CN111978561A - 一种季铵盐多胺两性型沥青乳化剂、乳化沥青及其制备方法与应用 - Google Patents

一种季铵盐多胺两性型沥青乳化剂、乳化沥青及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111978561A
CN111978561A CN202010096089.1A CN202010096089A CN111978561A CN 111978561 A CN111978561 A CN 111978561A CN 202010096089 A CN202010096089 A CN 202010096089A CN 111978561 A CN111978561 A CN 111978561A
Authority
CN
China
Prior art keywords
formula
asphalt
reaction
emulsifier
quaternary ammonium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010096089.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111978561B (zh
Inventor
施来顺
季通
陈雅雯
巩雪笛
张欣磊
范仕尧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University
Original Assignee
Shandong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University filed Critical Shandong University
Priority to CN202010096089.1A priority Critical patent/CN111978561B/zh
Publication of CN111978561A publication Critical patent/CN111978561A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111978561B publication Critical patent/CN111978561B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/03—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C227/00—Preparation of compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton
    • C07C227/04—Formation of amino groups in compounds containing carboxyl groups
    • C07C227/06—Formation of amino groups in compounds containing carboxyl groups by addition or substitution reactions, without increasing the number of carbon atoms in the carbon skeleton of the acid
    • C07C227/08—Formation of amino groups in compounds containing carboxyl groups by addition or substitution reactions, without increasing the number of carbon atoms in the carbon skeleton of the acid by reaction of ammonia or amines with acids containing functional groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C227/00—Preparation of compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton
    • C07C227/14—Preparation of compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton from compounds containing already amino and carboxyl groups or derivatives thereof
    • C07C227/16—Preparation of compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton from compounds containing already amino and carboxyl groups or derivatives thereof by reactions not involving the amino or carboxyl groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D295/00—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms
    • C07D295/04—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms with substituted hydrocarbon radicals attached to ring nitrogen atoms
