CN104559236B

CN104559236B - 一种乳化沥青及其制备方法

Info

Publication number: CN104559236B
Application number: CN201310496041.XA
Authority: CN
Inventors: 张静; 陈保莲; 范思远; 陈闯; 刘树华; 宁爱民; 李志军
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2013-10-22
Publication date: 2018-01-16
Anticipated expiration: 2033-10-22
Also published as: CN104559236A

Abstract

本发明公开了一种乳化沥青及其制备方法，该乳化沥青是油包水型，以乳化沥青总重量计，乳化沥青包括如下组分：基质沥青30%~98%，优选68%~88%，水0.9%~64%，优选10%~30%，乳化剂1%~6%，优选2%~4%。制备方法如下：将乳化剂加入到熔融态的基质沥青中混合均匀，将一定量的水缓慢滴加到混有乳化剂的基质沥青中，经充分混合，水以细小的微珠状态分散于含有乳化剂的沥青中，即形成油包水型乳化沥青。该乳化沥青能够显著降低沥青混合料的拌合温度，制备的沥青混合料性能与热拌沥青混合料相当，节省了能耗，减少了沥青中有害气体的挥发以及沥青的热老化现象，是一种清洁环保型绿色沥青材料。

Description

一种乳化沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种乳化沥青及其制备方法，具体地涉及一种油包水型乳化沥青及其制备方法。

背景技术

沥青粘度大，对矿料粘附性好，是一种很好的筑路材料，被广泛地应用于各种路面工程中。使用时，需要将沥青加热到一定温度使其粘度降低才能与矿料拌和均匀。例如，110号沥青需要加热到145~155℃，50号沥青则需要加热到160~170℃。在如此高的温度下沥青受热老化严重，沥青及添加剂散发出大量的有毒气体，对环境和施工人员的健康危害较大。

乳化沥青是将沥青热融，经过机械剪切的作用，以细小的微粒状态分散于含有乳化剂的水溶液中，是一种水包油型的沥青乳液。乳化沥青在使用时无需加热，可以在常温状态下进行施工，避免了热沥青施工过程中可能造成的着火、烫伤、中毒等事故的发生，安全环保、节省能源，被广泛地应用在沥青表面微处理路面、贯入式路面、常温沥青混合料路面，以及透层、粘层与封层等道路工种中。但是水包油型乳化沥青由于含有大量的水，其混合料强度低，抗车辙和抗水损害能力差，即使提高拌和温度也不能达到热拌沥青混合料的水平。

CN102505608A介绍了一种泡沫沥青的制备方法，将加热到150～170℃的沥青与占其质量为1%～5%雾状水充分接触却得泡沫沥青。沥青发泡后体积增大十倍以上，其粘度明显降低，可以在100～150℃的条件下拌合均匀，与热拌沥青混合料相比，拌合温度可降低30～60℃，混合料性能可与热拌沥青相媲美。但是，泡沫沥青的基质沥青加热温度甚至比传统热拌沥青的加热温度还要高，仍然存在着热拌沥青的弊病，而且泡沫沥青只裹覆细矿料，对粗矿料的裹覆性差，生产工艺复杂，对设备的要求高，所生产的泡沫沥青存在质量不稳定的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种乳化沥青及其制备方法，该乳化沥青能够显著降低沥青混合料的拌合温度，制备的沥青混合料性能与热拌沥青混合料相当，节省了能耗，减少了沥青中有害气体的挥发以及沥青的热老化现象。

本发明的乳化沥青是油包水型，以乳化沥青总重量计，乳化沥青包括如下组分：基质沥青30%~98%，优选68%~88%，水0.9%~64%，优选10%~30%，乳化剂1%~6%，优选2%~4%。

本发明乳化沥青中，所述的基质沥青为任何可用于道路铺筑的石油沥青和沥青原料，如普通石油沥青、聚合物改性沥青、重质渣油或煤沥青中的一种或几种，基质沥青的软化点在30~60℃之间，针入度在20~200 1/10mm之间，优选60~170 1/10mm。

本发明乳化沥青中，所述的乳化剂的HLB值在1~8之间，选自失水山梨醇三油酸酯、聚氧乙烯山梨醇蜂蜡衍生物、失水山梨醇三硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨醇六硬脂酸酯、乙二醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、丙二醇单硬脂酸酯、失水山梨醇倍半油酸酯、聚氧乙烯山梨醇4.5油酸酯、甘油单硬脂酸酯、失水山梨醇单油酸酯、丙二醇单月桂酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、二乙二醇单油酸酯、二乙二醇单硬脂酸酯、二乙二醇单月桂酸酯、失水山梨醇单棕榈酸酯、聚氧乙烯二油酸酯、四乙二醇单硬脂酸酯或四乙二醇单油酸酯中的一种或几种。

