CN110982094A - 一种反应型溶剂及应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种反应型溶剂及应用，其中，反应型溶剂包含5‑25重量份不饱和脂肪酸、1‑8重量份表面活性剂、0.1‑4重量份促进剂和10‑30重量份交联剂。本发明的反应型溶剂能够在常温下实现沥青的流动性，同时还能保持优异的沥青粘结力和韧性，将其与集料混合制备的混合料具有较高的强度。另外，由该沥青液可得到初始强度高，强度发展速度快，塑性好的混合料，不仅适合在常温下快速维修路面，而且也适合新建路面的常温铺设，具有节能、低碳、环保的特点。

Description

一种反应型溶剂及应用

技术领域

本发明涉及道路新材料技术领域，更具体地说，本发明涉及一种可实现沥青常温流动性的反应型溶剂及应用。

背景技术

近年来，随着国家政策的调整和路面材料科学的发展，“节能，低碳，环保”的筑路材料不断出现。为弥补热拌沥青混合料在生产和铺筑过程中施工温度高，施工能耗大，致癌烟尘污染，沥青老化的缺点，温拌沥青技术和冷铺沥青技术相继投入工程实践，前者通过添加各类温拌剂在一定程度上改善了热拌沥青的不足，而后者虽说革命性的实现了沥青路面的常温铺筑，但是这类技术的路用性能表现良莠不济，在较为成熟的冷铺沥青技术中，一种是乳化沥青类，以水为介质，后期破乳后，水分蒸发，使用性能欠佳，耐久性不足，不适宜全幅进行摊铺作业，故多应用于路面罩面和应急补强的工程中；另外一种是溶剂型，以挥发性有机物如柴油、汽油等为主要材料，路用性能有好有坏，成本较高，而且易产生污染。不论是溶剂型常温沥青材料和乳化型常温沥青材料，都存在初始强度低，强度发展慢与旧路面粘结不牢固等问题，致使其修补效果差、病害反复等问题。

CN107903642A公开了一种常温密封液态沥青的制备方法，能有效解决常温状态下沥青的流动性问题，除其铺筑后仍需1-1.5小时的风干时间之外，且初始强度较低，只能适当限速开放交通，全面开放交通则需要更长时间。CN108034268A公开了一种冷补沥青液及其制备方法，能降低其冷补沥青液生产成本和施工和易性，但初始强度低，成型强度也不高，只能应用于应急性坑槽修补，无法应用于新建路面。

发明内容

针对现有技术常温状态下流动性不足，性能不足，本发明提供一种反应型溶剂，该反应型溶剂不仅可使沥青实现常温流动并保持优异的粘结力和韧性，而且将其与集料混合制备的混合料具有较高的强度，可应用于路面修复和新建路面领域。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种反应型溶剂，按重量份计，包含5-25份不饱和脂肪酸、1-8份表面活性剂、0.1-4份促进剂和10-30份交联剂。

优选地，所述不饱和脂肪酸选自肉豆蔻油酸、棕榈油酸、反式油酸、蓖麻油酸、油酸、亚油酸和芥酸组成的组中的至少一种。

优选地，本发明的不饱和脂肪酸为蓖麻油酸。本发明中不饱和脂肪酸的含量为5-25重量份，优选8-20重量份，更优选9-13重量份。含量过高影响初始强度和强度发展速度，含量过低不利于流动性提高。

优选地，所述表面活性剂为卵磷脂、氨基酸型表面活性剂，甜菜碱型表面活性剂中至少一种。

进一步的，所述表面活性剂，其中所述氨基酸型表面活性剂为十二烷基氨基丙酸钠、十二烷基二亚甲基氨基二甲酸钠、Na-酰基赖氨酸、Na-甲基-Na-月桂酰赖氨酸中的至少一种；所述甜菜碱型表面活性剂为烷基酰胺甜菜碱、磺丙基甜菜碱、磷酸脂甜菜碱中的至少一种。

本发明的表面活性剂优选为氨基酸型表面活性剂，更优选十二烷基氨基丙酸钠。本发明的反应型溶剂中表面活性剂的含量为1-8重量份，优选1-4重量份，更优选2-3重量份。上述范围内的表面活性剂具有优良的发泡性能，有助于沥青液化以及反应型溶液各组分之间的相容性。

优选地，所述促进剂为胺类促进剂、取代脲促进剂、咪唑及其盐促进剂、酚类促进剂中至少一种。

进一步的，所述胺类促进剂为叔胺、甲基二乙醇胺、胺基苯酚、低分子聚酰胺、脂肪胺、季胺盐中的至少一种；所述取代脲促进剂为N-对氯苯基-N，N'-二甲基脲、2-甲基咪唑脲、硫脲中至少一种；所述咪唑及其盐促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑、咪唑盐络合物中至少一种；所述酚类促进剂为苯酚、间苯二酚、间甲酚、双酚A中至少一种。