    • C07D295/14—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms with substituted hydrocarbon radicals attached to ring nitrogen atoms substituted by carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals
    • C07D295/145—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms with substituted hydrocarbon radicals attached to ring nitrogen atoms substituted by carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals with the ring nitrogen atoms and the carbon atoms with three bonds to hetero atoms attached to the same carbon chain, which is not interrupted by carbocyclic rings
    • C07D295/15—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms with substituted hydrocarbon radicals attached to ring nitrogen atoms substituted by carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals with the ring nitrogen atoms and the carbon atoms with three bonds to hetero atoms attached to the same carbon chain, which is not interrupted by carbocyclic rings to an acyclic saturated chain
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2395/00—Bituminous materials, e.g. asphalt, tar or pitch

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)

Abstract

本发明提供一种季铵盐多胺两性型沥青乳化剂、乳化沥青及其制备方法与应用，该季铵盐多胺两性型沥青乳化剂具有式X所示通式：式X：
Figure DDA0002385399550000011
其中，R为

Description

一种季铵盐多胺两性型沥青乳化剂、乳化沥青及其制备方法 与应用
技术领域
本发明涉及精细化工技术领域，具体涉及一种季铵盐多胺两性型沥青乳化剂、乳化沥青及其制备方法与应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
乳化沥青是沥青和水在乳化剂的作用下，形成水包油的液态沥青乳液。乳化沥青主要分为阳离子乳化沥青、阴离子乳化沥青和非离子乳化沥青。其中，阳离子乳化沥青由于具有节能环保,可以改善施工条件,与石料粘附力强，并能有效减少沥青过度老化等许多优良的应用特点,而被广泛的应用于道路建设和路面维护中。影响乳化沥青路用性能的最关键因素就是沥青乳化剂，目前国内外阳离子型沥青乳化剂主要品种有有机胺类、季铵盐类、咪唑啉类、酰胺类等，随着阳离子乳化沥青的应用，沥青乳化剂的品种也逐渐丰富。
马艳秋利用石油加工副产品环烷酸和某种胺化物合成了乳化性能良好的环烷基酰胺型阳离子沥青乳化剂，此沥青乳化剂为快裂型沥青乳化剂，具有合成成本低，易于工业化使用的特点[马艳秋,王仁辉.新型阳离子沥青乳化剂的研究.抚顺石油化工研究院院报,1995,(2):43-47]。李艳华采用皂化后的废油脂和混合胺反应制备了一种RHJ型阳离子沥青乳化剂[李艳华,司秀丽,张大志,吕其岗.RHJ型阳离子沥青乳化剂的研究.沈阳工业大学学报,1996,(S1):24-27]。陈玉成以工业油脂(硬化油)和乙二胺为原料，在180～220℃下反应制得硬化油脂肪酸酰胺多胺，用浓盐酸中和制得AY-1型阳离子沥青乳化剂，加入计量的水配制成一定浓度的乳白色或淡黄色膏状物。该产品具有乳化能力强、用量少、价格低、质量稳定等优点[陈玉成,林榕光.AY-1型阳离子沥青乳化剂的研制.贵州大学学报(自然版),2002,19(4):346-349]。但是，发明人发现，这些方法的缺点是合成工艺中需要高温反应，反应步骤较繁琐，原料来源受到限制。
发明内容
因此，针对上述阳离子型沥青乳化剂及其制备方法普遍存在的不足即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的问题，本发明的目的在于提供一种生产成本低、工艺简单、不需要高温反应的季铵盐多胺两性型沥青乳化剂及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
在本发明的第一方面，本发明提供了一种季铵盐多胺两性型沥青乳化剂，其具有式X所示通式：
式X：
Figure BDA0002385399540000021
其中，R为
Figure BDA0002385399540000022
n为不小于12的偶数，m不小于2。
在本发明的实施方式中，n优选为12、14、16或18，m优选为2、3或4。
根据本发明所述的季铵盐多胺两性型沥青乳化剂，其可以选自以下结构：
Figure BDA0002385399540000023
Figure BDA0002385399540000031
