專利名稱：：一種抗凍性乳化瀝青及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種抗凍性乳化瀝青及其制備方法，該抗凍性乳化瀝青可用于公路養(yǎng)護、維修。
背景技術(shù)：
：在公路的養(yǎng)護及維修過程中，乳化瀝青是一種常用的材料之一。與熱瀝青相比，有節(jié)省能源、使用方便、環(huán)保等優(yōu)點。但以往所使用的乳化瀝青存在抗凍性能較差的缺點，冬季儲存時很容易因凍結(jié)而破乳，以致無法繼續(xù)使用。此外，采用乳化瀝青鋪筑的路面，冬季容易發(fā)生低溫收縮開裂或凍融松散，也是由于所采用的乳化瀝青抗凍性能較差引起的。以往的乳化瀝青只能在溫度高于-5°〇時使用，當?shù)陀?5°〇則發(fā)生凍結(jié)，融溶后便發(fā)生破乳，無法再使用。CN1554708A公開了一種路用冷拌冷鋪瀝青料，是將瀝青加熱至12(TC溶融，加入稀釋劑(柴油或煤油)、樹脂、聚氨酯、防凍劑(乙二醇或二甘醇)、促凝劑，攪拌均勻而得。該瀝青料是一種稀釋瀝青，并不是乳化瀝青，其中沒有水的成分。該方法為了彌補因稀釋劑的加入而使瀝青喪失原有的粘結(jié)性等性能，加入了高分子物質(zhì)樹脂和聚氨酯，不但步驟復(fù)雜，增加了制備成本，而且該專利產(chǎn)品不適于在有水存在的情況下使用，在應(yīng)用時必須保證路面干燥，與乳化瀝青相比，對施工環(huán)境條件要求較為嚴格。此外，加入柴油或煤油作為稀釋劑成本較高，而且當柴油或煤油揮發(fā)時還會污染空氣，操作人員在工作時會聞到很濃的油氣味，對人員的身體健康有害。添加乙二醇或二甘醇作為防凍劑，因其沸點較高不易揮發(fā)，不僅會使混合料的初凝時間延長，而且還會引起混合料松散，石料容易剝落。盡管該專利已經(jīng)加入了胺類促凝劑，使初凝時間加快，增強了石料表面的電荷性，從而提高了瀝青與石料的粘附性，但由于柴油(或煤油)及乙二醇(或二甘醇)的加入，會明顯降低瀝青的粘度和韌性，即使加入了胺類促凝劑也只能改善瀝青與石料之間的粘附性，但無法改善石料與石料之間的粘結(jié)性。所以，該專利在粘結(jié)性方面存在問題。從其實施例中馬歇爾穩(wěn)定度數(shù)據(jù)也能夠看出，混合料的粘結(jié)性不好，所以穩(wěn)定度較小。CN101148544A公開了一種冷灌縫瀝青乳液及其制備方法，該瀝青乳液中使用了少量的溶劑油，雖然較CN1554708A中柴油或煤油的用量低，但仍會在一定程度上使瀝青的粘結(jié)性變差，而且會增加成本，污染空氣。另外，CN101148544A單獨使用了陽離子乳化劑或陰離子乳化劑，由于該瀝青乳化體系較為復(fù)雜，而乳化劑單一，乳液的儲存穩(wěn)定性會存在問題。此外，該專利中使用了乙二醇或丙三醇，盡管二者抗凍性能好，但因其沸點較高不易揮發(fā)，應(yīng)用后存留于混合料中，會使瀝青的粘結(jié)性變差，使混合料不易硬化，新材料與舊路面之間的粘結(jié)性差，不易形成穩(wěn)固的粘結(jié)層。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種抗凍性能好、粘結(jié)性好、成本低的抗凍性乳化瀝青及其制備方法。該乳化瀝青可以實現(xiàn)在_5°C_251:時不凍結(jié)，避免了以往的乳化瀝青因冬季凍結(jié)而引起破乳，造成資源浪費，同時還可避免采用以往的乳化瀝青鋪筑的路面冬季發(fā)生凍結(jié)收縮開裂或凍融松散現(xiàn)象。