專利名稱：一種多胺類慢裂快凝瀝青乳化劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種浙青乳化劑及其制備方法和應(yīng)用，具體來說為一種多胺類慢裂快凝浙青乳化劑及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)普遍采用的浙青乳化劑主要有三種季銨鹽類、木質(zhì)胺類和酰胺基多胺類。季銨鹽類浙青乳化劑就目前而言技術(shù)比較成熟，所得到的產(chǎn)品質(zhì)量比較穩(wěn)定，但該系類產(chǎn)品生產(chǎn)的乳化浙青大多屬于中裂型，適用于粘層灑布或表處施工。木質(zhì)胺類浙青乳化劑屬于慢裂型，但其產(chǎn)品質(zhì)量由于原料來源不同，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不太穩(wěn)定，所制備的乳化浙青的顆粒不均勻，成膜性較差。酰胺基多胺類浙青乳化劑是近幾年在慢裂快凝稀漿封層中使用較多的一類乳化劑，這類乳化劑可以提供多個胺基，多胺可以形成多個電荷點，電量大， 親水性強，有助于提高乳化能力，并且可以提供較好的拌合性能。當(dāng)浙青乳液與集料拌合時，由于多個離子基提供的多個電荷點，使得在破乳過程中，離子基與石料的接觸可以一個一個進行，由此即可達(dá)到“慢裂”的效果。慢裂快凝型浙青乳化劑用于稀漿封層以及微表處時，對路面的防護和維修能夠起到良好的作用，既能滿足攤鋪作業(yè)的時間要求，又能盡快開放繁忙的路面交通，因此備受關(guān)注。有關(guān)多胺類浙青乳化劑的報道有吳保國，陳英海，趙菊蘭，王書琴.木質(zhì)多胺乳化劑的合成和性能[J].化學(xué)工程師，1991 ;2 (20)。采用的是木質(zhì)素為原料，但木質(zhì)素原料來源對乳化劑的性能影響較大；安磊，崔巍，王寶慧，王冬美.混合多乙烯多胺型浙青乳化劑的合成及其性能測試[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2011 ;11 (31)。此類乳化劑在應(yīng)用中需要調(diào)節(jié)PH值為2，對酸性環(huán)境要求較高；王俊明，劉庭國，喬朝增.CRS-I型浙青乳化劑研制及其性能研究[J].中國公路學(xué)報，1996;12(4)。此類乳化劑在合成中需要加氫還原，對設(shè)備要求較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種新型的多胺類浙青乳化劑，該乳化劑能夠克服目前木質(zhì)胺類乳化劑帶來的不確定性，并且該乳化劑在PH值為弱酸性或中性的條件下使用也能夠很好的乳化浙青，避免了因酸性環(huán)境而對設(shè)備的高要求。用該乳化劑制備的乳化浙青均勻、穩(wěn)定，具有慢裂快凝的效果，并且該乳化劑對基質(zhì)浙青的性質(zhì)影響不大，適用范圍廣，可滿足不同類型的浙青及集料的施工要求。本發(fā)明的另一個目的是提供上述浙青乳化劑的制備方法，以多乙烯多胺和甲醛為原料合成的中間體，再通過與有機酸反應(yīng)，制備出了一種新型的多胺類浙青乳化劑。本發(fā)明的目的之三是提供上述浙青乳化劑的用途。將制備的乳化劑配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為廣3%的水溶液，用鹽酸將其pH值調(diào)到3 7后，加熱至6(T80°C，通過均質(zhì)機或膠體磨與加熱至12(T150°C的浙青進行攪拌，即可得到均勻的浙青乳液，其中浙青用量占乳化浙青總質(zhì)量的50飛5%。當(dāng)浙青乳化劑用于稀漿封層時，需要其慢裂快凝的性質(zhì)來滿足施工要求，本發(fā)明提供的乳化劑制備出的乳化浙青均勻，穩(wěn)定，應(yīng)用范圍廣，可滿足稀漿封層的施工要求。