CN104693234A - 单十二烷基磷酸酯沥青抗剥落剂合成工艺 - Google Patents

Abstract

本发明利用以五氧化二磷和月桂醇为原料经酯化反应合成十二烷基磷酸酯混合物，以单十二烷基磷酸酯为目标产物，探究了各反应参数对反应产率的影响，确定最佳合成条件：反应时间4h，月桂醇与五氧化二磷的摩尔比为2.1，反应温度85℃，水与五氧化二磷的摩尔比为0.8。在最佳反应条件下，单十二烷基磷酸酯的产率可达80％。利用水煮法测试单十二烷基磷酸酯抗剥落性能，结果显示：未加抗剥落剂时，沥青与花岗岩石料的粘附等级为二级；加抗剥落剂时，沥青与花岗岩石料的粘附等级上升为四级，本实验合成的单十二烷基磷酸酯具有较好的抗剥落性能。

Description

单十二烷基磷酸酯沥青抗剥落剂合成工艺

技术领域

本发明涉及有机化工产品的合成与实际应用，属于有机化工合成与建筑工程材料领域。

背景技术

狭义的沥青抗剥落剂是一类以沥青为改性对象、直接和热沥青混合使用的沥青改性剂，用于增强沥青与石料(尤其是酸性石料)的结合强度，增强沥青路面的抗磨、抗压和抗雨水冲刷能力，减少沥青材料在使用过程中与石料的剥离。广义的沥青抗剥落剂还包括以石料为改性对象的无机添加剂，如水泥和石灰等。沥青抗剥落剂广泛应用于道路铺设和道路养护等施工建设中。

道路施工所用石料以酸性石料的强度和耐磨性最好，但酸性石料与沥青的结合能力较弱，容易产生沥青剥落现象。因此，针对酸性石料的沥青抗剥落剂研究最为广泛。按沥青抗剥落剂的出现的先后顺序，沥青抗剥落剂经过四个阶段：无机类，金属皂类，有机小分子类，有机高分子类。

道路铺设的石料分为酸性石料和碱性石料。酸性石料含硅质(Si02)成分较多，而碱性石料含碳酸盐(CaC03)成分较多。在使用性能上，酸性石料强度高，耐磨，抗滑性好。但酸性石料与沥青的结合强度低，沥青路面在水与交通载荷的同时作用下可能引起沥青与集料表面的粘附性降低。此时，水板易渗入路面，使沥表与集料分离，导致剥落、松散、坑洞等破坏，加速路面的损害哪。研究工作者对这一现象进行了多因素研究，并从沥青与集料两个方面寻求治理的方案。目前，普遍采用沥青抗剥落剂增强沥青和石料之间的结合强度。

与其他沥青改性剂相比，沥青抗剥落剂具有以下优点：

(1)种类繁多，生产方便。沥青抗剥落剂在组成上可分为无机类，金属皂类，

有机小分子类，有机高分子类。种类繁多且容易获取，在较低纯度下亦能达到施

工要求，工业生产成本低，生产工艺简单。

(2)应用范围广。不同的沥青抗剥落剂抗剥落机理不同，能在物理吸附、化学吸附和选择性吸附等方面增强沥青与石料之间的结合强度。根据施工需要，改变沥青抗剥落剂的种类和添加量可以得到不同性能的沥青材料。

(3)适用性广。沥青抗剥落剂能提高沥青软化点和降低沥青脆点，降低沥青对温度的敏感性。降低了施工过程对气候条件的要求。

(4)施工成本低。作为一种改性剂，沥青抗剥落剂的添加量较小，原料成本低；在施工过程中，沥青抗剥落剂一般直接与热沥青直接混合，工序简便，操作成本低。

发明内容

本发明以五氧化二磷和月桂醇为原料经酯化反应合成十二烷基磷酸酯混合物，对磷酸酯混合物中的十二烷基焦磷酸酯进行水解反应，得到以单十二烷基磷酸酯为主要活性成分的沥青抗剥落剂。对各步反应的条件进行了优化，测定了最终沥青抗剥落剂的抗剥落效果。

本发明的技术方案如下：

（1）混合磷酸酯的合成

将39g月桂醇添加到三口瓶中，水浴50℃熔化，分批缓慢加入14g五氧化二磷，加料时间不小于30min，升温至85℃搅拌反应4h。混合磷酸酯中含有磷酸单酯(a)、磷酸二酯(b)、磷酸三酯(c)和焦磷酸酯(d)。