本發(fā)明抗凍性乳化瀝青，包括基礎(chǔ)瀝青、乳化劑、醇、水，以抗凍性乳化瀝青的總重所用的醇類為乙醇、丙醇、異丙醇和叔丁醇中的一種或多種，優(yōu)選為叔丁醇。所用的基礎(chǔ)瀝青為石油瀝青，包括直餾瀝青、氧化瀝青、溶劑脫油瀝青、聚合物改性瀝青中的一種或多種，其針入度為40210(0.lmm)。所述的乳化劑最好選擇陽離子(或陰離子)與非離子復(fù)配型。其中，陽離子型乳化劑可以為烷基胺類、酰胺類、咪唑啉類、胺化木質(zhì)素類和季銨鹽類中的一種或多種。陰離子型乳化劑可以為羧酸鹽類、硫酸酯鹽類和磺酸鹽類乳化劑中的一種或多種。非離子型乳化劑可以為聚乙二醇型、多元醇型和聚醚型中的一種或多種。所用的水可以是自來水、工業(yè)水及河水中的一種或多種。本發(fā)明抗凍性乳化瀝青的制備方法是先把乳化劑溶于水中，然后再加入醇類，制備成皂液并加熱到40°C65t:備用；將基礎(chǔ)瀝青加熱至110°C165t:備用；將上述皂液和熱瀝青分別輸送到膠體磨中，經(jīng)膠體磨均勻分散及研磨后，成為水包油型乳液，當乳液溫度降到7(TC以下，最好是降到4(TC以下時出系統(tǒng)，得到抗凍性乳化瀝青。其中所述的經(jīng)膠體磨研磨后的乳液未降到出系統(tǒng)溫度時，可以采用換熱的方式，比如冷卻器進行降溫，然后出系統(tǒng)。本發(fā)明的抗凍性乳化瀝青具有如下優(yōu)點1、本發(fā)明使用的低級脂肪醇能夠與水任意比例互溶，而且在道路上應(yīng)用后，一部分醇揮發(fā)出去并能夠同時將水分攜帶揮發(fā)，縮短水分揮發(fā)的時間，加快混合料硬化速度，可迅速開放交通，避免因道路維修造成的交通擁堵；一部分醇仍存留于材料中起到抗凍效果。此外，由于低級脂肪醇的存在，提高了混合料的擴散性，當用于路面嵌縫修補時，混合料容易擴散到舊路面裂縫的深層部位，提高修補效果。2、本發(fā)明的抗凍性乳化瀝青，即使在_251:反復(fù)凍融也不會發(fā)生結(jié)塊現(xiàn)象，具有很好的抗凍性能。3、本發(fā)明所用的乳化劑是陽離子(或陰離子)與非離子復(fù)配型，可以提高乳液的穩(wěn)定性。4、本發(fā)明不使用柴油或溶劑油等油品，可以保持瀝青原有的良好性能，比如粘結(jié)性等，而且可降低成本，減輕因柴油或溶劑油分揮發(fā)造成的空氣污染及人身安全問題。5、本發(fā)明方法可以采用現(xiàn)有的工業(yè)裝置，不用進行改造即可實施。具體實施例方式下面結(jié)合實施例詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明不限于以下實施例。實施例1取針入度為148(0.lmm)的遼河原油直餾瀝青6400g，加熱至115"備用。取陽離子基礎(chǔ)瀝青乳化劑醇水40.0%65.0%，0.2%10.0%，10.0%20.0%，24.8%30.0%;型乳化劑氫化牛脂基丙撐二胺25g，非離子型乳化劑丙三醇脂肪酸酯5g，溶于2500g水中，待乳化劑充分溶解后，再加入異丙醇1070g，充分攪拌均勻，加熱到42t:，制備成皂液備用。然后將皂液和瀝青分別輸送到膠體磨中，經(jīng)膠體磨均勻分散及研磨后，成為水包油型乳液，再通過冷卻器使乳液溫度降低到60°C以下，從系統(tǒng)的出口流出，得到抗凍性乳化瀝青。具體結(jié)果見表l。實施例2取針入度為98(0.1mm)的茂名石化公司的阿曼原油溶劑脫油瀝青6000g，加熱至125t:備用。