问题。
本发明的一种沥青抗老化剂，其技术方案是这样实现的：包括以下重量百 分比的原料：芳烃油35-55％，α-萘胺30-50％，乳化剂5-10％，水 5-10％。
本发明由芳烃油、α-萘胺、乳化剂和水形成一种均相的抗老化剂，该抗老 化剂应用于沥青中，可以显著提高沥青的抗老化能力，使沥青的各项性能指标 均能满足沥青标准指标的要求。芳烃油作为一种溶剂介质，可以携带抗老化剂 α-萘胺溶入沥青，同时，芳烃油会直接改变原沥青的软化点、针入度和延长度 等指标，加之经济性的原因，芳烃油的添加量不宜过多；因此，引入水和起均 匀乳化作用的乳化剂使α-萘胺更好地分散在芳烃油中，并更好地溶入沥青中， 从而改善沥青的抗老化性能，提高沥青的性能指标。
作为一种优选的实施方案，所述α-萘胺为α-萘胺试剂、α-萘胺助剂中一 种，所述芳烃油为糠醛抽出油，所述乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚。α-萘胺可以 是纯的试剂型α-萘胺，也可以是市场上任何以α-萘胺为主要成分但名称为各种 助剂的产品(α-萘胺助剂)；芳烃油为糠醛抽出油或其它石油抽提加工工艺抽提 出来的相当于原油蜡油馏分范围的抽出油，这里的抽出油并不局限于糠醛抽出 油和原油蜡油馏分抽出油；壬基酚聚氧乙烯醚具有优良的乳化能力，一方面， 可以使水与α-萘胺的芳烃溶液乳化均匀，同时，也能促进α-萘胺在沥青中稳定 分散。
作为一种优选的实施方案，所述壬基酚聚氧乙烯醚为NP-7、NP-9、NP-10、 NP-15、NP-20中的一种。壬基酚聚氧乙烯醚为NP-7、NP-9、NP-10、NP-15、 NP-20等系列产品，根据芳烃油质量的不同可以进行匹配和选择。
本发明的一种沥青抗老化剂的制备方法，其技术方案是这样实现的：包括 以下步骤：1)取芳烃油，在30-150℃下，加入α-萘胺，充分搅拌，溶化后形成 α-萘胺的芳香烃溶液；2)在步骤1)所得芳香烃溶液中，于40-100℃下，分别 添加乳化剂和水，强力搅拌均匀，即得抗老化剂。
本发明的沥青抗老化剂的制备方法，工艺流程短，制作简单，条件温和， 对设备没有特别的要求，不需要特殊的设备和复杂的设计；原料常见易得，价 格低廉，生产成本低，易于实现产业化。其中，芳烃油作为溶剂介质，一方面， 使抗老化剂的原料充分溶解形成均一相态的抗老化剂；另一方面，使抗老化剂 充分溶入沥青，芳烃油与沥青具有很好的相容性，从而改善沥青的抗老化性能。 α-萘胺为抗老化剂的主要成分，在芳烃油的作用下溶入沥青，提高沥青的抗老 化能力。水作为一种稀释剂，水的稀释作用可以使α-萘胺充分分散在沥青中， 减少芳烃油对沥青性质的改变。乳化剂起均匀乳化的作用，使α-萘胺在水的作 用下均匀分散在芳烃油中，以使其更好地溶于沥青。
作为一种优选的实施方案，步骤2)中，芳香烃溶液的温度为50-90℃，强 力搅拌的转速为50-120r/min，搅拌时间为10-100min。芳香烃溶液在一定温度下 添加壬基酚聚氧乙烯醚和水，有利于壬基酚聚氧乙烯醚和水更好更快地溶入芳 香烃溶液，促进了原料之间的相互作用力，加快抗老化剂形成的速度，提高生 产效率；添加壬基酚聚氧乙烯醚和水之后，需要在快速搅拌下，使水和α-萘胺 的芳烃溶液形成均匀乳化液，即在强力搅拌作用下形成抗老化剂。
