CN117683366A - 一种快速凝固型阴离子乳化沥青及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速凝固型阴离子乳化沥青及其制备方法，所述快速凝固型阴离子乳化沥青由包括如下重量百分含量原料制得：沥青53％～67％、阴离子乳化剂0.2％～1.2％、稳定剂0.2％～0.5％，余量为水；本发明通过对阴离子乳化剂的种类和用量选择，使得制备的快速凝固型阴离子乳化沥青能够迅速固化，水与成膜物质快速分离；快速凝固型阴离子乳化沥青颗粒粒径细小、致密度高，使细小的沥青微粒为超细、悬浮、微乳型乳液体系；具有很好的稳定性和较长的贮存时间，具体可储存12个月；快速凝固型阴离子乳化沥青具有较高的固含量，单位容积所能使用的成膜物质含量高，利于长途运输，成本核算好，而且粘度较低，乳液易于喷涂，并能够与固化剂水溶液可达到迅速全部破乳的技术效果。

Description

一种快速凝固型阴离子乳化沥青及其制备方法
技术领域
本发明涉及乳化沥青技术领域，具体涉及一种快速凝固型阴离子乳化沥青及其制备方法。
背景技术
乳化沥青种类很多，主要分为阳离子、阴离子和非离子乳化沥青，而阳离子和阴离子乳化沥青又进一步可分为快凝、中凝和慢凝型乳化沥青。
乳化沥青的用途广泛，过去主要应用在公路建设和维修领域，随着新技术、新工艺的开发及应用，人们在探索研究一些新的应用领域，如建筑防水、防潮、金属等防腐蚀、农业土壤改良及植物栽培及新型建材领域。
阳离子乳化沥青技术已经非常成熟，阳离子乳化沥青是通过乳化剂分子亲水基氨基与集料表面有良好的亲和性、吸附性形成过桥，沥青微粒通过乳化剂这个过桥达到集料表面，并与集料接触成膜。在成膜瞬间，沥青膜层与集料表面产生较大挤压力，将集料表面水分挤出，使之很快挥发。因此，阳离子乳化沥青破乳、凝结、成型较快。
阴离子乳化沥青的主要用途也为路用，根据阴离子乳化沥青的标准和用途，阴离子乳化沥青的破乳，只与碱性矿料粘附性较好，它是通过沥青本身与集料的粘附性而裹覆集料。乳化剂分子本身与集料表面亲和性、吸附性差，因而没有过桥的作用，在成膜时不能产生挤压力把水分挤出，均匀分布在沥青膜与集料表面间的水分是通过沥青微粒之间的间隙逐渐挥发的。由于乳化剂亲水基较多氢键缔合形成较为牢固的结合水，所以水分挥发很慢，所需时间较长。待水分完全发挥后，沥青膜层才能完全裹覆集料，因此，阴离子乳化沥青破乳、凝结成型慢。由于阳离子乳化沥青技术非常成熟，阴离子乳化沥青又有稳定性差、容易破乳等问题，阴离子乳化沥青的使用相对较少。
鉴于乳化沥青是与集料拌和来确定乳化沥青的破乳速度，对乳化沥青快速固化没有需求，对乳化沥青快速固化的速度也没有界定。有鉴于此，为满足新的市场需求，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速凝固型阴离子乳化沥青及其制备方法，本发明快速凝固型阴离子乳化沥青不与集料拌和，通过乳化剂种类和用量的具体限定，使用乳化剂，在满足这种新型乳化沥青快速凝固的基础上，尽可能减少乳化剂的使用量，以达到快速固化的要求。阴离子乳化剂用量大，乳液体系过于稳定，不利于快速凝固；阴离子乳化剂添加量太少，则产生乳液体系不稳定的问题，需要辅以少量稳定剂，以满足这种新型快速固化型阴离子乳化沥青乳液体系的稳定性。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明第一方面提供了一种快速凝固型阴离子乳化沥青，所述快速凝固型阴离子乳化沥青由包括如下重量百分含量原料制得：
沥青53％～67％、阴离子乳化剂0.2％～1.2％、稳定剂0.2％～0.5％，余量为水。
优选地，所述沥青为70#石油沥青或90#石油沥青，所述沥青中芳香分含量不低于45％。
优选地，所述阴离子乳化剂为油酸钠、松香酸钠、月桂酸钠、环烷酸钠、硬脂酸钠、月桂酸皂、木质素磺酸盐、磺化妥尔油皂、磺化琥珀酸、十二烷基硫酸钠、歧化松香酸钾和十二烷基苯磺酸钠中的至少一种；
所述稳定剂选自羧甲基纤维素钠、氢氧化钠、氢氧化钾、羟乙基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺和聚乙二醇中的至少一种。
