CN105623282A - 一种阳离子液晶型沥青温拌剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阳离子液晶型沥青温拌剂及其制备方法，沥青温拌剂，以重量份计包括：阳离子表面活性剂：20.5～51.2份，脂肪醇：0.1～20份，水：28.8～79.4份。制备方法如下：（1）按配比将水和阳离子表面活性剂在容器中混合均匀；（2）将脂肪醇加入到步骤（1）物料中，混合均匀，静置一段时间，得到阳离子液晶型沥青温拌剂。本发明的沥青温拌剂能够有效降低沥青的高温粘度，并且具有性能稳定，原料易采集，制备方法简便以及应用范围广泛等优点。

Description

一种阳离子液晶型沥青温拌剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种沥青温拌剂及其制备方法，尤其涉及一种阳离子液晶型沥青温拌剂及其制备方法。
背景技术
自从沥青应用于道路以来，已经发展成熟的沥青混合料主要为热拌沥青混合料，然而热拌沥青混合料存在拌和温度与铺装温度高、有害气体排放量高、沥青混合料易老化等缺陷，造成了诸多生态与环境问题。
温拌沥青混合料是一种环保节能的新材料，它具有与相应的热拌沥青混合料一致甚至更优的路用性能，但却能在更低的温度下拌和及铺装，大大降低了在生产过程中的能源消耗和烟尘排放，使经济效益和生态价值得到显著提高。
目前可通过在混合料中添加沸石、有机降粘添加剂、表面活性温拌剂或采用软硬沥青相结合等各类方法来降低混合料的施工拌和温度，这些混合料都可称之为温拌沥青混合料。
与热拌沥青混合料相比，根据混合料类型，不同温拌沥青混合料的拌和温度一般可降低20℃～40℃，采用温拌沥青混合料可很好地缓解热拌沥青混合料由于高温拌和而导致的一些问题。
有机降粘添加剂借助自身熔点较低（100℃左右）的优势，从化学角度来改变沥青的粘温曲线，从而降低沥青与石料的拌和温度，但此方法通常也会降低沥青的60℃粘度即降低了混合料的高温稳定性；采用固含量较高的乳化沥青，在80～120℃温度下与石料拌和，也可实现温拌，该方式较热拌沥青的温度低约15～30℃；沸石类产品都是通过在沥青混合料拌和过程中引入水分使得沥青产生泡沫从而降低沥青粘度，实现沥青混合料生产温度的降低。但是在生产过程中不可避免的会有一些水分残留在沥青与集料界面之间，使得沥青混合料存在潜在的水损害。而且若加水量过大，则会产生大量的水蒸气或引起暴沸，若水量过少，则发泡效果不好。
目前，温拌沥青添加剂产品有很多，如CN101899218A、CN101831187A、CNl02795801A等，这些温拌沥青添加剂产品虽然基本都能达到降温效果，并能够成功生产温拌沥青混合料，但也不可避免的都存在生产工艺复杂、能耗高、降低沥青混合料性能等缺陷。
发明内容
本发明提供了一种阳离子液晶型沥青温拌剂及其制备方法。本发明的阳离子液晶型沥青温拌剂能够有效降低沥青的高温粘度，并且具有性能稳定，原料易采集，制备方法简便以及应用范围广泛等优点。
本发明的阳离子液晶型沥青温拌剂，以重量份计包括如下组分：
阳离子表面活性剂：20.5～51.2份，优选25～50份；
脂肪醇：0.1～20份，优选1～10份；
水：28.8～79.4份，优选40～65份。
所述的阳离子表面活性剂选自选自十八烷基丙烯三胺、十八烷基丙烯二胺、月桂酸丙撑二胺、牛脂丙烯二胺、N-（3-二甲基胺基丙基）十四烷胺、叔胺木质素二甲胺、牛酯二胺、三丙二胺、乙烯二胺、环氧乙烷二胺或烷基酰胺基多胺中的一种或多种，优选十八烷基丙烯三胺、十八烷基丙烯二胺、月桂酸丙撑二胺或牛脂丙烯二胺中的一种或多种。
所述的脂肪醇选自正辛醇、2-乙基己醇、正壬醇(1-壬醇)、正癸醇(1-癸醇)、正十一醇、月桂醇(十二烷醇)、鲸蜡醇(正十六烷醇)或硬脂醇中的一种或多种，优选正癸醇(1-癸醇)、月桂醇(十二烷醇)或鲸蜡醇(正十六烷醇)中的一种或多种。