作为一种优选的实施方案，步骤2)中，芳香烃溶液的温度为70-80℃，强 力搅拌的转速为60-100r/min，搅拌时间为20-60min。芳香烃溶液的温度不宜过 高，避免水的挥发。
作为一种优选的实施方案，所述步骤1)中，芳烃油的温度为50-120℃，搅 拌时间为0.5-5h。在一定温度下，使芳香油热溶，有利于后续α-萘胺快速在芳 香油里面分散；充分的搅拌时间保证α-萘胺在芳烃油里面充分溶化，从而形成 芳香烃溶液。
作为一种优选的实施方案，所述步骤1)中，芳烃油的温度为50-80℃，搅 拌时间为2-5h。芳烃油的温度，一方面，需要保证后续α-萘胺在其内充分溶化， 另一方面，其温度不宜过高，否则，需要经过降温过程才能继续添加后续的壬 基酚聚氧乙烯醚和水；从而减少不必要的操作流程，提高生产效率。
本发明的一种沥青抗老化剂的应用，其技术方案是这样实现的：所述沥青 抗老化剂用于生产抗老化沥青，在120-180℃的沥青中添加重量百分比为 0.2-0.8％的所述沥青抗老化剂，搅拌均匀，待水分挥发完毕即可。
本发明的沥青抗老化剂可以用于生产抗老化沥青，特别是用于含有油浆和 丁苯橡胶等高分子材料的调和沥青的生产，仅需要很少量的抗老化剂，即可生 产合格的道路石油沥青；通过反应釜望孔对沥青进行随时观察，当沥青表面不 再产生气泡即可认为水分挥发干净，即以沥青表面不再产生气泡作为判断水分 挥发完毕的判断标准。
作为一种优选的实施方案，所述搅拌转速为80-120r/min，搅拌时间为 30-60min。通过不同的搅拌速度下，配合不同的搅拌时间，确保水分挥发完毕。
本发明的有益效果：本发明的沥青抗老化剂流动性好，易于运输，使用方 便。该抗老化剂生产的石油沥青，能确保薄膜烘箱试验后延度和针入度合格， 生产出不同指标的各种道路石油沥青；在其储存半年后，其延度和针入度以及 薄膜烘箱试验后的延度和针入度均能合格。该抗老化剂使含有油浆或丁苯橡胶 等高分子材料的道路石油沥青指标合格，同时也能保证热储存过程中发生老化 变质的沥青长期储存半年以上仍然合格，满足道路工程的要求。该沥青抗老化 剂制作工艺简单，流程短，反应条件温和，易于实现产业化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述 中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付 出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种沥青抗老化剂，包括以下重量百分比的原料：
所述α-萘胺为α-萘胺试剂、α-萘胺助剂中一种，所述芳烃油为糠醛抽出 油，所述乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚。
所述壬基酚聚氧乙烯醚为NP-7、NP-9、NP-10、NP-15、NP-20中的一种。
参阅附图1，一种沥青抗老化剂的制备方法，包括以下步骤：
1)取芳烃油，在30-150℃下，加入α-萘胺，充分搅拌，溶化后形成α-萘 胺的芳香烃溶液；
2)在步骤1)所得芳香烃溶液中，于40-100℃下，分别添加乳化剂和水， 强力搅拌均匀，即得抗老化剂。
步骤2)中，芳香烃溶液的温度为50-90℃，强力搅拌的转速为50-120r/min， 搅拌时间为10-100min。
步骤2)中，芳香烃溶液的温度为70-80℃，强力搅拌的转速为60-100r/min， 搅拌时间为20-60min。
