CN107118136A - 一种两性沥青乳化剂及其制备方法 - Google Patents

一种两性沥青乳化剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于乳化沥青技术领域，特别涉及一种两性沥青乳化剂及其制备方法。所述制备方法具体步骤为：1）将磺化剂滴加到35‑45℃的油酸中，反应4‑6h，得到磺化油酸；2）将上述磺化油酸与胺在N2保护下，160‑180℃反应3‑4h；最后，降温至80‑90℃，加入溶剂，再滴加硫酸二甲酯反应2‑3h，即得到两性沥青乳化剂。与现有技术相比，本发明所述的两性沥青乳化剂，乳化能力强，可乳化改性沥青，掺量小，适用性强，性价比高，制备的乳化沥青稳定性好，且其合成方法简单，条件温和，原料来源广泛，适合大规模工业化生产。

Description

一种两性沥青乳化剂及其制备方法
技术领域
本发明属于乳化沥青技术领域，特别涉及一种两性沥青乳化剂及其制备方法。
背景技术
粘层是为了加强沥青路面结构中各层之间的粘结效果而洒布的沥青薄层材料，其作用是使沥青路面各层、新铺沥青层和旧沥青路面近似粘结成一个整体。在沥青面层之间受到由汽车荷载作用而产生的竖向、水平荷载的反复作用时，粘结材料能够抵抗路面结构内部产生的各种应力，特别是层间的剪切力，能够保证沥青路面层间不发生滑移等破坏，从而保证沥青路面优良的路用性能，并延长其使用寿命。
目前市面上粘层材料品种众多，归纳起来主要包括四种：煤焦油、稀释沥青、乳化沥青和改性乳化沥青。其中，乳化沥青和改性乳化沥青由于施工时不需要加热，并且对环境的污染较小，省工省力，从而受到广泛关注，是目前沥青路面粘层材料重点研究和广泛应用的主要品种。
然而，现阶段粘层用乳化沥青稳定性差，所用的中裂乳化剂掺量大，乳化改性沥青困难，从根本上说，是所用的中裂乳化剂乳化能力有限，性能不佳，这在一定程度上制约了粘层用乳化沥青的发展。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种两性沥青乳化剂及其制备方法。其乳化能力强，可乳化改性沥青，且掺量小，制备的乳化沥青稳定性好，性价比高，可避免现有技术中的不足。
本发明所述的一种两性沥青乳化剂的制备方法，所述制备方法具体步骤为：1）将磺化剂滴加到35-45℃的油酸中，反应4-6h，得到磺化油酸；2）将上述磺化油酸与胺在N2保护下，160-180℃反应3-4h；最后，降温至80-90℃，加入溶剂，再滴加硫酸二甲酯反应2-3h，即得到两性沥青乳化剂。
本发明所述的一种两性沥青乳化剂的制备方法，所述磺化剂为浓硫酸、发烟硫酸、三氧化硫中的一种。
本发明所述的一种两性沥青乳化剂的制备方法，所述胺为1,3-丙二胺、1,4-丁二胺、1,5-戊二胺、1,6-己二胺中的一种或几种。
本发明所述的一种两性沥青乳化剂的制备方法，所述溶剂为乙二醇、丙二醇、二甘醇中的一种或几种。
本发明所述的一种两性沥青乳化剂的制备方法，所述油酸、磺化剂、溶剂的质量比为1:0.5-0.8:1.2-1.4。
本发明所述的一种两性沥青乳化剂的制备方法，所述油酸、胺、硫酸二甲酯的摩尔比为1:2-2.2:2-2.2。
本发明所述的两性沥青乳化剂及其制备方法具有以下特点：1）制备的乳化剂是一种阳离子-阴离子两性表面活性剂，制备乳化沥青时，可在沥青微粒表面形成较强的扩散双电层，促使乳化沥青更加稳定。2）制备的乳化剂含有两个亲水支链，四个活性中心，相比其它乳化剂具有更低的表面张力、更低的临界胶束浓度，更强的表面活性，乳化沥青时可大幅降低用量，并能乳化改性沥青，适用性强，性价比高。3）制备方法简单，条件温和，原料来源广泛，适合大规模工业化生产。
与现有技术相比，本发明所述的两性沥青乳化剂，乳化能力强，可乳化改性沥青，掺量小，适用性强，性价比高，制备的乳化沥青稳定性好，且其合成方法简单，条件温和，原料来源广泛，适合大规模工业化生产。