本发明阳离子液晶型沥青温拌剂中，也可以根据实际应用需要加入其它添加剂，如分散剂、抗剥落剂、发泡剂、抗老化剂、聚合物改性剂以及氧化镁、氧化钙和五氧化二磷等氧化物，添加剂的加入量占温拌剂重量的0.1%～9.9%，沥青温拌剂各组分含量之和为100%。
本发明阳离子液晶型沥青温拌剂的制备方法，包括如下内容：
（1）按配比将水和阳离子表面活性剂在容器中混合均匀；
（2）将脂肪醇加入到步骤（1）物料中，混合均匀，静置一段时间，得到阳离子液晶型沥青温拌剂。
其中，步骤（1）的混合温度为30~50℃，混合时间为0.5~3小时；步骤（2）的混合温度为30-50℃，混合时间为0.5~2小时；静置时间为1~5小时。
本发明阳离子液晶型沥青温拌剂在沥青混合料拌和中的应用，包括如下内容：将石料、沥青和沥青温拌剂拌和均匀，然后加入矿粉或机制砂，拌和均匀即可；其中拌和温度为110~120℃，阳离子型沥青温拌剂按照沥青用量的2wt～10wt%加入。
本发明沥青温拌剂也可以先于沥青混合均匀，得到温拌沥青，然后再将温拌沥青直接用于沥青混合料制备。其中所述的温拌沥青，按重量份份计，包括沥青100份，沥青温拌剂为1~10份，优选2~8份。其中所述的沥青为道路石油沥青、聚合物改性沥青等，如70号、90号、110号沥青等。
本发明阳离子液晶型沥青温拌剂与传统沥青温拌剂比较，具有以下优点：
（1）本发明沥青组合物，原料简单，制备方法简便，只需简单的机械搅拌，应用于沥青混合料时，工业生产中无需进行设备改造和改变生产流程，适于工业放大和应用。
（2）本发明阳离子液晶型沥青温拌剂，具有层状液晶结构，分散效果好，稳定性好，能极大的降低沥青的表面活性，和沥青形成稳定乳液，同时液晶结构中层与层之间的作用力较弱，在外力的作用下，比较容易滑动，因而具有良好的“润滑”性能，在乳化和“润滑”的作用下，本发明沥青温拌剂能极大地降低沥青的高温粘度，因此可以降低沥青混合料的拌和、摊铺及压实温度，其拌和温度可以比热拌沥青降低20~40℃，降低能耗约30%，大量减少拌和及施工过程中的烟雾及有害物质排放，减小对人体危害及环境污染。
（3）本发明的阳离子液晶型沥青温拌剂，具有层状液晶结构相比于通常的表面活性剂的粘度要高很多，因此在降低沥青高温粘度的同时，能够保持较高的60℃粘度，能很好地增大石料、石粉与沥青的粘结力，提高混合料的抗剥离性，能够有效地预防大交通量和重载交通条件下沥青路面的车辙破坏。
（4）本发明的阳离子液晶型沥青温拌剂，醇类的加入除了能提高阳离子液晶结构的稳定性，还能改变表面活性剂的表面活性及亲水亲油平衡性，参与形成胶束，调整水和油的极性，从而增强液晶体系对油的溶解能力，起到增溶作用。
（5）本发明的阳离子液晶型沥青温拌剂中，乳化能力强，因此在制备温拌沥青过程中，该液晶型温拌剂的用量要比传统乳化型温拌剂的用量小，降低了生产的成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不因此限制本发明。
实施例1
十八烷基丙烯三胺：35份
正癸醇：2.5份
水：62.5份。
按配比将十八烷基丙烯三胺和去离子水加入容器，在30℃下搅拌1小时；加入正癸醇，恒温30℃搅拌1小时，室温下静置4小时，得到阳离子液晶型沥青温拌剂。
实施例2
月桂酸丙撑二胺：32.2份
月桂醇：3.6份
水：64.2份。
按配比将月桂酸丙撑二胺和去离子水加入容器，在35℃下搅拌2小时；加入月桂醇，恒温35℃搅拌1.5小时，室温下静置3小时，得到阳离子液晶型沥青温拌剂。
实施例3
牛脂丙烯二胺：41.7份
正辛醇：4.5份
水：53.8份。
按配比将牛脂丙烯二胺和去离子水加入容器，在40℃下搅拌2小时；加入正辛醇，恒温40℃搅拌2.5小时，室温下静置5小时，得到阳离子液晶型沥青温拌剂。
实施例4
叔胺木质素二甲胺：50.0份
鲸蜡醇：7.0份
水：43.0份。
按配比将叔胺木质素二甲胺和去离子水加入容器，在45℃下搅拌2.5小时；加入鲸蜡醇，恒温45℃搅拌2小时，室温下静置5小时，得到阳离子液晶型沥青温拌剂。
对比例1
牛脂丙烯二胺：36.9份
水：63.1份。