所述步骤1)中，芳香油的温度为50-120℃，搅拌时间为0.5-5h。
所述步骤1)中，芳香油的温度为50-80℃，搅拌时间为2-5h。
所述沥青抗老化剂用于生产抗老化沥青，在120-180℃的沥青中添加重量百 分比为0.2-0.8％的所述沥青抗老化剂，搅拌均匀，待水分挥发完毕即可。
所述搅拌转速为80-120r/min，搅拌时间为30-60min。
实施例一
分别称取35％重量百分比的芳烃油(这里芳烃油为原油蜡油馏分抽出油)、 50％重量百分比的纯α-萘胺试剂、10％重量百分比的壬基酚聚氧乙烯醚(NP-7) 和重量百分比的5％水，备用；
将芳烃油置于反应釜中，在80℃下，加入上述α-萘胺，充分搅拌，溶化后 形成α-萘胺的芳香烃溶液；
在上述芳香烃溶液中，于100℃下，分别添加上述壬基酚聚氧乙烯醚和水， 强力搅拌均匀，冷却，即得抗老化剂。
所得抗老化剂记为AR-1，该抗老化剂由芳烃油35wt％、α-萘胺50wt％、 壬基酚聚氧乙烯醚10wt％和水5wt％组成，其可以用于生产抗老化沥青，提高沥 青的热储存周期，或者是生产含有油浆或丁苯橡胶等高分子材料的石油沥青。
实施例二
分别称取55％重量百分比的芳烃油(这里芳烃油为糠醛抽出油)、30％重量 百分比的α-萘胺、5％重量百分比的壬基酚聚氧乙烯醚(NP-20)和重量百分比 的10％水，备用；
将芳烃油置于反应釜中，在120℃下，加入上述α-萘胺，充分搅拌4h，溶 化后形成α-萘胺的芳香烃溶液；
在上述芳香烃溶液中，于90℃下，分别添加上述壬基酚聚氧乙烯醚和水， 并于50r/min的转速下，搅拌60min，强力搅拌均匀后，冷却，即得抗老化剂。
所得抗老化剂记为AR-2，该抗老化剂由芳烃油55wt％、α-萘胺30wt％、 壬基酚聚氧乙烯醚5wt％和水10wt％组成，其可以用于生产抗老化沥青，提高沥 青的热储存周期，或者是生产含有油浆或丁苯橡胶等高分子材料的石油沥青。
实施例三
分别称取45％重量百分比的芳烃油(这里芳烃油为石油抽提加工工艺抽提 出来的相当于原油蜡油馏分范围的抽出油)、经换算后α-萘胺重量百分比为40％ 的α-萘胺助剂、7％重量百分比的壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)和重量百分比的 8％水，备用；
将芳烃油置于反应釜中，在30℃下，加入上述α-萘胺助剂，充分搅拌5h， 溶化后形成α-萘胺的芳香烃溶液；
在上述芳香烃溶液中，于70℃下，分别添加上述壬基酚聚氧乙烯醚和水， 并于100r/min的转速下，搅拌20min，强力搅拌均匀后，冷却，即得抗老化剂。
所得抗老化剂记为AR-3，该抗老化剂由芳烃油45wt％、α-萘胺40wt％、 壬基酚聚氧乙烯醚7wt％和水8wt％组成，其可以用于生产抗老化沥青，提高沥 青的热储存周期，或者是生产含有油浆或丁苯橡胶等高分子材料的石油沥青。
实施例四
分别称取50％重量百分比的芳烃油、经换算后α-萘胺的重量百分比为35％ 的橡胶防老剂甲、6％重量百分比的壬基酚聚氧乙烯醚和重量百分比的9％水，备 用；
将芳烃油置于反应釜中，在150℃下，加入上述橡胶防老剂甲，充分搅拌 0.5h，溶化后形成α-萘胺的芳香烃溶液；
在上述芳香烃溶液中，于80℃下，分别添加上述壬基酚聚氧乙烯醚和水， 并于120r/min的转速下，搅拌10min，强力搅拌均匀后，冷却，即得抗老化剂。
