CN106977431A - 一种伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂及其制备方法 - Google Patents

一种伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂，其分子结构为：

Description

一种伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂及其制备方法，属于精细化工技术领域。
背景技术
沥青乳化剂是一种具有疏水基和亲水基的两亲性分子，沥青乳化剂在乳化沥青生产和应用中起着决定性作用，它不仅关系到乳化沥青的制备、储存稳定性的好坏，还直接决定了乳化沥青的破乳速度和凝结时间等重要指标。
沥青乳化剂按照离子电荷性质的不同分为阳离子型和阴离子型乳化剂，其中，阳离子型沥青乳化剂发展较晚，但在实际应用中发现阳离子型沥青乳化剂与各种矿料有更好的粘附性，而且用量少，得到了广泛的应用。
目前国内外已报道的阳离子型沥青乳化剂主要品种有烷基胺或烷基多胺类、氧化胺类、季铵盐类、木质胺类等。其中，烷基胺或烷基多胺类沥青乳化剂主要包括烷基丙撑二胺、牛脂四胺等，该系类乳化剂属于快裂型沥青乳化剂；氧化胺类沥青乳化剂通常以烷基丙撑二胺和环氧乙烷为原料，反应得到羟乙基烷基丙撑二胺，再经过氧化物氧化制得；季铵盐类沥青乳化剂包括单季铵盐和双季铵盐类，是目前我国生产和应用最多的乳化剂品种；木质胺类乳化剂是以造纸废液中主要成分木质素为原料，成本比较低，但乳化剂的性能受原料来源影响，十分不稳定。
美国专利USP4338136以C12-18长碳链脂肪酸与二乙烯三胺在一定条件下反应制备沥青乳化剂。该方法的缺点是制备的沥青乳化剂价格昂贵，用于稀浆封层施工时，破乳时间长，成型时间慢，开放交通时间长。中国专利CN1096714利用炼油厂副产环烷酸与烯基多胺反应，制备沥青乳化剂。该方法的缺点是乳化剂的原料供应受到很大制约，不利于推广应用。中国专利CN1861721A涉及一种松香阳离子沥青乳化剂。该乳化剂是由松香和烯基多胺反应，得到松香中间体，然后，与不同类型的季铵盐中间体缩合，制得性能优良的松香阳离子沥青乳化剂。这一方法的缺点是反应步骤繁琐，需要高温反应。中国专利CN101745340A涉及一种阳离子沥青乳化剂制备方法，主剂由混合有机酸和有机胺反应得到中间体，再进行季铵化反应制得，辅剂为非离子表面活性剂和改性助剂。该方法的缺点是制备步骤繁琐，成本较高，需要高温反应。
上述阳离子型沥青乳化剂及其制备方法普遍存在的不足是：制备乳化剂的原料成本较高，来源受到限制，制备时需要高温反应，对生产实验设备要求较高。
乳化沥青的发展受多方面的影响，合乎要求的材料是关键，因此，开发新的质优价廉的乳化剂，得到性能优异的乳化沥青，以满足道路建设和路面维护的不同应用需求。
3-氯-2-羟基丙基磺酸钠是一种含羟基和磺酸基团的氯代烷，其分子结构中既含有亲水性的磺酸盐基团，又含有活性较强的卤原子和羟基，是重要的有机化工中间体，可与咪唑啉发生烷基化反应制备含磺酸基的两性表面活性剂；同时又是合成高聚物的重要原料，可在碱性条件下制备稠化剂、降滤失水剂、印染保护剂等。但目前还未有利用3-氯-2-羟基丙基磺酸钠作为反应中间体或原料来制备伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂的报道。
综上，在开发新型沥青乳化剂的过程中，由于反应原料与制备的沥青乳化剂的乳化性能的不可预期性，这就极大的增加了新型沥青乳化剂开发的难度。
发明内容
针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂及其制备方法。本发明沥青乳化剂的生产成本低、工艺简单、不需要高温反应。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
本发明的第一个方面，提供一种伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂，其分子结构为：
优选的，本发明所述的伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂，由以下摩尔配比的原料制备而成：
十八胺、醇类溶剂、丙烯酰胺、环氧氯丙烷、亚硫酸氢钠的摩尔比为1mol：(4.00-9.00)mol：(2.00-2.10)mol：(1.00-1.15)mol：(1.05-1.25)mol。
所述醇类溶剂为乙醇、甲醇或异丙醇。