取陰離子型乳化劑十二烷基苯磺酸鈉100g，非離子型乳化劑聚氧乙稀山梨醇三油酸酯20g，溶于2480g水中，待乳化劑充分溶解后，再加入乙醇400g，叔丁醇lOOOg，充分攪拌均勻，加熱到5(TC，制備成皂液備用。然后將皂液和瀝青分別輸送到膠體磨中，經(jīng)膠體磨均勻分散及研磨后，成為水包油型乳液，再通過冷卻器使乳液溫度降低到50°C以下，從系統(tǒng)的出口流出，得到抗凍性乳化瀝青。具體結(jié)果見表1。實施例3取針入度為56(0.lmm)的齊魯石化公司的科威特原油氧化瀝青4200g，加熱至155t:備用。取陽離子型胺化木質(zhì)素乳化劑440g，非離子型乳化劑失水山梨醇硬脂酸酯160g，溶于3200g水中，待乳化劑充分溶解后，再加入丙醇2000g，充分攪拌均勻，加熱到55°C，制備成皂液備用。然后將皂液和瀝青分別輸送到膠體磨中，經(jīng)膠體磨均勻分散及研磨后，成為水包油型乳液，再通過冷卻器使乳液溫度降低到7(TC以下，從系統(tǒng)的出口流出，得到抗凍性乳化瀝青。具體結(jié)果見表l。實施例4取針入度為208(0.1mm)的SBS改性瀝青5000g，加熱至162。C備用。取陰離子型乳化劑硬脂酸鈉900g，非離子型乳化劑壬基酚聚氧乙烯醚(20)100g，溶于2400g水中，待乳化劑充分溶解后，再加入叔丁醇1600g，充分攪拌均勻，加熱到62°C，制備成皂液備用。然后將皂液和瀝青分別輸送到膠體磨中，經(jīng)膠體磨均勻分散及研磨后，成為水包油型乳液，再通過冷卻器使乳液溫度降低到4(TC以下，從系統(tǒng)的出口流出，得到抗凍性乳化瀝青。具體結(jié)果見表1。比較例1取針入度為148(0.1mm)的遼河原油直餾瀝青6400g，加熱至115。C備用。取陽離子型乳化劑氫化牛脂基丙撐二胺30g，溶于3570g水中，充分溶解并攪拌均勻，加熱到42°C，制備成皂液備用。然后將皂液和瀝青分別輸送到膠體磨中，經(jīng)膠體磨均勻分散及研磨后，成為水包油型乳液，再通過冷卻器使乳液溫度降低到60°C以下，從系統(tǒng)的出口流出，得到一種乳化瀝青。結(jié)果見表l。比較例2取針入度為208(0.1mm)的SBS改性瀝青5000g，加熱至162。C備用。取陰離子型乳化劑硬脂酸鈉900g，非離子型乳化劑壬基酚聚氧乙烯醚(20)100g，溶于4000g水中，充分溶解并攪拌均勻，加熱到62t:，制備成皂液備用。然后將皂液和瀝青分別輸送到膠體磨中，經(jīng)膠體磨均勻分散及研磨后，成為水包油型乳液，再通過冷卻器使乳液溫度降低到4(TC以下，從系統(tǒng)的出口流出，得到改性乳化瀝青。結(jié)果見表1。比較例3取針入度為208(0.1mm)的SBS改性瀝青5000g，加熱至162。C備用。取陰離子型乳化劑硬脂酸鈉900g，非離子型乳化劑壬基酚聚氧乙烯醚(20)100g，溶于2400g水中，待乳化劑充分溶解后，再加入乙二醇1600g，充分攪拌均勻，加熱到62t:，制備成皂液備用。然后將皂液和瀝青分別輸送到膠體磨中，經(jīng)膠體磨均勻分散及研磨后，成為水包油型乳液，再通過冷卻器使乳液溫度降低到4(TC以下，從系統(tǒng)的出口流出，得到改性乳化瀝青。結(jié)果見表1。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由表1數(shù)據(jù)可看出，本發(fā)明的抗凍性乳化瀝青及其混合料的抗凍性能好，而且保持了原有瀝青的粘結(jié)性，穩(wěn)定度較高。而比較例12中未加入醇類的情況下，抗凍性能明顯較差，比較例3采用乙二醇作為防凍劑，雖然抗凍性能較好，但其硬化較慢，而且粘結(jié)性不好，穩(wěn)定度明顯較差。