本发明的促进剂优选为胺类促进剂，更优选低分子聚酰胺。进一步优选为分子量600~1100的聚酰胺，例如200#，500#，600#，650#低分子聚酰胺，优选650#低分子聚酰胺。

所述促进剂含量为0.1-4重量份，优选0.5-2.8重量份，更优选1.5-2.1重量份。上述各成分的含量过低均不利于沥青与下述水性环氧树脂混合，从而不利于溶解。另一方面，如果含量过高，则造成不必要的成本增加，同时影响所得沥青及其制品的长期使用。

优选地，所述交联剂为木质素。

优选地，所述木质素为磺化木质素、甲基化木质素、酯化木质素、酰化木质素、烷基化木质素、工业副产木质素类有机大分子混合物中至少一种。

本发明的交联剂优选为磺化木质素，更优选木质素磺酸钙。本发明的反应型溶剂中交联剂的含量为10-30重量份，优选10-18重量份，更优选12-15重量份。上述范围内的交联剂具有优良的桥联作用，有助于沥青与下述水性环氧树脂和橡胶混合交联，形成三维网络结构。

优选地，所述不饱和脂肪酸、所述表面活性剂、所述促进剂和所述交联剂的重量比为10:（1-3）:（0.5-4）:15，优选10:（2.2-2.8）:（0.8-1.5）:15。

本发明的第二方面，提供本发明反应型溶剂的应用，其包括将反应型溶剂加入到沥青的步骤，其中所述反应型溶剂为本发明所述的反应型溶剂。

上述反应型溶剂的应用，包括以下步骤：

S1、将40-80份沥青加热至120-220℃，再加入10-30份反应型溶剂，在第一搅拌速度下搅拌5-10min，然后在第二搅拌速度下继续搅拌1-10min，得到混合液；

S2、向S1所述混合液中加入15-25重量份橡胶，并分散得到悬浮物；

S3、向S2所述悬浮物中加入10-30重量份水性环氧树脂，并搅拌得到常温下具有流动性的沥青。

优选地，第一搅拌速度为30-60转/分钟，优选40-50转/分钟。

优选地，第二搅拌速度为80-140转/分钟，优选90-120转/分钟，更优选100-110转/分钟。

第一搅拌速度为慢的搅拌速度，第二搅拌速度为快的搅拌速度，从而有利于反应型溶剂与沥青的均匀接触和混合。如果第一搅拌速度过快，则不利于沥青的溶解。

在某些实施方案中，本发明的反应型溶剂的应用包括将沥青加热至120-220℃，优选130-180℃，更优选140-160℃，后加入特定量的反应型溶剂，在第一搅拌速度下搅拌5-10min，优选6-8min，更优选7min，然后第二搅拌速度下继续搅拌1-10min，优选2-8min，更优选4-6min，得到混合液。

其中沥青的添加量为40-80份，优选50-60份。

反应型溶剂的添加量为10-30份，优选为20-26份，更优选24-26份。

优选地，所述S2中橡胶加入量为16-18份，并分散得到悬浮物。

其中橡胶优选的为液体丁苯橡胶。橡胶的添加进一步提高沥青的塑性，并提高所得流体沥青的粘合力。

优选地，所述S3中向悬浮物中加入水性环氧树脂为22-28份，更优选24-26份。优选的，所述水性环氧树脂为双酚A型水性环氧树脂。本发明发现特定量水性环氧树脂而非一般环氧树脂的添加使得沥青因液化造成的损害降低，进而有利于提高沥青的粘度、延度等。本发明的反应型溶剂能够使水性环氧树脂与整个油性沥青体系拥有更好的配伍性。

优选的，所述沥青包括但不限于煤焦沥青、石油沥青和天然沥青。优选石油沥青，其为原油蒸馏后的残渣。在常温下本发明的沥青可为液体、半固体或固体，对此不特别限定。优选地，本发明的沥青中油分的含量基于重量为20%-60%，优选为25%-50%，更优选25%-38%。油分的含量越高越有利于流动性的提高。

优选地，本发明的沥青中胶质的含量基于重量为10%-20%，优选10%-15%。胶质的含量过低，则虽然具有较高的流动性，但是粘度和延度不好，不利于初始强度的提高。本发明的反应型溶剂有利于胶质处于低分子化合物状态，从而有利于实现常温流动性。

