CN101845228A

CN101845228A - 一种阳离子沥青乳化剂的组成、制备方法及其应用

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Publication number: CN101845228A
Application number: CN201010177660.9A
Authority: CN
Inventors: 王建荣
Original assignee: BEIJING NOVELITE Co Ltd
Current assignee: BEIJING NOVELITE Co Ltd
Priority date: 2010-05-20
Filing date: 2010-05-20
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2030-05-20
Also published as: CN101845228B

Abstract

本发明公开了一种阳离子沥青乳化剂的组成、制备方法及其应用，阳离子沥青乳化剂含有：(A)C₁₂～C₂₂的脂肪胺类，含量为15-35％；(B)C₁₂～C₂₂的脂肪烷基丙烯基二胺，含量10-25％；(C)C₁₂～C₂₂的脂肪酰胺基多胺，含量为10-30％；(D)一种非离子组分脂肪胺聚氧乙烯醚，含量为10-30％；(E)一种溶剂小分子醇类含量为20～55％。制备时先把溶剂E投入到反应釜中，升温至40-90℃，再把ABCD的投料依次加入到反应釜中，搅拌均匀后即可制得。本发明所述的阳离子沥青乳化剂可以直接乳化SBS改性沥青，克服了其它乳化剂只能乳化基质沥青，在乳化沥青中添加SBR胶乳后又容易离析，耐高温性能不好的缺点。

Description

一种阳离子沥青乳化剂的组成、制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及一种阳离子沥青乳化剂、制备方法及其应用，这种乳化剂制备的阳离子乳化沥青可应用于新建高等级沥青路面，也可以用于沥青路面或水泥路面的预防性养护和轻微病害的矫正性养护。用于新建沥青路面时，主要用作路面的改性粘层或者封层。用于预防性养护时，主要用于碎石封层和超薄磨耗层。

背景技术

乳化沥青尤其是阳离子乳化沥青由于具有节能环保、可以改善施工条件，并能有效地减少沥青过度老化等许多优良的应用特点，越来越广泛地在道路建设和维护中得到推广及应用。而且随着道路工程对沥青结合料的要求越来越高，更多的情况下要使用改性乳化沥青。目前改性乳化沥青多数是通过外加SBR胶乳的方式生产，SBR改性乳化沥青存在以下不足：①SBR胶乳主要改善沥青的低温性能，对沥青的高温性能改善不明显；②SBR胶乳和乳化剂的配伍性差，路用性能不好。为了提高改性乳化沥青的高温性能而对SBS改性沥青进行乳化通常存在乳化困难、乳液颗粒偏粗、储存稳定性差、实际路用性能不好等问题。

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，我国阳离子乳化剂主要是季铵盐及其复合物，品种少，价格昂贵，且生产的乳化沥青储存稳定性差，与石料的粘附性不好，且不能乳化SBS改性沥青，直接影响乳化沥青的路用性能。

发明内容

本发明的目的之一是克服现有技术中的缺点，提供了一种阳离子沥青乳化剂的组成，这种阳离子沥青乳化剂能直接乳化SBS改性沥青，使所制得的乳化沥青具有更好的路用性能。

本发明所述的阳离子沥青乳化剂含有四种活性组分A、B、C、D和一种溶剂E，活性组分A为C₁₂～C₂₂的脂肪胺类，分子式为R-NH₂，含量为15-35％，B为C₁₂～C₂₂的脂肪烷基丙烯基二胺，分子式为R-NH-C₃H₆-NH₂，含量10-25％，C为C₁₂～C₂₂的脂肪酰胺基多胺，代表结构式为：R-CO-NH-(C₂H₄-NH)nH，其中n为1～10，含量为10-30％，D为一种非离子组分脂肪胺聚氧乙烯醚，结构式为R为C₁₂～C₂₂的脂肪基，m、n均大于等于1且m+n为2～60，优选值为2-30，含量10-30％，溶剂E为一种小分子醇类，可以使用乙醇，异丙醇或者丁醇，优先使用异丙醇，溶剂的含量为20～55％，优选为25～40％。

