[发明专利]一种乳化沥青及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新材料开发和制备领域，更具体涉及一种乳化沥青及其制备方法。 

背景技术

沥青是一种常用的道路材料，也是建筑物防水处理、木材防腐处理、制备防潮油毡所必须的原料。由于沥青在常温下是固体或半固体状态，不经加热不具有流动性，所以在使用时必须进行预处理，使之成为沥青液。通常使用加热熔化、溶剂溶解和乳化等方法处理。通过加热使沥青乳化要消耗大量热能，平均熔化一吨沥青要消耗435公斤标准煤，而且在熔化过程中，沥青还会释放出对人体有毒、有害的臭气，对工人的健康非常不利；而溶剂处理要耗费许多价格高昂的有机溶剂，还存在溶剂挥发污染环境的问题。把沥青乳化分散在水中形成沥青乳液的方法具有处理设备简单，节省能耗，不产生臭气，无毒，不污染环境等优点，因此乳化沥青在道路建设和建筑行业得到广泛应用。乳化沥青是水包油型乳状液。铺路用的沥青乳液中一般含有质量分数为50％－70％的沥青，30％－50％的水和0.1％－3％的乳化剂。

最早使用的乳化沥青是20世纪初出现的阴离子沥青乳液，直到50年代阳离子沥青乳液出现之后它才被替代。阴离子沥青乳液制备过程中使用塔尔油钠盐、环烷酸钠、松香皂钾盐、石油磺酸钠、木质素磺酸盐等阴离子表面活性剂，由于阴离子表面活性剂吸附在沥青乳液颗粒表面使粒子带有负电荷，影响破乳、影响施工质量，所以阴离子沥青乳液的应用受到一定的限制。使用阳离子乳化剂制备沥青乳液则得到阳离子型沥青乳液。阳离子型乳化剂不仅具有良好的乳化力，而且对石料的粘附型较好，在冬季或雨季使用阳离子沥青乳液施工也不会影响施工质量。由于阳离子型沥青乳液具有节约能源，节约沥青，充分利用砂石资源，延长施工季节，减少环境污染等优点，又比阴离子型沥青乳液具有更好的使用性能，因此在道路建设与建筑物防护中得到广泛应用。

制备阳离子沥青乳液的乳化剂常用胺盐型乳化剂（如牛脂丙烯二胺、椰子油丙烯二胺、烷基丙撑二胺）或长链烷基季铵盐（如分子中带有十二碳至二十碳烷基的三甲基氯化铵）乳化剂，这些乳化剂成本较高，不少原料要依靠石油化学工业产品。

溶剂型木质素是用溶剂法生物质直接提取或从生物质原料酶解制备生物天然气、功能性多糖或生物乙醇、生物丁醇的残渣中提取出来的，整个提取过程都是在相对温和的条件下进行，天然木质素的很多功能团，如酚羟基、醇羟基和甲氧基等，都得到较好的保留，杂质含量低，分子量分布窄，化学活性强，溶剂型木质素比传统造纸工业的木质素产品具有更高的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种乳化沥青及其制备方法，以溶剂型木质素与醛、氰胺和胺通过缩合反应制备的溶剂型木质素的氰胺和胺类衍生物为乳化剂经过乳化工艺制备乳化沥青，该方法成本低，制得的乳化沥青性能优良，用于道路铺设或建筑材料，既能充分利用可再生资源，又可以减少石油化学品的消耗，具有显著的经济和社会效益。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种乳化沥青是使用溶剂型木质素的氰胺和胺类衍生物为乳化剂制备得到的。

所述的溶剂型木质素是采用溶剂法从含有木质素组分的生物质原料直接提取或从木片，竹子，草木秸秆发酵制备乙醇、功能性多糖或生物天然气的残渣中提取得到的天然高分子材料。

所述的乳化剂是采用溶剂型木质素为原料，与醛、氰胺或胺类化合物在催化剂的作用下通过缩合反应生成的溶剂型木质素的氰胺和胺类衍生物；所述的醛是甲醛、乙醛或糠醛；所述的氰胺是三聚氰胺或二氰二胺；所述的胺类化合物是三乙烯四胺、二乙烯三胺或脂肪族有机胺化合物（如乙二胺、己二胺、十八胺、N,N-二甲基十二胺）；所述的催化剂是氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种或多种混合物。

其制备方法的具体步骤为：

1）用溶剂型木质素与醛、氰胺或胺类化合物经过缩聚反应制备溶剂型木质素的氰胺和胺类衍生物

按质量份数称取15-20份溶剂型木质素,1-8份氰胺装入带搅拌的三口烧瓶中,加入40-90份质量分数是1%的氢氧化钠溶液或 15-20份质量分数是25%的氨水使之溶解,加入15-25份质量分数是37%的甲醛溶液,并升温至70-90℃,搅拌、反应1.0-2.5 h；用2.5mol/L的NaOH溶液调节使pH至10左右，待充分溶解后，加入20-30份的胺，维持70-90℃,恒温，缓慢滴加10-30份质量分数是37%的甲醛溶液，搅拌回流反应1.0-2.5 h；待反应结束，趁热倒出即得溶剂型木质素的氰胺和胺类衍生物溶液；

2）用溶剂型木质素的氰胺和胺类衍生物作为沥青乳化剂来制备乳化沥青