优选地，本发明的沥青中沥青质的含量基于重量为10%-30%，优选10%-20%。本发明的沥青质含量越高软化点越高、粘性越小。

优选地，本发明还包括少量的沥青碳和似碳物，优选其含量基于重量为3%以下，优选2%以下。上述范围有利于在实现流动性的同时减小对所得沥青的粘度和延度的影响。

对于沥青是提高其塑性，延度越高，塑性越好。黏韧性是评价改性沥青改性效果的指标。沥青粘韧性试验是测定沥青在规定温度下高速拉伸时与金属半球的粘韧性和韧性。如未特别注明，试验温度为25℃，拉伸速度为50mm/min。它最早由Ben-son于1955年提出，1974则年日本橡胶协会制定了标准，并收入日本道路协会铺装试验法便览。现在日本沥青路面铺装纲要的改性沥青标准中正式列入了粘韧性指标，用以评价掺加改性剂后的改性沥青效果。针入度反应沥青的粘度，针入度越低，粘度越高，粘性越好。反应沥青的高温性能，软化点越低，高温性能越差，越容易软化，易出现车辙，影响混合料成型效果。延度体现的是沥青的塑性，延度越大，表明沥青的塑性越好。

本发明的反应型溶剂能够在常温下实现沥青的流动性，同时还能保持优异的沥青粘结力和韧性，将其与集料混合制备的混合料具有较高的强度。另外，由该沥青液可得到初始强度高，强度发展速度快，塑性好的混合料，不仅适合在常温下快速维修路面，而且也适合新建路面的常温铺设，具有节能、低碳、环保的特点。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为具体公开了该范围的上限和下限以及它们之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。除非另有说明，否则“%”是指基于重量的百分数。

实施例1

本实施例的反应型溶剂配方如下：

蓖麻油酸12重量份、十二烷基氨基丙酸钠2重量份、低分子聚酰胺1.5重量份、木质素磺酸钙12重量份。

低分子聚酰胺为山东阿普化工科技有限公司的低分子聚酰胺650#；

液体丁苯橡胶为东莞市胜浩塑胶原料有限公司液体丁苯橡胶SH-5WB；

水性环氧树脂为广州市乾亦元合成材料科技有限公司CYDW-100。

本实施例反应型溶剂的应用包括具体步骤如下：

(1) 按上述配方分别称取各原材料，备用；

(2) 将60重量份的沥青加热至145℃，并在慢速搅拌(40r/min)状态下保温等待下一工序；

(3) 将24重量份的反应型溶剂加入基质沥青中，先慢速搅拌7min，再中速搅拌100r/min)约5min至反应型溶剂分散均匀为止；并在慢速搅拌(40r/min)状态下(无需保温)等待下一工序；

(4) 将16重量份的液体丁苯橡胶加入混合液中，先慢速搅拌3-5min，再中速搅拌(100r/min)约5min至液体丁苯橡胶均匀为止；并在慢速搅拌(40r/min)状态下(无需保温)等待下一工序；

(5) 将24重量份的水性环氧树脂加入混合液中，先慢速(40r/min)搅拌3-5min，再中速搅拌(100r/min)约5min至水性环氧树脂分散均匀为止(无白色悬浮物)；并慢速搅拌(50r/min)状态下(无需保温)搅拌约10min，至此，完成反应型常温液体沥青的制备；

(6)制备好的反应型常温液体沥青常温、密封保存，备用。

实施例2

本实施例的反应型溶剂配方如下：

蓖麻油酸12重量份、十二烷基氨基丙酸钠3重量份、低分子聚酰胺1.5重量份、木质素磺酸钙12重量份。

本实施例反应型溶剂的应用同上述实施例1。

实施例3

本实施例的反应型溶剂配方如下：

蓖麻油酸12重量份、十二烷基氨基丙酸钠3重量份、低分子聚酰胺1.5重量份、木质素磺酸钙14重量份。

本实施例反应型溶剂的应用同上述实施例1。

比较例1

除了不添加十二烷基氨基丙酸钠以外，以与实施例2相同的方式制备沥青。

比较例2

除了不添加木质素磺酸钙以外，以与实施例2相同的方式制备沥青。

结果测试：

1. 沥青性能测试

从上述结果可以看出，实施例1、2、3都满足了标准要求，同时有较好的流动性，在延度和黏韧性指标上，已经得到了较大的提升；比较例1缺少了十二烷基氨基丙酸钠，流动性较差，对比例2中没有了木质素磺酸钙，影响了沥青与液体丁苯橡胶、水性环氧树脂的交联反应，延度和黏韧性较差，不能满足标准要求。

