CN101724278A - 一种抗冻性乳化沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗冻性乳化沥青及其制备方法。该乳化沥青组合物中包括基础沥青、乳化剂、醇、水，所述的醇类为乙醇、丙醇、异丙醇和叔丁醇中的一种或多种。本发明的乳化沥青使用低级脂肪醇，不加入柴油或煤油等稀释剂，不但能够缩短水分挥发的时间，加快混合料硬化速度，还能提高抗冻性能，在-5℃～-25℃时不冻结，而且还保持了原有沥青的粘结性等优良性能，避免了混合料冬季发生低温收缩开裂或冻融松散现象。本发明的抗冻性乳化沥青可用于公路养护、维修。

Description

一种抗冻性乳化沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种抗冻性乳化沥青及其制备方法，该抗冻性乳化沥青可用于公路养护、维修。

背景技术

在公路的养护及维修过程中，乳化沥青是一种常用的材料之一。与热沥青相比，有节省能源、使用方便、环保等优点。但以往所使用的乳化沥青存在抗冻性能较差的缺点，冬季储存时很容易因冻结而破乳，以致无法继续使用。此外，采用乳化沥青铺筑的路面，冬季容易发生低温收缩开裂或冻融松散，也是由于所采用的乳化沥青抗冻性能较差引起的。以往的乳化沥青只能在温度高于-5℃时使用，当低于-5℃则发生冻结，融溶后便发生破乳，无法再使用。

CN1554708A公开了一种路用冷拌冷铺沥青料，是将沥青加热至120℃溶融，加入稀释剂(柴油或煤油)、树脂、聚氨酯、防冻剂(乙二醇或二甘醇)、促凝剂，搅拌均匀而得。该沥青料是一种稀释沥青，并不是乳化沥青，其中没有水的成分。该方法为了弥补因稀释剂的加入而使沥青丧失原有的粘结性等性能，加入了高分子物质树脂和聚氨酯，不但步骤复杂，增加了制备成本，而且该专利产品不适于在有水存在的情况下使用，在应用时必须保证路面干燥，与乳化沥青相比，对施工环境条件要求较为严格。此外，加入柴油或煤油作为稀释剂成本较高，而且当柴油或煤油挥发时还会污染空气，操作人员在工作时会闻到很浓的油气味，对人员的身体健康有害。添加乙二醇或二甘醇作为防冻剂，因其沸点较高不易挥发，不仅会使混合料的初凝时间延长，而且还会引起混合料松散，石料容易剥落。尽管该专利已经加入了胺类促凝剂，使初凝时间加快，增强了石料表面的电荷性，从而提高了沥青与石料的粘附性，但由于柴油(或煤油)及乙二醇(或二甘醇)的加入，会明显降低沥青的粘度和韧性，即使加入了胺类促凝剂也只能改善沥青与石料之间的粘附性，但无法改善石料与石料之间的粘结性。所以，该专利在粘结性方面存在问题。从其实施例中马歇尔稳定度数据也能够看出，混合料的粘结性不好，所以稳定度较小。

CN101148544A公开了一种冷灌缝沥青乳液及其制备方法，该沥青乳液中使用了少量的溶剂油，虽然较CN1554708A中柴油或煤油的用量低，但仍会在一定程度上使沥青的粘结性变差，而且会增加成本，污染空气。另外，CN101148544A单独使用了阳离子乳化剂或阴离子乳化剂，由于该沥青乳化体系较为复杂，而乳化剂单一，乳液的储存稳定性会存在问题。此外，该专利中使用了乙二醇或丙三醇，尽管二者抗冻性能好，但因其沸点较高不易挥发，应用后存留于混合料中，会使沥青的粘结性变差，使混合料不易硬化，新材料与旧路面之间的粘结性差，不易形成稳固的粘结层。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种抗冻性能好、粘结性好、成本低的抗冻性乳化沥青及其制备方法。该乳化沥青可以实现在-5℃～-25℃时不冻结，避免了以往的乳化沥青因冬季冻结而引起破乳，造成资源浪费，同时还可避免采用以往的乳化沥青铺筑的路面冬季发生冻结收缩开裂或冻融松散现象。

