CN102190895A - 一种强配伍性乳化沥青及其制备方法 - Google Patents

一种强配伍性乳化沥青及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种配伍性改性乳化沥青及其制备方法；将基质沥青加热至100～160℃，脱去水分后加入不饱和酸酐和催化剂；加入亲水性扩链剂；加入异氰酸酯预聚体，控制加料速度，在2～3h内加完，加料完毕后继续反应2h，得到改性沥青；将乳化剂、盐酸和水配制成皂液，加热至60～70℃；加热改性沥青至130～150℃，将皂液与改性沥青进行乳化即得改性乳化沥青；改性沥青60～65％，乳化剂2～4.0％，稳定剂0～1.0％，水29.0～36.8％；本发明中改性沥青结构特殊，经乳化后所形成的乳化沥青可与国内不同活性的石料配伍，达到强配伍性的目的。

Description

一种强配伍性乳化沥青及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于稀浆封层和微表处的强配伍性乳化沥青及其制备方法。
背景技术
稀浆封层和微表处具有良好的防水，防滑，耐磨耗性能，能延长道路使用寿命。如果稀浆封层或微表处用乳化沥青和石料的配伍性不好，导致拌和时间不够，致使乳化沥青提前破乳，沥青不能有效裹附到石料上，从而使路面产生裂缝掉粒，影响道路的使用寿命。
稀浆封层和微表处常用改性乳化沥青，一般的改性乳化沥青常以各种胶乳为改性剂，胶乳分散在沥青中，但不与沥青发生化学反应，是一种纯物理混合。如CN 1854238A以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、椰子油丙烯二胺等与非离子表面活性剂OP复配使用，选用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和丁苯橡胶胶乳为改性母体，用环氧树脂乳液作为添加剂，制备出一种高性能化学构网乳化沥青桥面粘结防水材料，具有优良的耐高低温性能，而且粘结力大。CN 1693373A中涉及一种用于改性稀浆封层的高性能乳化改性沥青，以聚氧化乙烯多元醇羧基酸酯和/或木质素和/或聚氧化乙烯壬酚醚丙烯酸酯和/或二乙二醇脂肪酸酯或/或非离子型羧酸酯类为复合乳化剂，配以复合交联反应剂，SBS、SBR、SIS胶乳，沥青和水制备的高性能复合乳化改性沥青材料。上述专利中所述用于稀浆封层和微表处的乳化沥青及其制备技术，没有涉及沥青的改性及与各种石料的强配伍性问题，限制了乳化沥青技术的推广和应用。
沥青中有许多含顺式共轭双键的不饱和成分，在特定的条件下可与其他含双键的不饱和物质发生Diels-Alder加成反应，从而可在沥青结构中引入其他结构的功能树脂，同时由于功能树脂是通过化学反应接枝到沥青上，进而有效的解决了许多功能树脂与沥青的相容性问题。功能树脂的引入可以有效解决乳化沥青与石料的配伍性，增加乳化沥青与石料的粘附性和弹性。
发明内容
本发明的目的是提供一种可与多种石料配伍的改性乳化沥青及其制备方法。
本发明所述的配伍改性乳化沥青是由如下成分按重量百分含量制备而成：
改性沥青              余量
乳化剂                2.0～4.0％
稳定剂                0～1.0％
水                    29.2～36.8％
盐酸                  1.0～4.0％；
所述的改性沥青是由如下的成分按重量百分含量制备而成：
基质沥青              余量
不饱和酸酐            1～6％
催化剂                0.1～1％
亲水性扩链剂          0.5～2％
异氰酸酯预聚体        10～20％；
所述的改性沥青是按照下述化学反应步骤制得：
(1)基质沥青与不饱和酸酐的加成(以马来酸酐为例)
Figure GSA00000056962600031
(2)基质沥青-不饱和酸酐加成产物的亲水性扩链(以二乙醇胺为例)
(3)扩链产物与异氰酸酯预聚体的加成
Figure GSA00000056962600033
所述的基质沥青是针入度为50～110的石油沥青，优选针入度90和110的沥青。
所述的不饱和酸酐的碳原子数在4～12范围内，如马来酸酐、壬烯基琥珀酸酐、十二烯基琥珀酸酐，优选马来酸酐。
所述的催化剂是有机叔胺，如三乙胺、N，N-二甲基苯胺或N，N-二甲基对甲苯胺，优选N，N-二甲基苯胺或N，N-二甲基对甲苯胺。
所述的亲水性扩链剂是至少含有两个羟基的有机化合物，如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、二乙醇胺、二异丙醇胺、甘油、三羟甲基丙烷或低分子量聚醚三醇，优选乙二醇或二乙醇胺。
所述的异氰酸酯预聚体的分子量在1000～20000之间，且至少含有一个端NCO，优选分子量在5000～20000只含有一个端NCO的异氰酸酯预聚体。
所述乳化剂是一种慢裂的阳离子表面活性剂。
所述稳定剂为氯化钙、氯化钠、硫酸钠、聚乙烯醇、甲基纤维素中的一种或多种，优选氯化钙和/或聚乙烯醇。
本发明的特点在于从基质沥青的改性出发，生产出一种强配伍性乳化沥青，能与各种石料相匹配，实施方法简单，在稀浆封层和微表处中有广泛的应用空间。
具体实施方式
实施例1
(1)改性沥青的制备
将基质沥青80份加热至100～160℃，脱去水分后加入2份马来酸酐和0.3份N，N-二甲基苯胺，反应3～6h；加入1份二乙醇胺，反应2～4h；缓慢加入16.7份异氰酸酯预聚体，控制加料速度，在2～3h内加完。加料完毕后继续反应2h，即得到所述的改性沥青。
(2)皂液配制
将C500型乳化剂2份(阿克苏诺贝尔公司)、聚乙烯醇0.5份、水36份和盐酸1.5份配制成皂液，加热至60～70℃。
(3)沥青乳化
加热上述改性沥青至130～150℃，将上述皂液与改性沥青在乳化设备中进行乳化生产后，即为乳化沥青成品。
乳化沥青性能指标见表1。
稀浆混合料石料采用《公路沥青路面施工技术规范》中II型级配，油石比8.0％，外加水7.5％，稀浆混合料性能指标见表2。
实施例2
(1)改性沥青的制备
将基质沥青85份加热至100～160℃，脱去水分后加入3份马来酸酐和0.5份N，N-二甲基对甲苯胺，反应3～6h；加入1.2份二乙醇胺，反应2～4h；缓慢加入10.3份异氰酸酯预聚体，控制加料速度，在2～3h内加完。加料完毕后继续反应2h，即得到所述的改性沥青。
(2)皂液配制
将MQK-1D乳化剂3.5份(美德维什维克公司)、氯化钙0.5份、水33.4份和盐酸2.6份配制成皂液，加热至60～70℃。
(3)沥青乳化
加热上述改性沥青至130～150℃，将上述皂液与改性沥青在乳化设备中进行乳化生产后，即为乳化沥青成品。
乳化沥青性能指标见表1。
稀浆混合料中石料采用《公路沥青路面施工技术规范》中II型级配，油石比8.0％，外加水8.0％，稀浆混合料性能指标见表2。
表1乳化沥青性能指标
Figure SA00000056962600061
表2乳化沥青混合料性能制备
Figure SA00000056962600062
Figure GSA00000056962600071
从表1和表2可以看出，本发明的强配伍性改性乳化沥青的性能指标完全能符合规范要求，稀浆混合料的指标也完全能符合规范要求。

