CN110028452A - 化合物、温拌沥青、沥青混合料及其制备方法和应用 - Google Patents

化合物、温拌沥青、沥青混合料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种化合物、温拌沥青、沥青混合料及其制备方法和应用。所述化合物的结构式如式I‑a、式I‑b、式I‑c或式I‑d所示，其中，n为1～4的整数；R1为z为0～5的整数；R5为饱和或不饱和的C10～30脂肪烷基；所述的不饱和的C10～30脂肪烷基中的不饱和基团为烯基；R2为R3或R4各自独立地为氢、‑COOH或C1～C4烷基，但R3和R4不同时为氢。本发明提供的化合物不仅能降低沥青混合料发生水损害及低温开裂的风险，保证其各项性能均满足路用沥青的性能要求，而且制备工艺简单且成本较低，利用现有的设备即可使用。

Description

化合物、温拌沥青、沥青混合料及其制备方法和应用
本申请是申请日为2016年03月07日的申请号为201610128686.1的题为“化合物、温拌沥青、沥青混合料及其制备方法和应用”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及道路沥青技术领域，具体的涉及化合物、温拌沥青、沥青混合料及其制备方法和应用。
背景技术
目前用于沥青路面建设、养护的沥青混合料主要有两类：热拌沥青混合料和冷拌(常温)沥青混合料。热拌沥青混合料是指沥青与矿料在高温(150℃～185℃)状况下拌和的混合料；冷拌(常温)沥青混合料是指以乳化沥青或稀释沥青与矿料在常温(10℃～40℃)状态下拌和、铺筑的混合料。热拌沥青混合料使用最多，但在拌和、运输及摊铺过程中出现的有害气体排放、过多能耗以及热老化等问题比较突出；而冷拌沥青混合料，尽管在环保、能耗等方面有很大优势，但由于其路用性能与热拌沥青混合料相比还有较大差距，因此只能用于沥青路面的养护、低交通量路面、中重交通量路面的下面层和基层。
正是在这样的背景下，20世纪90年代欧洲开始了温拌沥青混合料的研究，它是一类拌和温度介于热拌沥青混合料(150℃～185℃)和冷拌(10℃～40℃)沥青混合料之间，性能达到或接近热拌沥青混合料的新型沥青混合料，其拌和压实温度一般为110℃～130℃。相对普通沥青而言，改性沥青的拌和温度还需要提高一些，欧美等国家较少采用改性沥青。
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几个问题：1)高温下的有害气体排放问题。据国外的检测报告，沥青混合料从热拌转为温拌可使二氧化碳CO2排放减少约1/2，一氧化碳CO排放减少约2/3，二氧化硫SO2减少40％，氧化氮NOx类减少近60％，采用温拌沥青混合料技术的环保效益是非常明显的。2)能耗问题。据国外文献报道，采用温拌沥青混合料可降低燃油消耗30％以上。3)高温施工导致的沥青老化问题。
沥青温拌技术根据工作机理，可以分为三大类：发泡沥青技术；发泡沥青技术；Sasobit蜡技术和基于表面活性剂平台的Evotherm技术。
1)发泡沥青降粘技术：国内外产品以Aspha-Min、易铺130及搅拌设备DoubleBarrel Green为主，利用水对沥青进行发泡，从而降低沥青粘度，提高沥青混合料和易性。Eurovia公司建议的Aspha-Min用量为混合料质量的0.3％，比典型的热拌沥青混合料的生产温度减少12℃，施工温度可降低30℃。据报道，生产温度降低12℃，耗能将减少约30％。通过国内外学者研究表明，不添加抗剥落剂的情况下，含有Aspha-Min沸石的混合料比普通沥青混合料的抗水损坏能力差。另外这种技术对拌合设备的要求较高。