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種多胺類慢裂快凝浙青乳化劑，該乳化劑由以下方法制得將向多乙烯多胺中滴加甲醛，其配比為摩爾比多乙烯多胺甲醛=1:0.25 4，在室溫下反應(yīng)0. 5 2小時，然后升溫到110°C，反應(yīng)2小時，再升溫到16(T200°C，反應(yīng)廣3. 5小時后，降溫到10(Tll(rC，減壓脫水得到中間體；再按摩爾比多乙烯多胺有機酸=0. 5^4:1加入加入有機酸，在二甲苯為攜水劑，攜水劑加入量為每0. 06mol有機酸加5 15ml攜水劑，氮氣保護下，將體系升溫到16(T200°C，反應(yīng)5小時后，降溫到7(T80°C，減壓蒸餾，即得到多胺類慢裂快凝浙青乳化劑。所述的多乙烯多胺為二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。 所述的甲醛為37%-40%甲醛溶液或多聚甲醛。所述的有機酸為硬脂酸、油酸、環(huán)烷酸、十六酸、十四酸或月桂酸。所述的多胺類慢裂快凝浙青乳化劑的應(yīng)用方法，包括以下步驟將上面得到的多胺類浙青乳化劑配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為廣3%的水溶液，再用鹽酸將其PH值調(diào)到Tl后，加熱至6(T80°C，與12(T150°C的浙青進行攪拌，即可得到均勻的浙青乳液，其中浙青用量占乳化浙青總質(zhì)量的50飛5%。本發(fā)明中的新型多胺類浙青乳化劑分子結(jié)構(gòu)設(shè)計特點是多胺類具有多個電荷點，拌合時能夠延緩浙青微粒與石料接觸，滿足乳化浙青拌合時的慢裂要求；隨著水分的蒸發(fā)，多胺中的的氮對石料產(chǎn)生強烈吸附，使浙青微粒能在短時間內(nèi)與石料粘附，把水分?jǐn)D出，達(dá)到快凝的效果。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明所述的多胺類浙青乳化劑原料有機酸是一種常見的有機酸，所用的多乙烯多胺為常見的胺類，原料易得；得到的乳化劑所制備的乳化浙青均勻穩(wěn)定，經(jīng)破乳試驗為慢裂型，通過與石英砂的拌合實驗結(jié)果表明為快凝型，能滿足快速開放交通的要求；篩上剩余量小于0. 3%，蒸發(fā)殘留物含量大于60%，與礦料的粘附性大于2/3，經(jīng)低溫貯存穩(wěn)定度測試無結(jié)塊，通過對蒸發(fā)殘留物的針入度和殘留延度比的結(jié)果表明，對基質(zhì)浙青無不良影響，滿足道路用乳化石油浙青技術(shù)要求。
具體實施例方式下面結(jié)合浙青乳化劑的制備及其應(yīng)用實施例進一步說明本發(fā)明，本發(fā)明的范圍包括但不限于以下實施例。本發(fā)明實施例中根據(jù)《公路浙青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)標(biāo)準(zhǔn)進行檢測。本發(fā)明實施例中根據(jù)《公路工程浙青及浙青混合料試驗規(guī)程》(JTJ052-2000)標(biāo)準(zhǔn)進行性能試驗。實施例I一、多胺類慢裂快凝型浙青乳化劑的制備在250mL的三口燒瓶中，加入0. 06mol的二乙烯三胺，在攪拌下，滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37 40%的甲醛溶液5.611^，控制反應(yīng)溫度為室溫，反應(yīng)1.5小時。然后升溫到110°C，反應(yīng)2小時，繼續(xù)升溫到160°C，反應(yīng)3小時后，降溫到105°C，抽真空進行減壓蒸餾，真空度為0. 