[发明专利]一种新型阳离子沥青乳化剂的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型阳离子沥青乳化剂的制备方法及其在彩色沥青乳化稀浆封层技术中应用，属于改性沥青稀浆封层技术领域。

背景技术

沥青和水是在沥青乳化剂的作用下进行乳化的。乳化之前，把乳化剂溶解在水中，溶液中乳化剂分子的亲水基与水分子接触，而疏水基背离水分子呈聚集态；乳化时，将溶液与热沥青混合，在物理搅拌的作用下，乳化剂疏水基散开，插入到沥青微粒中，随着乳化进行，每个沥青微粒表层都吸附了众多的乳化剂分子，乳化剂分子的亲水基插入水中，沥青和水之间形成了一层吸附层，乳化剂的电荷性质，决定着微粒电荷层的电荷性质，如图1所示为阳离子沥青乳化剂乳液微观结构。吸附层外层分布着乳化剂分子的亲水基，以氢键的方式结合周围的水分子，形成牢固的水合层，亲水基的数量越多，该膜层越牢固；吸附层的内层分布着乳化剂分子的疏水基，疏水基末端连接着沥青颗粒。

对于干燥的石料，与阳离子乳化沥青拌合时，乳液中的水作为极性分子与石料接触，并顺利进入石料内部毛细孔并铺展于石料表面。水相流动，带动着乳化剂分子移动，在乳化剂分子的疏水基的牵引下，沥青微粒也向石料表面移动。胺基及其衍生物基团和酸性或碱性石料都有吸附和亲和性，在与石料接触后，阳离子沥青乳化剂的亲水基能牢固与石料吸附。沥青微粒之间经过扩散和渗透融合到一起，石料表面完全被沥青覆盖，形成一层薄膜。乳液中的水分被挤出，经过物理挥发离开石料表面，阳离子乳化沥青破乳机理如图2所示。

沥青路面由于长期暴露在自然环境下，受到日晒、风吹、雨淋和冻融的作用，同时还要承受车辆的重复载荷作用。路面经过一段时期的使用后会出现疲劳，路面会呈现开裂、松散、老化和磨损等现象。如不及时维修处理，破损路面受地表水的侵蚀,将使基层软弹，路面的整体强度下降，导致路面的破坏。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有彩色沥青稀浆封层技术的不足，提供一种新型阳离子沥青乳化剂的制备方法及其在彩色沥青乳化稀浆封层技术中应用。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

根据本发明的一种新型阳离子沥青乳化剂的制备方法，以十二烷基二甲基叔胺、环氧氯丙烷和二甲胺为原料，同时利用环氧氯丙烷自身催化作用，合成一种新型阳离子沥青乳化剂N-(3-(N',N'-二甲基氨基)-2-羟基丙基)-N,N-二甲基十八烷-氯化铵。具体合成步骤如下：

(1)将10～30g十二烷基二甲基叔胺溶解在25～75mL有机溶剂中，然后逐滴加入5～15g环氧氯丙烷，在50～60℃的水浴搅拌下反应5～15小时，减压蒸馈得到中间产物，反应方程式如下：

(2)将10～30g步骤(1)的中间产物溶解在100～300mL有机溶剂中，逐滴加入8～24g浓度为33％的二甲胺水溶液，在60～70℃的水浴条件下搅拌反应3～9小时。用分液漏斗分离水相，再减压蒸馏除去有机溶剂，真空条件下60～80℃干燥至恒重，得到新型阳离子沥青乳化剂N-(3-(N',N'-二甲基氨基)-2-羟基丙基)-N,N-二甲基十八烷-氯化铵，反应方程式如下：

一种新型阳离子沥青乳化剂在彩色沥青乳化稀浆封层技术中应用，将基质沥青和新型阳离子沥青乳化剂经过乳化工艺制备而成一种颜色呈乳白色的乳化沥青，再将乳化沥青为胶结料，在摊铺过程中掺入一定色泽的颜料和石料，经过一定时间固化形成特定颜色的彩色沥青路面，则为彩色乳化沥青稀浆封层技术。

乳化沥青为阳离子慢裂快凝型乳化沥青，其详细技术指标见表1。

表1乳化沥青的技术指标

乳化沥青在密封储罐内保存，贮存时间二十天。当存放时间较长时，使用前应搅拌均匀后再使用。

本发明所述的一种添加乳化沥青的彩色沥青乳化稀浆封层混合料，其配料方案为：骨料：100份；乳化沥青：10～30份；细料：10～20份；颜料：5～10份；新型阳离子沥青乳化剂：1～5份；水：30～100份(需要根据试验，以及石料含水量确定)。通过机械剪切和聚合物改性等工艺制备而成。配料参数如表2所示。

表2彩色沥青乳化稀浆封层混合料配比

所述的新型阳离子沥青乳化剂在彩色沥青乳化稀浆封层技术中应用是将乳化沥青为胶结料，在摊铺过程中掺入一定色泽的颜料和石料，经过一定时间固化形成特定颜色的彩色沥青路面，则为彩色乳化沥青稀浆封层技术，具体制备步骤如下：

(1)按重量称取100份骨料、10～30份乳化沥青、10～20份细料、5～10份颜料、1～5份新型阳离子沥青乳化剂和30～100份水。