地沟油/聚合物复合改性沥青的制备研究

翟修锋　马静　俞奕豪　陈思见　胡华峰

【摘 要】地沟油是生活中各种劣质油的统称，如果长期使用地沟油会对人体造成不可挽回的危害，但是如果我们对地沟油加以合理的回收利用也可以变废为宝。本文以制备一种高性能环保型复合改性沥青为目的，提出了适合于地沟油/聚合物复合改性沥青的最优改性方案。

【关键词】地沟油；复合改性沥青；最优改性方案

1 原材料的选择

本项目选取的原材料为SK 90#基质沥青、深度煎炸的废油、星型 SBS-4303和低密度高压聚乙烯LDPE改性聚合物。

2 改性剂投料顺序的选择

本文在基质沥青、地沟油、改性聚合物以及稳定剂的剂量和类型不变的前提下，改变加料顺序，通过分析其性能各项指标的变化，找出最好的改性剂等的投料顺序，最终分析得出的最优投料顺序方案为：先将地沟油加入SK90#基质沥青，用搅拌棒搅拌11min，温度控制在 160℃左右，然后在此温度下投入SBS和LDPE，溶胀30min左右，升温至 180℃剪切35min，然后加入稳定剂，剪切11min，最后在160℃条件下发育30min。

3 正交试验设计方案

在一定的制备工艺条件下，在SK 90#基质沥青中掺入一定量的深度煎炸的地沟油、SBS和LDPE聚合物和穩定剂等进行制备复合改性沥青。各改性剂的剂量与复合改性沥青的性能密切相关。根据收集的相关改性资料和以前的经验，地沟油掺入量拟定为 5%，LDPE 掺量范围为：3.5%-5.5%；SBS 掺量范围为：3%-5%；稳定剂掺量范围为：0.1%-0.3%。为了快速有效地确定各改性剂的剂量以便制备出性能最优的改性沥青，拟定三因素为LDPE 用量、SBS 用量和稳定剂用量，而每个因素下又分别设置三个水平，据此进行正交实验的设计。按照正交表相对应的因素水平，制备了9组试样，分别测试其软化点、延度、针入度和 135℃布氏粘度等四个指标。为了分析方便，假设各因素间没有交互影响，拟定的因素水平表如表1所示。

试验结果为：对于掺入 5%地沟油的复合改性沥青性能来说，SBS 的用量起到了决定性作用，复合改性沥青各项性能指标在不同的SBS 用量下具有显著的规律性变化。

4 最佳配合比的确定

通过试验收集得到的数据，分别进行不同因素下复合改性沥青的性能分析，不同评价指标对应因素的最佳水平也各不相同，而每个评价指标所对应的最佳配合比也不一样，因此可采用因素分析法，区分主次影响因素的影响程度，综合分析提出一个初步的最佳制备方案，该方案具体配合比为：地沟油用量5%，LDPE用量4.5%，SBS用量5%，稳定剂用量0.3%。

5 改性工艺的初步确定

5.1 正交试验设计方案

在采用最佳配合比的条件下，确定复合改性沥青的最佳制备工艺：依据前人的经验选择剪切温度为180℃，溶胀及发育温度160℃。为了找出各工艺因素对改性沥青性能的影响，从而制备出性能最佳的改性沥青，拟定溶胀时间、剪切速率、剪切时间、发育时间四因素，而每个因素下又分别设置了三个水平，据此进行正交试验的设计。

5.2 最优制备工艺确定

通过极差法（极差法是用每个因素不同水平下的最大值和最小值的差值，来判断出主要影响因素和次要影响因素。）分析四种因素在三种水平下的性能变化程度，得出了剪切时间和剪切速率的影响程度较大、溶胀时间其次、发育时间影响程度最低的结论。经分析和平衡后，得出最优工艺的初步制备方案：剪切时间为60min，剪切速率为4000r/min，溶胀时间为45min，发育时间为15min。

6 结语

如何把地沟油变废为宝，是现在比较热门的研究课题，把地沟油中的脂肪酸等有机物利用在聚合物改性沥青原料上也是研究方向之一，希望通过我们的努力能向解决能源危机实现变废为宝的目标更近一步。

[责任编辑：田吉捷]