所得抗老化剂记为AR-4，该抗老化剂由芳烃油50wt％、α-萘胺35wt％、 壬基酚聚氧乙烯醚6wt％和水9wt％组成，其可以用于生产抗老化沥青，提高沥 青的热储存周期，或者是生产含有油浆或丁苯橡胶等高分子材料的石油沥青。
实施例五
分别称取40％重量百分比的芳烃油(这里芳烃油为糠醛抽出油)、经换算后 α-萘胺的重量百分比为45％的α-萘胺助剂、9％重量百分比的乳化剂和重量百 分比的6％水，备用；
将芳烃油置于反应釜中，在50℃下，加入上述α-萘胺助剂，充分搅拌2h， 溶化后形成α-萘胺的芳香烃溶液；
在上述芳香烃溶液中，于50℃下，分别添加上述乳化剂和水，并于60r/min 的转速下，搅拌100min，强力搅拌均匀后，冷却，即得抗老化剂。
所得抗老化剂记为AR-5，该抗老化剂由芳烃油40wt％、α-萘胺45wt％、 乳化剂9wt％和水6wt％组成，其可以用于生产抗老化沥青，提高沥青的热储存 周期，或者是生产含有油浆或丁苯橡胶等高分子材料的石油沥青。
实施例六
分别称取35％重量百分比的芳烃油、经换算后α-萘胺的重量百分比为45％ 的橡胶抗老剂甲、10％重量百分比的壬基酚聚氧乙烯醚(NP-15)和重量百分比 的10％水，备用；
将芳烃油置于反应釜中，在100℃下，加入上述橡胶抗老剂甲，充分搅拌 3h，溶化后形成α-萘胺的芳香烃溶液；
在上述芳香烃溶液中，于40℃下，分别添加上述壬基酚聚氧乙烯醚和水， 并于80r/min的转速下，搅拌40min，强力搅拌均匀后，冷却，即得抗老化剂。
所得抗老化剂记为AR-6，该抗老化剂由芳烃油35wt％、α-萘胺45wt％、 壬基酚聚氧乙烯醚10wt％和水10wt％组成，其可以用于生产抗老化沥青，提高 沥青的热储存周期，或者是生产含有油浆或丁苯橡胶等高分子材料的石油沥青。
实施例七
分别称取50％重量百分比的芳烃油(这里芳烃油为糠醛抽出油)、38％重量 百分比的α-萘胺试剂、6％重量百分比的壬基酚聚氧乙烯醚(NP-9)和重量百分 比的6％水，备用；
将芳烃油置于反应釜中，在70℃下，加入上述试剂型α-萘胺，充分搅拌4h， 溶化后形成α-萘胺的芳香烃溶液；
在上述芳香烃溶液中，于60℃下，分别添加上述壬基酚聚氧乙烯醚和水， 并于80r/min的转速下，搅拌40min，强力搅拌均匀后，冷却，即得抗老化剂。
所得抗老化剂记为AR-7，该抗老化剂由芳烃油50wt％、α-萘胺38wt％、 壬基酚聚氧乙烯醚6wt％和水6wt％组成，其可以用于生产抗老化沥青，提高沥 青的热储存周期，或者是生产含有油浆或丁苯橡胶等高分子材料的石油沥青。
本发明的沥青抗老化剂可以用于生产抗老化沥青，特别是用于含有油浆或 丁苯橡胶等高分子材料的石油沥青的生产。将沥青加热至120-180℃，在沥青内 添加0.2-0.8％重量百分比的上述沥青抗老化剂，在80-120r/min的转速下，搅拌 30-60min，通过反应釜望孔对沥青进行随时观察，待水分挥发完毕，即沥青表面 不再产生气泡(以沥青表面不再产生气泡作为判断水分挥发完毕的判断标准)， 从而得到成品沥青。
表1 不同抗老化剂所得抗老化沥青的性能测试结果