本发明的第二个方面，提供上述伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将十八胺、醇类溶剂和丙烯酰胺混合反应，得到反应中间体I，所述反应中间体I的结构式为：
C18H37N(CH2CH2CONH2)2；
(2)将亚硫酸氢钠溶于水中，加热搅拌溶解，再逐渐加入环氧氯丙烷，混合反应，得到反应中间体II，所述反应中间体II的结构式为：
(3)将反应中间体II滴加到反应中间体I中，反应，即得到伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂。
上述制备方法中，十八胺、醇类溶剂、丙烯酰胺、环氧氯丙烷、亚硫酸氢钠的摩尔比为1mol：(4.00-9.00)mol：(2.00-2.10)mol：(1.00-1.15)mol：(1.05-1.25)mol。
经过大量实验验证与分析，上述摩尔比例的各原料使得本发明制备得到的伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂的性能较理想，不合适的配比关系的原料不能形成伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂。
优选的，所述醇类溶剂为乙醇、甲醇或异丙醇，经过大量实验验证与分析，并根据本发明制得的伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂的需要，选择上述醇类溶剂制得的沥青乳化剂的效果较好。
优选的，步骤(1)中，反应的温度为60-80℃，进一步优选为65-75℃，反应的时间为2-4h。
优选的，步骤(2)中，反应的温度为40-85℃，进一步优选为55-75℃，反应的时间为3-6h。
优选的，步骤(3)中，反应的温度为60-80℃，进一步优选为65-75℃，反应的时间为3-6h。
上述伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)将十八胺加入到反应容器中，加入醇类溶剂，加热搅拌溶解，再分批加入丙烯酰胺，加入完毕后，在60-80℃搅拌反应2-4h，得到反应中间体I；
(2)将亚硫酸氢钠加入到另一反应容器中，加水，加热搅拌溶解，再分批加入环氧氯丙烷，加入完毕后，在40-85℃搅拌反应3-6h，得到反应中间体II(3-氯-2-羟基丙基磺酸钠)；
(3)将反应中间体II分批加入到反应中间体I中，在60-80℃反应3-6h，即得到伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂。
上述伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂在制备乳化沥青中的应用，特别是在制备快裂型阳离子乳化沥青中的应用。
本发明的第三个方面，提供一种阳离子乳化沥青的制备方法，步骤如下：
将上述伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂加水配制成水溶液，用工业盐酸调节pH至2-3，加热至60-70℃，制得皂液；将加热后的沥青和乳化剂皂液通过胶体磨乳化制备出阳离子乳化沥青；
或者，提供一种阴离子乳化沥青的制备方法，包括如下步骤：将上述沥青乳化剂加水配制成水溶液，用氢氧化钠调节pH值至10-11，加热至60-70℃，制得皂液；将加热后的沥青和乳化剂皂液通过胶体磨乳化制备出阴离子乳化沥青；
所述伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂的用量为制备的乳化沥青总质量的1.0-3.0％。
本发明以丙烯酰胺作为沥青乳化剂的反应原料，在沥青乳化剂的分子结构中通过加入丙烯酰胺引入了酰胺基，增加了沥青乳化剂的亲水性，以及乳化剂与沥青的相容性。另外，综合考虑碳链长度对于沥青乳化剂的HLB值(亲水/亲油平衡值)和CMC(临界胶束浓度)的影响，选择以十八胺、环氧氯丙烷和亚硫酸氢钠作为反应的原料，使制备的沥青乳化剂的HLB值在最佳范围以内，提高了对沥青的乳化性能。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过对反应原料的合理选择，制备得到了一种具有全新结构的伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂。其中，本发明的原料中通过加入丙烯酰胺，使得本发明制备得到的沥青乳化剂分子的亲水性较大；环氧氯丙烷和亚硫酸氢钠的加入，使制备得到的沥青乳化剂分子具有伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠化学结构，增强了沥青乳化剂分子的电荷强度。