本发明的另一个目的在于提出上述阳离子沥青乳化剂的制备方法及其用途。

本发明的阳离子乳化剂是一种复合物，生产时先把20～55％的溶剂E投入到反应釜中，升温至40-90℃，再把15-35％的A、10-25％的B、10-30％的C以及10-30％的D按照ABCD的投料顺序加入到反应釜中，搅拌均匀后即可制得。本发明所述的阳离子沥青乳化剂生产工艺简单易行，生产过程中没有三废排放，是一种环保型的产品。

本发明所述的阳离子沥青乳化剂可以直接乳化SBS改性沥青，克服了其它乳化剂只能乳化基质沥青，在乳化沥青中添加SBR胶乳后又容易离析，耐高温性能不好的缺点。本发明所述的乳化剂在生产乳化沥青时用量较低，每生产一吨普通乳化沥青只需添加该乳化剂2kg，每生产一吨SBS改性沥青是只需添加该乳化剂5kg，即可达到很好的乳化效果，所得乳液能够稳定储存，路用性能好，高低温性能都有明显改善，是一种高效型的乳化剂。

本发明所述的阳离子乳化剂制备的沥青乳液用于改性粘层油、碎石封层和超薄磨耗层。这种乳化剂制备的阳离子乳化沥青可应用于新建高等级沥青路面，也可以用于沥青路面或水泥路面的预防性养护和轻微病害的矫正性养护。用于新建沥青路面时，主要用作路面的改性粘层或者封层。用于预防性养护时，主要用于碎石封层和超薄磨耗层。

本发明所述的沥青乳化剂是一种阳离子乳化剂，使用时需用无机酸将皂液的pH值调成2.0-4.0才能发挥最佳的乳化效果。最常使用的酸为盐酸，最佳的pH值范围为2.0-2.5。生产乳化沥青时，包括以下步骤：先把乳化剂加入50-60℃的热水中，加入盐酸调整pH值为2.0-4.0，即为皂液，皂液中乳化剂的质量百分含量为0.4-2％；乳化基质沥青时，沥青的温度采用135-140℃，乳化剂用量为乳化沥青质量的0.2-0.3％，将沥青和皂液同时加入胶体磨中进行剪切后就可制得乳化基质沥青；乳化SBS改性沥青时改性沥青温度采用165-170℃，乳化剂用量为乳化沥青质量的0.5-1.0％，将改性沥青和皂液同时加入胶体磨中进行剪切后就可制得乳化SBS改性沥青。沥青用量视用途可以在45-65％之间进行调节，用作粘层油时，沥青含量可以用50-55％；用作碎石封层时，沥青用量采用63-68％；用作超薄磨耗层时，采用65-68％的改性沥青为宜。把按要求配好的皂液和沥青同时泵送至胶体磨或剪切机就可制得乳化沥青。

本发明的阳离子乳化剂可直接乳化SBS改性沥青，所得乳化改性沥青的储存稳定性好，高温抗车辙和低温抗开裂性能优异，从本质上解决了掺加SBR胶乳的乳化沥青容易离析，高低温性能不好的缺点。本乳化剂在生产过程中无三废排放，是一种环保型的高效乳化剂。

乳化沥青用作改性粘层油时，能有效的弥合裂缝，形成隔水层，可明显提高层间粘结力，明显提高封层强度及其抗变形能力，延长路面使用寿命；乳化沥青用作碎石封层时，由于乳化沥青具有很强的粘结力和较高的粘度，使得撒布的碎石和原路面紧密的粘结成一个整体，由于使用SBS改性剂，使得乳化沥青具有良好的抗温变能力和抗疲劳能力，还可抑制原路面裂缝的反射和发展，作为裂缝反射的应力吸收层，能使结构层的使用寿命延长3-5年。该乳化沥青还可用于超薄磨耗层时，具有路面构造深度大、抗滑性能好、行车噪声低的特点，主要应用于高等级沥青路面或水泥路面的预防性养护和轻微病害的矫正性养护，也可作为新建路面的表面磨耗层，可延长路面使用寿命8-12年。