取用塔河原油生产的减压渣油沥青(以下简称石油沥青)，其内调和了10％ 油浆和1％丁苯橡胶，其薄膜烘箱后延度不合格，将其加热到120℃，分为七份 样品，在七份样品中分别添加本发明的实施例一至实施例七制备的七种抗老化 剂(AR-1、AR-2、AR-3、AR-4、AR-5、AR-6和AR-7)，添加量为0.6wt％， 搅拌均匀，至沥青表面不再产生气泡，待沥青性质稳定后，分别测定添加不同 抗老化剂下所得抗老化沥青的性能；表1列出了添加不同抗老化剂下所得抗老 化沥青的性能测试结果，由表1可以看出，由本发明的方法所制备的抗老化剂 应用于上述石油沥青时，在不添加抗老化剂时，即原有的石油沥青，其薄膜烘 箱后延度在15℃时仅为14cm，达不到指标要求，添加本发明的抗老化剂后的所 有沥青其薄膜烘箱后延度均较好，针入度比升高，其抗老化性能指标均能满足 GB/T 15180-2010国家标准中关于AH-70重交道路石油沥青的指标要求；与没有 添加抗老化剂的沥青相比，添加本发明的抗老化剂的沥青，除了能够使薄膜烘 箱后延度合格之外，其针入度和软化点均没有明显变化，能够满足GB/T 15180-2010国家标准中的相关要求。
表2 抗老化剂AR-3在不同添加量下所得沥青的性能测试结果
取上述石油沥青，将其加热到120℃，分为五份样品，在五份样品中分别添 加0.2wt％、0.4wt％、0.6wt％、0.8wt％和1.0wt％的本发明实施例三所得的沥 青抗老化剂(AR-3)，在100r/min的转速下，搅拌45min，搅拌均匀，至沥青表 面不再产生气泡，待沥青性质稳定后，分别测定抗老化剂不同添加量下沥青的 抗老化性能，并对其进行抗老化性能指标测试。表2列出了本发明沥青抗老化 剂AR-3在不同添加量下所得抗老化沥青的性能测试结果，由表2可以看出，本 发明的抗老化剂在添加0.2-1.0wt％时，可以有效保证薄膜烘箱后的沥青均合格， 随着抗老化剂添加量的增加，所得沥青的针入度、软化点和延度基本没有变化， 均满足GB/T 15180-2010国家标准中的相关指标要求；但是，其薄膜烘箱实验结 果表明，随着抗老化剂添加量的增加，其延度的测量结果越来越好；当添加量 为0.2wt％时，沥青的延度即能满足要求；当添加量为0.8wt％时，沥青的延度 有很大改善；当添加量为1.0wt％时，沥青延度的改善程度较0.8wt％有所下降， 但是，其仍能满足GB/T 15180-2010国家标准中的相关要求；因此，抗老化剂的 最佳添加量为0.2-0.8wt％。
表3 添加抗老化剂AR-3的沥青在存储不同时间后的性能测试结果
将抗老化剂AR-3添加量为0.8wt％下生产的抗老化沥青分成三等分，使这 三份样品分别储存7天、30天和180天，测试其有关的抗老化性能指标，并与 相同条件下未添加抗老化的石油沥青进行对比；表3列出了抗老化剂AR-3添加 量为0.8wt％下生产的抗老化沥青在储存不同时间后的性能测试结果，由表3可 以看出，抗老化剂AR-3添加到上述石油沥青后，所得的抗老化沥青在储存7天、 30天和180天后，其延度均保持很好的效果；虽然，储存期为180天时，沥青 的延度有所下降，但是，其仍能满足GB/T 15180-2010国家标准中的相关要求。 因此，该抗老化剂的使用，使含有油浆或丁苯橡胶等高分子材料的道路石油沥 青指标合格，同时，也保证了热储存过程中发生老化变质的沥青长期储存半年 以上仍然合格，满足道路工程的要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。