附图说明
图1为本发明所述两性沥青乳化剂的合成示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述两性沥青乳化剂及其制备方法作进一步说明，但是本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
乳化剂的制备：（1）将磺化剂浓硫酸50g滴加到45℃的100g油酸中，反应4h，得到磺化油酸；（2）将上述磺化油酸与53g 1,3-丙二胺在N2保护下，160℃反应4h；最后，降温至80℃，加入120g溶剂乙二醇，再滴加90g硫酸二甲酯反应2h，即得到两性沥青乳化剂。
乳化沥青的制备：先称取3g上述乳化剂加入55℃温水300g 使其溶解，然后加水至500g，得到皂液；再取4％SBS改性SK90#沥青500g加热到140℃，将上述500g皂液加热到60℃，将沥青和皂液混合后通过胶体磨制备沥青乳液，得到均匀、细腻的乳化沥青。
乳化沥青性能检测：本实验所制备的沥青乳液为中裂型乳化沥青，乳化沥青均匀、细腻，沥青含量为51.1％，筛上剩余量为0.03％，与矿料裹覆面积大于2/3，储存稳定性(5d)为3.2％，恩格拉粘度为5，各项性能均能满足JTG F40-2004 标准的要求。
实施例2
乳化剂的制备：（1）将磺化剂发烟硫酸80g滴加到35℃的100g油酸中，反应6h，得到磺化油酸；（2）将上述磺化油酸与63g 1,4-丁二胺在N2保护下，170℃反应3.5h；最后，降温至85℃，加入130g溶剂丙二醇，再滴加98g硫酸二甲酯反应3h，即得到两性沥青乳化剂。
乳化沥青的制备：先称取3.5g上述乳化剂加入55℃温水300g 使其溶解，然后加水至500g，得到皂液；再取5％SBS改性SK90#沥青500g加热到140℃，将上述500g皂液加热到60℃，将沥青和皂液混合后通过胶体磨制备沥青乳液，得到均匀、细腻的乳化沥青。
乳化沥青性能检测：本实验所制备的沥青乳液为中裂型乳化沥青，乳化沥青均匀、细腻，沥青含量为51.5％，筛上剩余量为0.04％，与矿料裹覆面积大于2/3，储存稳定性(5d)为3.8％，恩格拉粘度为6，各项性能均能满足JTG F40-2004 标准的要求。
实施例3
乳化剂的制备：（1）将磺化剂三氧化硫60g滴加到40℃的100g油酸中，反应5h，得到磺化油酸；（2）将上述磺化油酸与73g 1,5-戊二胺在N2保护下，180℃反应3h；最后，降温至90℃，加入140g溶剂二甘醇，再滴加94g硫酸二甲酯反应2.5h，即得到两性沥青乳化剂。
乳化沥青的制备：先称取4g上述乳化剂加入55℃温水300g 使其溶解，然后加水至500g，得到皂液；再取6％SBS改性SK90#沥青500g加热到140℃，将上述500g皂液加热到60℃，将沥青和皂液混合后通过胶体磨制备沥青乳液，得到均匀、细腻的乳化沥青。
乳化沥青性能检测：本实验所制备的沥青乳液为中裂型乳化沥青，乳化沥青均匀、细腻，沥青含量为50.8％，筛上剩余量为0.05％，与矿料裹覆面积大于2/3，储存稳定性(5d)为3.5％，恩格拉粘度为7，各项性能均能满足JTG F40-2004 标准的要求。
实施例4
乳化剂的制备：（1）将磺化剂浓硫酸80g滴加到35℃的100g油酸中，反应6h，得到磺化油酸；（2）将上述磺化油酸与83g 1,6-己二胺在N2保护下，180℃反应3h；最后，降温至80℃，加入120g溶剂乙二醇，再滴加98g硫酸二甲酯反应3h，即得到两性沥青乳化剂。
乳化沥青的制备：先称取3g上述乳化剂加入55℃温水300g 使其溶解，然后加水至500g，得到皂液；再取4％SBS改性SK90#沥青500g加热到140℃，将上述500g皂液加热到60℃，将沥青和皂液混合后通过胶体磨制备沥青乳液，得到均匀、细腻的乳化沥青。
