CN101712625B - 两性慢裂快凝沥青乳化剂合成方法 - Google Patents

两性慢裂快凝沥青乳化剂合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型两性慢裂快凝沥青乳化剂的合成方法，属有机化学合成技术领域。该方法采用油酸与多胺反应生成酰胺多胺，然后加入氯乙酸发生卤代反应，制得沥青乳化剂剂，所述的多胺为二乙烯三胺和三乙烯四胺混合物。此工艺合成的乳化剂亲水基的水溶性比同类乳化剂的水溶性强，从而明显降低了临界胶束浓度(CMC)值，制作的沥青乳液颗粒也更加的细腻和均匀。能有效防止沥青沉降，提高沥青乳液储存稳定性，并能合理地调节电荷比例，在稀浆封层施工应用中扩大对石料的选择性，可使拌和时间充分，快凝效果明显，提高了工程质量。

Description

两性慢裂快凝沥青乳化剂合成方法
技术领域
本发明涉及一种沥青乳化剂合成方法，属有机化学合成技术领域。
背景技术
随着公路行业的发展，乳化沥青的应用涉及多个领域，乳化剂也出现了系列化和多样化的种类，如今高速公路稀浆封层和微表处在我国公路行业的普及，慢裂快凝乳化剂也得到广泛的应用。此类乳化剂生产的乳化沥青要求要和石料有充分的拌和时间，又要有快凝的效果。目前市场上稀浆封层和微表处应用乳化剂较多使用脂肪酰胺多胺类乳化剂，在施工中对石料选择性强。原因是脂肪酰胺的亲水基上电荷强度不够，形成的扩散双电层较弱，影响沥青乳液的储存稳定性，造成沥青乳液离析，导致施工中路面油石比不同，影响工程质量；并且单纯使用脂肪酰胺成本较高，复配其他非离子等乳化剂时又影响快凝的效果，因此推广应用受到很大阻碍。目前市场急需一种两性慢裂快凝沥青乳化剂。
发明内容
为满足市场需求，本发明目的在于提供一种新型两性慢裂快凝沥青乳化剂合成方法。
为实现本发明目的，针对目前沥青乳化剂的不足，本发明对传统慢裂快凝乳化剂的分子结构进行改进，采用以下技术方案合成了新型两性慢裂快凝乳化剂：将油酸与多胺反应生成酰胺多胺，然后加入氯乙酸发生卤代反应，制得本发明乳化剂产品。所述的多胺为二乙烯三胺和三乙烯四胺混合物。所述的多胺为二乙烯三胺和三乙烯四胺混合物，两者以重量比1∶1.4-2.0混合。油酸与多胺的重量比为1.5-2.2∶1；油酸为氯乙酸滴加量的2.5-2.7倍。
本发明创新点在于：对脂肪酰胺乳化剂进行改进，由于脂肪酰胺乳化剂电荷较弱，使其亲水亲油平衡(HLB)值达不到理想乳化沥青所用的比例。本发明引入氯乙酸试剂，发生卤代反应，能增强电荷；并且又引入了羧酸根离子，使乳化剂分子上既有阳离子基团又有阴离子基团，形成较强的扩散双电层，促使乳化沥青更加稳定。由于乳化剂分子上引入正负离子的作用，在稀浆封层施工中对各种石料有了广泛的选择性和适应性。同时考虑生产成本，采用二乙烯三胺和三乙烯四胺复合使用，在很大程度上降低了生产成本，便于工业化推广。
本发明优点在于：所用原料来源广泛，成本低。通过对反应过程中生成的乳化沥青性能进行检测对比，确定了适于工业化、较佳的工艺条件，使合成的乳化剂分子既含有阳离子基团又含有阴离子基团，增加了产品的乳化能力，其亲水基水溶性比同类乳化剂水溶性佳，能明显降低临界胶束浓度(CMC)值，使沥青乳液颗粒更加细腻和均匀；能有效防止沥青沉降，提高沥青乳液储存稳定性，并能合理地调节电荷比例，在稀浆封层施工应用中扩大对石料的选择性，可使拌和时间充分，快凝效果明显，提高了工程质量。通过检测各项性能指标均达到国家标准。
具体实施方式
为对本发明进行更好地说明，举实施例如下：
实施例1
取油酸68.3g，二乙烯三胺13.2g，三乙烯四胺18.7g，加入反应器中，升温至160℃反应5小时。降温至55℃加入95％乙醇25g，搅拌均匀。取27.5g氯乙酸溶解至50％含量水溶液中缓慢滴加，滴加完毕保持温度不高于60℃反应3小时。再和22.3g氯乙醇温度72℃反应2小时，得到202.5g产品，留做乳化沥青试验。
取70#沥青1000g，加热至130℃。乳化剂水溶液800g，其中乳化剂27g，调节PH值为2-3，加热至55℃，通过胶体磨制备沥青乳液。得到均匀、细腻的阳离子慢裂快凝乳化沥青。
乳化沥青性能指标如下：
  样品编号   脂肪酸类型   乳化沥青稳定性   粘接力   可拌合时间
  实施例1   油酸   稳定   合格   ＞2min
通过实验研究发现可以通过调节羧酸基团和阳离子基团的比例，来改善不同石料拌和的和易性，制成乳化沥青及稀浆封层混合料性能指标如下表所示：
微表处和稀浆封层乳化沥青技术指标：
Figure G2009100657648D00041
微表处和稀浆封层混合料技术指标