09兆帕，真空反應(yīng)0. 5小時，即得深紅色的中間體。在上述的中間體中加入0. 06mol的硬脂酸，IOml 二甲苯，在通氮氣的情況下升溫到160°C，反應(yīng)5小時后，降溫到80°C，抽真空進行減壓蒸餾，真空度為0. 09兆帕，即得深褐色的多胺類浙青乳化劑。二、乳化浙青的制備取上述得到的浙青乳化劑I. 2g，加入80ml水，配制成乳化劑水溶液，用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至4，加熱，保持溫度6(T70°C。稱取乳化浙青的公司提供的濱州90#浙青120g，加熱至12(Tl30°C，緩慢倒入在均質(zhì)分散機中攪拌的乳化劑水溶液中，充分?jǐn)嚢鑜min，即可得到均勻的浙青乳液。
經(jīng)性能測試數(shù)據(jù)為乳化浙青為陽離子型，可以穩(wěn)定存儲5d以上，篩上剩余量為
0.01%，蒸發(fā)殘留量為62. 3%，與I型級配石灰?guī)r礦料拌合為慢裂型，初凝時間為30min，產(chǎn)品達(dá)到《公路浙青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求。實施例2一、陽離子浙青乳化劑的制備按實施例I中的方法把0. 06mol的二乙烯三胺換為0. 12mol的三乙烯四胺進行反應(yīng)，得到深褐色的多胺類浙青乳化劑。二、乳化浙青的制備取上述得到的浙青乳化劑2. 0g，加入80ml水，配制成乳化劑水溶液，用鹽酸調(diào)節(jié)PH值至5，加熱，保持溫度6(T70°C。稱取濱州90#浙青120g，加熱至12(Tl30°C，緩慢倒入在均質(zhì)分散機中攪拌的乳化劑水溶液中，充分?jǐn)嚢鑜min，即可得到均勻的浙青乳液。經(jīng)性能測試數(shù)據(jù)為乳化浙青為陽離子型，可以穩(wěn)定存儲5d以上，篩上剩余量為
0.03%，蒸發(fā)殘留量為65. 9%，與I型級配石灰?guī)r礦料拌合為慢裂型，初凝時間為45min，產(chǎn)品達(dá)到《公路浙青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求。實施例3—、陽離子浙青乳化劑的制備按實施例I中的方法把0. 06mol的二乙烯三胺換為0. 18mol的四乙烯五胺進行反應(yīng)，得到深褐色的多胺類浙青乳化劑。二、乳化浙青的制備取上述得到的浙青乳化劑2. 4g，加入80ml水，配制成乳化劑水溶液，用鹽酸調(diào)節(jié)PH值至7，加熱，保持溫度6(T70°C。稱取濱州90#浙青120g，加熱至12(Tl30°C，緩慢倒入在均質(zhì)分散機中攪拌的乳化劑水溶液中，充分?jǐn)嚢鑜min，即可得到均勻的浙青乳液。經(jīng)性能測試數(shù)據(jù)為乳化浙青為陽離子型，可以穩(wěn)定存儲5d以上，篩上剩余量為
0.04%，蒸發(fā)殘留量為62. 0%，與I型級配石灰?guī)r礦料拌合為慢裂型，初凝時間為90min，產(chǎn)品達(dá)到《公路浙青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求。實施例4