具体实施方式

下面结合改性乳化沥青实施例进一步说明本发明，而不是限制本发明的范围。

实施例1

制备阳离子乳化剂：把35g十八胺、10g硬脂基-1，3-丙撑二胺和10gC₁₇H₃₅-CO-NH-C₂H₄-NH₂，以及10g十八胺聚氧乙烯醚(AC1802)按顺序投入到35g的异丙醇中，在80℃搅拌1h，使之混合均匀，得到阳离子乳化剂。

制备改性沥青：把辽河90#基质沥青加热到160℃，加入3.5％的SBS，保温搅拌60min，再用胶体磨研磨30-90min，制成SBS改性沥青。将SBS改性沥青在165～170℃保温备用。

制备皂液：称取该阳离子乳化剂5g，加入492g热水中，加入3g浓度为36％的盐酸，此时溶液的pH值为2.0，即为皂液。保持皂液的温度为55-60℃。

开启胶体磨，把500g温度为165℃的SBS改性沥青和上述皂液同时加入胶体磨中进行剪切后就可制得乳化SBS改性沥青。其性能见表1。这种乳化改性沥青适合用于新建路的改性粘层油。

实施例2

制备阳离子乳化剂：把15g十八胺、25g牛脂基-1，3-丙撑二胺和20gC₁₇H₃₅-CO-NH-(C₂H₄NH)₄H，以及15g十八胺聚氧乙烯醚(AC1810)按顺序投入到25g的异丙醇中，在90℃搅拌1h，得到阳离子乳化剂。

制备皂液：称取该阳离子乳化剂6g，加入341g热水中，加入3g浓度为36％的盐酸，此时溶液的pH值为2.0，即为皂液。保持皂液的温度为55-60℃。

开启胶体磨，把650g实施例1中制备的温度为165℃的SBS改性沥青和上述皂液同时加入胶体磨中进行剪切后就可制得乳化SBS改性沥青。此乳化沥青为高粘度高浓度乳化改性沥青，适合做高速公路的超薄磨耗层。其性能见表1。

实施例3

制备阳离子乳化剂：把15g氢化牛脂基伯胺、10g油基-1，3-丙撑二胺和30gC₁₇H₃₃-CO-NH-(C₂H₄-NH)₄H，以及10g十八胺聚氧乙烯醚(AC1820)按顺序投入到35g的异丙醇中，在80℃搅拌1h，得到阳离子乳化剂。

制备皂液：称取该阳离子乳化剂8g，加入358g热水中，加入4g浓度为36％的盐酸，此时溶液的pH值为2.0，即为皂液。保持皂液的温度为55-60℃。

开启胶体磨，把630g实施例1中制备的温度为165℃的SBS改性沥青和上述皂液同时加入胶体磨中进行剪切后就可制得乳化SBS改性沥青。此乳化沥青为高粘度乳化改性沥青，适合做高速公路的改性粘层油，也可用作碎石封层。其性能见表1。

实施例4

制备阳离子乳化剂：把15g十八胺、10g油基-1，3-丙撑二胺和10gC₁₇H₃₃-CO-NH-(C₂H₄-NH)₄H，以及30g十八胺聚氧乙烯醚(AC1830)按顺序投入到35g的异丙醇中，在80℃搅拌1h，得到阳离子乳化剂。

制备皂液：称取该阳离子乳化剂10g，加入305g热水中，加入5g浓度为36％的盐酸，此时溶液的pH值为2.0，即为皂液。保持皂液的温度为55-60℃。

开启胶体磨，把680g实施例1中制备的温度为165℃的SBS改性沥青和上述皂液同时加入胶体磨中进行剪切后就可制得乳化SBS改性沥青。此乳化沥青为高粘度高浓度乳化改性沥青，适合在高速公路养护作业中作为超薄磨耗层，也可用作碎石封层。其性能见表1。

对比例1(乳化基质沥青)

称取实施例1中的阳离子乳化剂3g，加入496g热水中，加入1g浓度为36％的盐酸，此时溶液的pH值为2.0，即为皂液。保持皂液的温度为55-60℃。

开启胶体磨，把500g温度为135℃的辽河90#基质沥青和上述皂液同时加入胶体磨中进行剪切后就可制得乳化沥青。其性能见表1。

对比例2(外掺SBR胶乳的改性乳化沥青)