2)有机降粘温拌技术：通过使用有机降粘剂，降低热沥青拌合时的粘度，以蜡或蜡状物为主；其中以Sasobit合成蜡为主，Sasobit是Sasol Wax公司的产品，它是一种聚烯烃类费托合成蜡，可以有效降低改性沥青高温粘度，降低拌合及成型温度，Hurley等人系统地评价了使用Sasobit的温拌沥青混合料的性能，认为在沥青中掺加2.5％的Sasobit合成蜡后，推荐的最低拌合温度129℃，最低碾压温度110℃。然而，过低的拌合及碾压温度将增加车辙病害发生的可能性，而过高的掺量会增大低温开裂的风险。
3)表面活性温拌技术：该方法是由美国美德维实伟克公司(MeadWestvaco)于2003年起开始研究并逐步投入应用的技术，在美国称为Evotherm温拌技术。该方法可在混合料性能达到热拌沥青混合料的同时，将拌和温度降至110℃～130℃。Evotherm温拌技术已经发展到第三代温拌技术，而在中国比较熟悉的是第二代的表面活性温拌技术，其采用水基乳化分散技术的Evotherm为主，其作用原理是水基乳化剂在沥青中形成结构水膜，增加混合料的和易性，来达到降低混合料拌合温度，但拌合过程中温拌剂水分大量挥发，易造成设备的腐蚀和滤布袋的频繁更换，同时由于其温拌作用机理，不能直接制备温拌沥青，而是在拌合过程中与沥青同时喷洒入拌合锅，造成了添加改造设备造成施工费用增加，综合使用成本较高。而第三代产品，为无水型表面活性类温拌剂，直接加入沥青胶结料中，在混合料拌合之前，将温拌剂加入至沥青罐中，充分搅拌保证温拌剂均匀分散于沥青中。在拌和过程中，在机械拌和力的作用下，温拌剂发生非极性头部反转，在沥青内部形成大量结构性润滑结构。该润滑结构在拌和过程中将避免沥青胶结料的团聚效应，能够显著增加沥青混合料在较低温度时的拌和工作性。在压实过程中，在钢轮压路机的振动碾压和胶轮压路机的揉搓碾压作用下，润滑作用得到最大程度的发挥，集料位置调整和骨架结构形成更加容易，促进沥青混合料压实。压实终了时，在机械撕扯力以及环境因素的作用下，胶团润滑结构逐渐散失，其中的表面活性类化学物质发生界面转移，转移至沥青与集料交界面上，形成化学锚固结构，加强集料与沥青胶结料的粘结性能，提高了道路的使用寿命。所以第三代无水型表面活性类温拌剂的综合性能更具有优势。
我国在温拌领域的研究起步较晚，目前温拌技术以国外产品为主，成本较高，因此开发一种高效、成本相对较低的温拌沥青添加剂是亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有温拌技术存在的成本高，使用时设备要求高等缺陷，而提供了一种化合物、温拌沥青、沥青混合料及其制备方法和应用。本发明提供的化合物不仅能降低沥青混合料发生水损害及低温开裂的风险，保证其各项性能均满足路用沥青的性能要求，而且制备工艺简单且成本较低，利用现有的设备即可使用。
为了达到上述目的，本发明的技术方案之一是：提供了一种化合物，其结构式如式I-a、式I-b、式I-c或式I-d所示：
其中，n为1～4的整数；
R1为z为0～5的整数；R5为饱和或不饱和的C10～30脂肪烷基；所述的不饱和的C10～30脂肪烷基中的不饱和基团为烯基；
R2为
R3或R4各自独立地为氢、-COOH或C1～C4烷基，但R3和R4不同时为氢。
本发明中，所述的n优选1或2；所述的z优选0、1或2。
本发明中，所述的C1～C4烷基预选甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基。
本发明中，所述的饱和的C10～30脂肪烷基是指包括10～30个碳原子的支链或直链的饱和脂族烷基；所述的饱和的C10～30脂肪烷基较佳地为10～29个碳原子，更佳地为17～28个碳原子的饱和脂族烷基；所述的不饱和C10～30脂肪烷基中，所述的烯基的位置和数量没有特殊限定，所述烯基的数量为1～5的整数(例如1、2、3、4或5)；进一步地，所述的不饱和C10～30脂肪烷基较佳地为CH3(CH2)a(CH＝CH)(CH2)c，a与c之和为7～26；所述的不饱和C10～30脂肪烷基更佳地为CH3(CH2)7(CH＝CH)(CH2)7。