本发明的沥青乳化剂分子亲水性大，具有季铵盐多胺化学结构，增强了沥青乳化剂分子的电荷强度，沥青乳化剂结构中含有的亲水基较多，羟基、胺基、季铵盐和羧基，使得界面膜、水合层和界面电荷层都相应的增强，具有较好的乳化性能，能够提高乳液的稳定性。
在本发明的第二方面，本发明提供了一种制备上述第一方面所述的季铵盐多胺两性型沥青乳化剂的方法，其包括：以式I所示化合物与环氧氯丙烷混合反应得到式II所示化合物，然后向式II化合物中加入长链烷基二甲基叔胺进行反应，然后加入水，混合反应，即得到式X所示季铵盐多胺两性型沥青乳化剂；
其中，式I、式II和式X结构如下所示：
式I：HRCH2CH2COOH；
式II：ClCH2CH(OH)CH2RCH2CH2COOH；
式X：
Figure BDA0002385399540000032
式I、式II和式X中所示R基团的定义同上文中所定义。
在本发明的实施方式中，式I化合物可以通过以下反应制备得到：将多胺类化合物在醇类溶剂中和丙烯酸混合反应，得到式I化合物；
其中，所述多胺类化合物选自以下结构：
NH2(CH2CH2NH)m-1CH2CH2NH2；HOCH2CH2NHCH2CH2NH2；
Figure BDA0002385399540000041
m的定义同上文中所述。
在本发明的实施方式中，所述多胺类化合物优选为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、β-羟乙基乙二胺或N-氨乙基哌嗪；所述醇类溶剂优选为异丙醇或无水乙醇。
在本发明的一些实施方式中，所述季铵盐多胺两性型沥青乳化剂的制备方法包括：
将多胺类化合物在醇类溶剂中和丙烯酸混合反应，得到式I中间体化合物；
式I：HRCH2CH2COOH；
然后向反应中间体I中再逐渐加入环氧氯丙烷，混合反应，得到式II所示反应中间体；
式II：ClCH2CH(OH)CH2RCH2CH2COOH；
然后向反应中间体II中再逐渐加入长链烷基二甲基叔胺进行反应，然后加入水，混合反应，即得到式X所示季铵盐多胺两性型沥青乳化剂；
式X：
Figure BDA0002385399540000042
所述长链烷基二甲基叔胺为十八烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺或十二烷基二甲基叔胺；
其中，式I、式II和式X中所示R基团的定义同上文中所定义。
根据本发明所述的制备方法，所述长链烷基二甲基叔胺、醇类溶剂、水、环氧氯丙烷、多胺类化合物、丙烯酸的摩尔比为1mol：(4.50-7.00)mol：(14.00-18.00)mol：(1.00-1.15)mol：(1.00-1.20)mol：(1.00-1.20)mol；
在本发明的一些实施方式中，式I化合物的制备反应中，反应温度为60-80℃，优选为65-75℃，反应时间为2-3h。
在本发明的一些实施方式中，式II化合物的制备反应中，反应的温度为60-80℃，优选为65-75℃，反应时间为2-3h；
在本发明的一些实施方式中，以式II化合物制备式X化合物的反应中，反应温度为60-80℃，优选为65-75℃，反应时间为0.5-1h；优选地，加水后的反应温度为60-80℃，优选为65-75℃，反应时间为3-4h。
在一种较为具体的实施方式中，所述季铵盐多胺两性型沥青乳化剂的制备方法包括以下步骤：
(1)将多胺类化合物加入到反应容器中，加入醇类溶剂，加热搅拌混合，再分批加入丙烯酸，加入完毕后，在60-80℃搅拌反应2-3h，得到反应中间体I；
(2)向反应中间体I中再逐渐加入环氧氯丙烷，加入完毕后，在60-80℃反应2-3h，得到反应中间体II；
(3)向反应中间体II中再逐渐加入长链烷基二甲基叔胺，加入完毕后，在60-80℃反应0.5-1h，再加入水，加水完毕后，在60-80℃反应3-4h，即得到季铵盐多胺两性型沥青乳化剂。
在本发明的第三方面，本发明提供了上述第一方面中所述的季铵盐多胺两性型沥青乳化剂在制备乳化沥青中的应用；
尤其是，本发明提供了上述第一方面中所述的季铵盐多胺两性型沥青乳化剂在制备快裂型阳离子乳化沥青中的应用。
在本发明的第四方面，本发明还提供了一种阳离子乳化沥青的制备方法，其包括：将上述第一方面中所述的沥青乳化剂加水配制成水溶液，用工业盐酸调节pH值至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；其中，沥青乳化剂的用量为所得乳化沥青总质量的1.0-3.0％。
以及，一种阴离子乳化沥青的制备方法，其包括：沥青乳化剂的用量为制备的乳化沥青总质量的1.0-3.0％，将上述第一方面中所述的沥青乳化剂加水配制成水溶液，用氢氧化钠调节pH值至11-12，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。
以及，在本发明的第五方面，本发明保护上述第四方面中所述的制备方法制备得到的阳离子乳化沥青或阴离子乳化沥青。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
(1)本发明的原料中通过加入丙烯酸，使得本发明制备得到的沥青乳化剂分子的亲水性较大；多胺类化合物、环氧氯丙烷和长链烷基二甲基叔胺的加入，使制备得到的沥青乳化剂分子具有季铵盐多胺化学结构，增强了沥青乳化剂分子的电荷强度。
本发明的沥青乳化剂结构式中含有的亲水基较多，羟基、胺基、季铵盐和羧基，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酸、多胺类化合物、环氧氯丙烷和长链烷基二甲基叔胺，生成具有一定HLB值的沥青乳化剂，采用本发明制备的季铵盐多胺两性型沥青乳化剂具有很好的乳化性能，制备得到的乳化沥青的性能指标优良，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，性能满足要求。适用于公路粘层油的洒布，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)本发明的季铵盐多胺两性型沥青乳化剂的原料长链烷基二甲基叔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。