2. 初始和成型稳定度的测量

本测试例中的初始稳定度(初始强度)和成型稳定度(强度发展速度)的测试采用下述方法得到的混合料进行。

根据下表2配方按级配分别称取各档集料(含25重量%偏高岭土和普通硅酸盐水泥的混合物、75重量%不同粒径大小的玄武岩和石灰岩的混合物)，拌合均匀干燥，得到混合料保存备用；按下表3所示沥青混合料级配设计，分别按常温沥青液占混合料7%的重量比例采用机械方式进行拌合，至拌合均匀后即可用于性能测试。其中AC叫沥青混凝土，是连续级配, SAC是断级配，SMA叫沥青玛蹄脂碎石，是间断级配，LB是冷补料级配。

表2 各级配的粒径大小

性能参数如下表所示：

表3 各沥青混合料的性能参数

级配类型	沥青用量(%)	标准稳定度(kN)	初始稳定度(kN)	成型稳定度(kN)
					AC-10	7	≥8	5.36	9.67
SAC-10	7	≥8	4.82	8.54
					SMA-10	7	≥8	4.27	9.24
LB-10	7	≥3	4.53	9.48

从上述各种不同级配下的沥青混合料的检测结果可知，初始稳定度都达到4KN以上，不仅满足了冷补料的≥3 KN的标准，而且成型稳定度达到8 kN以上，达到了新建路面中热拌沥青混合料的强度要求，本发明所得沥青混合料初始强度高和强度发展速度快，可以应用于路面常温快速修补和新建路面。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。

Claims (10)

1.一种反应型溶剂，其特征在于，按重量份计，包含5-25份不饱和脂肪酸、1-8份表面活性剂、0.1-4份促进剂和10-30份交联剂。

2.根据权利要求1所述的反应型溶剂，其特征在于，所述不饱和脂肪酸选自肉豆蔻油酸、棕榈油酸、反式油酸、蓖麻油酸、油酸、亚油酸和芥酸组成的组中的至少一种，所述不饱和脂肪酸的含量为8-20份。

3.根据权利要求1所述的反应型溶剂，其特征在于，所述表面活性剂为卵磷脂、氨基酸型表面活性剂，甜菜碱型表面活性剂中至少一种，所述表面活性剂的含量为1-4份。

4.根据权利要求3中所述反应型溶剂，其特征在于，所述氨基酸型表面活性剂为十二烷基氨基丙酸钠、十二烷基二亚甲基氨基二甲酸钠、Na-酰基赖氨酸、Na-甲基-Na-月桂酰赖氨酸中的至少一种；所述甜菜碱型表面活性剂为烷基酰胺甜菜碱、磺丙基甜菜碱、磷酸脂甜菜碱中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的反应型溶剂，其特征在于，所述促进剂为胺类促进剂、取代脲促进剂、咪唑及其盐促进剂、酚类促进剂中至少一种，所述促进剂含量为0.5-2.8份。

6.根据权利要求5所述的反应型溶剂，其特征在于，所述胺类促进剂为叔胺、甲基二乙醇胺、胺基苯酚、低分子聚酰胺、脂肪胺、季胺盐中的至少一种；所述取代脲促进剂为N-对氯苯基-N，N'-二甲基脲、2-甲基咪唑脲、硫脲中至少一种；所述咪唑及其盐促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑、咪唑盐络合物中至少一种；所述酚类促进剂为苯酚、间苯二酚、间甲酚、双酚A中至少一种。

7.根据权利要求1所述的反应型溶剂，其特征在于，所述交联剂为磺化木质素、甲基化木质素、酯化木质素、酰化木质素、烷基化木质素、工业副产木质素类有机大分子混合物中至少一种，所述交联剂的含量为10-18份。

8.根据权利要求1所述的反应型溶剂，其特征在于，所述不饱和脂肪酸、表面活性剂、促进剂和交联剂的重量比为10:（1-3）:（0.5-4）:15。

9.一种反应型溶剂的应用，其特征在于，包括将反应型溶剂加入到沥青的步骤，其中所述反应型溶剂为根据权利要求1-8任一项所述的反应型溶剂。

10.根据权利要求9所述反应型溶剂的应用，其特征在于包括以下步骤：

S1、将40-80重量份沥青加热至120-220℃，再加入10-30重量份反应型溶剂，在30-60转/分钟的第一搅拌速度下搅拌5-10min，然后在80-140转/分钟的第二搅拌速度下继续搅拌1-10min，得到混合液；

S2、向S1所述混合液中加入15-25重量份橡胶，并分散得到悬浮物；

S3、向S2所述悬浮物中加入10-30重量份水性环氧树脂，并搅拌得到常温下具有流动性的沥青。