本发明抗冻性乳化沥青，包括基础沥青、乳化剂、醇、水，以抗冻性乳化沥青的总重量计：

基础沥青          40.0％～65.0％，

乳化剂            0.2％～10.0％，

醇                10.0％～20.0％，

水                24.8％～30.0％；

所用的醇类为乙醇、丙醇、异丙醇和叔丁醇中的一种或多种，优选为叔丁醇。

所用的基础沥青为石油沥青，包括直馏沥青、氧化沥青、溶剂脱油沥青、聚合物改性沥青中的一种或多种，其针入度为40～210(0.1mm)。所述的乳化剂最好选择阳离子(或阴离子)与非离子复配型。其中，阳离子型乳化剂可以为烷基胺类、酰胺类、咪唑啉类、胺化木质素类和季铵盐类中的一种或多种。阴离子型乳化剂可以为羧酸盐类、硫酸酯盐类和磺酸盐类乳化剂中的一种或多种。非离子型乳化剂可以为聚乙二醇型、多元醇型和聚醚型中的一种或多种。所用的水可以是自来水、工业水及河水中的一种或多种。

本发明抗冻性乳化沥青的制备方法是：先把乳化剂溶于水中，然后再加入醇类，制备成皂液并加热到40℃～65℃备用；将基础沥青加热至110℃～165℃备用；将上述皂液和热沥青分别输送到胶体磨中，经胶体磨均匀分散及研磨后，成为水包油型乳液，当乳液温度降到70℃以下，最好是降到40℃以下时出系统，得到抗冻性乳化沥青。其中所述的经胶体磨研磨后的乳液未降到出系统温度时，可以采用换热的方式，比如冷却器进行降温，然后出系统。

本发明的抗冻性乳化沥青具有如下优点：

1、本发明使用的低级脂肪醇能够与水任意比例互溶，而且在道路上应用后，一部分醇挥发出去并能够同时将水分携带挥发，缩短水分挥发的时间，加快混合料硬化速度，可迅速开放交通，避免因道路维修造成的交通拥堵；一部分醇仍存留于材料中起到抗冻效果。此外，由于低级脂肪醇的存在，提高了混合料的扩散性，当用于路面嵌缝修补时，混合料容易扩散到旧路面裂缝的深层部位，提高修补效果。

2、本发明的抗冻性乳化沥青，即使在-25℃反复冻融也不会发生结块现象，具有很好的抗冻性能。

3、本发明所用的乳化剂是阳离子(或阴离子)与非离子复配型，可以提高乳液的稳定性。

4、本发明不使用柴油或溶剂油等油品，可以保持沥青原有的良好性能，比如粘结性等，而且可降低成本，减轻因柴油或溶剂油分挥发造成的空气污染及人身安全问题。

5、本发明方法可以采用现有的工业装置，不用进行改造即可实施。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明本发明的技术方案，但本发明不限于以下实施例。

实施例1

取针入度为148(0.1mm)的辽河原油直馏沥青6400g，加热至115℃备用。取阳离子型乳化剂氢化牛脂基丙撑二胺25g，非离子型乳化剂丙三醇脂肪酸酯5g，溶于2500g水中，待乳化剂充分溶解后，再加入异丙醇1070g，充分搅拌均匀，加热到42℃，制备成皂液备用。然后将皂液和沥青分别输送到胶体磨中，经胶体磨均匀分散及研磨后，成为水包油型乳液，再通过冷却器使乳液温度降低到60℃以下，从系统的出口流出，得到抗冻性乳化沥青。具体结果见表1。

实施例2

取针入度为98(0.1mm)的茂名石化公司的阿曼原油溶剂脱油沥青6000g，加热至125℃备用。取阴离子型乳化剂十二烷基苯磺酸钠100g，非离子型乳化剂聚氧乙稀山梨醇三油酸酯20g，溶于2480g水中，待乳化剂充分溶解后，再加入乙醇400g，叔丁醇1000g，充分搅拌均匀，加热到50℃，制备成皂液备用。然后将皂液和沥青分别输送到胶体磨中，经胶体磨均匀分散及研磨后，成为水包油型乳液，再通过冷却器使乳液温度降低到50℃以下，从系统的出口流出，得到抗冻性乳化沥青。具体结果见表1。

实施例3

取针入度为56(0.1mm)的齐鲁石化公司的科威特原油氧化沥青4200g，加热至155℃备用。取阳离子型胺化木质素乳化剂440g，非离子型乳化剂失水山梨醇硬脂酸酯160g，溶于3200g水中，待乳化剂充分溶解后，再加入丙醇2000g，充分搅拌均匀，加热到55℃，制备成皂液备用。然后将皂液和沥青分别输送到胶体磨中，经胶体磨均匀分散及研磨后，成为水包油型乳液，再通过冷却器使乳液温度降低到70℃以下，从系统的出口流出，得到抗冻性乳化沥青。具体结果见表1。