优选地，所述快速凝固型阴离子乳化沥青的pH值为10.5～13.5，平均粒径为0.5～7.5um。
本发明第二方面提供了一种上述快速凝固型阴离子乳化沥青的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(a)将沥青加热至流体状态，得到流体沥青；
(b)将稳定剂和阴离子乳化剂分别配制成水溶液，得到稳定剂溶液和阴离子乳化剂溶液，然后，将稳定剂溶液添加至水中并搅匀后，再加入阴离子乳化剂溶液进行搅匀并调节pH值，得到皂液；
(c)将流体沥青和皂液泵入胶体磨进行高速剪切、粉碎、混合、研磨、乳化分散，得到所述快速凝固型阴离子乳化沥青。
优选地，所述步骤(a)中，沥青的温度为135～150℃；
所述步骤(b)中，水的温度为35～50℃；皂液pH值为10.5～13.5。
优选地，所述步骤(c)中，胶体磨中转子和定子间距0.8～1.2mm；胶体磨的出口温度为87℃～89℃。
优选地，所述快速凝固型阴离子乳化沥青的贮存期可达12个月。
本发明第三方面提供了一种所述快速凝固型阴离子乳化沥青的固化方法，所述固化方法包括将所述快速凝固型阴离子乳化沥青添加入固化剂水溶液，或将所述固化剂水溶液添加入快速凝固型阴离子乳化沥青，然后进行搅拌处理。
优选地，所述固化剂选自聚醚类固化剂、季铵盐类固化剂、聚二甲基氯化铵类固化剂、无机盐固化剂、氯化钙固化剂、硅酸镁铝固化剂、聚丙烯酰胺固化剂、聚合氯化铝固化剂、氯化镁固化剂、三氯化铁固化剂、硫酸铝固化剂、硫酸亚铁固化剂中的至少一种。
优选地，所述固化剂水溶液的浓度为3％～20％；
优选地，所述固化剂水溶液与所述保型速凝型阴离子乳化沥青的比例为2∶(0.5～1)。
所述搅拌处理时间为3～30s。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：
现有技术对阴离子乳化沥青的固化速度和固化效果没有严格的界定，瞬间凝固，不利于使用。本发明的要求恰恰相反，为满足特定的需求，本发明需要制备一种可瞬间/快速固化的阴离子乳化沥青乳液体系；在保证乳液体系稳定的基础上，尽可能减少乳化剂的使用量，以达到特定要求；乳液体系中其沥青颗粒粒径细小、致密度高，使细小的沥青微粒悬浮在乳液体系中，稳定、不结絮、不絮凝，具有很好的稳定性和较长的贮存时间，贮存期可达12个月；快速凝固型阴离子乳化沥青具有较高的固含量，单位容积所能使用的成膜物质含量高，利于长途运输，成本核算好；粘度较低，乳液易于喷涂；通过选用固化材料种类和用量，使得快速凝固型阴离子乳化沥青可容易、瞬间、全部固化等技术效果。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
以下各实施例中采用的原料如下：
各实施例中采用的沥青指标具体如表1所示
表1
实施例1
本实施例为一种快速凝固型阴离子乳化沥青，该快速凝固型阴离子乳化沥青由包括如下重量百分含量原料制得：
沥青53％、阴离子乳化剂0.3％、稳定剂0.2％，余量为水；
沥青为中海36-1重交沥青AH-70#；
阴离子乳化剂为月桂酸皂；
稳定剂为氢氧化钠；
快速凝固型阴离子乳化沥青的pH值为11。
上述快速凝固型阴离子乳化沥青的制备方法，所述制备方法包括，但不限于如下步骤：
(a)将沥青加热至流体状态，得到流体沥青，温度为150℃；
(b)将稳定剂和阴离子乳化剂分别配制成水溶液，得到稳定剂溶液和阴离子乳化剂溶液，然后，将稳定剂溶液添加至35℃的水中并搅匀后，再加入阴离子乳化剂溶液进行搅匀并调节pH值至11，得到皂液；
(c)将流体沥青和皂液泵入胶体磨进行高速剪切、粉碎、混合、研磨、乳化分散，得到所述快速凝固型阴离子乳化沥青，其中，胶体磨中转子和定子间距1mm，胶体磨的出口温度为87℃。
实施例2
本实施例为一种快速凝固型阴离子乳化沥青，该快速凝固型阴离子乳化沥青由包括如下重量百分含量原料制得：
沥青55％、阴离子乳化剂0.6％、稳定剂0.2％，余量为水；
沥青为福亚牌70#A级；