(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℃，而本发明的季铵盐多胺两性型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。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。本发明所使用的试剂或原料均可通过常规途径购买获得，如无特殊说明，本发明所使用的试剂或原料均按照本领域常规方式使用或者按照产品说明书使用。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
本发明实施例中所用到的原料、试剂均为常规化学产品，均能通过市场购买得到。
为了丰富沥青乳化剂的种类，本发明提供一种季铵盐多胺两性型沥青乳化剂，其分子结构通式为：
Figure BDA0002385399540000071
其中，R为
Figure BDA0002385399540000072
n＝12、14、16、18，m＝2、3、4。
分析该季铵盐多胺两性型沥青乳化剂的结构，其将羟基、胺基、季铵盐和羧基亲水基团以一定的基团形式有效结合起来，再加之合适的碳链结构和其他亲油基团，共同形成这一新型结构的沥青乳化剂。
针对以上沥青乳化剂，本发明还提供它的制备方法，包括以下步骤：
(1)将多胺类化合物、醇类溶剂和丙烯酸混合反应，得到反应中间体I，所述反应中间体I的结构通式为HRCH2CH2COOH，
其中R为
Figure BDA0002385399540000073
m＝2、3、4，所述多胺类化合物为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、β-羟乙基乙二胺或N-氨乙基哌嗪；
(2)向反应中间体I中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的结构通式为：
ClCH2CH(OH)CH2RCH2CH2COOH，
其中，R为
Figure BDA0002385399540000074
m＝2、3、4；
(3)向反应中间体II中再逐渐加入长链烷基二甲基叔胺，混合反应，再加入水，混合反应，即得到季铵盐多胺两性型沥青乳化剂，所述长链烷基二甲基叔胺为十八烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺、十二烷基二甲基叔胺。
在本发明一些优选的技术方案中，长链烷基二甲基叔胺、醇类溶剂、水、环氧氯丙烷、多胺类化合物、丙烯酸的摩尔比为1mol：(4.50-7.00)mol：(14.00-18.00)mol：(1.00-1.15)mol：(1.00-1.20)mol：(1.00-1.20)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季铵盐多胺两性型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季铵盐多胺两性型沥青乳化剂。
在本发明一些优选的技术方案中，所述长链烷基二甲基叔胺为十八烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺、十二烷基二甲基叔胺，经过大量实验验证与分析，并根据本发明制得的季铵盐多胺两性型沥青乳化剂的需要，选择上述长链烷基二甲基叔胺制得的沥青乳化剂的效果较好。
在本发明一些优选的技术方案中，所述多胺类化合物为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、β-羟乙基乙二胺或N-氨乙基哌嗪，经过大量实验验证与分析，并根据本发明制得的季铵盐多胺两性型沥青乳化剂的需要，选择上述多胺类化合物制得的沥青乳化剂的效果较好。
在本发明一些优选的技术方案中，所述醇类溶剂为乙醇或异丙醇，经过大量实验验证与分析，并根据本发明制得的季铵盐多胺两性型沥青乳化剂的需要，选择上述醇类溶剂制得的沥青乳化剂的效果较好。
在本发明一些优选的技术方案中，步骤(1)中，反应的温度为60-80℃，优选为65-75℃，反应的时间为2-3h。
在本发明一些优选的技术方案中，步骤(2)中，反应的温度为60-80℃，优选为65-75℃，反应的时间为2-3h。
在本发明一些优选的技术方案中，步骤(3)中，反应的温度为60-80℃，优选为65-75℃，加水后的反应时间为3-4h。
在本发明的一些优选的技术方案中，该季铵盐多胺两性型沥青乳化剂的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)将多胺类化合物加入到反应容器中，加入醇类溶剂，加热搅拌混合，再分批加入丙烯酸，加入完毕后，在60-80℃搅拌反应2-3h，得到反应中间体I；
(2)向反应中间体I中再逐渐加入环氧氯丙烷，加入完毕后，在60-80℃反应2-3h，得到反应中间体II；
(3)向反应中间体II中再逐渐加入长链烷基二甲基叔胺，加入完毕后，在60-80℃反应0.5-1h，再加入水，加水完毕后，在60-80℃反应3-4h，即得到季铵盐多胺两性型沥青乳化剂。
上述季铵盐多胺两性型沥青乳化剂在制备乳化沥青中的应用，尤其是，在制备快裂型阳离子乳化沥青中的应用。
本发明以丙烯酸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酸引入了羧基，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，选择以多胺类化合物、环氧氯丙烷和长链烷基二甲基叔胺作为反应的原料，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。
