地溝油/聚合物復合改性瀝青的制備研究

翟修鋒　馬靜　俞奕豪　陳思見　胡華峰

【摘 要】地溝油是生活中各種劣質油的統稱，如果長期使用地溝油會對人體造成不可挽回的危害，但是如果我們對地溝油加以合理的回收利用也可以變廢為寶。本文以制備一種高性能環保型復合改性瀝青為目的，提出了適合于地溝油/聚合物復合改性瀝青的最優改性方案。

【關鍵詞】地溝油；復合改性瀝青；最優改性方案

1 原材料的選擇

本項目選取的原材料為SK 90#基質瀝青、深度煎炸的廢油、星型 SBS-4303和低密度高壓聚乙烯LDPE改性聚合物。

2 改性劑投料順序的選擇

本文在基質瀝青、地溝油、改性聚合物以及穩定劑的劑量和類型不變的前提下，改變加料順序，通過分析其性能各項指標的變化，找出最好的改性劑等的投料順序，最終分析得出的最優投料順序方案為：先將地溝油加入SK90#基質瀝青，用攪拌棒攪拌11min，溫度控制在 160℃左右，然后在此溫度下投入SBS和LDPE，溶脹30min左右，升溫至 180℃剪切35min，然后加入穩定劑，剪切11min，最后在160℃條件下發育30min。

3 正交試驗設計方案

在一定的制備工藝條件下，在SK 90#基質瀝青中摻入一定量的深度煎炸的地溝油、SBS和LDPE聚合物和穩定劑等進行制備復合改性瀝青。各改性劑的劑量與復合改性瀝青的性能密切相關。根據收集的相關改性資料和以前的經驗，地溝油摻入量擬定為 5%，LDPE 摻量范圍為：3.5%-5.5%；SBS 摻量范圍為：3%-5%；穩定劑摻量范圍為：0.1%-0.3%。為了快速有效地確定各改性劑的劑量以便制備出性能最優的改性瀝青，擬定三因素為LDPE 用量、SBS 用量和穩定劑用量，而每個因素下又分別設置三個水平，據此進行正交實驗的設計。按照正交表相對應的因素水平，制備了9組試樣，分別測試其軟化點、延度、針入度和 135℃布氏粘度等四個指標。為了分析方便，假設各因素間沒有交互影響，擬定的因素水平表如表1所示。

試驗結果為：對于摻入 5%地溝油的復合改性瀝青性能來說，SBS 的用量起到了決定性作用，復合改性瀝青各項性能指標在不同的SBS 用量下具有顯著的規律性變化。

4 最佳配合比的確定

通過試驗收集得到的數據，分別進行不同因素下復合改性瀝青的性能分析，不同評價指標對應因素的最佳水平也各不相同，而每個評價指標所對應的最佳配合比也不一樣，因此可采用因素分析法，區分主次影響因素的影響程度，綜合分析提出一個初步的最佳制備方案，該方案具體配合比為：地溝油用量5%，LDPE用量4.5%，SBS用量5%，穩定劑用量0.3%。

5 改性工藝的初步確定

5.1 正交試驗設計方案

在采用最佳配合比的條件下，確定復合改性瀝青的最佳制備工藝：依據前人的經驗選擇剪切溫度為180℃，溶脹及發育溫度160℃。為了找出各工藝因素對改性瀝青性能的影響，從而制備出性能最佳的改性瀝青，擬定溶脹時間、剪切速率、剪切時間、發育時間四因素，而每個因素下又分別設置了三個水平，據此進行正交試驗的設計。

5.2 最優制備工藝確定

通過極差法（極差法是用每個因素不同水平下的最大值和最小值的差值，來判斷出主要影響因素和次要影響因素。）分析四種因素在三種水平下的性能變化程度，得出了剪切時間和剪切速率的影響程度較大、溶脹時間其次、發育時間影響程度最低的結論。經分析和平衡后，得出最優工藝的初步制備方案：剪切時間為60min，剪切速率為4000r/min，溶脹時間為45min，發育時間為15min。

6 結語

如何把地溝油變廢為寶，是現在比較熱門的研究課題，把地溝油中的脂肪酸等有機物利用在聚合物改性瀝青原料上也是研究方向之一，希望通過我們的努力能向解決能源危機實現變廢為寶的目標更近一步。

[責任編輯：田吉捷]