本发明中的沥青乳化剂为两性型，本发明乳化剂分子中的亲水基会在水中发生电离，由于是两性型的乳化剂，电离作用较强，使界面膜携带相应的较多的正电荷，出现了一层界面电荷，由此出现了界面电荷层。界面电荷层的形成通过让沥青微粒相互排斥，使它们保持一定距离，从而让沥青颗粒维持分散状态，对沥青乳液起到了分散作用。界面电荷层的出现，对于沥青的乳化、沥青在水相中的分散、保持沥青乳液的稳定具有至关重要的作用。由于本发明的乳化剂在水中可电离较多阳离子，所以界面电荷层作用较强，从而使得本发明的沥青乳化剂乳化沥青后其体系更加稳定。
另外，本发明的沥青乳化剂结构式中含有的亲水基较多，羟基、磺酸盐、季铵盐和酰胺基，使得界面膜、水合层和界面电荷层都相应的增强，提高了乳液的稳定性。
(2)本发明采用特定的原料丙烯酰胺、十八胺、环氧氯丙烷和亚硫酸氢钠，生成具有一定HLB值的沥青乳化剂，采用本发明制备的伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂具有很好的乳化性能，制备得到的乳化沥青的各项性能指标优良，可乳化多种不同型号的沥青，制备的乳化沥青细腻均匀，具有良好的集料裹附性和储存稳定性。制得的乳化沥青按中国交通部制订的阳离子乳化沥青行业标准(JTJ052-2000)进行检测，各项性能均能满足标准要求。适用于公路透层油或粘层油的洒布，以及用于碎石封层、石屑封层、雾封层及修复路面轻微网裂等，具有快裂沥青乳化剂的特性。
(3)本发明的伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂的原料十八胺相对于目前的阳离子型沥青乳化剂所用的原料便宜、来源广泛，沥青乳化剂生产成本低，并且为制备伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂提供良好基础。
(4)现有技术中酰胺基胺类乳化剂反应温度一般控制在140～180℃，而本发明的伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂的制备方法工艺简单、不需要高温反应，降低能耗，大大节约生产成本。
(5)本发明所述沥青乳化剂分子结构中同时具有阴离子基团和阳离子基团，两性乳化剂可适用于不同的环境，在酸性溶液中呈现阳离子型表面活性剂的特征，在碱性溶液中呈现阴离子型表面活性剂的特征。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中制备阳离子沥青乳化剂仍存在一些不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂，其分子结构为：
在本发明的一种实施方案中，提供了上述伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将十八胺加入到反应容器中，加入醇类溶剂，加热搅拌溶解，再分批加入丙烯酰胺，加入完毕后，在60-80℃搅拌反应2-4h，得到反应中间体I；
(2)将亚硫酸氢钠加入到另一反应容器中，加水，加热搅拌溶解，再分批加入环氧氯丙烷，加入完毕后，在40-85℃搅拌反应3-6h，得到反应中间体II(3-氯-2-羟基丙基磺酸钠)；
(3)将反应中间体II分批加入到反应中间体I中，在60-80℃反应3-6h，即得到伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂。
本申请在试验过程中意外的发现，3-氯-2-羟基丙基磺酸钠作为反应中间体II，与另一反应中间体I进行反应，可以制备得到沥青乳化剂，而且所制备的沥青乳化剂中含有较多的亲水基团，包括羟基、磺酸盐、季铵盐和酰胺基，使得界面膜、水合层和界面电荷层都相应的增强，提高了乳化能力。
而且，本申请进一步的试验研究发现，只有特定结构的反应中间体I和作为反应中间体II的3-氯-2-羟基丙基磺酸钠进行反应才能制备得到具有较好乳化性能的伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂。若将制备反应中间体I的反应原料(十八胺、丙烯酰胺)替换为十八胺和丙烯酸(或环氧丙烷)，则制备的乳化剂无法对沥青进行乳化。
在本申请的另一种实施方案中，提供了一种阳离子乳化沥青的制备方法，步骤如下：
