隨著可持續發展理念的深入和生物技術的飛速發展,將生物質資源應用于傳統材料改性已成為重要趨勢。本文聚焦于高性能生物改性瀝青的制備技術,并探討其在生物制藥研發與生產園區等特殊場景下的路用性能,旨在為構建綠色、耐久的專用基礎設施提供新思路。
一、高性能生物改性瀝青的制備工藝
高性能生物改性瀝青的制備核心在于利用特定的生物質原料或生物技術副產品,通過物理、化學或生物化學方法,對傳統石油瀝青進行改性,以提升其性能。
- 生物改性劑的選擇與預處理:常見的生物改性劑包括植物油(如蓖麻油、桐油)、木質素、廢棄食用油脂、生物瀝青(如熱解生物油)以及部分生物制藥過程中產生的特定有機副產品。這些材料需經過脫水、過濾、提純或酯化等預處理,以去除雜質、提高穩定性及與瀝青的相容性。
- 改性工藝關鍵技術:主要采用熔融共混法。在嚴格控制溫度(通常為140-180°C)和剪切速率條件下,將預處理后的生物改性劑按一定比例(通常為瀝青質量的2%-10%)緩慢加入基礎瀝青中,并進行高速剪切攪拌,確保均勻混合并發生必要的物理化學反應(如交聯、酯交換)。有時需添加少量相容劑或穩定劑以優化微觀結構。
- 性能調控與優化:通過調整生物改性劑的種類、摻量、復合使用以及工藝參數,可以有針對性地改善瀝青的高溫抗車轍性能、低溫抗裂性能、抗老化性能及粘附性。目標是獲得在高溫下具有足夠剛度、低溫下保持良好柔韌性,且耐久性優越的改性瀝青產品。
二、生物改性瀝青在生物制藥園區場景下的路用性能研究
生物制藥研究和生產園區對內部道路有特殊要求,如頻繁承受重型冷鏈運輸車輛荷載、可能接觸化學試劑、對潔凈度有一定要求,且通常位于對環境友好性要求較高的區域。生物改性瀝青在此類場景下的路用性能表現出獨特優勢與需關注的方面。
- 高溫穩定性與重載性能:生物改性劑中的某些成分(如木質素)能有效提升瀝青膠漿的粘彈性,增強混合料的高溫抗變形能力,這對于承受頻繁重型藥品運輸車(尤其是恒溫貨車)行駛的道路至關重要,有助于減少車轍病害。
- 低溫抗裂性與溫度適應性:部分植物油類改性劑能改善瀝青的低溫塑性,緩解園區所在地區季節性溫差大導致的溫縮裂縫問題,保證道路平整與行車舒適。
- 環境相容性與安全性:生物改性瀝青減少了傳統聚合物改性劑或石油基材料的使用,其原料可再生,碳足跡相對較低,符合生物制藥行業綠色、可持續的發展理念。需確保所使用的生物改性劑及其反應產物在長期使用中不會向環境釋放對周邊高靈敏度研發生產活動有害的物質。
- 耐化學性與耐久性:需針對性評估其對生物制藥園區可能意外灑落的少量酒精、清潔劑等化學品的耐受性。研究顯示,某些生物改性瀝青具有較好的抗老化氧化能力,長期性能衰減較慢,有利于降低園區道路的維護頻率和全生命周期成本。
- 施工與易維護性:生物改性瀝青的拌和與攤鋪溫度需根據具體配方優化,但其施工工藝與傳統改性瀝青基本兼容。在園區進行局部維修時,其材料也易于獲取和處理。
三、結論與展望
高性能生物改性瀝青的制備技術為利用生物質資源提升道路材料性能開辟了有效途徑。針對生物制藥研發與生產園區的特殊需求,初步研究表明,其在高低溫性能、環境友好性和耐久性方面具備潛在優勢。未來的研究應更加側重于:
- 開發基于生物制藥副產品(如特定發酵殘渣或純化過程副產品)的高值化改性劑,實現園區內循環經濟。
- 系統評估生物改性瀝青路面在模擬園區實際荷載、環境及可能的微量化學暴露下的長期性能演變規律。
- 建立適用于此類特殊區域的路面材料性能標準與評價體系。
通過跨領域的材料科學與生物技術結合,高性能生物改性瀝青有望為生物制藥等高端產業園區打造更安全、耐久、綠色的基礎設施提供關鍵材料支撐。