CN115926196A - 一种沥青乳液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种沥青乳液，通过在沥青乳液加入含胺基结构的结合剂，加强了沥青与集料、矿粉之间的作用力。同时本发明乳液体系里，进一步添加有机酸化合物，对整体乳液体系的相容性以及稳定性具有积极作用，能够调整沥青在水中的分散性提高胺基官能团的活性。本发明得到的沥青乳液分散性好、性质稳定。本发明的乳液体系可直接应用于路面，施工性能好，工艺简便，且环保。

Description

一种沥青乳液及其制备方法

技术领域

本发明涉及沥青材料领域，具体涉及一种沥青乳液，更具体地，本发明还涉及一种沥青乳液的制备方法。

背景技术

沥青乳液是沥青在一定工艺作用下(多数含有乳化剂)，生成水包油或油包水的液态沥青。乳化沥青是将通常高温使用的道路沥青，经过机械搅拌和化学稳定的方法(乳化)，扩散到水中而液化成常温下粘度很低、流动性很好的一种道路建筑材料。可以常温使用，也可以和冷、潮湿的石料一起使用。欧美在60年代就实现了沥青乳液的商品化。70年代末国内开始研究沥青乳液或乳化沥青，对乳液的加工工艺、乳化设备以及乳液的检测标准和方法等方面取得了一系列的研究成果。

CN107540782A公开了一种乳化沥青专用防水乳液及其制备工艺，所述乳化沥青专用防水乳液，以质量份数计，其原料包括：丙烯酸丁酯：900-1000份，苯乙烯：300-400份，丙烯酰胺：25-35份，乳化剂：20-30份，过硫酸钠：4.5-5份，亚硫酸氢钠：3.5-4份，氧化剂：4-6份，还原剂：5-8份，水：1000-1200份。本发明为非离子型，适用范围广，且具有较好的物理学性能。

CN108659785A公开的一种乳化沥青胶主要用于地下防水工程，可代替热熔沥青粘贴沥青防水卷材。其特征在于：(1)将60#石油沥青放入锅内，加热熔化，脱水，保持130～150℃备用；(2)将十八碳脂肪醇、单硬脂酸甘油酯和勾染剂(X-102)倒入热沥青中，搅拌溶解，此时应保持120～140℃；(3)将水加热至50～70℃，加入十二醇硫酸钠，搅拌(1400r/min)溶解；待沥青全部加完后，再搅拌2～5min，完成乳化后的乳液用慢速搅拌(90r/min)，冷却至50℃即可；如自然冷却，表面易破皮，质量较差。

US08557138B2涉及一种水中的沥青乳液，优选地其特征在于由于使用以下各项作为乳化剂当干燥时具有较低水平的粘性，即：一种脂肪酸、一种化学修饰的脂肪酸、一种松香酸、一种化学修饰的松香酸、或其组合，尤其是一种妥尔油脂肪酸、或一种化学修饰的妥尔油脂肪酸，其中该沥青乳液对于在一种形成粉尘的物质中降低扬尘的发展是有用的。

CN1024421C涉及一种沥青乳液，该沥青乳液的乳化剂是以碱法造纸废液为主复配石油酸或脂肪酸等物质。这种沥青乳液具有良好的稳定性和实用性，可广泛用于筑路，建筑和各种防水防腐领域。当这种沥青乳液中含有胶乳组分时，成为性能更佳的防水防腐涂料。本发明的沥青乳液制作成本低，并解决了碱法造纸废液合理利用问题。

虽然现有技术对沥青乳液的研究和改进都不少，但是目前还是存在一些不足和问题，例如沥青材料固化与集料(或骨料)之间的结合强度不足，服役时，其附着力差，特别容易导致沥青剥离。因此，急需开发出一种稳定的、粘合性好的沥青乳液材料。