实施例4

取针入度为208(0.1mm)的SBS改性沥青5000g，加热至162℃备用。取阴离子型乳化剂硬脂酸钠900g，非离子型乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚(20)100g，溶于2400g水中，待乳化剂充分溶解后，再加入叔丁醇1600g，充分搅拌均匀，加热到62℃，制备成皂液备用。然后将皂液和沥青分别输送到胶体磨中，经胶体磨均匀分散及研磨后，成为水包油型乳液，再通过冷却器使乳液温度降低到40℃以下，从系统的出口流出，得到抗冻性乳化沥青。具体结果见表1。

比较例1

取针入度为148(0.1mm)的辽河原油直馏沥青6400g，加热至115℃备用。取阳离子型乳化剂氢化牛脂基丙撑二胺30g，溶于3570g水中，充分溶解并搅拌均匀，加热到42℃，制备成皂液备用。然后将皂液和沥青分别输送到胶体磨中，经胶体磨均匀分散及研磨后，成为水包油型乳液，再通过冷却器使乳液温度降低到60℃以下，从系统的出口流出，得到一种乳化沥青。结果见表1。

比较例2

取针入度为208(0.1mm)的SBS改性沥青5000g，加热至162℃备用。取阴离子型乳化剂硬脂酸钠900g，非离子型乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚(20)100g，溶于4000g水中，充分溶解并搅拌均匀，加热到62℃，制备成皂液备用。然后将皂液和沥青分别输送到胶体磨中，经胶体磨均匀分散及研磨后，成为水包油型乳液，再通过冷却器使乳液温度降低到40℃以下，从系统的出口流出，得到改性乳化沥青。结果见表1。

比较例3

取针入度为208(0.1mm)的SBS改性沥青5000g，加热至162℃备用。取阴离子型乳化剂硬脂酸钠900g，非离子型乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚(20)100g，溶于2400g水中，待乳化剂充分溶解后，再加入乙二醇1600g，充分搅拌均匀，加热到62℃，制备成皂液备用。然后将皂液和沥青分别输送到胶体磨中，经胶体磨均匀分散及研磨后，成为水包油型乳液，再通过冷却器使乳液温度降低到40℃以下，从系统的出口流出，得到改性乳化沥青。结果见表1。

表1

由表1数据可看出，本发明的抗冻性乳化沥青及其混合料的抗冻性能好，而且保持了原有沥青的粘结性，稳定度较高。而比较例1～2中未加入醇类的情况下，抗冻性能明显较差，比较例3采用乙二醇作为防冻剂，虽然抗冻性能较好，但其硬化较慢，而且粘结性不好，稳定度明显较差。

Claims (11)

1.一种抗冻性乳化沥青，包括基础沥青、乳化剂、醇、水，以抗冻性乳化沥青的总重量计：

基础沥青            40.0％～65.0％，

乳化剂              0.2％～10.0％，

醇                  10.0％～20.0％，

水                  24.8％～30.0％；

所用的醇类为乙醇、丙醇、异丙醇和叔丁醇中的一种或多种。

2.按照权利要求1所述的乳化沥青，其特征在于所述的醇类为叔丁醇。

3.按照权利要求1所述的乳化沥青，其特征在于所用的基础沥青为针入度为40～210(0.1mm)的石油沥青。

4.按照权利要求3所述的乳化沥青，其特征在于所用的石油沥青为直馏沥青、氧化沥青、溶剂脱油沥青和聚合物改性沥青中的一种或多种。

5.按照权利要求1所述的乳化沥青，其特征在于所述的乳化剂为阳离子乳化剂或阴离子乳化剂与非离子型乳化剂复配型。

6.按照权利要求5所述的乳化沥青，其特征在于所述的阳离子型乳化剂为烷基胺类、酰胺类、咪唑啉类、胺化木质素类和季铵盐类中的一种或多种；非离子型乳化剂为聚乙二醇型、多元醇型和聚醚型中的一种或多种。

7.按照权利要求5所述的乳化沥青，其特征在于所述的阴离子型乳化剂为羧酸盐类、硫酸酯盐类和磺酸盐类乳化剂中的一种或多种；非离子型乳化剂为聚乙二醇型、多元醇型和聚醚型中的一种或多种。

8.权利要求1～7任一所述的乳化沥青的制备方法，包括如下步骤：先把乳化剂溶于水中，然后再加入醇类，制备成皂液并加热到40℃～65℃备用，将基础沥青加热至110℃～165℃备用；将上述皂液和沥青分别输送到胶体磨中，经胶体磨均匀分散及研磨后，成为水包油型乳液，当乳液温度降到70℃以下时出系统，得到抗冻性乳化沥青。

9.按照权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述的乳液温度降到40℃以下时出系统，得到抗冻性乳化沥青。

10.按照权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述的经胶体磨研磨后的乳液未降到出系统温度时，采用换热的方式降温，然后出系统。

11.按照权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述的换热采用冷却器。