本发明的技术方案之二是：提供了一种所述化合物的制备方法，当所述的化合物为I-a或I-b时，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以脂肪酸与乙烯胺反应得到的酰胺基胺或咪唑啉基胺V为原料，与卤代烷基酸IV-a发生烷基化反应；所述的化合物V与卤代基酸的物质的量之比为1:0.1～1:3；
(2)所得的烷基酸III-a与乙烯胺II反应，即得所述化合物I-a或I-b；所述的烷基酸III-a与乙烯胺II的物质的量之比为1:0.1～1:3；所述反应的温度为180-190℃时，脱水量为卤代烷基酸IV-a的物质的量的1倍，产物为所述化合物I-a；所述反应的温度为260-270℃，脱水量为卤代烷基酸IV-a的物质的量的2倍产物为所述化合物I-b；
其中，X为Cl、Br和I中的一种；
当所述的化合物为I-c或I-d时，所述制备方法包括以下步骤：
(S1)以脂肪酸与乙烯胺反应得到的酰胺基胺或咪唑啉基胺V为原料，与α，β-不饱和酸IV-c进行迈克尔加成反应，所述的化合物V与α，β-不饱和酸的物质的量之比为1:0.1～1:2；
(S2)所得的烷基酸III-c与乙烯胺II反应，即得所述化合物I-c或I-d；所述的烷基酸III-c与乙烯胺II的物质的量之比为1:1～1:3；所述反应的温度为180-190℃时，脱水量为α，β-不饱和酸IV-c的物质的量的1倍，产物为所述化合物I-c；当所述反应的温度为260-270℃时，脱水量为α，β-不饱和酸IV-c的物质的量的2倍，产物为所述化合物I-d；
步骤(1)中，所述的乙烯胺为N-氨基乙基哌嗪、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺和多亚乙基多胺中的一种或多种。
步骤(1)中，所述的烷基化反应的温度为25℃～80℃；所述的反应的时间为1～10小时；所述的烷基化反应可在有溶剂或无溶剂的情况下反应；在溶剂中反应时，所述的溶剂可为本领域常规使用的溶剂。
步骤(1)中，所述的卤代烷基酸的碳原子数为2～5，所述的卤代烷基酸较佳地为氯乙酸、溴乙酸、碘乙酸或3-氯丙酸。
步骤(S1)中，所述的脂肪酸的碳原子数为10～30，所述的脂肪酸较佳地为妥尔油脂肪酸。
步骤(S1)中，所述的乙烯胺为N-氨基乙基哌嗪、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺和多亚乙基多胺中的一种或多种。
步骤(S1)中，所述的α，β-不饱和酸为丙烯酸、甲基丙烯酸或富马酸。
步骤(S1)中，所述的迈克尔加成反应的温度较佳地为25℃～80℃；所述的反应的时间较佳地为1～10小时；步骤(S1)迈克尔加成反应可在有溶剂或无溶剂的情况下反应；在溶剂中反应时，所述的溶剂可为本领域常规使用的溶剂。
本发明的技术方案之三是：提供了所述化合物的一种或多种作为温拌沥青添加剂的应用。
本发明的发明人研究发现，具有上述分子结构的化合物对于温拌的作用机理有两方面：在拌和过程中，在机械拌和力的作用下，温拌沥青添加剂发生非极性头部反转，在沥青内部形成大量结构性润滑结构；表面活性剂分子中的极性基团与胶质和沥青质中的极性基团形成更强的氢键，以破坏胶质、沥青质分子的平面堆砌，形成无规则堆砌，使结构变得松散，有序化程度降低，成为有表面活性剂参加的聚集体，从而起到了降粘作用。
本发明的技术方案之四是：提供了一种温拌沥青的制备方法，以所述的化合物中的一种或多种和沥青为原料，所述的制备方法包括以下步骤：将所述的化合物中的一种或多种加入到熔融的沥青中，加热，搅拌，即可，其中，所述化合物的添加量为沥青质量的3‰～7‰。
其中，所述沥青较佳地为石油沥青、氧化沥青、重交通聚合物改性沥青、天然沥青和焦油沥青中的一种或多种。
其中，所述加热至的温度较佳地为135℃～150℃；所述搅拌的时间较佳地为20min～60min。