（2）焦磷酸酯的水解

在装有（1）反应产品的三口烧瓶中，准确加入1.44mL水，降温温至80℃，搅拌反应2h。产物加入体积比为1：1的辛烷低温提纯，过滤，常压蒸馏除去溶剂得到产品。

根据本发明优选的，步骤(1)的月桂醇和五氧化二磷物质的量比为1:1.1,加料时间不小于30min，升温至85℃搅拌反应4h。

根据本发明优选的，步骤(2)中最佳反应时间为2h,最佳反应温度为80℃；

根据本发明优选的，步骤（2）中溶剂辛烷的量按体积比1：1加入。

本发明制备的抗剥落剂，主产物为磷酸酯，副产物为氨基酯、酰胺酯等，还含有部分未反应的五氧化二磷，辛烷等等。所述主产物占75-85wt%、副产物占15-20wt%,其余为未反应完全的原料。所述主产物、副产物以及未反应的反应物自然构成复配增效体系。

最终产物的临界胶束浓度(CMC)为8.8×10^-5mol/L，其值较低，表面张力为21.2mN/m。

因此，本发明采用简单的一锅法合成制备的磷酸酯沥青抗剥落剂，通过特定比例的反应物条件，无需使用分析纯的物料，都可使用工业产品，且不需加入中和剂，副产物及未反应物都可以作为有效成分，无需纯化，产品具有较高的界面活性和油相适应性，具有较好的抗剥落性能，适用于建筑用沥青抗剥落剂的制备。

具体实施方式

实施例1：准确称取1.00g单十二烷基磷酸酯加入到300g热道路石油沥青100号沥青中，按同一方向搅拌均匀。用水煮法检测磷酸酯的抗剥落性，将石料悬于细线下端浸入热沥青中45s，取出室温冷却15min，置于微沸的水浴中水煮3min，取出放入冷水中冷却，观察石料表面沥青裹覆情况。

抗剥落性能测试结果表明：未加抗剥落剂时，沥青与花岗岩石料的粘附等级为二级；加抗剥落剂时，沥青与花岗岩石料的粘附等级上升为四级。说明本实验合成的单十二烷基磷酸酯具有较好的抗剥落性能。

实施例2：准确称取1.00g单十二烷基磷酸酯加入到300g热道路石油沥青140号中，按同一方向搅拌均匀。用水煮法检测磷酸酯的抗剥落性，将石料悬于细线下端浸入热沥青中45s，取出室温冷却15min，置于微沸的水浴中水煮3min，取出放入冷水中冷却，观察石料表面沥青裹覆情况。

抗剥落性能测试结果表明：未加抗剥落剂时，沥青与花岗岩石料的粘附等级为二级；加抗剥落剂时，沥青与花岗岩石料的粘附等级上升为四级。说明本实验合成的单十二烷基磷酸酯具有较好的抗剥落性能。

实施例3：准确称取1.00g单十二烷基磷酸酯加入到300gAH-100热沥青中，按同一方向搅拌均匀。用水煮法检测磷酸酯的抗剥落性，将石料悬于细线下端浸入热沥青中45s，取出室温冷却15min，置于微沸的水浴中水煮3min，取出放入冷水中冷却，观察石料表面沥青裹覆情况。

抗剥落性能测试结果表明：未加抗剥落剂时，沥青与花岗岩石料的粘附等级为二级；加抗剥落剂时，沥青与花岗岩石料的粘附等级上升为四级。说明本实验合成的单十二烷基磷酸酯具有较好的抗剥落性能。

上述实施例仅仅是为清楚的说明本发明创造所作的举例，而并非对本发明创造具体实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可做出其他不同形式的变化和变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。

Claims (2)

1.本发明合成的沥青抗剥落剂要求使用辛烷低温萃取提纯得到以单十二烷基磷酸酯为主要活性成分的沥青抗剥落剂。要求最佳合成条件：反应时间4h，月桂醇与五氧化二磷的摩尔比为2.1，反应温度85℃，水与五氧化二磷的摩尔比为0.8。

2.权利要求1所述的沥青抗剥落剂，以石油沥青为最佳原料，其中沥青抗剥落剂的浓度0.3%～0.5%。