针对本发明中的季铵盐多胺两性型沥青乳化剂，本发明还提供一种阳离子乳化沥青的制备方法，包括如下步骤：沥青乳化剂的用量为制备的乳化沥青总质量的1.0-3.0％，将上述沥青乳化剂加水配制成水溶液，用工业盐酸调节pH值至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，提供一种阴离子乳化沥青的制备方法，包括如下步骤：沥青乳化剂的用量为制备的乳化沥青总质量的1.0-3.0％，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11-12，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。
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。
实施例1
(1)季铵盐多胺两性型沥青乳化剂的制备：
1)在反应器中加入208.45g四乙烯五胺，300g异丙醇，加热搅拌混合。然后逐渐加入79.3g丙烯酸，75℃搅拌反应2h，得到反应中间体I-1；
反应如下：
NH2C2H4NHC2H4NHC2H4NHC2H4NH2+CH2＝CHCOOH→NH2C2H4NHC2H4NHC2H4NHC2H4NHCH2CH2COOH I-1
2)向反应中间体I-1中再逐渐加入97.07g环氧氯丙烷，加入完毕后，在75℃反应2h，得到反应中间体II-1；
反应如下：
Figure BDA0002385399540000101
3)向反应中间体II-1中再逐渐加入297.56g十八烷基二甲基叔胺，加入完毕后，在75℃反应0.5h，再加入300g水，加水完毕后，在75℃反应3h，即得到季铵盐多胺两性型沥青乳化剂(X-1)，留作乳化沥青试验；
反应如下：
Figure BDA0002385399540000102
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的伸缩振动吸收峰，3186cm-1为N-H的伸缩振动吸收峰，2925cm-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，1737cm-1为羧基中C＝O双键的伸缩振动，1685cm-1为N-H的变形振动吸收峰，1567cm-1为羧基中C-O不对称伸缩振动吸收峰，1462cm-1为亚甲基的非对称弯曲振动，1377cm-1为甲基的非对称弯曲振动，1265cm-1为羧基中C-O的伸缩振动吸收峰，1153cm-1为C-N的伸缩振动吸收峰，1043cm-1为C-H面内弯曲振动吸收峰，839cm-1为亚甲基面外弯曲振动吸收峰，721cm-1为亚甲基面内摇摆振动吸收峰。
(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X-1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57％，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1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且稳定性高，沥青乳化剂为快裂型。
实施例2
(1)季铵盐多胺两性型沥青乳化剂的制备：
1)在反应器中加入160.9g三乙烯四胺，300g异丙醇，加热搅拌混合。然后逐渐加入79.3g丙烯酸，75℃搅拌反应2h，得到反应中间体I-2；
反应如下：
NH2C2H4NHC2H4NHC2H4NH2+CH2＝CHCOOH→NH2C2H4NHC2H4NHC2H4NHCH2CH2COOH I-2
2)向反应中间体I-2中再逐渐加入97.07g环氧氯丙烷，加入完毕后，在75℃反应2h，得到反应中间体II-2；
反应如下：
Figure BDA0002385399540000121
3)向反应中间体II-2中再逐渐加入297.56g十八烷基二甲基叔胺，加入完毕后，在75℃反应0.5h，再加入300g水，加水完毕后，在75℃反应3h，即得到季铵盐多胺两性型沥青乳化剂(X-2)，留作乳化沥青试验；
反应如下：
Figure BDA0002385399540000122
合成产物经重结晶分离提纯后进行FTIR检测，结果如下：3423cm-1为O-H的伸缩振动吸收峰，3272cm-1为N-H的伸缩振动吸收峰，2918cm-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，1718cm-1为羧基中C＝O双键的伸缩振动，1653cm-1为N-H的变形振动吸收峰，1561cm-1为羧基中C-O不对称伸缩振动吸收峰，1469cm-1为亚甲基的非对称弯曲振动，1403cm-1为甲基的非对称弯曲振动，1305cm-1为羧基中C-O的伸缩振动吸收峰，1167cm-1为C-N的伸缩振动吸收峰，1036cm-1为C-H面内弯曲振动吸收峰，839cm-1为亚甲基面外弯曲振动吸收峰，721cm-1为亚甲基面内摇摆振动吸收峰。
(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X-2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56％，筛上剩余量为0.05％，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1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且稳定性高，沥青乳化剂为快裂型。
实施例3
(1)季铵盐多胺两性型沥青乳化剂的制备：
1)在反应器中加入113.5g二乙烯三胺，300g异丙醇，加热搅拌混合。然后逐渐加入79.3g丙烯酸，75℃搅拌反应2h，得到反应中间体I-3；
反应如下：
NH2C2H4NHC2H4NH2+CH2＝CHCOOH→NH2C2H4NHC2H4NHCH2CH2COOH I-3
2)向反应中间体I-3中再逐渐加入97.07g环氧氯丙烷，加入完毕后，在75℃反应2h，得到反应中间体II-3；