Claims (7)

1.一种配伍性乳化沥青的制备方法，其特征在于：是由如下成分按重量百分含量制备而成：
改性沥青        余量
乳化剂          2.0～4.0％
稳定剂          0～1.0％
水              29.2～36.8％
盐酸            1.0～4.0％；
所述的改性沥青是由如下的成分按重量百分含量制备而成：
基质沥青          余量
不饱和酸酐        1～6％
催化剂            0.1～1％
亲水性扩链剂      0.5～2％
异氰酸酯预聚体    10～20％；
工艺步骤如下
a.改性沥青的制备
(1)将基质沥青加热至100～160℃，脱去水分后加入不饱和酸酐和催化剂，反应3～6h；
(2)加入亲水性扩链剂，反应2～4h；
(3)缓慢加入异氰酸酯预聚体，控制加料速度，在2～3h内加完，加料完毕后继续反应2h，即得到改性沥青；
b.皂液配制
将乳化剂、盐酸和水配制成皂液，加热至60～70℃；
c.乳化：
加热改性沥青至130～150℃，将皂液与改性沥青在乳化设备中进行乳化，得到改性乳化沥青成品；
所述的基质沥青是针入度为50～110的石油沥青；
所述的不饱和酸酐的碳原子数在4～12范围内；
所述的催化剂是有机叔胺；
所述的亲水性扩链剂是至少含有两个羟基的有机化合物；
所述的异氰酸酯预聚体的分子量在1000～20000之间，且至少含有一个端NCO；
所述乳化剂是一种慢裂的阳离子表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的配伍性乳化沥青的制备方法，其特征在于：所述稳定剂为氯化钙，氯化钠，硫酸钠，聚乙烯醇，甲基纤维素中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的配伍性乳化沥青的制备方法，其特征在于：所述的不饱和酸酐为马来酸酐，壬烯基琥珀酸酐或十二烯基琥珀酸酐。
4.根据权利要求1所述的配伍性乳化沥青的制备方法，其特征在于：所述的催化剂是三乙胺、N，N-二甲基苯胺或N，N-二甲基对甲苯胺。
5.根据权利要求1所述的配伍性乳化沥青的制备方法，其特征在于：所述的亲水性扩链剂是乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、二乙醇胺、二异丙醇胺、甘油、三羟甲基丙烷或低分子量聚醚三醇。
6.根据权利要求1所述的配伍性乳化沥青的制备方法，其特征在于：催化剂是三乙胺、N，N-二甲基苯胺或N，N-二甲基对甲苯胺。
7.一种强配伍性乳化沥青，其特征在于：是根据权利要求1所述的强配伍性乳化沥青的制备方法制备的。
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