[发明专利]一种双子咪唑啉季铵盐及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种双子咪唑啉季铵盐，是以长链有机酸和有机多胺经酰胺化、环化过程得到咪唑啉基体；然后以环氧氯丙烷和二烷基胺反应得到中间体；最后，将咪唑啉基体和中间体进行反应得到双子咪唑啉季铵盐。本发明所提供的双子咪唑啉季铵盐，具有以下优点：(1)本发明的沥青乳化剂，所用原料价廉易得，制备工艺简单，无需使用催化剂，生产成本低；(2)在分子结构设计上，将双季铵盐结构引入到乳化剂分子中，提高了乳化剂的水溶性和乳化性能；同时增加了阳离子的数量，显著降低乳化沥青破乳速度；(3)该沥青乳化剂对不同沥青均具有良好的乳化能力，制备的乳化沥青均匀细腻，储存稳定性好，可用于稀浆封层乳化沥青，也可用于微表处乳化沥青。

技术领域

本发明涉及一种快速开放交通型稀浆封层用沥青乳化剂及其制备方法，更具体地说是一种双子咪唑啉季铵盐及其制备方法和应用。

背景技术

随着国家公路网络结构的日趋完善，养护管理在整个公路系统中的主导地位将逐渐建立起来，我国公路将由大规模全面建设时期逐渐进入养护时期。基于乳化沥青具有节约能源、节省资源、延长施工季节和减少环境污染等优点，被认为是修复道路车辙、裂缝及其他多种路面病害的最有效、最经济的手段之一。

稀浆封层技术是采用机械设备将适当级配的乳化沥青、粗细集料、水、填料(水泥、石灰、粉煤灰、石粉等)和添加剂等按照设计配比拌和成稀浆混合料摊铺到原路面上形成的薄层。由于这些乳化沥青混合料稠度较稀呈浆糊状，铺筑厚度较薄，可以使磨损、老化、裂缝、光滑、松散等路面伤害处迅速得到恢复，起到防水、防滑、平整、耐磨和改善路面功能的封层作用。

快速开放交通型稀浆封层用乳化沥青既要求与集料有足够的可拌和时间，还要在摊铺后能迅速破乳成型，快速开放交通，因此对沥青乳化剂提出了很高的技术要求，其性能优劣将直接影响施工质量和进度。稀浆封层用沥青乳化剂为阳离子型乳化剂，但是目前广泛使用的阳离子型沥青乳化剂结构单一，多为中、快裂型或者慢凝类，无法满足稀浆封层技术慢裂快凝的要求。

关于慢裂快凝型的沥青乳化剂的有关文献报道有：发明专利CN102580607A公开了一种双季铵盐慢裂快凝沥青乳化剂的合成工艺，该乳化剂以混合脂肪酸、脂肪族叔胺和环氧氯丙烷为原料，经酰胺化、季铵化反应后得到双季铵盐型阳离子沥青乳化剂。但是反应过程中需要加入苯磺酸作为催化剂，产物提纯过程复杂且成本较高。

发明专利CN104530445A公开了一种慢裂快凝型沥青乳化剂的制备方法，该乳化剂以工业妥尔油脂肪酸和木质素为原料得到一种慢裂快凝型沥青乳化剂。原料为天然产物，价格虽便宜，但是存在来源不稳定，质量无法保证的问题。

发明专利CN103923325A公开了一种慢裂快凝型阳离子沥青乳化剂，该乳化剂由脂肪酸、三乙烯四胺为原料，在加入有机溶剂、抗氧化剂、催化剂条件下得到一种慢裂快凝型阳离子沥青乳化剂。本发明在乳化剂制备过程中采用微波加热技术，虽然使合成时间缩短，但是存在无法工业化生产的问题；而且需要加入非离子型表面活性剂进行物理混合后才能满足慢裂快凝的要求。

发明专利CN104877146A公开了一种含乙氧基的双阳离子沥青乳化剂及其制备和应用。该乳化剂以脂肪醇聚氧乙烯醚、环氧丙基三甲基氯化铵、长链叔胺和环氧氯丙烷为原料，在催化剂的作用下得到一种含乙氧基的双阳离子沥青乳化剂。该乳化剂虽合成工艺简单、价格低廉，但是该乳化剂中阳离子基团单一且需要通过调节非离子基团个数达到慢裂快凝的效果，在乳化性能和慢裂快凝效果方面仍需改进。

经上述分析，稀浆封层用乳化沥青，要求与集料有足够的可拌和时间，还要在摊铺后能迅速破乳成型，满足慢裂快凝的要求。目前稀浆封层用沥青乳化剂存在成本高、原料来源不稳定、慢裂快凝效果不好等缺点。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种性能优异的双子咪唑啉季铵盐，该乳化剂可作为稀浆封层用沥青乳化剂。本发明通过对乳化剂分子进行结构设计，将咪唑啉结构引入到双季铵盐分子中，从而得到一种乳化效果好、慢裂快凝效果好的沥青乳化剂。