CN103709259B - 酸改性淀粉阳离子慢裂慢凝沥青乳化剂的制备方法 - Google Patents

酸改性淀粉阳离子慢裂慢凝沥青乳化剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种酸改性阳离子慢裂慢凝沥青乳化剂的制备方法，包括有以下步骤：将淀粉和水加入反应容器中，然后加入硫酸，反应，糊化，用氢氧化钠调溶液pH得到酸改性糊化淀粉；将长链脂肪族叔胺、环氧氯丙烷和浓盐酸加入到反应容器中，再加入水，搅拌反应，用氢氧化钠调溶液pH得到季铵剂；将酸改性糊化淀粉和季铵剂加入反应容器中，搅拌反应，即得到酸改性阳离子慢裂慢凝沥青乳化剂。本发明的优点在于：利用酸改性淀粉的氧环式结构及多羟基的特点，改善乳化剂与不同来源和不同牌号石油沥青及不同性质石料的适应性，并为沥青乳液提供慢裂慢凝性能，为沥青乳液提供特殊的稳定性。

Description

酸改性淀粉阳离子慢裂慢凝沥青乳化剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种酸改性阳离子慢裂慢凝沥青乳化剂的制备方法，属于有机精细化学品领域。
背景技术
淀粉是植物光合作用的产物，是自然界中存在最多，应用最广的一种天然有机物。淀粉不仅是人类及其它动物的能源，而且广泛应用于国民经济的许多行业。但是，天然原淀粉的许多使用性能难以满足现代工业新工艺、新设备及新技术的需要，淀粉改性技术应运而生。天然淀粉经化学、物理、生物等方法处理后，在改变原淀粉分子中某些葡萄糖单元的化学结构的同时，不同程度地改变了原淀粉的物理和化学性质，提高其使用性能；改性后的淀粉统称作淀粉衍生物。目前，国内外广泛应用的淀粉衍生物主要是阳离子淀粉，有关阳离子淀粉制备及应用的文献报导很多，主要集中在以三甲胺或三乙胺为原料制备季铵剂，得到的阳离子淀粉主要应用于造纸、纺织、油田、选矿、粘结及化妆品等领域中，通过酸化、糊化改性及以长脂肪链季铵剂为原料制备阳离子淀粉，用作石油沥青乳化剂，尚未见文献报导。
发明内容
本发明提供一种酸改性淀粉阳离子慢裂慢凝沥青乳化剂的制备方法，制得的乳化剂产品乳化能力强，能乳化不同来源和不同产地的重交沥青，沥青乳液细腻均匀，储存稳定性好，对各种石料均具有很好的黏附性能，并具有慢裂慢凝性能。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：酸改性淀粉阳离子慢裂慢凝沥青乳化剂的制备方法，包括有以下步骤：
1）将淀粉和水按质量比1.0:1.0～2.0加入反应容器中，然后加入占淀粉质量1～10％的硫酸，在45～65℃反应3～8h，再在85～100℃糊化1～2h，用氢氧化钠调溶液pH为5.5～6.0得到酸改性糊化淀粉；
2）将长链脂肪族叔胺、环氧氯丙烷和浓盐酸按摩尔比1:1.1:1加入到反应容器中，再加入占反应混合物总质量100～200％的水，在45～55℃搅拌反应4～8h后，用氢氧化钠调溶液pH为5.5～6.0，得到季铵剂；
3）将酸改性糊化淀粉和季铵剂按质量比1.0:1.0～3.0加入反应容器中，在70～90℃搅拌反应4～10h，即得到酸改性阳离子慢裂慢凝沥青乳化剂。
按上述方案，所述的淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉或甜薯淀粉。
按上述方案，所述的长链脂肪族叔胺为含有一个C12～C18长链烷基的二甲基叔胺或二乙基叔胺。
本发明所涉及的反应方程式如下：
本发明的优点在于：以工业淀粉为原料，属于可再生资源，来源广泛，价格便宜;利用酸改性淀粉的氧环式结构及多羟基的特点，改善乳化剂与不同来源和不同牌号石油沥青及不同性质石料的适应性，并为沥青乳液提供慢裂慢凝性能，淀粉的高分子结构具有类似于高分子非离子型表面活性剂结构特点，可以为沥青乳液提供特殊的稳定性。通过改变长链烷基叔胺中脂肪链长度及酸改性淀粉与季铵剂的质量比，获得与不同来源及不同牌号石油沥青适应性好的乳化剂产品。
具体实施方式
下面所述的实施例是为了进一步说明本发明的具体内容，本发明的应用范围不受具体实施例的影响，具体的实施方式可以根据本发明的技术方案和使用时的具体情况来确定。
实施例1
将20.0g玉米淀粉，30.0g水和1.0g硫酸加入到反应容器中，在50～55℃反应4h后，再在85～90℃糊化1.5h，加入40％NaOH溶液调pH为5.5～6.0，得到酸改性糊化淀粉；
将24.1g（0.1mol）十二烷基二乙基叔胺，10.2g（0.11mol）环氧氯丙烷，10.2g（0.1mol）36％盐酸和50.0g水加入到反应容器中，在45～50℃搅拌反应6h后，加入40％氢氧化钠溶液调pH为5.5～6.0，得到季铵剂。然后加入上述制得的酸改性糊化淀粉(酸改性糊化淀粉与季铵剂质量比为1:1.85)，在75～80℃搅拌反应6h，即得到酸改性淀粉阳离子沥青乳化剂。
将6.0g上述得到的乳化剂加入到65～70℃的100.0g热水中，待乳化剂完全溶解后，用浓盐酸溶液调pH为2.5～3.0，得到乳化剂水溶液，保温待用。
沥青乳液的制备
开启胶体磨，先将65～70℃的乳化剂水溶液加入到预热后的胶体磨中，然后将加热至125～135℃的150.0g中海油70#石油沥青以细流状加入胶体磨中，循环研磨1分钟，即得到均匀、细腻的沥青乳液。
沥青乳液性能测试
实施例2
将20.0g甜薯淀粉，30.0g水和1.3g硫酸加入到反应容器中，在50～55℃反应4h后，再在85～90℃糊化1.5h，用40％NaOH溶液调pH为5.5～6.0，得到酸改性糊化淀粉；
将28.3g（0.1mol）十八烷基二甲基叔胺，10.2g（0.11mol）环氧氯丙烷，10.2g（0.1mol）36％盐酸和60.0g水加入到反应容器中，在50～55℃搅拌反应6h后，加入40％氢氧化钠溶液，调反应液pH为5.5～6.0，得到季铵剂。然后加入上述制得的酸改性糊化淀粉(酸改性糊化淀粉与季铵剂质量比为1:2.12)，在80～85℃搅拌反应6h，即得到酸改性淀粉阳离子沥青乳化剂。乳化剂水溶液制备（同实施例1）
沥青乳液制备（同实施例1）韩国SK70#石油沥青
沥青乳液的性能测试
实施例3
将20.0g木薯淀粉，30.0g水和1.5g硫酸加入到反应容器中，在55～60℃搅拌反应4h后，再在90～95℃糊化1h，用40％NaOH溶液调pH为5.5～6.0，得到酸改性糊化淀粉；
将27.0g（0.1mol）十四烷基二乙基叔胺，10.2g（0.11mol）环氧氯丙烷，10.2g（0.1mol）36％盐酸和55.0g水加入到反应容器中，在45～50℃搅拌反应6h后，用40％氢氧化钠溶液调溶液pH为5.5～6.0，得到季铵剂。然后加入上述制得的酸改性糊化淀粉(酸改性糊化淀粉与季铵剂质量比为1:2.00)，在75～85℃搅拌反应6h，即得到酸改性淀粉阳离子沥青乳化剂。
乳化剂水溶液制备（同实施例1）
沥青乳液制备（同实施例1）中石油90#沥青
沥青乳液的性能测试
实施例4
将20.0g马铃薯淀粉，30.0g水和0.8g硫酸加入到反应容器中，在45～50℃搅拌反应4h后，再在80～85℃糊化1.5h，用40％NaOH溶液调pH为5.5～6.0，得到酸改性糊化淀粉；
将27.0g（0.1mol）十六烷基二甲基叔胺，10.2g（0.11mol）环氧氯丙烷，10.2g（0.1mol）36％盐酸和60.0g水加入到反应容器中，在50～55℃搅拌反应6h后，用40％氢氧化钠溶液调溶液pH为5.5～6.0，得到季铵剂。然后加入上述制得的酸改性糊化淀粉(酸改性糊化淀粉与季铵剂质量比为1:2.10)，在80～85℃搅拌反应6h，即得到酸改性淀粉阳离子沥青乳化剂。
乳化剂水溶液制备（同实施例1）
沥青乳液制备（同实施例1）中石油90#沥青
沥青乳液的性能测试

Claims (2)

1.酸改性淀粉阳离子慢裂慢凝沥青乳化剂的制备方法，包括有以下步骤：
将淀粉和水按质量比1.0:1.0~2.0加入反应容器中，然后加入占淀粉质量1~10％的硫酸，在45~65℃反应3~8h，再在85~100℃糊化1~2h，用氢氧化钠调溶液pH为5.5~6.0得到酸改性糊化淀粉；
将长链脂肪族叔胺、环氧氯丙烷和浓盐酸按摩尔比1:1.1:1加入到反应容器中，再加入占反应混合物总质量100~200％的水，在45~55℃搅拌反应4~8h后，用氢氧化钠调溶液pH为5.5~6.0，得到季铵剂；所述的长链脂肪族叔胺为含有一个C12~C18长链烷基的二甲基叔胺或二乙基叔胺；
将酸改性糊化淀粉和季铵剂按质量比1.0:1.0~3.0加入反应容器中，在70~90℃搅拌反应4~10h，即得到酸改性阳离子慢裂慢凝沥青乳化剂。
2.按权利要求1所述的酸改性淀粉阳离子慢裂慢凝沥青乳化剂的制备方法，其特征在于所述的淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉或甜薯淀粉。
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