本发明的技术方案之五是：提供了一种通过上述温拌沥青制备方法制备获得的温拌沥青。
本发明的技术方案之六是：提供了一种温拌沥青混合料的制备方法，其包括以下步骤，将所述温拌沥青和骨料分别加热后拌合，即可；其中，所述的温拌沥青和所述骨料的质量比较佳地为(4％～6％)：(94％～96％)。
其中，所述骨料加热至的温度较佳地为115℃～155℃；所述温拌沥青加热至的温度较佳地为135℃～150℃；所述骨料较佳地为AC-13级配骨料。
本发明的技术方案之七是：提供了一种通过上述温拌沥青混合料制备方法制备获得的温拌沥青混合料。
本发明的技术方案之八是：提供了一种上述温拌沥青混合料在公路工程中的应用；其中，所述温拌沥青混合料的拌合温度较佳地为125℃～145℃，成型温度较佳地为120℃～140℃。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：
1)本发明的化合物基于表面活性技术，不仅能降低沥青混合料发生水损害及低温开裂的风险，保证其各项性能均满足路用沥青的性能要求，而且制备工艺简单且成本较低；
2)本发明的化合物可使沥青混合料的拌合温度降低20℃～50℃，大大减轻了温拌沥青的老化程度，达到节能减排及降低成本的目的，具有工艺简单、节能环保及成本较低等特点，无需额外添加或改造设备；
3)本发明所提供的温拌沥青混合料制备方法，适用于各种AC型沥青混合料、SMA沥青混合料、OGFC沥青混合料、ECA超薄罩面沥青混合料、温拌改性沥青(特别是SBS改性沥青)混合料以及橡胶沥青混合料等各种类型的沥青混合料。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
在本发明的实施例中，温拌沥青的软化点试验、延度试验及针入度试验，温拌沥青混合料的拌合及成型工艺试验、空隙率试验、马歇尔残留稳定度试验冻融劈裂强度比试验、车辙动稳定度试验及低温小梁弯曲试验等试验测试方法均采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)所规定的标准。
实施例1
称取油酸与三乙烯四胺按常规方法制备获得的化合物V-1(按常规方法制备，将油酸和三乙烯四胺按1:1摩尔比混合，加热至250-260℃，通氮气脱水即可制得)共392g加入1000mL的三口烧瓶中，然后缓慢加入氯乙酸IV-a-1(94g，1mol)，反应温度上升，控制反应温度在80℃，反应3h，得到化合物III-a-1。然后加入三乙烯四胺II-1(146g，1mol)，反应温度升到180-190℃，采用氮气鼓出水汽，分水器收集到水分18g，停止反应，降温得化合物I-a-1。产量为614g，产率为100％。1H NMR(400MHz，CDCl3)δppm 5.33(dt，J＝6.8，12Hz，2H)，3.62-3.60(m，1H)，3.40-3.24(m，4H)，3.20-3.15(m，1H)，2.81-2.56(m，17H)，2.52-2.38(m，5H)，2.17-2.12(m，2H)，2.05-1.95(m，2H)，1.35-1.24(m，22H)，0.86(t，J＝6.8Hz，3H)。
温拌沥青的制备：取沥青重量5‰的温拌沥青添加剂I-a-1加入熔融的70#石油沥青中，加热至135℃并搅拌20min，即得温拌沥青。
将所得温拌沥青加热到135℃，骨料加热到135℃；再向拌合锅中加入占温拌沥青混合料质量百分比5％的温拌沥青和95％的AC-13级配骨料，拌合即制备得到温拌沥青混合料。在120℃下旋转压实成试件。
所得温拌沥青及温拌沥青混合料的具体技术指标如表1、表2、表3及表4所示。
实施例2