反应如下：
Figure BDA0002385399540000131
3)向反应中间体II-3中再逐渐加入297.56g十八烷基二甲基叔胺，加入完毕后，在75℃反应0.5h，再加入300g水，加水完毕后，在75℃反应3h，即得到季铵盐多胺两性型沥青乳化剂(X-3)，留作乳化沥青试验；
反应如下：
Figure BDA0002385399540000132
合成产物经重结晶分离提纯后进行FTIR检测，结果如下：3410cm-1为O-H的伸缩振动吸收峰，3272cm-1为N-H的伸缩振动吸收峰，2918cm-1为亚甲基的非对称伸缩振动吸收峰，2846cm-1为亚甲基的对称伸缩振动收峰，1737cm-1为羧基中C＝O双键的伸缩振动，1645cm-1为N-H的变形振动吸收峰，1567cm-1为羧基中C-O不对称伸缩振动吸收峰，1469cm-1为亚甲基的非对称弯曲振动，1390cm-1为甲基的非对称弯曲振动，1305cm-1为羧基中C-O的伸缩振动吸收峰，1167cm-1为C-N的伸缩振动吸收峰，1042cm-1为C-H面内弯曲振动吸收峰，839cm-1为亚甲基面外弯曲振动吸收峰，721cm-1为亚甲基面内摇摆振动吸收峰。
(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X-3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，结果如下：本实施例制备的乳化沥青均匀、细腻，沥青含量为56％，筛上剩余量为0.04％，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1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且稳定性高，沥青乳化剂为快裂型。
实施例4
(1)季铵盐多胺两性型沥青乳化剂的制备：
1)在反应器中加入114.6gβ-羟乙基乙二胺，300g无水乙醇，加热搅拌混合。然后逐渐加入79.3g丙烯酸，65℃搅拌反应3h，得到反应中间体I-4；
反应如下：
HOC2H4NHC2H4NH2+CH2＝CHCOOH→HOC2H4NHC2H4NHCH2CH2COOH I-4
2)向反应中间体I-4中再逐渐加入97.07g环氧氯丙烷，加入完毕后，在65℃反应3h，得到反应中间体II-4；
反应如下：
Figure BDA0002385399540000141
3)向反应中间体II-4中再逐渐加入297.56g十八烷基二甲基叔胺，加入完毕后，在65℃反应0.5h，再加入300g水，加水完毕后，在65℃反应4h，即得到季铵盐多胺两性型沥青乳化剂(X-4)，留作乳化沥青试验；
反应如下：
Figure BDA0002385399540000151
合成产物经重结晶分离提纯后进行FTIR检测，结果如下：3417cm-1为O-H的伸缩振动吸收峰，3265cm-1为N-H的伸缩振动吸收峰，2918cm-1为亚甲基的非对称伸缩振动吸收峰，2846cm-1为亚甲基的对称伸缩振动收峰，1718cm-1为羧基中C＝O双键的伸缩振动，1653cm-1为N-H的变形振动吸收峰，1574cm-1为羧基中C-O不对称伸缩振动吸收峰，1469cm-1为亚甲基的非对称弯曲振动，1396cm-1为甲基的非对称弯曲振动，1311cm-1为羧基中C-O的伸缩振动吸收峰，1167cm-1为C-N的伸缩振动吸收峰，1063cm-1为C-H面内弯曲振动吸收峰，957cm-1为亚甲基面外弯曲振动吸收峰，722cm-1为亚甲基面内摇摆振动吸收峰。
(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X-4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：本实施例制备的乳化沥青均匀、细腻，沥青含量为57％，筛上剩余量为0.05％，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1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且稳定性高，沥青乳化剂为快裂型。
实施例5
(1)季铵盐多胺两性型沥青乳化剂的制备：
1)在反应器中加入141.9g N-氨乙基哌嗪，300g异丙醇，加热搅拌混合。然后逐渐加入79.3g丙烯酸，75℃搅拌反应2h，得到反应中间体I-5；
反应如下：
Figure BDA0002385399540000161
2)向反应中间体I-5中再逐渐加入97.07g环氧氯丙烷，加入完毕后，在75℃反应2h，得到反应中间体II-5；
反应如下：
Figure BDA0002385399540000162
3)向反应中间体II-5中再逐渐加入297.56g十八烷基二甲基叔胺，加入完毕后，在75℃反应0.5h，再加入300g水，加水完毕后，在75℃反应3h，即得到季铵盐多胺两性型沥青乳化剂(X-5)，留作乳化沥青试验；
反应如下：
Figure BDA0002385399540000163
合成产物经重结晶分离提纯后进行FTIR检测，结果如下：3416cm-1为O-H的伸缩振动吸收峰，3246cm-1为N-H的伸缩振动吸收峰，2918cm-1为亚甲基的非对称伸缩振动吸收峰，2852cm-1为亚甲基的对称伸缩振动收峰，1725cm-1为羧基中C＝O双键的伸缩振动，1659cm-1为N-H的变形振动吸收峰，1587cm-1为羧基中C-O不对称伸缩振动吸收峰，1469cm-1为亚甲基的非对称弯曲振动，1390cm-1为甲基的非对称弯曲振动，1305cm-1为羧基中C-O的伸缩振动吸收峰，1160cm-1为C-N的伸缩振动吸收峰，1036cm-1为C-H面内弯曲振动吸收峰，970cm-1为亚甲基面外弯曲振动吸收峰，721cm-1为亚甲基面内摇摆振动吸收峰。