—、陽離子浙青乳化劑的制備按實施例I中乳化劑的制備方法，把0. 06mol的硬脂酸換為0. 12mol的油酸進行反應(yīng)，即可得浙青乳化劑。二、乳化浙青的制備按實施例I中乳化浙青的制備方法制備乳化浙青，可以得到均勻穩(wěn)定的乳化浙青。實施例5一、陽離子浙青乳化劑的制備按實施例I中乳化劑的制備方法，把0. 06mol的硬脂酸換為0. 03mol的環(huán)烷酸進行反應(yīng)，即可得浙青乳化劑。二、乳化浙青的制備按實施例I中乳化浙青的制備方法制備乳化浙青，可以得到均勻穩(wěn)定的乳化浙青。實施例6一、陽離子浙青乳化劑的制備按實施例I中乳化劑的制備方法，把0. 06mol的硬脂酸換為0. 045mol的月桂酸進行反應(yīng)，即可得浙青乳化劑。二、乳化浙青的制備按實施例I中乳化浙青的制備方法制備乳化浙青，可以得到均勻穩(wěn)定的乳化浙青。實施例7一、陽離子浙青乳化劑的制備用實施例I中的方法，把0. 06mol的硬脂酸換為0. 12mol的硬脂酸進行反應(yīng)，即可得浙青乳化劑。二、乳化浙青的制備按實施例I中乳化浙青的制備方法制備乳化浙青，可以得到均勻穩(wěn)定的乳化浙青。實施例8—、陽離子浙青乳化劑的制備用實施例I中的方法，把5. 6ml的甲醛溶液換為15ml的甲醛溶液進行反應(yīng)，即可得浙青乳化劑。二、乳化浙青的制備按實施例I中乳化浙青的制備方法制備乳化浙青，可以得到均勻穩(wěn)定的乳化浙
青。權(quán)利要求
1.一種多胺類慢裂快凝浙青乳化劑，其特征為該乳化劑由以下方法制得 向多乙烯多胺中滴加甲醛，其配比為摩爾比多乙烯多胺甲醛=1:0. 25 4，在室溫下反應(yīng)0. 5^2小時，然后升溫到110°C，反應(yīng)2小時，再升溫到16(T200°C，反應(yīng)f 3. 5小時后，降溫到10(Tll(TC，減壓脫水得到中間體；再按摩爾比多乙烯多胺有機酸=0. 5 4:1加入有機酸，在二甲苯為攜水劑，攜水劑加入量為每0. 06mol有機酸加5 15ml攜水劑，氮氣保護下，將體系升溫到16(T20(TC，反應(yīng)5小時后，降溫到7(T80°C，減壓蒸餾，即得到多胺類慢裂快凝浙青乳化劑。
2.如權(quán)利要求I所述的多胺類慢裂快凝浙青乳化劑，其特征為所述的多乙烯多胺為二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。
3.如權(quán)利要求I所述的多胺類慢裂快凝浙青乳化劑，其特征為所述的甲醛為37%-40%甲醛溶液或多聚甲醛。
4.如權(quán)利要求I所述的多胺類慢裂快凝浙青乳化劑，其特征為所述的有機酸為硬脂酸、油酸、環(huán)烷酸、十六酸、十四酸或月桂酸。
5.如權(quán)利要求I所述的多胺類慢裂快凝浙青乳化劑的應(yīng)用方法，其特征為包括以下步驟 將上面得到的多胺類浙青乳化劑配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為f 3%的水溶液，再用鹽酸將其pH值調(diào)到3 7后，加熱至6(T80°C，與12(T150°C的浙青進行攪拌，即可得到均勻的浙青乳液，其中浙青用量占乳化浙青總質(zhì)量的50飛5%。
全文摘要
本發(fā)明為一種多胺類慢裂快凝瀝青乳化劑及其制備方法和應(yīng)用。該乳化劑由以下方法制得向多乙烯多胺中滴加甲醛，其配比為摩爾比多乙烯多胺甲醛＝1:0.25~4，在室溫下反應(yīng)0.5~2小時，然后升溫到110℃，反應(yīng)2小時，再升溫到160~200℃，反應(yīng)1~3.5小時后，降溫到100~110℃，減壓脫水得到中間體；再按摩爾比多乙烯多胺有機酸＝0.5~4:1有機酸，在二甲苯為攜水劑，將體系升溫到160~200℃，反應(yīng)5小時后，降溫到70~80℃，減壓蒸餾，即得到多胺類慢裂快凝瀝青乳化劑。本發(fā)明得到的乳化劑所制備的乳化瀝青均勻穩(wěn)定，經(jīng)破乳試驗為慢裂型，通過與石英砂的拌合實驗結(jié)果表明為快凝型，能滿足快速開放交通的要求。
文檔編號C08J3/03GK102719106SQ20121020785
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者劉雙旺, 孟清, 張倩, 張彤, 王月欣 申請人:河北工業(yè)大學(xué)