称取油酸与四乙烯五胺按常规方法制备获得的化合物V-2(按常规方法制备，将油酸和四乙烯五胺按1:1摩尔比混合，加热至250-260℃，通氮气脱水即可制得)共435g加入1000mL的三口烧瓶中，然后缓慢加入丙烯酸IV-a-2(72g，1mol)，反应温度上升，控制反应温度在80℃，反应3h，得到化合物III-a-2。然后加入四乙烯五胺II-2(189g，1mol)，反应温度升到180-190℃，采用氮气鼓出水汽，分水器收集到水分18g，停止反应，降温得化合物I-c-2。产量为678g，产率为100％。1H NMR(400MHz，CDCl3)δppm 5.32(dt，J＝6.8，11.6Hz，2H)，3.67-3.60(m，1H)，3.40-3.24(m，4H)，3.21-3.13(m，1H)，2.81-2.61(m，24H)，2.58-2.41(m，8H)，2.17-2.13(m，2H)，2.05-1.96(m，2H)，1.33-1.24(m，22H)，0.86(t，J＝6.8Hz，3H)。
温拌沥青的制备：取沥青重量5‰的温拌沥青添加剂I-c-2加入熔融的70#石油沥青中，加热至135℃并搅拌20min，即得温拌沥青。
将所得温拌沥青加热到135℃，骨料加热到135℃；再向拌合锅中加入占温拌沥青混合料质量百分比4％的温拌沥青和96％的AC-13级配骨料，拌合即制备得到温拌沥青混合料。在120℃下旋转压实成试件。
所得温拌沥青及温拌沥青混合料的具体技术指标如表1、表2、表3及表4所示。
实施例3
将507g的化合物III-a-2然后加入四乙烯五胺II-2(189g，1mol)，反应温度升到260-270℃，采用氮气鼓出水汽，分水器收集到水分36g，停止反应，降温得化合物I-b-2。产量为660g，产率为100％。1H NMR(400MHz，CDCl3)δppm 5.32(dt，J＝6.8，11.6Hz，2H)，3.67-3.60(m，2H)，3.40-3.24(m，4H)，3.21-3.13(m，2H)，2.81-2.61(m，22H)，2.58-2.41(m，8H)，2.17-2.13(m，2H)，2.05-1.96(m，2H)，1.33-1.24(m，22H)，0.86(t，J＝6.8Hz，3H)。
温拌沥青的制备：取沥青重量5‰的温拌沥青添加剂I-b-2加入熔融的70#石油沥青中，加热至135℃并搅拌20min，即得温拌沥青。
将所得温拌沥青加热到135℃，骨料加热到135℃；再向拌合锅中加入占温拌沥青混合料质量百分比4％的温拌沥青和96％的AC-13级配骨料，拌合即制备得到温拌沥青混合料。在120℃下旋转压实成试件。
所得温拌沥青及温拌沥青混合料的具体技术指标如表1、表2、表3及表4所示。
实施例4
称取油酸与四乙烯五胺按常规方法制备获得的化合物V-3(按常规方法制备，将油酸和四乙烯五胺按1:1摩尔比混合，加热至250-260℃，通氮气脱水即可制得)共435g加入1000mL的三口烧瓶中，然后缓慢加入甲基丙烯酸IV-c-3(86g，1mol)，反应温度上升，控制反应温度在80℃，反应3h，得到化合物III-c-3。然后加入三乙烯四胺II-3(146g，1mol)，反应温度升到260-270℃，采用氮气鼓出水汽，分水器收集到水分36g，停止反应，降温得化合物I-d-3。产量为631g，产率为100％。1H NMR(400MHz，CDCl3)δppm 5.33(dt，J＝6.8，11.6Hz，2H)，3.66-3.60(m，2H)，3.39-3.24(m，4H)，3.19-3.13(m，2H)，2.81-2.60(m，18H)，2.57-2.41(m，7H)，2.17-2.14(m，2H)，2.04-1.96(m，2H)，1.35-1.24(m，22H)，1.15(d，J＝7.2Hz，3H)，0.86(t，J＝6.8Hz，3H)。
温拌沥青的制备：取沥青重量4‰的温拌沥青添加剂I-d-3加入熔融的70#石油沥青中，加热至135℃并搅拌20min，即得温拌沥青。