将上述伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂加水配制成水溶液，调节pH至2-3，加热至60-70℃，制得皂液；将加热后的沥青和乳化剂皂液通过胶体磨乳化制备出阳离子乳化沥青；
所述伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂的用量为制备的乳化沥青总质量的1.0-3.0％。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本申请的技术方案。
本发明实施例和对比例中所用到的原料、试剂均为常规化学产品，均能通过市场购买得到。
实施例1：
(1)伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂的制备：
1)在反应器中加入269.5g十八胺，260g异丙醇，加热搅拌溶解。然后逐渐加入145.7g丙烯酰胺，70℃搅拌反应3h。
将上述合成产物经重结晶分离提纯后进行FTIR检测，结果如下：3371cm-1和3205cm-1处为N-H伸缩振动吸收峰，2916cm-1和2850cm-1分别为亚甲基非对称和对称伸缩振动吸收峰，1666cm-1为酰胺基C＝O伸缩振动吸收峰，1471cm-1为亚甲基的非对称弯曲振动，1417cm-1为甲基的非称弯曲振动，1263cm-1和1128cm-1为C-N伸缩振动吸收峰，717cm-1为亚甲基面内摇摆振动，669cm-1为酰胺N-H面外变形振动。
2)在另一反应器中加入122.6g亚硫酸氢钠和392.7g水，搅拌溶解，加热至75℃。再滴加98.9g环氧氯丙烷，75℃搅拌反应3.5h，得到3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液。
合成的上述中间产物经重结晶分离提纯后进行FTIR检测，结果如下：3592cm-1和3522cm-1为游离O-H伸缩振动吸收峰，3362cm-1为缔合O-H伸缩振动吸收峰，2923cm-1为亚甲基的非对称伸缩振动吸收峰，2840cm-1为亚甲基的对称伸缩振动收峰，1635cm-1为C-O不对称伸缩振动吸收峰，1425cm-1为亚甲基的非对称弯曲振动，1239cm-1和1188cm-1为磺酸盐S＝O伸缩振动吸收峰，1049cm-1为磺酸盐RSO3不对称伸缩振动吸收峰，812cm-1为C-H面外弯曲振动吸收峰，730cm-1为C-Cl伸缩振动吸收峰，621cm-1为和545cm-1为O-H面外弯曲振动吸收峰。
3)将步骤2)制备的3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液滴加到上述步骤1)合成产物中，65℃搅拌反应4h。得到伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂，留作乳化沥青试验。
合成产物经重结晶分离提纯后进行FTIR检测，结果如下：3370cm-1为O-H伸缩振动吸收峰，3200cm-1为N-H伸缩振动吸收峰，2910cm-1和2853cm-1分别为亚甲基非对称和对称伸缩振动吸收峰，1664cm-1处为酰胺基中C＝O伸缩振动吸收峰，1471cm-1为亚甲基的非对称弯曲振动，1413cm-1为甲基的非对称弯曲振动，1268cm-1为C-N伸缩振动吸收峰，1210cm-1为磺酸盐S＝O伸缩振动吸收峰，1036cm-1为磺酸盐RSO3不对称伸缩振动吸收峰，717cm-1为亚甲基面内摇摆振动吸收峰，630cm-1为酰胺N-H面外变形振动。
反应方程式如下：
C18H37NH2+2CH2＝CHCONH2→C18H37N(CH2CH2CONH2)2 (1)
(2)乳化沥青的制备：
取AH-90#沥青300g，加热至125℃，将12.5g本实施例制备的沥青乳化剂加入到200g水中，用工业盐酸调节pH值至2-3，加热至65℃，制得皂液。将沥青和乳化剂皂液通过胶体磨乳化制备出阳离子型乳化沥青。
(3)乳化沥青性能检测：
制得的乳化沥青按中国交通部制订的阳离子乳化沥青行业标准(JTJ052-2000)进行检测，结果如下：本实施例制备的乳化沥青均匀、细腻，沥青含量为60％，筛上剩余量为0.03％，与矿料裹覆面积大于2/3，电荷为阳离子；采用拌和料进行拌和，可拌和时间为3秒。表明该乳化剂制备的沥青乳液为快裂型阳离子乳化沥青，各项性能均能满足标准要求。
实施例2：
(1)伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂的制备：
1)在反应器中加入269.5g十八胺，260g无水乙醇，加热搅拌溶解。然后逐渐加入145.7g丙烯酰胺，70℃搅拌反应3h。