(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X-5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56％，筛上剩余量为0.05％，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1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且稳定性高，沥青乳化剂为快裂型。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种季铵盐多胺两性型沥青乳化剂，其具有式X所示通式：
式X：
Figure FDA0002385399530000011
其中，R为
Figure FDA0002385399530000012
n为不小于12的偶数，m不小于2。
2.根据权利要求1所述的季铵盐多胺两性型沥青乳化剂，其特征在于，n为12、14、16或18，m为2、3或4。
3.根据权利要求1或2所述的季铵盐多胺两性型沥青乳化剂，其特征在于，其选自以下结构：
Figure FDA0002385399530000013
4.一种制备权利要求1至3中任一项所述的季铵盐多胺两性型沥青乳化剂的方法，其包括：以式I所示化合物与环氧氯丙烷混合反应得到式II所示化合物，然后向式II化合物中加入长链烷基二甲基叔胺进行反应，然后加入水，混合反应，即得到式X所示季铵盐多胺两性型沥青乳化剂；
其中，式I、式II和式X结构如下所示：
式I：HRCH2CH2COOH；
式II：ClCH2CH(OH)CH2RCH2CH2COOH；
式X：
Figure FDA0002385399530000021
式I、式II和式X中所示R基团的定义同权利要求1至3中任一项中所述。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，式I化合物通过以下反应制备得到：将多胺类化合物在醇类溶剂中和丙烯酸混合反应，得到式I化合物；
其中，所述多胺类化合物选自以下结构：
NH2(CH2CH2NH)m-1CH2CH2NH2；HOCH2CH2NHCH2CH2NH2；
Figure FDA0002385399530000022
m的定义同权利要求1至3中任一项中所述；
优选地，所述多胺类化合物为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、β-羟乙基乙二胺或N-氨乙基哌嗪；
优选地，所述醇类溶剂为异丙醇或无水乙醇。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述季铵盐多胺两性型沥青乳化剂的制备方法包括：
将多胺类化合物在醇类溶剂中和丙烯酸混合反应，得到式I中间体化合物；
式I：HRCH2CH2COOH；
然后向反应中间体I中再逐渐加入环氧氯丙烷，混合反应，得到式II所示反应中间体；
式II：ClCH2CH(OH)CH2RCH2CH2COOH；
然后向反应中间体II中再逐渐加入长链烷基二甲基叔胺进行反应，然后加入水，混合反应，即得到式X所示季铵盐多胺两性型沥青乳化剂；
式X：
Figure FDA0002385399530000031
所述长链烷基二甲基叔胺为十八烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺或十二烷基二甲基叔胺；
其中，式I、式II和式X中所示R基团的定义同权利要求1至3中任一项中所述。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，长链烷基二甲基叔胺、醇类溶剂、水、环氧氯丙烷、多胺类化合物、丙烯酸的摩尔比为1mol：(4.50-7.00)mol：(14.00-18.00)mol：(1.00-1.15)mol：(1.00-1.20)mol：(1.00-1.20)mol；
优选地，式I化合物的制备反应中，反应温度为60-80℃，优选为65-75℃，反应时间为2-3h；
优选地，式II化合物的制备反应中，反应的温度为60-80℃，优选为65-75℃，反应时间为2-3h；
优选地，以式II化合物制备式X化合物的反应中，反应温度为60-80℃，优选为65-75℃，反应时间为0.5-1h；优选地，加水后的反应温度为60-80℃，优选为65-75℃，反应时间为3-4h。
8.权利要求1至3中任一项所述的季铵盐多胺两性型沥青乳化剂在制备乳化沥青中的应用；
优选地，所述乳化沥青为快裂型阳离子乳化沥青。
9.一种阳离子乳化沥青的制备方法，其包括：将权利要求1至3中任一项中所述的沥青乳化剂加水配制成水溶液，用工业盐酸调节pH值至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；其中，沥青乳化剂的用量为所得乳化沥青总质量的1.0-3.0％。
10.权利要求9所述的方法制备得到的阳离子乳化沥青。
CN202010096089.1A 2020-02-17 2020-02-17 一种季铵盐多胺两性型沥青乳化剂、乳化沥青及其制备方法与应用 Active CN111978561B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010096089.1A CN111978561B (zh) 2020-02-17 2020-02-17 一种季铵盐多胺两性型沥青乳化剂、乳化沥青及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010096089.1A CN111978561B (zh) 2020-02-17 2020-02-17 一种季铵盐多胺两性型沥青乳化剂、乳化沥青及其制备方法与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111978561A true CN111978561A (zh) 2020-11-24
CN111978561B CN111978561B (zh) 2021-04-27