将所得温拌沥青加热到135℃，骨料加热到135℃；再向拌合锅中加入占温拌沥青混合料质量百分比4.5％的温拌沥青和95.5％的AC-13级配骨料，拌合即制备得到温拌沥青混合料。在120℃下旋转压实成试件。
所得温拌沥青及温拌沥青混合料的具体技术指标如表1、表2、表3及表4所示。
实施例5
按实施例1制备化合物I-a-1。
温拌改性沥青的制备：将沥青重量5.5‰的温拌沥青添加剂I-a-1加入熔融的SBS改性沥青中，加热至150℃并搅拌20min，即得温拌改性沥青。
温拌改性沥青混合料的制备：将所得温拌改性沥青加热到150℃，骨料加热到150℃；再向拌合锅中加入占温拌改性沥青混合料质量百分比5％的温拌改性沥青和95％的AC-13级配骨料，拌合即制备得到温拌改性沥青混合料。在140℃下旋转压实成试件。
所得温拌改性沥青及温拌改性沥青混合料的具体技术指标如表5、表6及表7所示。
实施例6
按实施例2制备化合物I-c-2。
温拌改性沥青的制备：将沥青重量5‰的温拌沥青添加剂I-b-2加入熔融的SBS改性沥青中，加热至150℃并搅拌20min，即得温拌改性沥青。
温拌改性沥青混合料的制备：将所得温拌改性沥青加热到150℃，骨料加热到150℃；再向拌合锅中加入占温拌改性沥青混合料质量百分比5％的温拌改性沥青和95％的AC-13级配骨料，拌合即制备得到温拌改性沥青混合料。在135℃下旋转压实成试件。
所得温拌改性沥青及温拌改性沥青混合料的具体技术指标如表5、表6及表7所示。
实施例7
按实施例3制备化合物I-b-2。
温拌改性沥青的制备：将沥青重量5‰的温拌沥青添加剂I-b-2加入熔融的SBS改性沥青中，加热至150℃并搅拌20min，即得温拌改性沥青。
温拌改性沥青混合料的制备：将所得温拌改性沥青加热到150℃，骨料加热到150℃；再向拌合锅中加入占温拌改性沥青混合料质量百分比5％的温拌改性沥青和95％的AC-13级配骨料，拌合即制备得到温拌改性沥青混合料。在135℃下旋转压实成试件。
所得温拌改性沥青及温拌改性沥青混合料的具体技术指标如表5、表6及表7所示。
实施例8
按实施例4制备化合物I-d-3。
温拌改性沥青的制备：将沥青重量5‰的温拌沥青添加剂I-d-3加入熔融的SBS改性沥青中，加热至150℃并搅拌20min，即得温拌改性沥青。
温拌改性沥青混合料的制备：将所得温拌改性沥青加热到150℃，骨料加热到150℃；再向拌合锅中加入占温拌改性沥青混合料质量百分比5％的温拌改性沥青和95％的AC-13级配骨料，拌合即制备得到温拌改性沥青混合料。在135℃下旋转压实成试件。
所得温拌改性沥青及温拌改性沥青混合料的具体技术指标如表5、表6及表7所示。
对比例1
在本对比例中，沥青混合料采用70#石油沥青与骨料拌合，70#石油沥青的延度、针入度及软化点等技术指标见表1，沥青混合料的拌合及成型工艺试验、空隙率试验、马歇尔残留稳定度试验、冻融劈裂强度比试验、车辙动稳定度试验及低温小梁弯曲等技术指标见表2、表3及表4。
对比例2
在本对比例中，沥青混合料采用SBS改性沥青与骨料拌合，SBS改性沥青的延度、针入度及软化点等技术指标见表5，沥青混合料的空隙率、马歇尔残留稳定度、冻融劈裂强度比、车辙动稳定度及低温小梁弯曲等技术指标见表6及表7。
表1
项目 对比例1 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
软入点(℃) 48.6 47.5 48.3 47.7 48.2
针入度(0.1mm) 72 70 74 73 72
10℃延度(cm) 92.5 96.2 96.4 97.1 95.6
从表1中可以看出，与对比例1对比，实施例1～4温拌沥青的针入度、软化点与未添加温拌剂石油沥青性能相当，温拌沥青10℃延度略优对比例1中石油沥青的性能，说明温拌沥青的低温性能在一定程度上得到了改善。
表2
项目 对比例1 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