2)在另一反应器中加入122.6g亚硫酸氢钠和392.7g水，搅拌溶解，加热至75℃。再滴加98.9g环氧氯丙烷，75℃搅拌反应3.5h，得到3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液。
3)将步骤2)制备的3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液滴加到上述步骤1)合成产物中，75℃搅拌反应3h。得到伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂，留作乳化沥青试验。
(2)乳化沥青的制备：
取AH-70#沥青300g，加热至125℃，将12.5g本实施例制备的沥青乳化剂加入到200g水中，用工业盐酸调节pH值至2-3，加热至65℃，制得皂液。将沥青和乳化剂皂液通过胶体磨乳化制备出阳离子型乳化沥青。
(3)乳化沥青性能检测：
检测方法同实施例1，检测结果为：乳化沥青均匀、细腻，沥青含量为58％，筛上剩余量为0.02％，与矿料裹覆面积大于2/3，电荷为阳离子；采用拌和料进行拌和，可拌和时间为3秒。表明该乳化剂制备的沥青乳液为快裂型阳离子乳化沥青，各项性能均能满足标准要求。
实施例3：
(1)伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂的制备：
1)在反应器中加入269.5g十八胺，260g甲醇，加热搅拌溶解。然后逐渐加入145.7g丙烯酰胺，63℃搅拌反应4h。
2)在另一反应器中加入122.6g亚硫酸氢钠和392.7g水，搅拌溶解，加热至75℃。再滴加98.9g环氧氯丙烷，75℃搅拌反应3.5h，得到3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液。
3)将步骤2)制备的3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液滴加到上述步骤1)合成产物中，60℃搅拌反应6h。得到伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂，留作乳化沥青试验。
(2)乳化沥青的制备：
取A-100#沥青300g，加热至125℃，将12.5g本实施例制备的沥青乳化剂加入到200g水中，用工业盐酸调节pH值至2-3，加热至65℃，制得皂液。将沥青和乳化剂皂液通过胶体磨乳化制备出阳离子型乳化沥青。
(3)乳化沥青性能检测：
检测方法同实施例1，检测结果为：乳化沥青均匀、细腻，沥青含量为60％，筛上剩余量为0.02％，与矿料裹覆面积大于2/3，电荷为阳离子；采用拌和料进行拌和，可拌和时间为3秒。表明该乳化剂制备的沥青乳液为快裂型阳离子乳化沥青，各项性能均能满足标准要求。
对比例1：
(1)羧酸季铵盐型羟丙基磺酸钠乳化剂的制备：
1)在反应器中加入269.5g十八胺，260g异丙醇，加热搅拌溶解。然后逐渐加入147.7g丙烯酸，70℃搅拌反应3h。
2)在另一反应器中加入122.6g亚硫酸氢钠和392.7g水，搅拌溶解，加热至75℃。再滴加98.9g环氧氯丙烷，75℃搅拌反应3.5h，得到3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液。
3)将步骤2)制备的3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液滴加到上述步骤1)合成产物中，65℃搅拌反应4h。得到羧酸季铵盐型羟丙基磺酸钠乳化剂，留作乳化沥青试验。
合成产物经重结晶分离提纯后进行FTIR检测，结果如下：3430cm-1为O-H伸缩振动吸收峰，2920cm-1为亚甲基的非对称伸缩振动吸收峰，2853cm-1为亚甲基的对称伸缩振动收峰，1740cm-1为羧基中C＝O伸缩振动吸收峰，1615cm-1为羧基中C-O不对称伸缩振动吸收峰，1474cm-1为亚甲基的非对称弯曲振动，1398cm-1为甲基的非对称弯曲振动，1305cm-1为C-N伸缩振动吸收峰，1180cm-1为磺酸盐S＝O伸缩振动吸收峰，1040cm-1为磺酸盐RSO3不对称伸缩振动吸收峰，723cm-1为亚甲基面内摇摆振动吸收峰。
反应方程式如下：
C18H37NH2+2CH2＝CHCOOH→C18H37N(CH2CH2COOH)2 (4)
(2)乳化沥青的制备：
取AH-90#沥青300g，加热至125℃，将12.5g本实施例制备的乳化剂加入到200g水中，用工业盐酸调节pH值至2-3，加热至65℃，制得皂液。将沥青和乳化剂皂液通过胶体磨乳化制备出阳离子型乳化沥青。结果：不能乳化。