Family

ID=73441706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010096089.1A Active CN111978561B (zh) 2020-02-17 2020-02-17 一种季铵盐多胺两性型沥青乳化剂、乳化沥青及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111978561B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115947750A (zh) * 2023-03-14 2023-04-11 山东东岳有机硅材料股份有限公司 羧基化硅烷偶联剂及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102532508A (zh) * 2011-12-30 2012-07-04 武汉理工大学 非离子/阳离子复合型沥青乳化剂的合成工艺
CN102580607A (zh) * 2011-12-30 2012-07-18 武汉理工大学 双季铵盐慢裂快凝沥青乳化剂的合成工艺
CN106084250A (zh) * 2016-06-22 2016-11-09 山东大学 一种木质素环胺类阳离子型沥青乳化剂及其制备方法
CN107903194A (zh) * 2017-11-20 2018-04-13 山东大学 一种酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102532508A (zh) * 2011-12-30 2012-07-04 武汉理工大学 非离子/阳离子复合型沥青乳化剂的合成工艺
CN102580607A (zh) * 2011-12-30 2012-07-18 武汉理工大学 双季铵盐慢裂快凝沥青乳化剂的合成工艺
CN106084250A (zh) * 2016-06-22 2016-11-09 山东大学 一种木质素环胺类阳离子型沥青乳化剂及其制备方法
CN107903194A (zh) * 2017-11-20 2018-04-13 山东大学 一种酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115947750A (zh) * 2023-03-14 2023-04-11 山东东岳有机硅材料股份有限公司 羧基化硅烷偶联剂及其制备方法
CN115947750B (zh) * 2023-03-14 2023-08-18 山东东岳有机硅材料股份有限公司 羧基化硅烷偶联剂及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111978561B (zh) 2021-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105399645B (zh) 一种多阳离子酰胺型沥青乳化剂及其制备方法
CN105418942B (zh) 一种双阳离子酰胺型沥青乳化剂及其制备方法
CN105384948A (zh) 一种双阳离子双阴离子型沥青乳化剂及其制备方法
CN106946747B (zh) 一种羧酸双季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂及其制备方法
CN106084250B (zh) 一种木质素环胺类阳离子型沥青乳化剂及其制备方法
CN104151179B (zh) 一种双阳离子型沥青乳化剂及其制备方法
CN105541721A (zh) 一种双子咪唑啉季铵盐及其制备方法和应用
EP1838786B1 (en) Process for the manufacture of a bitumen-aggregate mix suitable for road paving and a polyamine compound and its use
CN106977431A (zh) 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
CN111978561B (zh) 一种季铵盐多胺两性型沥青乳化剂、乳化沥青及其制备方法与应用
CN102936206B (zh) 一种快裂快凝型沥青乳化剂的制备方法
CN110305336B (zh) 一种酰胺多胺型沥青乳化剂、乳化沥青及其制备方法与应用
CN109400914B (zh) 一种双子型阳离子慢裂快凝型沥青乳化剂的制备方法
CN107056637A (zh) 一种双阳离子叔酰胺型沥青乳化剂及其制备方法
CN106831478A (zh) 一种多阳离子叔酰胺类中裂型或慢裂型的沥青乳化剂及其制备方法
CN111320551B (zh) 一种仲酰胺双胺季铵盐两性型沥青乳化剂及其制备方法
CN105968382B (zh) 一种木质素多胺类阳离子快裂型沥青乳化剂及其制备方法
CN111320764B (zh) 一种仲酰胺多胺季铵盐两性型沥青乳化剂及其制备方法
CN109456499B (zh) 一种酰胺双季铵盐型羟丙基磷酸酯钠沥青乳化剂及其制备方法
CN111320595B (zh) 一种仲酰胺环胺季铵盐两性型沥青乳化剂及其制备方法
CN111848980B (zh) 一种含酯基多胺季铵盐型沥青乳化剂、乳化沥青及其制备方法与应用
CN109694481B (zh) 一种羧酸双季铵盐型羟丙基磷酸酯钠沥青乳化剂及其制备方法
CN106947093A (zh) 一种伯酰胺双季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂及其制备方法
CN108517040A (zh) 一种纤维素类季铵盐阳离子沥青乳化剂及其制备方法
CN108467495A (zh) 一种木质素类季铵盐阳离子沥青乳化剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant