[发明专利]一种阳离子型沥青乳化剂制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及沥青乳化剂领域，特别是涉及一种阳离子型沥青乳化剂制备方法及其应用。

背景技术

乳化沥青以其工艺简单、节约资源、施工快捷和污染小的优点在公路建设中得到广泛应用，而乳化剂的性质是决定乳化沥青质量的关键因素之一。

国内外应用较多的沥青乳化剂多为阳离子型季铵盐类沥青乳化剂，由其得到的乳化沥青类型主要有：快裂快凝型、慢裂慢凝型、慢裂中凝型、慢裂快凝型。其中慢裂快凝型阳离子乳化沥青以其乳化性能优异，存储稳定，对基质沥青性能影响小，拌合时间充足，摊铺后成型快，与集料粘附力强而备受关注，可用于稀浆封层、微表处、拌合式路面铺筑，对路面的预防和维护起到良好的作用。

有关慢裂快凝型阳离子沥青乳化剂的报道有：李莉，张承红，杨郭等.沥青乳化剂的合成及乳化性能研究[J].化工时刊,2006,20(8):40-41,采用环烷酸、乙二胺为原料并用硫酸二甲酯对其进行季铵化反应得到了慢裂快凝型阳离子咪唑啉沥青乳化剂，但是制备工艺相对较复杂。中国专利CN1060661A公开了一种含有木质胺的复合型阳离子沥青乳化剂，价格低廉原料易得，属于慢裂型乳化剂，但需要添加助剂才能得到稳定的沥青乳液。以上文献或专利所报道的慢裂快凝型乳化剂制备工艺复杂，会使成本增加，而且存储稳定性差。

根据慢裂快凝工程的需要常常进行乳化剂的复配，非离子型沥青乳化剂能延缓沥青混合料的破乳时间，目前大多将非离子型乳化剂与阴阳离子乳化剂复配使用，但这种方法复杂，将逐渐被淘汰。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种阳离子沥青乳化剂的制备方法，该乳化剂首先由环氧氯丙烷和叔胺为原料反应合成中间体，再加入烷基酚聚氧乙烯醚和溶剂，在催化剂的作用下，制备出阳离子型沥青乳化剂，pH值为中性，工艺简单，成本低，不产生三废。本发明通过季铵化把非离子乳化剂分子引入到阳离子乳化剂分子中，制备了具有慢裂快凝性质的乳化剂，通过化学键将两个基团连接在一起，形成季铵盐结构。能够克服现有技术的缺点，得到的产品均匀、稳定，乳化效果好，且具有慢裂快凝的效果，对沥青性质无不良影响，适用性广，可满足不同性质的沥青乳化要求。季铵盐结构的存在，将明显的增强乳化剂的阳离子特性。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种阳离子型沥青乳化剂，包括以下步骤：

20℃下将环氧氯丙烷滴入装有叔胺的反应器，其配比为摩尔配比环氧氯丙烷:叔胺＝1:1~1.8，回流反应半小时，加入氢氧化钠使pH值大于10，然后升温到30~50℃，回流反应3~6小时，减压脱水，得到季铵盐中间体环氧丙基三甲基氯化铵；

然后再向上述中间体中依次加入溶剂、烷基酚聚氧乙烯醚、催化剂，其配比为摩尔比，中间体:溶剂:烷基酚聚氧乙烯醚:催化剂＝1:1.5~2:0.5~3:0.003~0.5，升温到50~80℃，反应3-5小时，用盐酸调节pH值为中性，即得到目标产物阳离子沥青乳化剂。

所述的叔胺为三甲胺，其浓度为三甲胺水溶液质量分数为33%。

所述的氢氧化钠摩尔浓度为2mol/L。

所述的溶剂为乙醇、甲醇、异丙醇和正丁醇中的一种或多种。

所述的烷基酚聚氧乙烯醚为壬基酚聚氧乙烯醚（10）、壬基酚聚氧乙烯醚（15）、壬基酚聚氧乙烯醚（30）。

所述的催化剂为四丁基溴化铵。

本发明的解决的另一个技术问题是提供一种阳离子沥青乳化剂的应用方法，包括以下步骤：

将上面得到的阳离子沥青乳化剂配制成质量百分比1~4%水溶液，加热至60~80℃，用盐酸将其pH值调整至1~6后，再加热至60~80℃，在预热的胶体磨中研磨60-120秒，将事先加热至130~150℃的石油沥青缓慢加入上述阳离子沥青乳化剂水溶液中，全部沥青加完后研磨60-120秒，其中石油沥青的用量占乳化沥青总质量的50~65%，即得到均匀稳定的乳化沥青。。

在本发明一个较佳实施例中，经性能测试数据为：乳化沥青为阳离子型，存储稳定天数>5d，筛上剩余量0.037%，蒸发残留量60.11%，与Ⅰ型级配石灰岩矿料拌合为慢裂型，初凝时间115min，产品达到指标要求。