对比例2：
(1)季铵盐型羟丙基磺酸钠乳化剂的制备：
1)在反应器中加入269.5g十八胺，260g异丙醇，加热搅拌溶解。然后逐渐加入122.0g环氧丙烷，70℃搅拌反应3h。
2)在另一反应器中加入122.6g亚硫酸氢钠和392.7g水，搅拌溶解，加热至75℃。再滴加98.9g环氧氯丙烷，75℃搅拌反应3.5h，得到3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液。
3)将步骤2)制备的3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液滴加到上述步骤1)合成产物中，65℃搅拌反应4h。得到季铵盐型羟丙基磺酸钠乳化剂，留作乳化沥青试验。
合成产物经重结晶分离提纯后进行FTIR检测，结果如下：3434cm-1为O-H伸缩振动吸收峰，2916cm-1为亚甲基的非对称伸缩振动吸收峰，2849cm-1为亚甲基的对称伸缩振动收峰，1652cm-1为C-O不对称伸缩振动吸收峰，1464cm-1为亚甲基的非对称弯曲振动，1407cm-1为甲基的非对称弯曲振动，1208cm-1为磺酸盐S＝O伸缩振动吸收峰，1040cm-1为磺酸盐RSO3不对称伸缩振动吸收峰，785cm-1为C-H面外弯曲振动吸收峰，728cm-1为亚甲基面内摇摆振动吸收峰，624cm-1和535cm-1为O-H面外弯曲振动吸收峰。
反应方程式如下：
(2)乳化沥青的制备：
取AH-90#沥青300g，加热至125℃，将12.5g本实施例制备的乳化剂加入到200g水中，用工业盐酸调节pH值至2-3，加热至65℃，制得皂液。将沥青和乳化剂皂液通过胶体磨乳化制备出阳离子型乳化沥青。结果：不能乳化。
对比例3：
(1)季铵盐型羟丙基磺酸钠乳化剂的制备：
1)在反应器中加入269.5g十八胺，260g异丙醇，加热搅拌溶解。然后逐渐加入238.1g环氧丙烷，70℃搅拌反应3h。
2)在另一反应器中加入122.6g亚硫酸氢钠和392.7g水，搅拌溶解，加热至75℃。再滴加98.9g环氧氯丙烷，75℃搅拌反应3.5h，得到3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液。
3)将步骤2)制备的3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液滴加到上述步骤1)合成产物中，65℃搅拌反应4h。得到季铵盐型羟丙基磺酸钠乳化剂，留作乳化沥青试验。
合成产物经重结晶分离提纯后进行FTIR检测，结果如下：3445cm-1为O-H伸缩振动吸收峰，2924cm-1为亚甲基的非对称伸缩振动吸收峰，2851cm-1为亚甲基的对称伸缩振动收峰，1643cm-1为C-O不对称伸缩振动吸收峰，1551cm-1为亚甲基的非对称弯曲振动，1469cm-1为甲基的非对称弯曲振动，1195cm-1为磺酸盐S＝O伸缩振动吸收峰，1039cm-1为磺酸盐RSO3不对称伸缩振动吸收峰，783cm-1为C-H面外弯曲振动吸收峰，720cm-1为亚甲基面内摇摆振动吸收峰，627cm-1和527cm-1为O-H面外弯曲振动吸收峰。
反应方程式如下：
(2)乳化沥青的制备：
取AH-90#沥青300g，加热至125℃，将12.5g本实施例制备的乳化剂加入到200g水中，用工业盐酸调节pH值至2-3，加热至65℃，制得皂液。将沥青和乳化剂皂液通过胶体磨乳化制备出阳离子型乳化沥青。结果：不能乳化。
对比例4：
(1)季铵盐型羟丙基磺酸钠乳化剂的制备：
1)在反应器中加入269.5g十八胺，260g异丙醇，加热搅拌溶解。然后逐渐加入354.3g环氧丙烷，70℃搅拌反应3h。
2)在另一反应器中加入122.6g亚硫酸氢钠和392.7g水，搅拌溶解，加热至75℃。再滴加98.9g环氧氯丙烷，75℃搅拌反应3.5h，得到3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液。
3)将步骤2)制备的3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液滴加到上述步骤1)合成产物中，65℃搅拌反应4h。得到季铵盐型羟丙基磺酸钠乳化剂，留作乳化沥青试验。