阴离子乳化剂为十二烷基硫酸钠；
稳定剂为氢氧化钾；
快速凝固型阴离子乳化沥青的pH值为11.5。
上述快速凝固型阴离子乳化沥青的制备方法，所述制备方法包括，但不限于如下步骤：
(a)将沥青加热至流体状态，得到流体沥青，温度为135℃；
(b)将稳定剂和阴离子乳化剂分别配制成水溶液，得到稳定剂溶液和阴离子乳化剂溶液，然后，将稳定剂溶液添加至50℃的水中并搅匀后，再加入阴离子乳化剂溶液进行搅匀并调节pH值至11.5，得到皂液；
(c)将流体沥青和皂液泵入胶体磨进行高速剪切、粉碎、混合、研磨、乳化分散，得到所述快速凝固型阴离子乳化沥青，其中，胶体磨中转子和定子间距1mm，胶体磨的出口温度为87℃。
实施例3
本实施例为一种快速凝固型阴离子乳化沥青，该快速凝固型阴离子乳化沥青由包括如下重量百分含量原料制得：
沥青58％、阴离子乳化剂0.7％、稳定剂0.3％，余量为水；
沥青为东海牌70#；
阴离子乳化剂为磺化妥尔油皂；
稳定剂为羧甲基纤维素钠；
快速凝固型阴离子乳化沥青的pH值为12.5。
上述快速凝固型阴离子乳化沥青的制备方法，所述制备方法包括，但不限于如下步骤：
(a)将沥青加热至流体状态，得到流体沥青，温度为145℃；
(b)将稳定剂和阴离子乳化剂分别配制成水溶液，得到稳定剂溶液和阴离子乳化剂溶液，然后，将稳定剂溶液添加至40℃的水中并搅匀后，再加入阴离子乳化剂溶液进行搅匀并调节pH值至12.5，得到皂液；
(c)将流体沥青和皂液泵入胶体磨进行高速剪切、粉碎、混合、研磨、乳化分散，得到快速凝固型阴离子乳化沥青，其中，胶体磨中转子和定子间距1mm，胶体磨的出口温度为88℃。
实施例4
本实施例为一种快速凝固型阴离子乳化沥青，该快速凝固型阴离子乳化沥青由包括如下重量百分含量原料制得：
沥青62％、阴离子乳化剂0.8％、稳定剂0.4％，余量为水；
沥青为韩国SK，AH-90#；
阴离子乳化剂为歧化松香酸钾；
稳定剂为羧甲基纤维素钠；
快速凝固型阴离子乳化沥青的pH值为11.5。
上述快速凝固型阴离子乳化沥青的制备方法，所述制备方法包括，但不限于如下步骤：
(a)将沥青加热至流体状态，得到流体沥青，温度为145℃；
(b)将稳定剂和阴离子乳化剂分别配制成水溶液，得到稳定剂溶液和阴离子乳化剂溶液，然后，将稳定剂溶液添加至40℃的水中并搅匀后，再加入阴离子乳化剂溶液进行搅匀并调节pH值至11.5，得到皂液；
(c)将流体沥青和皂液泵入胶体磨进行高速剪切、粉碎、混合、研磨、乳化分散，得到所述快速凝固型阴离子乳化沥青，其中，胶体磨中转子和定子间距1mm，胶体磨的出口温度为89℃。
实施例5
本实施例为一种快速凝固型阴离子乳化沥青，该快速凝固型阴离子乳化沥青由包括如下重量百分含量原料制得：
沥青65％、阴离子乳化剂1.2％、稳定剂0.5％，余量为水；
沥青为昆仑牌重交沥青AH-70#；
阴离子乳化剂为十二烷基苯磺酸钠；
稳定剂为聚乙烯醇；
快速凝固型阴离子乳化沥青的pH值为13.5。
上述快速凝固型阴离子乳化沥青的制备方法，所述制备方法包括，但不限于如下步骤：
(a)将沥青加热至流体状态，得到流体沥青，温度为145℃；
(b)将稳定剂和阴离子乳化剂分别配制成水溶液，得到稳定剂溶液和阴离子乳化剂溶液，然后，将稳定剂溶液添加至45℃的水中并搅匀后，再加入阴离子乳化剂溶液进行搅匀并调节pH值至13.5，得到皂液；
(c)将流体沥青和皂液泵入胶体磨进行高速剪切、粉碎、混合、研磨、乳化分散，得到所述快速凝固型阴离子乳化沥青，其中，胶体磨中转子和定子间距1mm，胶体磨的出口温度为89℃。
实施例6
本实施例为一种快速凝固型阴离子乳化沥青的固化方法，所述固化方法包括将所述快速凝固型阴离子乳化沥青添加入固化剂水溶液，并进行搅拌处理，固化剂水溶液浓度为10％；固化剂水溶液与快速凝固型阴离子乳化沥青的比例为2∶1；固化剂为氯化钙。
固化剂水溶液通过如下方法制得：
步骤一：将上述固化剂加入盛水的容器中，其中，水温为常温；
步骤二:使用搅拌器，在步骤一的水容器中顺时方向、匀速搅拌20min，此时出现泡沫，不需要处理；
步骤三：间歇15min；
步骤四：再次搅拌5min；