  项目   标准值   实测结果   试验方法
  可拌和时间(25℃)   不小于120s   300   ISSA TB-113
  粘聚力30min60min   不小于1.2N.m不小于2.0N.m   1..42.3   ISSA TB-139
  粘附砂量   不大于538g/m2   480   ISSA TB-109
  冲水剥离   不大于90％   60   ISSA TB-114
  湿轮磨耗损失浸水1h浸水6d   不大于538g/m2不大于807g/m2   475702   ISSA TB-100
通过实验得知，用该工艺合成的乳化剂生产的乳化沥青及混合料各项指标均达到和超出符合国家制定的各项标准。
对比例1
取混合脂肪酸57.7g，三乙烯四胺31.9g，加入反应器中，升温至160℃反应5小时。降温至55℃加入95％乙醇25g，搅拌均匀。取43.2g氯乙酸溶解至50％含量水溶液中缓慢滴加，滴加完毕保持温度不高于60℃反应3小时，再和17.2g氯丙烷温度72℃反应2小时，得到218g产品，留做乳化沥青试验。
取70#沥青1000g，加热至130℃。乳化剂水溶液800g，其中乳化剂27g，调节PH值为2-3，加热至55℃，通过胶体磨制备沥青乳液。得到均匀、细腻的阳离子慢裂快凝乳化沥青。
实测乳化沥青性能指标如下：
Figure G2009100657648D00051
对比例2
取硬脂酸60.3g，三乙烯四胺31g，加入反应器中，升温至160℃反应5小时。降温至55℃加入95％乙醇25g，搅拌均匀。取42g氯乙酸溶解至50％含量水溶液中缓慢滴加，滴加完毕保持温度不高于60℃反应3小时，再和16.7g氯丙烷温度72℃反应2小时，得到217g产品，留做乳化沥青试验。
取70#沥青1000g，加热至130℃。乳化剂水溶液800g，其中乳化剂27g，调节PH值为2-3，加热至55℃，通过胶体磨制备沥青乳液。得到均匀、细腻的阳离子慢裂快凝乳化沥青。
实测乳化沥青性能指标如下：
Figure G2009100657648D00052
对比例3
取油酸酸59.9g，三乙烯四胺31g，加入反应器中，升温至160℃反应5小时。降温至55℃加入95％乙醇25g，搅拌均匀。取42g氯乙酸溶解至50％含量水溶液中缓慢滴加，滴加完毕保持温度不高于60℃反应3小时。再和17.1g氯乙醇温度72℃反应2小时，得到217g产品，留做乳化沥青试验。
取70#沥青1000g，加热至130℃。乳化剂水溶液800g，其中乳化剂27g，调节PH值为2-3，加热至55℃，通过胶体磨制备沥青乳液。得到均匀、细腻的阳离子慢裂快凝乳化沥青。
实测乳化沥青性能指标如下：
Figure G2009100657648D00061
对比例4
取环烷酸46.8g，二乙烯三胺37.6g，加入反应器中，升温至160℃反应5小时。降温至55℃加入95％乙醇25g，搅拌均匀。取36.2g氯乙酸溶解至50％含量水溶液中缓慢滴加，滴加完毕保持温度不高于60℃反应3小时。再和29.4g氯乙醇温度72℃反应2小时，得到211.2g产品，留做乳化沥青试验。
取70#沥青1000g，加热至130℃。乳化剂水溶液800g，其中乳化剂27g，调节PH值为2-3，加热至55℃，通过胶体磨制备沥青乳液。得到均匀、细腻的阳离子慢裂快凝乳化沥青。
实测乳化沥青性能指标如下：
Figure G2009100657648D00062
通过与实施例1相同的系列试验，将对比例制得的乳化剂用于沥青的乳化，其性能试验如下表：
  样品编号   脂肪酸类型   乳化沥青稳定性   粘接力   可拌合时间
  对比例1 混合脂肪酸 不稳定 不合格 ＞2min
  对比例2 硬脂酸 稳定 不合格 不合格
  对比例3 油酸 稳定 合格 ＞2min
  对比例4 环烷酸 不稳定 不合格 ＞2min
由上表可知：本发明通过改变原材料及投料比，获得了较好质量的沥青乳化剂。

Claims (3)

1.两性慢裂快凝沥青乳化剂的合成方法，其特征在于，含有如下合成步骤：将油酸与多胺加热反应生成酰胺多胺，然后加入氯乙酸发生卤代反应，制得沥青乳化剂；所述的多胺为二乙烯三胺和三乙烯四胺混合物。
2.如权利要求1所述的两性慢裂快凝沥青乳化剂的合成方法，其特征在于，所述的二乙烯三胺和三乙烯四胺混合物两者以重量比1∶1.4-2.0混合。
3.如权利要求1或2所述的两性慢裂快凝沥青乳化剂的合成方法，其特征在于，油酸与多胺的重量比为1.5-2.2∶1；油酸为氯乙酸滴加量的2.5-2.7倍。
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