按配比将油酸单乙醇酰胺琥珀酸酯磺酸二钠和去离子水加入容器，在40℃下搅拌1.5小时；室温下静置3小时，得到阳离子液晶型沥青温拌剂。
对比例2
硬脂醇：9.5份
水：90.5份。
按配比将硬脂醇和去离子水加入容器，在40℃下搅拌1.5小时；室温下静置2小时，得到阳离子型沥青温拌剂。
对比例3
十八烷基三甲基氯化胺：10.5份
水：89.5份。
按配比将十八烷基三甲基氯化胺和去离子水加入容器，在40℃下搅拌1.5小时，得到阳离子型沥青温拌剂。
按照《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）规定的方法分别采用传统的热拌方式和应用本发明添加剂的温拌方式进行沥青混合料的拌和，并进行沥青混合料性能测试。其中，将实施例1、2、3、4和对比例1、2、3中制备的温拌沥青添加剂按照沥青用量的2wt%~7wt%，以喷洒的方式加入沥青混合料中，制备成混合料试件1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#。本试验采用90#A级沥青，油石比为5.5%，石料的级配见表1，沥青混合料性能测试结果见表2。
表1石料级配。
表2沥青混合料性能测试结果。
由表2可知，本发明温拌沥青添加剂能够在不影响沥青混合料性能的前提下将沥青混合料的拌和压实温度降低20℃以上，可广泛应用于各种气候地区的沥青混合料施工。各项性能指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）的要求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种阳离子液晶型沥青温拌剂，其特征在于：以重量份计包括：
阳离子表面活性剂：20.5～51.2份；
脂肪醇：0.1～20份；
水：28.8～79.4份。
2.按照权利要求1所述的沥青温拌剂，其特征在于：以重量份计包括：
阳离子表面活性剂：25～50份；
脂肪醇：1～10份；
水：40～65份。
3.按照权利要求1或2所述的沥青温拌剂，其特征在于：所述的阳离子表面活性剂选自十八烷基丙烯三胺、十八烷基丙烯二胺、月桂酸丙撑二胺、牛脂丙烯二胺、N-（3-二甲基胺基丙基）十四烷胺、叔胺木质素二甲胺、牛酯二胺、三丙二胺、乙烯二胺、环氧乙烷二胺和其他烷基乙烯基多胺或烷基酰胺基多胺中的一种或多种。
4.按照权利要求1或2所述的沥青温拌剂，其特征在于：所述的脂肪醇选自正辛醇、2-乙基己醇、正壬醇、正癸醇、正十一醇、月桂醇、鲸蜡醇或硬脂醇中的一种或多种。
5.按照权利要求1或2所述的沥青温拌剂，其特征在于：沥青温拌剂中加入分散剂、抗剥落剂、发泡剂、抗老化剂、聚合物改性剂以及氧化镁、氧化钙和五氧化二磷中的一种或几种，添加剂的加入量占温拌剂重量的0.1%～9.9%。
6.一种权利要求1所述的沥青温拌剂的制备方法，其特征在于：包括如下内容：（1）按配比将水和阳离子表面活性剂在容器中混合均匀；（2）将脂肪醇加入到步骤（1）物料中，混合均匀，静置一段时间，得到阳离子液晶型沥青温拌剂。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤（1）的混合温度为30~50℃，混合时间为0.5~3小时；步骤（2）的混合温度为30-50℃，混合时间为0.5~2小时。
8.按照权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤（2）中的静置时间为1~5小时。
9.一种权利要求1所述的沥青温拌剂在沥青混合料拌和中的应用，其特征在于包括如下内容：将石料、沥青和沥青温拌剂拌和均匀，然后加入矿粉或机制砂，拌和均匀即可；其中拌和温度为110~120℃，阳离子型沥青温拌剂按照沥青用量的2wt～10wt%加入。
10.一种权利要求1所述的沥青温拌剂制备的温拌沥青，其特征在于：按重量份份计，包括：沥青100份，沥青温拌剂为1~10份。
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