步骤五：静候10min，等待至水中的泡沫完全消失；
步骤六：再行匀速搅拌5min，待用。
实验例
分别获取实施例1～5制备得到的快速凝固型阴离子乳化沥青；对各快速凝固型阴离子乳化沥青的各性能指标进行检测，检验方法如表2所示，检验结果如表3～表7所示，其中，实施例1～5的快速凝固型阴离子乳化沥青指标一一对应表3～表7；
表2
表3
表4
表5
表6
表7
由表3～表7可知，上述五个实施例制备得到的快速凝固型阴离子乳化沥青的平均粒径达到0.5～7.5um范围内；贮存稳定性均达到12个月不破乳、不絮凝、不沉淀、不聚结，具有良好的稳定性；与所述固化剂水溶液直接混合搅拌，在3～30秒钟内均可达到固化100％的技术效果，水溶液和成膜物质快速分离。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种快速凝固型阴离子乳化沥青，其特征在于，由包括如下重量百分含量原料制得：
沥青53％～67％、阴离子乳化剂0.2％～1.2％、稳定剂0.2％～0.5％，余量为水。
2.根据权利要求1所述的快速凝固型阴离子乳化沥青，其特征在于，所述沥青为70#石油沥青或90#石油沥青，所述沥青中芳香分含量不低于45％。
3.根据权利要求1所述的快速凝固型阴离子乳化沥青，其特征在于，所述阴离子乳化剂为羧酸盐类、磺酸盐类和硫酸酯盐类；
所述阴离子乳化剂选自油酸钠、松香酸钠、月桂酸钠、环烷酸钠、硬脂酸钠、月桂酸皂、木质素磺酸盐、磺化妥尔油皂、磺化琥珀酸、十二烷基硫酸钠、歧化松香酸钾和十二烷基苯磺酸钠中的至少一种；
所述稳定剂选自羧甲基纤维素钠、氢氧化钠、氢氧化钾、羟乙基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺和聚乙二醇中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的快速凝固型阴离子乳化沥青，其特征在于，所述快速凝固型阴离子乳化沥青的pH值为10.5～13.5，平均粒径为0.5～7.5um。
5.权利要求1～4任一所述的快速凝固型阴离子乳化沥青的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)将沥青加热至流体状态，得到流体沥青；
(b)将稳定剂和阴离子乳化剂分别配制成水溶液，得到稳定剂溶液和阴离子乳化剂溶液，然后，将稳定剂溶液添加至水中并搅匀后，再加入阴离子乳化剂溶液进行搅匀并调节pH值，得到皂液；
(c)将流体沥青和皂液泵入胶体磨进行高速剪切、粉碎、混合、研磨、乳化分散，得到所述快速凝固型阴离子乳化沥青。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(a)中，沥青的温度为135～150℃；
所述步骤(b)中，水的温度为35～50℃；皂液pH值为10.5～13.5；
所述步骤(c)中，胶体磨中转子和定子间距0.8～1.2mm；胶体磨的出口温度为87℃～89℃。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述快速凝固型阴离子乳化沥青的贮存期为12个月。
8.权利要求1所述快速凝固型阴离子乳化沥青的固化方法，其特征在于，所述固化方法包括将所述快速凝固型阴离子乳化沥青添加入固化剂水溶液并进行搅拌处理，或将所述固化剂水溶液添加入快速凝固型阴离子乳化沥青并进行搅拌处理。
9.根据权利要求8所述的固化方法，其特征在于，所述固化剂包括聚醚类固化剂、季铵盐类固化剂、聚二甲基氯化铵类固化剂、无机盐固化剂、氯化钙固化剂、硅酸镁铝固化剂、聚丙烯酰胺固化剂、聚合氯化铝固化剂、氯化镁固化剂、三氯化铁固化剂、硫酸铝固化剂、硫酸亚铁固化剂中的至少一种；
所述固化剂水溶液的浓度为3％～20％。
10.根据权利要求8所述的破乳方法，其特征在于，所述固化剂水溶液与所述快速凝固型阴离子乳化沥青的比例为2∶(0.5～1)；
所述搅拌处理时间为3～30s。
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