发明内容

本发明旨在提供一种沥青乳液及其制备方法，解决了现有技术中存在的沥青乳液与集料粘合性不强，易剥离的问题。

虽然现有技术存在一些离子乳化沥青或沥青乳液(一般为阳离子型)，加入离子乳化剂(或结合剂)在水中溶解后，会使乳液带正电荷，即使在有水膜的情况，沥青乳液与集料(一般表面带负电)结合强度会加强。目前使用的沥青结合剂多数是胺类化合物，利用胺基结构来增强疏水性，以达到增加沥青与集料结合的效果。但是即使使用阳离子乳化沥青，与集料的混合过程，集料还是优先被水润湿包裹，形成水膜阻碍或削弱集料与沥青的结合。更重要的是，现有技术中的胺类结合剂的胺基官能团结构在沥青乳液中的活性有限，影响沥青与集料的结合效率和强度，特别是在沥青与集料结合后，结合剂活性不足导致失效，从而沥青也容易剥落。

本发明为改善沥青与集料的结合性能，在沥青乳液添加烷基胺类或醇胺类结合剂，使沥青与集料具有强结合能力。同时从改善结合剂胺基结构的活性出发，沥青乳液加入有机酸类或其衍生物，来提高和维持胺基官能团的活性。酸类化合物能够提高胺基结合剂在沥青乳液中的分散性，更重要的是，加入酸类或其衍生物后构造的沥青体系对于结合剂的胺基的活性具有激发作用，并能够在沥青与集料结合后维持胺基的疏水性和活性，以促进沥青与集料的结合作用。

具体地，本发明第一方面提供如下的技术方案：

一种沥青乳液，包括以下重量份成分：

沥青50-70份

乳化剂1-5份

沥青结合剂1-5份

有机酸类或其衍生物1-3份

水30-50份。

在一些优选的实施例中，所述沥青结合剂选择含胺基结构的化合物。

在一些优选的实施例中，所述沥青结合剂选择烷基胺类或醇胺类化合物。

在一些优选的实施例中，所述烷基胺类或醇胺类选择正己胺、十二烷基硫醇、十二烷基胺、辛基胺、二异丙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺一种或多种。

在一些优选的实施例中，所述有机酸类或其衍生物选择丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯的一种或多种。

在一些优选的实施例中，所述乳化剂选择氨基酸钠、十二烷基硫酸钠、椰油酰二乙醇酰胺一种或多种。

在一些优选的实施例中，所述沥青乳液的pH值控制在5.0-7.0，优选6.0-7.0之间。

另外，本发明第二方面提供如下技术方案：

一种沥青乳液的制备方法，包括以下步骤：

1)将基质沥青与沥青结合剂、有机酸类或其衍生物混合，温度控制在130-160℃，得到均匀沥青混合物；

2)将上述沥青混合物、乳化剂和水混合，控制温度40-55℃进行乳化，得到乳化后的沥青乳液。

在一些优选的实施例中，乳化时间为10-30s。

在一些优选的实施例中，步骤1)和2)混合各种原料时，施加机械搅拌。

本发明相对于现有技术获得的有益效果包括：

本发明通过在沥青乳液加入含胺基结构的结合剂，加强了沥青与集料、矿粉之间的作用力。同时本发明乳液体系里，进一步添加有机酸化合物，对整体乳液体系的相容性以及稳定性具有积极作用，能够调整沥青在水中的分散性；并且加入酸化合物能够提高胺基官能团的活性，使其更有效地迁移至沥青与集料之间的界面，使沥青与集料界面的疏水性增加，并保持结合后强度，减少沥青的剥落。

本发明得到的沥青乳液分散性好、性质稳定。本发明的乳液体系可直接应用于路面，施工性能好，工艺简便，且环保。

具体实施方式

在下文中更详细地描述了本发明以有助于对本发明的理解。

所属领域的技术人员将认识到：本发明所描述的化学反应可以用来合适地制备许多本发明的其他化合物，且用于制备本发明的化合物的其它方法都被认为是在本发明的范围之内。例如，根据本发明那些非例证的化合物的合成可以成功地被所属领域的技术人员通过修饰方法完成，如适当的保护干扰基团，通过利用其他已知的试剂除了本发明所描述的，或将反应条件做一些常规的修改。另外，本发明所公开的反应或已知的反应条件也公认地适用于本发明其他化合物的制备。