本发明乳化沥青中，优选加入炭黑，以乳化沥青为基准，炭黑加入量为1%~6%，乳化沥青各组分含量之和为100%。炭黑与乳化剂配合，起到助乳化的作用。

本发明乳化沥青中，可以根据需要添加其它常用的添加剂，如抗老化剂、增粘剂、增韧剂、增延剂或改性剂中的一种或几种，添加剂加入量占乳化沥青重量的0.5%~3%。

本发明乳化沥青的制备方法，包括如下内容：将乳化剂加入到熔融态的基质沥青中混合均匀，将一定量的水滴加到混有乳化剂的基质沥青中进行乳化反应，水以细小的微珠状态分散于含有乳化剂的沥青中，即形成油包水型乳化沥青。

本发明方法中，优选将乳化剂与炭黑一起加入到熔融态的基质沥青。

本发明方法中，所述的滴加速度为10~6000滴/分钟，优选30~4000滴/分钟。根据水被沥青包裹速度调整，若水被沥青包裹速度快则滴加速度相应要快，若水被沥青包裹速度慢则滴加速度相应调慢。本发明方法中也可以根据加入水的量对滴加速度进行调变，以水总加入量为基准，滴加初期速度为10~100滴/分钟，当水量加入至3%~10%时，滴加速度调变为100~6000滴/分钟。

本发明乳化沥青的还可以按照如下方法制备：将乳化剂加入到熔融态的基质沥青中混合均匀，将水以细小的微滴状态间歇喷入到混有乳化剂的基质沥青中并混合均匀，即形成油包水型乳化沥青。

本发明方法中，喷入过程采用具有喷洒功能的设备进行，如带有喷头或喷嘴的喷洒机或喷雾器等，喷入时，喷头或喷嘴需浸没到基质沥青中。

本发明方法中，喷入次数为1~10次，每次喷入量为10%~100%，间隔时间为5~20分钟，所述的喷入量、喷入次数和间隔时间根据水被沥青包裹情况调整，水被沥青包裹速度快则皂液喷入量大或间隔时间短，水被沥青包裹速度慢则要减小喷入量或间隔时间长。

本发明方法中，乳化反应过程采用一般的机械搅拌，如搅拌机、剪切机等，搅拌速度为100~2000转/分，乳化反应温度为80~150℃，乳化反应时间为0.5~4.5小时。

本发明油包水型乳化沥青加热到100℃以上时，沥青内部包裹的细小水珠吸热汽化产生大量泡沫使沥青体积发生膨胀，沥青的粘度随之显著降低，在比传统热拌沥青低20~60℃的温度条件下能与矿料均匀地拌和，沥青混合料的性能却与热拌沥青混合料相当，节省了能耗，减少或避免了沥青中有害气体的挥发，减轻或避免了沥青的热老化，是一种清洁环保型绿色沥青材料。

具体实施方式

下面将通过实施例对本发明进行进一步说明，但并不因此而限制本发明，其中的百分含量为质量百分含量。

实施例1

500g某道路沥青、石油渣油和煤沥青混合的130号B级沥青，针入度138（0.1mm），软化点41℃，在110℃的烘箱中加热4小时备用；

将5.4g甘油单硬脂酸酯、3.2g 乙二醇脂肪酸酯和2.2g碳黑混合物加入到基质沥青中搅拌均匀，将27g的水以800~4000滴/分钟的速度加入到110℃混有乳化剂的基质沥青中进行乳化，形成油包水型乳化沥青；其中乳化时间为40分钟，乳化温度为80~110℃，乳化的搅拌速度为500转/分，乳化沥青与基质沥青性质见表1。

实施例2

将5.4g失水山梨醇三油酸酯、3.2g丙二醇脂肪酸酯和2.2g碳黑混合物加入到110℃的基质沥青中搅拌均匀，通过一根伸入基质沥青中的带喷头的管子将27g水以细小的微滴状态平均分2次喷入到混有乳化剂的基质沥青中进行乳化，每次间隔10分钟；其中乳化时间为1小时，乳化温度为80~110℃，乳化搅拌速度为600转/分钟，乳化沥青与基质沥青性质见表1。

实施例3

500g某道路沥青、石油渣油和煤沥青混合的110号B级沥青，针入度113（0.1mm），软化点44℃，在120℃的烘箱中加热4小时备用；

将5.2g 聚氧乙烯山梨醇蜂蜡衍生物、4.3g 丙二醇脂肪酸酯、3.5g 失水山梨醇三硬脂酸酯、2.6g 甘油单硬脂酸酯和1.7g 乙二醇脂肪酸酯的混合物加入到基质沥青中搅拌均匀，将58g的水以500~2000滴/分钟的速度加入到120℃混有乳化剂的基质沥青中进行乳化，形成油包水型乳化沥青；其中乳化时间为60分钟，乳化温度为90~120℃，乳化的搅拌速度为400转/分，乳化沥青与基质沥青性质见表1。