骨料加热温度(℃) 170 135 135 135 135
拌和温度(℃) 165 125 125 125 125
成型温度(℃) 155 120 120 120 120
表3
项目 对比例1 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
空隙率(％) 4.6 4.6 4.7 4.5 4.5
从表2及表3中可以看出，与对比例1对比，实施例1～4的温拌沥青混合料的空隙率与空白例热拌沥青混合料的空隙率相当，故在达到相同的压实效果前提下，本发明的温拌沥青改性剂的沥青混合料能显著降低沥青与石料拌合温度及成型温度，降温幅度约35～40℃。
马歇尔残留稳定度试验、冻融劈裂强度比、动稳定度及低温弯曲试验结果见表4。
表4
从表4可以看出，与对比例1相比，实施例1～4温拌沥青混合料水稳定性能及高温抗车辙性能相当，低温抗裂性能有所改善。故本发明的温拌沥青添加剂的沥青混合料的各项性能均能满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)相关技术要求。
表5
项目 对比例2 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8
软入点(℃) 60.2 58.8 59.4 60.1 59.8
针入度(0.1mm) 65 67 65 66 65
5℃延度(cm) 32.3 33.6 33.1 34.1 33.8
表6
项目 对比例2 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8
骨料加热温度(℃) 190 150 150 150 150
拌和温度(℃) 180 145 145 140 140
成型温度(℃) 170 140 135 135 135
表7
从表5，表6及表7可以看出，与对比例2相比，实施例5～8温拌改性沥青各项指标与SBS热拌沥青混合料相当，同时在拌合温度降低35～40℃情况下，温拌改性沥青混合料水稳定性能、高温抗车辙性能和低温抗裂性能有所改善。故本发明的温拌沥青添加剂的SBS沥青混合料的各项性能均能满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)相关技术要求。

Claims (10)

1.一种化合物，其特征在于，其结构式如式I-a、式I-b、式I-c或式I-d所示：
其中，n为1～4的整数；
R1为z为0～5的整数；R5为饱和或不饱和的C10～30脂肪烷基；所述的不饱和的C10～30脂肪烷基中的不饱和基团为烯基；
R2为
R3或R4各自独立地为氢、-COOH或C1～C4烷基，但R3和R4不同时为氢。
2.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，所述的n为1或2；所述的z为0、1或2；
和/或，所述的C1～C4烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基；
和/或，所述的饱和的C10～30脂肪烷基为10～29个碳原子，较佳地为17～28个碳原子的饱和脂族烷基；所述的不饱和C10～30脂肪烷基中所述烯基的数量为1～5的整数；所述的不饱和C10～30脂肪烷基较佳地为CH3(CH2)a(CH＝CH)(CH2)c，a与c之和为7～26；所述的不饱和C10～30脂肪烷基更佳地为CH3(CH2)7(CH＝CH)(CH2)7。
3.一种权利要求1或2所述化合物的制备方法，其特征在于，当所述的化合物为I-a或I-b时，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以脂肪酸与乙烯胺反应得到的酰胺基胺或咪唑啉基胺V为原料，与卤代烷基酸IV-a发生烷基化反应；所述的化合物V与卤代基酸的物质的量之比为1:0.1～1:3；
(2)所得的烷基酸III-a与乙烯胺II反应，即得所述化合物I-a或I-b；所述的烷基酸III-a与乙烯胺II的物质的量之比为1:0.1～1:3；所述反应的温度为180-190℃时，脱水量为卤代烷基酸IV-a的物质的量的1倍，产物为所述化合物I-a；所述反应的温度为260-270℃，脱水量为卤代烷基酸IV-a的物质的量的2倍产物为所述化合物I-b；
其中，X为Cl、Br和I中的一种；
当所述的化合物为I-c或I-d时，所述制备方法包括以下步骤：
(S1)以脂肪酸与乙烯胺反应得到的酰胺基胺或咪唑啉基胺V为原料，与α，β-不饱和酸IV-c进行迈克尔加成反应，所述的化合物V与α，β-不饱和酸的物质的量之比为1:0.1～1:2；
(S2)所得的烷基酸III-c与乙烯胺II反应，即得所述化合物I-c或I-d；所述的烷基酸III-c与乙烯胺II的物质的量之比为1:1～1:3；所述反应的温度为180-190℃时，脱水量为α，β-不饱和酸IV-c的物质的量的1倍，产物为所述化合物I-c；当所述反应的温度为260-270℃时，脱水量为α，β-不饱和酸IV-c的物质的量的2倍，产物为所述化合物I-d；
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的乙烯胺为N-氨基乙基哌嗪、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺和多亚乙基多胺中的一种或多种；
和/或，步骤(1)中，所述的烷基化反应的温度为25℃～80℃；所述的反应的时间为1～10小时；
和/或，步骤(1)中，所述的卤代烷基酸的碳原子数为2～5，所述的卤代烷基酸较佳地为氯乙酸、溴乙酸、碘乙酸或3-氯丙酸；
和/或，步骤(S1)中，所述的脂肪酸的碳原子数为10～30，所述的脂肪酸较佳地为妥尔油脂肪酸；
和/或，步骤(S1)中，所述的乙烯胺为N-氨基乙基哌嗪、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺和多亚乙基多胺中的一种或多种；
和/或，步骤(S1)中，所述的α，β-不饱和酸为丙烯酸、甲基丙烯酸或富马酸；
和/或，步骤(S1)中，所述的迈克尔加成反应的温度为25℃～80℃；所述的反应的时间为1～10小时。
5.权利要求1或2所述的一种或多种化合物作为温拌沥青添加剂的应用。
6.一种温拌沥青的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将权利要求1或2所述化合物中的一种或多种加入到熔融的沥青中，加热，搅拌，即可；其中，所述化合物的添加量为沥青质量的3‰～7‰；
其中，所述沥青较佳地为石油沥青、氧化沥青、重交通聚合物改性沥青、天然沥青和焦油沥青中的一种或多种；
所述加热的温度较佳地为135℃～150℃；所述搅拌的时间较佳地为20min～60min。
7.一种温拌沥青，其特征在于，其是通过权利要求6所述的制备方法制备获得的。
8.一种温拌沥青混合料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤，将权利要求7所述的温拌沥青和骨料分别加热后拌合，即可；其中，所述的温拌沥青和所述骨料的质量比为(4％～6％)：(94％～96％)；
其中，所述骨料加热的温度较佳地为115℃～155℃；所述温拌沥青加热的温度较佳地为135℃～150℃；所述骨料较佳地为AC-13级配骨料。
9.一种温拌沥青混合料，其特征在于，其是通过权利要求8所述的制备方法制备获得的。
10.一种权利要求9所述的温拌沥青混合料在公路工程中的应用；所述温拌沥青混合料的拌合温度较佳地为125℃～145℃，成型温度较佳地为120℃～140℃。
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