本发明所用的一些原料物质基本上都能够通过市售或者根据需要简单加工即可进行收集。

例如本发明使用的沥青乳液常温常压下为黑或褐色的均匀液相体系。乳液中一般分为分散相和连续相。在沥青乳液体系里，沥青作为分散相，水是作为连续相。经过机械的作用沥青以细小的微滴状态分散于含有乳化剂的水溶液之中，形成类似水包油状的沥青乳液。在加入乳化剂等其它改性剂的条件下，本发明的沥青乳液分散均匀，性质稳定，未出现明显的分层、聚集现象。

本发明的沥青乳液应用于路面时，不需加热，可以在常温下进行喷洒、贯入或拌和摊铺，铺筑各种结构路面的面层及基层，也可以用作透层油、粘层油以及用于各种稳定基层的养护。用作透层油、粘层油、层铺法施工、喷洒时可精确控制撒布量，有良好透入效果和粘附性，乳化沥青的沥青含量可任意调整，达到精确控制，拌和更加均匀，形成沥青膜厚很薄且均匀。另外，本发明还可以用于针对出现裂纹或损害的废旧沥青路面，本发明的乳液直接喷洒和填浇。

由于沥青乳液含有有机酸或衍生物，能够调控乳液体系的化学稳定性，增强结合剂胺基官能团的活性，当拌合时，沥青能紧密吸附到集料表面；同时粘合后保持长时间的活性，起到抗剥离的效果。