实施例4

500g某90号A级道路沥青，针入度89（0.1mm），软化点47℃，在130℃的烘箱中加热4小时备用；

将8.8g丙二醇脂肪酸酯、7.0g 乙二醇脂肪酸酯、1.8g 甘油单硬脂酸酯、5.3g失水山梨醇三硬脂酸酯和3.6g碳黑混合物加入到熔融的沥青中，将130g的水以50~1000滴/分钟的速度缓慢加入到130℃混有乳化剂的基质沥青中进行乳化，形成油包水型乳化沥青；其中乳化时间为2小时，乳化温度为90~130℃，乳化的搅拌速度为300转/分，乳化沥青与基质沥青性质见表1。

实施例5

500g某70号SBS改性沥青，针入度76（0.1mm），软化点58℃，在145℃的烘箱中加热4小时备用；

将10.2g 聚氧乙烯山梨醇六硬脂酸酯、16.3g甘油单硬脂酸酯、2.0g 失水山梨醇三油酸酯和2.0g碳黑加入到熔融的沥青中混合均匀，将47g水以30~100滴/分钟的速度缓慢加入到混有乳化剂的基质沥青中进行乳化，然后以100~4000滴/分钟的速度加入剩余的180g的水进行乳化，形成油包水型乳化沥青；其中乳化时间为3小时，乳化温度为90~130℃，乳化的剪切速度为1500转/分，乳化沥青与基质沥青性质见表1。

实施例6

将10.2g失水山梨醇三硬脂酸酯、16.3g丙二醇单月桂酸酯、2.0g二乙二醇单硬脂酸酯和2.0g碳黑加入到熔融的沥青中混合均匀，通过一根伸入基质沥青中的带喷头的管子将227g水平均分6次、每次间隔20分钟，以细小的微滴状态间歇喷入到融熔的基质沥青中进行乳化，形成油包水型乳化沥青；其中乳化时间为4小时，乳化温度为90~130℃，乳化的剪切速度为1500转/分，乳化沥青与基质沥青性质见表1。

实施例7

将实施例1~6的油包水乳化沥青及基质沥青加热到100℃以上，与100℃以上的矿料混合，拌和30秒，得到沥青混合料，混合料性质见表1。

表1 基质沥青及实施例产物性能。

与基质沥青相比，乳化沥青的流动性变好，具体体现在针入度变大、软化点降低，油包水乳化沥青中细小的水珠吸热气化产生丰富的泡沫使沥青的粘度明显降低，沥青加热温度、沥青与矿料拌和温度、沥青混合料压实温度均比热拌基质沥青降低很多，沥青混合料的性能却与热拌基质沥青相当。

Claims

1.一种乳化沥青的制备方法，其特征在于包括如下内容：将乳化剂加入到熔融态的基质沥青中混合均匀，将水以细小的微滴状态间歇喷入到混有乳化剂的基质沥青中，经充分混合，即形成油包水型乳化沥青；喷入过程采用具有喷洒功能的设备进行，喷入时，喷头或喷嘴需浸没到混有乳化剂的基质沥青中；喷入次数为1~10次，每次喷入量为10%~100%，间隔时间为5~20分钟；该乳化沥青是油包水型，以乳化沥青总重量计，乳化沥青包括如下组分：基质沥青30%~98%，水0.9%~64%，乳化剂1%~6%；其中，所述的乳化剂的HLB值在1~8之间，选自失水山梨醇三油酸酯、聚氧乙烯山梨醇蜂蜡衍生物、失水山梨醇三硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨醇六硬脂酸酯、乙二醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、丙二醇单硬脂酸酯、失水山梨醇倍半油酸酯、聚氧乙烯山梨醇4.5油酸酯、甘油单硬脂酸酯、失水山梨醇单油酸酯、丙二醇单月桂酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、二乙二醇单油酸酯、二乙二醇单硬脂酸酯、二乙二醇单月桂酸酯、失水山梨醇单棕榈酸酯、聚氧乙烯二油酸酯、四乙二醇单硬脂酸酯或四乙二醇单油酸酯中的一种或几种。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：乳化沥青包括如下组分：基质沥青68%~88%，水10%~30%，乳化剂2%~4%。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的基质沥青为普通石油沥青、聚合物改性沥青、重质渣油或煤沥青中的一种或几种，基质沥青的软化点在30~60℃之间，针入度在20~200 1/10mm之间。

4.按照权利要求1~3任一权利要求所述的方法，其特征在于：乳化沥青中加入炭黑，以乳化沥青为基准，加入量为1%~6%。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的乳化沥青中加入抗老化剂、增粘剂、增韧剂、增延剂或改性剂中的一种或几种添加剂，添加剂加入量占乳化沥青重量的0.5%~3%。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：混合过程采用机械搅拌，搅拌速度为100~2000转/分。

7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：乳化反应温度为80~150℃，乳化反应时间为0.5~4.5小时。