称取市场上购买的某种阳离子乳化剂8g，加入486.5g热水中，然后加入3.5gSBR胶乳，再加入2g浓度为36％的盐酸，此时溶液的pH值为2.0，即为皂液。保持皂液的温度为55-60℃。

对比例3(其它乳化剂乳化的基质沥青)

称取市场上购买的某种阳离子乳化剂8g，加入490g热水中，再加入2g浓度为36％的盐酸，此时溶液的pH值为2.0，即为皂液。保持皂液的温度为55-60℃。

表1

测试方法：

1.筛上剩余量，T0652-1993；

2.标准粘度，T0621-1993；

3.蒸发残留物性质，a软化点，T0606-2000；b针入度，T0604-2000；低温延度，T0605-1993；

4.1天稳定度，T0655-1993。

由表1可以看出，由本发明的阳离子乳化剂制得的乳化SBS改性沥青的蒸发残留物与相应的普通乳化沥青残留物(对比例1)相比，可增加软化点15℃以上，明显改善了原沥青的高温性能。而且从表1可以看出，使用本专利的阳离子沥青乳化剂乳化的SBS改性沥青的低温性能比基质沥青有极大改善。相对于比外掺SBR胶乳的乳化沥青而言，SBS改性沥青的高温性能和低温性能也优于SBR胶乳改性沥青。

用本发明的阳离子乳化剂可直接乳化SBS改性沥青，所得乳化改性沥青的储存稳定性好，高温抗车辙和低温抗开裂性能优异，从本质上解决了掺加SBR胶乳的乳化沥青容易离析，高低温性能不好的缺点。本乳化剂在生产过程中无三废排放，是一种环保型的高效乳化剂。

Claims

1.一种阳离子沥青乳化剂，其特征在于，其含有四种活性组分A、B、C、D和一种溶剂E，活性组分A为C₁₂～C₂₂的脂肪胺类，分子式为R-NH₂，含量为15-35％，B为C₁₂～C₂₂的脂肪烷基丙烯基二胺，分子式为R-NH-C₃H₆-NH₂，含量10-25％，C为C₁₂～C₂₂的脂肪酰胺基多胺，结构式为：R-CO-NH-(C₂H₄-NH)_nH，其中n为1～10，含量为10-30％，D为一种非离子组分脂肪胺聚氧乙烯醚，结构式为

R为C₁₂～C₂₂的脂肪基，m、n均大于等于1且m+n为2～60，含量10-30％，溶剂E为一种小分子醇类，含量为20～55％。

2.权利要求1的阳离子沥青乳化剂，其特征在于，所述m+n优选值为2-30。

3.权利要求1的阳离子沥青乳化剂，其特征在于，所述溶剂E为乙醇，异丙醇或者丁醇，优先使用异丙醇，含量优选为25～40％。

4.权利要求1的阳离子沥青乳化剂的制备方法，其特征在于，步骤包括：先把20～55％的溶剂E投入到反应釜中，升温至40-90℃，再把15-35％的A、10-25％的B、10-30％的C以及10-30％的D按照ABCD的投料顺序加入到反应釜中，搅拌均匀后即可。

5.权利要求1的阳离子沥青乳化剂直接乳化SBS改性沥青。

6.权利要求1的阳离子沥青乳化剂乳化沥青的方法，其特征在于，包括以下步骤：先把乳化剂加入50-60℃的热水中，加入盐酸调整pH值为2.0-4.0，即为皂液，皂液中乳化剂的质量百分含量为0.4-2％；乳化基质沥青时，沥青的温度采用135-140℃，乳化剂用量为乳化沥青质量的0.2-0.3％，将沥青和皂液同时加入胶体磨中进行剪切后就可制得乳化基质沥青；乳化SBS改性沥青时改性沥青温度采用165-170℃，乳化剂用量为乳化沥青质量的0.5-1.0％，将改性沥青和皂液同时加入胶体磨中进行剪切后就可制得乳化SBS改性沥青。

7.一种包括权利要求1的阳离子沥青乳化剂的乳化SBS改性沥青。