下面的实施例对本发明的沥青乳液的组成以及制备方法的方案作详细的阐述和介绍。

实施例1

一种沥青乳液的组成包括：基质沥青60份、乳化剂选择氨基酸钠5份、沥青结合剂选择三异丙醇胺5份、有机酸类或其衍生物选择丙烯酸3份、水40份。

上述沥青乳液的制备方法，包括以下步骤：

1)将基质沥青与沥青结合剂、有机酸类或其衍生物混合，温度控制在150℃，得到均匀的沥青混合物；

2)将上述沥青混合物、乳化剂和水混合，控制温度50℃进行乳化30s，得到乳化后的沥青乳液。

实施例2

一种沥青乳液的组成包括：基质沥青65份、乳化剂选择氨基酸钠5份、沥青结合剂选择十二烷基胺5份、有机酸类或其衍生物选择甲基丙烯酸3份、水35份。

上述沥青乳液的制备方法，包括以下步骤：

1)将基质沥青与沥青结合剂、有机酸类或其衍生物混合，温度控制在155℃，得到均匀的沥青混合物；

2)将上述沥青混合物、乳化剂和水混合，控制温度55℃进行乳化30s，得到乳化后的沥青乳液。

实施例3

一种沥青乳液的组成包括：基质沥青70份、乳化剂选择椰油酰二乙醇酰胺5份、沥青结合剂选择三乙醇胺3份、有机酸类或其衍生物选择丙烯酸1份、水30份。

上述沥青乳液的制备方法，包括以下步骤：

1)将基质沥青与沥青结合剂、有机酸类或其衍生物混合，温度控制在160℃，得到均匀的沥青混合物；

2)将上述沥青混合物、乳化剂和水混合，控制温度50℃进行乳化30s，得到乳化后的沥青乳液。

实施例4

一种沥青乳液的组成包括：基质沥青60份、乳化剂选择十二烷基硫酸钠5份、沥青结合剂选择正己胺5份、有机酸类或其衍生物选择甲基丙烯酸3份、水40份。

上述沥青乳液的制备方法，包括以下步骤：

1)将基质沥青与沥青结合剂、有机酸类或其衍生物混合，温度控制在160℃，得到均匀的沥青混合物；

2)将上述沥青混合物、乳化剂和水混合，控制温度55℃进行乳化30s，得到乳化后的沥青乳液。

实施例5

一种沥青乳液的组成包括：基质沥青65份、乳化剂选择十二烷基硫酸钠5份、沥青结合剂选择三异丙醇胺5份、有机酸类或其衍生物选择丙烯酸3份、水35份。

上述沥青乳液的制备方法，包括以下步骤：

1)将基质沥青与沥青结合剂、有机酸类或其衍生物混合，温度控制在150℃，得到均匀的沥青混合物；

2)将上述沥青混合物、乳化剂和水混合，控制温度50℃进行乳化30s，得到乳化后的沥青乳液。

对比例1

除沥青乳液不添加有机酸类物质外，其它乳液的组成和比例以及流程和工艺同实施例1。

测试：沥青乳液性质测试

主要针对本申请上述实施例与对比例样品，以及市售的普通沥青乳液产品，进行化学稳定性以及沥青与集料粘结附着性能进行测试，来评价本发明的沥青乳液的路面性能。

市售样品为河北某化工公司生产的桶装沥青乳液成品。

化学稳定性测试：室温下，记录实施例与对比例的沥青乳液样品在容器中静置条件下出现混浊、聚集、氧化或破乳现象的时间。

粘结附着性能测试：对实施例1-3、对比例、市售的沥青乳液拌合集料得到的沥青路面混合料，参照《公路工程沥青及沥青混合料实验规程》(JTJ052)进行粘附力进行测试。具体采用花岗岩为拌合时集料，对其形成的沥青路面拌合料的粘附力进行评价。同时，收集另一组拌合料样品置于室外经过日照、雨水等自然条件下，观察其剥离情况，测试其粘附性能的持续性。

测试结果如表1所示。

表1

测试结果表明：本发明实施例在沥青乳液体系中加入结合剂以及有机酸或衍生物化合物，其得到的乳液体系更加稳定以及相容。同时在应用于路面施工后，拌合料中沥青的粘附性能强于现有技术中的乳液沥青，同时在服役后的附着持续性也得到保证，完全能够满足路用沥青在严苛自然条件下的应用。

本发明施工后的路面材料，也满足行业标准《公路沥青路面施工技术规范》的规定。本发明沥青乳液可以直接用于路面材料的服役，施工极其方便，安全性高，环保绿色。本发

以上描述了本发明优选实施方式，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员对在此公开的实施方案可进行并不偏离本发明范畴和精神的改进和变化。

Claims (9)

1.一种沥青乳液，包括以下重量份成分：

沥青50-70份

乳化剂1-5份

沥青结合剂1-5份

有机酸类或其衍生物1-3份

水30-50份。

2.根据权利要求1所述的沥青乳液，所述沥青结合剂选择含胺基结构的化合物。

3.根据权利要求1所述的沥青乳液，所述沥青结合剂选择烷基胺类或醇胺类化合物。

4.根据权利要求1所述的沥青乳液，所述烷基胺类或醇胺类选择正己胺、十二烷基硫醇、十二烷基胺、辛基胺、二异丙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺一种或多种。

5.根据权利要求1所述的沥青乳液，所述有机酸类或其衍生物选择丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的沥青乳液，所述乳化剂选择氨基酸钠、十二烷基硫酸钠、椰油酰二乙醇酰胺一种或多种。

7.根据权利要求1所述的沥青乳液，所述沥青乳液的pH值控制在5.0-7.0，优选6.0-7.0之间。

8.一种如果权利要求1-7之一所述的沥青乳液的制备方法，包括以下步骤：

1)将基质沥青与沥青结合剂、有机酸类或其衍生物混合，温度控制在130-160℃，得到均匀沥青混合物；

2)将上述沥青混合物、乳化剂和水混合，控制温度40-55℃进行乳化，

得到乳化后的沥青乳液。

9.根据权利要求1所述的沥青乳液，乳化时间为10-30s。

根据权利要求1所述的沥青乳液，步骤1)和2)混合各种原料时，

施加机械搅拌。