随着可持续发展理念的深入和生物技术的飞速发展,将生物质资源应用于传统材料改性已成为重要趋势。本文聚焦于高性能生物改性沥青的制备技术,并探讨其在生物制药研发与生产园区等特殊场景下的路用性能,旨在为构建绿色、耐久的专用基础设施提供新思路。
一、高性能生物改性沥青的制备工艺
高性能生物改性沥青的制备核心在于利用特定的生物质原料或生物技术副产品,通过物理、化学或生物化学方法,对传统石油沥青进行改性,以提升其性能。
- 生物改性剂的选择与预处理:常见的生物改性剂包括植物油(如蓖麻油、桐油)、木质素、废弃食用油脂、生物沥青(如热解生物油)以及部分生物制药过程中产生的特定有机副产品。这些材料需经过脱水、过滤、提纯或酯化等预处理,以去除杂质、提高稳定性及与沥青的相容性。
- 改性工艺关键技术:主要采用熔融共混法。在严格控制温度(通常为140-180°C)和剪切速率条件下,将预处理后的生物改性剂按一定比例(通常为沥青质量的2%-10%)缓慢加入基础沥青中,并进行高速剪切搅拌,确保均匀混合并发生必要的物理化学反应(如交联、酯交换)。有时需添加少量相容剂或稳定剂以优化微观结构。
- 性能调控与优化:通过调整生物改性剂的种类、掺量、复合使用以及工艺参数,可以有针对性地改善沥青的高温抗车辙性能、低温抗裂性能、抗老化性能及粘附性。目标是获得在高温下具有足够刚度、低温下保持良好柔韧性,且耐久性优越的改性沥青产品。
二、生物改性沥青在生物制药园区场景下的路用性能研究
生物制药研究和生产园区对内部道路有特殊要求,如频繁承受重型冷链运输车辆荷载、可能接触化学试剂、对洁净度有一定要求,且通常位于对环境友好性要求较高的区域。生物改性沥青在此类场景下的路用性能表现出独特优势与需关注的方面。
- 高温稳定性与重载性能:生物改性剂中的某些成分(如木质素)能有效提升沥青胶浆的粘弹性,增强混合料的高温抗变形能力,这对于承受频繁重型药品运输车(尤其是恒温货车)行驶的道路至关重要,有助于减少车辙病害。
- 低温抗裂性与温度适应性:部分植物油类改性剂能改善沥青的低温塑性,缓解园区所在地区季节性温差大导致的温缩裂缝问题,保证道路平整与行车舒适。
- 环境相容性与安全性:生物改性沥青减少了传统聚合物改性剂或石油基材料的使用,其原料可再生,碳足迹相对较低,符合生物制药行业绿色、可持续的发展理念。需确保所使用的生物改性剂及其反应产物在长期使用中不会向环境释放对周边高灵敏度研发生产活动有害的物质。
- 耐化学性与耐久性:需针对性评估其对生物制药园区可能意外洒落的少量酒精、清洁剂等化学品的耐受性。研究显示,某些生物改性沥青具有较好的抗老化氧化能力,长期性能衰减较慢,有利于降低园区道路的维护频率和全生命周期成本。
- 施工与易维护性:生物改性沥青的拌和与摊铺温度需根据具体配方优化,但其施工工艺与传统改性沥青基本兼容。在园区进行局部维修时,其材料也易于获取和处理。
三、结论与展望
高性能生物改性沥青的制备技术为利用生物质资源提升道路材料性能开辟了有效途径。针对生物制药研发与生产园区的特殊需求,初步研究表明,其在高低温性能、环境友好性和耐久性方面具备潜在优势。未来的研究应更加侧重于:
- 开发基于生物制药副产品(如特定发酵残渣或纯化过程副产品)的高值化改性剂,实现园区内循环经济。
- 系统评估生物改性沥青路面在模拟园区实际荷载、环境及可能的微量化学暴露下的长期性能演变规律。
- 建立适用于此类特殊区域的路面材料性能标准与评价体系。
通过跨领域的材料科学与生物技术结合,高性能生物改性沥青有望为生物制药等高端产业园区打造更安全、耐久、绿色的基础设施提供关键材料支撑。