合成产物经重结晶分离提纯后进行FTIR检测，结果如下：3427cm-1为O-H伸缩振动吸收峰，2933cm-1为亚甲基的非对称伸缩振动吸收峰，2851cm-1为亚甲基的对称伸缩振动收峰，1652cm-1为C-O不对称伸缩振动吸收峰，1542cm-1为亚甲基的非对称弯曲振动，1469cm-1为甲基的非对称弯曲振动，1205cm-1为磺酸盐S＝O伸缩振动吸收峰，1039cm-1为磺酸盐RSO3不对称伸缩振动吸收峰，791cm-1为C-H面外弯曲振动吸收峰，718cm-1为亚甲基面内摇摆振动吸收峰，618cm-1和527cm-1为O-H面外弯曲振动吸收峰。
反应方程式如下：
(2)乳化沥青的制备：
取AH-90#沥青300g，加热至125℃，将12.5g本实施例制备的乳化剂加入到200g水中，用工业盐酸调节pH值至2-3，加热至65℃，制得皂液。将沥青和乳化剂皂液通过胶体磨乳化制备出阳离子型乳化沥青。结果：不能乳化。
结论：基于以上实施例和对比例可以看出，本发明以筛选出优异的沥青乳化剂为出发点，对反应原料进行合理的选择，制备得到各项性能均能满足标准要求的阳离子乳化沥青。本发明选择特定的原料(十八胺和丙烯酰胺)从而形成特定的反应中间体I，以反应中间体I和3-氯-2-羟基丙基磺酸钠(中间体II，亦可直接作为反应原料)为原料才能得到新型结构的伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂，在实验研究过程中，本发明人意外发现该沥青乳化剂具有优异的乳化性能，而对比例1～4中由其他的反应中间体I得到的乳化剂不能乳化沥青。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂，其特征在于，其分子结构为：
2.如权利要求1所述的伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂，其特征在于，由以下摩尔配比的原料制备而成：
十八胺、醇类溶剂、丙烯酰胺、环氧氯丙烷、亚硫酸氢钠的摩尔比为1mol：(4.00-9.00)mol：(2.00-2.10)mol：(1.00-1.15)mol：(1.05-1.25)mol。
3.如权利要求2所述的伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂，其特征在于，所述醇类溶剂为乙醇、甲醇或异丙醇。
4.权利要求1-3任一项所述的伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将十八胺、醇类溶剂和丙烯酰胺混合反应，得到反应中间体I，所述反应中间体I的结构式为：
C18H37N(CH2CH2CONH2)2；
(2)将亚硫酸氢钠溶于水中，加热搅拌溶解，再逐渐加入环氧氯丙烷，混合反应，得到反应中间体II，所述反应中间体II的结构式为：
(3)将反应中间体II滴加到反应中间体I中，反应，即得到伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，十八胺、醇类溶剂、丙烯酰胺、环氧氯丙烷、亚硫酸氢钠的摩尔比为1mol：(4.00-9.00)mol：(2.00-2.10)mol：(1.00-1.15)mol：(1.05-1.25)mol。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，反应的温度为60-80℃，优选为65-75℃，反应的时间为2-4h。
7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，反应的温度为40-85℃，优选为55-75℃，反应的时间为3-6h。
8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，反应的温度为60-80℃，优选为65-75℃，反应的时间为3-6h。
9.权利要求1-3任一项所述的伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂在制备快裂型阳离子乳化沥青中的应用。
10.一种阳离子乳化沥青的制备方法，其特征在于，步骤如下：
将权利要求1-3任一项所述的伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂加水配制成水溶液，用工业盐酸调节pH至2-3，加热至60-70℃，制得皂液；将加热后的沥青和乳化剂皂液通过胶体磨乳化制备出阳离子乳化沥青；
所述伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂的用量为制备的乳化沥青总质量的1.0-3.0％。
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