權(quán)利要求一種抗凍性乳化瀝青，包括基礎(chǔ)瀝青、乳化劑、醇、水，以抗凍性乳化瀝青的總重量計基礎(chǔ)瀝青40.0％～65.0％，乳化劑0.2％～10.0％，醇10.0％～20.0％，水24.8％～30.0％；所用的醇類為乙醇、丙醇、異丙醇和叔丁醇中的一種或多種。2.按照權(quán)利要求1所述的乳化瀝青，其特征在于所述的醇類為叔丁醇。3.按照權(quán)利要求1所述的乳化瀝青，其特征在于所用的基礎(chǔ)瀝青為針入度為40210(0.lmm)的石油瀝青。4.按照權(quán)利要求3所述的乳化瀝青，其特征在于所用的石油瀝青為直餾瀝青、氧化瀝青、溶劑脫油瀝青和聚合物改性瀝青中的一種或多種。5.按照權(quán)利要求1所述的乳化瀝青，其特征在于所述的乳化劑為陽離子乳化劑或陰離子乳化劑與非離子型乳化劑復(fù)配型。6.按照權(quán)利要求5所述的乳化瀝青，其特征在于所述的陽離子型乳化劑為烷基胺類、酰胺類、咪唑啉類、胺化木質(zhì)素類和季銨鹽類中的一種或多種；非離子型乳化劑為聚乙二醇型、多元醇型和聚醚型中的一種或多種。7.按照權(quán)利要求5所述的乳化瀝青，其特征在于所述的陰離子型乳化劑為羧酸鹽類、硫酸酯鹽類和磺酸鹽類乳化劑中的一種或多種；非離子型乳化劑為聚乙二醇型、多元醇型和聚醚型中的一種或多種。8.權(quán)利要求17任一所述的乳化瀝青的制備方法，包括如下步驟先把乳化劑溶于水中，然后再加入醇類，制備成皂液并加熱到4(TC65t:備用，將基礎(chǔ)瀝青加熱至110°C165t:備用；將上述皂液和瀝青分別輸送到膠體磨中，經(jīng)膠體磨均勻分散及研磨后，成為水包油型乳液，當乳液溫度降到7(TC以下時出系統(tǒng)，得到抗凍性乳化瀝青。9.按照權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于所述的乳液溫度降到40°C以下時出系統(tǒng)，得到抗凍性乳化瀝青。10.按照權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于所述的經(jīng)膠體磨研磨后的乳液未降到出系統(tǒng)溫度時，采用換熱的方式降溫，然后出系統(tǒng)。11.按照權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于所述的換熱采用冷卻器。全文摘要本發(fā)明公開了一種抗凍性乳化瀝青及其制備方法。該乳化瀝青組合物中包括基礎(chǔ)瀝青、乳化劑、醇、水，所述的醇類為乙醇、丙醇、異丙醇和叔丁醇中的一種或多種。本發(fā)明的乳化瀝青使用低級脂肪醇，不加入柴油或煤油等稀釋劑，不但能夠縮短水分揮發(fā)的時間，加快混合料硬化速度，還能提高抗凍性能，在-5℃～-25℃時不凍結(jié)，而且還保持了原有瀝青的粘結(jié)性等優(yōu)良性能，避免了混合料冬季發(fā)生低溫收縮開裂或凍融松散現(xiàn)象。本發(fā)明的抗凍性乳化瀝青可用于公路養(yǎng)護、維修。文檔編號C08J3/03GK101724278SQ200810228428公開日2010年6月9日申請日期2008年10月29日優(yōu)先權(quán)日2008年10月29日發(fā)明者劉樹華,寧愛民,張靜,徐青柏,李志軍,程國香,范思遠,陳保蓮,陳杰申請人:中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院