乳化沥青性能检测：本实验所制备的沥青乳液为中裂型乳化沥青，乳化沥青均匀、细腻，沥青含量为51.6％，筛上剩余量为0.04％，与矿料裹覆面积大于2/3，储存稳定性(5d)为3.0％，恩格拉粘度为4，各项性能均能满足JTG F40-2004 标准的要求。
实施例5
乳化剂的制备：（1）将磺化剂发烟硫酸60g滴加到40℃的100g油酸中，反应5h，得到磺化油酸；（2）将上述磺化油酸与53g 1,3-丙二胺在N2保护下，160℃反应3h；最后，降温至90℃，加入140g溶剂二甘醇，再滴加90g硫酸二甲酯反应2h，即得到两性沥青乳化剂。
乳化沥青的制备：先称取3.5g上述乳化剂加入55℃温水300g 使其溶解，然后加水至500g，得到皂液；再取5％SBS改性SK90#沥青500g加热到140℃，将上述500g皂液加热到60℃，将沥青和皂液混合后通过胶体磨制备沥青乳液，得到均匀、细腻的乳化沥青。
乳化沥青性能检测：本实验所制备的沥青乳液为中裂型乳化沥青，乳化沥青均匀、细腻，沥青含量为52.1％，筛上剩余量为0.05％，与矿料裹覆面积大于2/3，储存稳定性(5d)为3.9％，恩格拉粘度为5，各项性能均能满足JTG F40-2004 标准的要求。
实施例6
乳化剂的制备：（1）将磺化剂三氧化硫50g滴加到45℃的100g油酸中，反应4h，得到磺化油酸；（2）将上述磺化油酸与63g 1,4-丁二胺在N2保护下，170℃反应4h；最后，降温至85℃，加入130g溶剂丙二醇，再滴加94g硫酸二甲酯反应2.5h，即得到两性沥青乳化剂。
乳化沥青的制备：先称取4g上述乳化剂加入55℃温水300g 使其溶解，然后加水至500g，得到皂液；再取6％SBS改性SK90#沥青500g加热到140℃，将上述500g皂液加热到60℃，将沥青和皂液混合后通过胶体磨制备沥青乳液，得到均匀、细腻的乳化沥青。
乳化沥青性能检测：本实验所制备的沥青乳液为中裂型乳化沥青，乳化沥青均匀、细腻，沥青含量为50.5％，筛上剩余量为0.06％，与矿料裹覆面积大于2/3，储存稳定性(5d)为4.0％，恩格拉粘度为6，各项性能均能满足JTG F40-2004 标准的要求。

Claims (7)

1.一种两性沥青乳化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体步骤为：1）将磺化剂滴加到35-45℃的油酸中，反应4-6h，得到磺化油酸；2）将上述磺化油酸与胺在N2保护下，160-180℃反应3-4h；最后，降温至80-90℃，加入溶剂，再滴加硫酸二甲酯反应2-3h，即得到两性沥青乳化剂。
2.根据权利要求1所述的一种两性沥青乳化剂的制备方法，其特征在于，所述磺化剂为浓硫酸、发烟硫酸、三氧化硫中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种两性沥青乳化剂的制备方法，其特征在于，所述胺为1,3-丙二胺、1,4-丁二胺、1,5-戊二胺、1,6-己二胺中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种两性沥青乳化剂的制备方法，其特征在于，所述溶剂为乙二醇、丙二醇、二甘醇中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种两性沥青乳化剂的制备方法，其特征在于，所述油酸、磺化剂、溶剂的质量比为1:0.5-0.8:1.2-1.4。
6.根据权利要求1所述的一种两性沥青乳化剂的制备方法，其特征在于，所述油酸、胺、硫酸二甲酯的摩尔比为1:2-2.2:2-2.2。
7.根据权利要求1-6任一所述制备方法制得的两性沥青乳化剂。
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