一種微表處用瀝青乳化劑及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種微表處用瀝青乳化劑，是以摩爾比為1∶1～2的有機(jī)酸與有機(jī)多胺為反應(yīng)原料，在溶劑存在下通過(guò)酰胺化和環(huán)化反應(yīng)制備咪唑啉中間體，再加入與咪唑啉中間體摩爾比為1∶1～1.5∶1～1.5的有機(jī)酮和有機(jī)醛進(jìn)行曼尼希反應(yīng)得到瀝青乳化劑產(chǎn)品。本發(fā)明所述的瀝青乳化劑的優(yōu)點(diǎn)在于：制備該瀝青乳化劑的原料來(lái)源廣泛，低廉易得，質(zhì)量穩(wěn)定，制備方法簡(jiǎn)單，條件溫和，易控制，環(huán)境友好，易于工業(yè)化生產(chǎn)。該瀝青乳化劑對(duì)不同瀝青具有良好的乳化能力，制備的乳化瀝青微粒均勻細(xì)膩，儲(chǔ)存穩(wěn)定性好，可用于制備微表處用乳化瀝青，也可用于稀漿封層。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種微表處用瀝青乳化劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種瀝青乳化劑及其制備方法，更具體的說(shuō)涉及一種微表處用瀝青乳化劑及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]從20世紀(jì)30年代開(kāi)始，乳化瀝青逐漸在道路工程中得到應(yīng)用，最初主要是陰離子型瀝青乳液。至20世紀(jì)50年代又研制出了陽(yáng)離子瀝青乳液，至此乳化瀝青技術(shù)迅速發(fā)展起來(lái)。乳化瀝青的推廣和應(yīng)用在一定程度上改變了傳統(tǒng)的道路建設(shè)工藝，在環(huán)境保護(hù)、能源利用和路面服務(wù)性能等方面都發(fā)揮了十分積極的作用。
[0003]微表處是采用專(zhuān)用設(shè)備將聚合物改性乳化瀝青、集料、填料、水和添加劑等按合理配比拌和并攤鋪到原路面上，并能夠在攤鋪后I?2h內(nèi)迅速開(kāi)放交通的薄層結(jié)構(gòu)。微表處技術(shù)作為乳化瀝青技術(shù)的一個(gè)重要分支，可廣泛應(yīng)用于各等級(jí)公路的罩面和車(chē)轍填充，具有防水、防滑、耐磨、耐久等作用，被認(rèn)為是修復(fù)道路車(chē)轍及其他多種路面病害的最有效、最經(jīng)濟(jì)的手段之一，在歐美和澳大利亞已得到普及，并且正向世界其他地區(qū)推廣、發(fā)展。
[0004]微表處用乳化瀝青既要求與集料有足夠的可拌和時(shí)間，還要在攤鋪后能迅速破乳成型，快速開(kāi)放交通，因此對(duì)瀝青乳化劑提出了很高的技術(shù)要求，其性能優(yōu)劣將直接影響施工質(zhì)量和進(jìn)度。微表處用乳化瀝青所用的乳化劑要求為陽(yáng)離子乳化劑，實(shí)踐證明，由陽(yáng)離子型瀝青乳化劑制備的乳化瀝青與石料表面吸附力強(qiáng)，抗剝落性能好，成型速度快，早期強(qiáng)度高，但是由于其親水基團(tuán)具有較強(qiáng)的極性，因此破乳速度快，導(dǎo)致可拌和時(shí)間短，而微表處混合料為冷拌冷鋪型混合料，施工過(guò)程中呈稀漿狀態(tài)，考慮到施工和易性及快速開(kāi)放交通的要求，因此微表處用瀝青乳化劑要求為慢裂快凝型，否則難以滿(mǎn)足施工要求。
[0005]目前廣泛使用的陽(yáng)離子型瀝青乳化劑，主要有以下幾種類(lèi)型:烷基胺類(lèi)、季銨鹽類(lèi)、咪唑啉類(lèi)、酰胺類(lèi)和木質(zhì)胺類(lèi)。烷基胺類(lèi)乳化能力較好，通過(guò)調(diào)節(jié)pH值后帶有很強(qiáng)的正電荷，其制備的乳化瀝青一般破乳速度快，為快裂型；季銨鹽類(lèi)乳化劑本身為帶電狀態(tài)，其無(wú)法通過(guò)pH值調(diào)節(jié)拌和性能，與集料反應(yīng)較快，一般為中、快裂型；咪挫啉結(jié)構(gòu)中有一碳氮五元雜環(huán)，氮上的孤電子由于共軛效應(yīng)部分轉(zhuǎn)向環(huán)狀結(jié)構(gòu)，因此與質(zhì)子結(jié)合能力降低，由此制備的乳化瀝青破乳速度一般較慢；酰胺類(lèi)乳化劑，特別是烷基酰胺多胺類(lèi)乳化劑由于含有多個(gè)親水基，因此可以通過(guò)調(diào)節(jié)PH值得到性能各異的乳化瀝青，但是酰胺類(lèi)乳化劑在水中有水解現(xiàn)象；木質(zhì)胺類(lèi)是慢裂乳化劑的重要一類(lèi)，常用作稀漿封層用，但是其一般為慢凝類(lèi)乳化劑，對(duì)于微表處快速開(kāi)放交通的要求難以滿(mǎn)足。
[0006]關(guān)于慢裂快凝型的瀝青乳化劑的有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道有:中國(guó)專(zhuān)利CN201210207852公開(kāi)了一種多胺類(lèi)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:以一定摩爾比向多乙烯多胺中滴加甲醛，在室溫下反應(yīng)0.5?2小時(shí)，然后升溫到110°C，反應(yīng)2小時(shí)，再升溫到160?200°C，反應(yīng)I?3.5小時(shí)后，降溫到100?110°C，減壓脫水得到中間體；再按一定摩爾比加入有機(jī)酸和攜水劑，將體系升溫到160?200°C，反應(yīng)5小時(shí)后，降溫到70?80°C，減壓蒸餾，得到多胺類(lèi)慢裂快凝瀝青乳化劑。該發(fā)明所述的瀝青乳化劑為慢裂快凝型，但是其制備過(guò)程相對(duì)復(fù)雜。
[0007]發(fā)明專(zhuān)利CN103923325A公開(kāi)了一種慢裂快凝型陽(yáng)離子瀝青乳化劑，由以下組分組成:含16-22個(gè)碳的脂肪酸；三乙烯四胺；有機(jī)溶劑；抗氧化劑；催化劑和非離子型表面活性劑。本發(fā)明所述慢裂快凝型陽(yáng)離子型瀝青乳化劑制成的乳化瀝青用于稀漿封層，可以保證路面迅速凝結(jié)，開(kāi)放交通時(shí)間可以縮短至30-40min，實(shí)現(xiàn)快速通車(chē)。本發(fā)明所述瀝青乳化劑分四步反應(yīng)完成，在制備過(guò)程中采用微波加熱技術(shù)，使合成時(shí)間縮短，但是存在不易于工業(yè)化生產(chǎn)的問(wèn)題。
[0008]CN103030983A公開(kāi)了一種高彈改性乳化瀝青，它主要由普通瀝青、乳化劑、改性劑和水為原料制得的；所述的普通瀝青采用SK70#基質(zhì)瀝青，所述乳化劑為陽(yáng)離子瀝青乳化劑，所述改性劑由SBR膠乳、SBS膠乳及高彈I號(hào)改性劑組成。同時(shí)，專(zhuān)利權(quán)人在CN103073232A中公開(kāi)了利用上述高彈改性瀝青為原料的微表處混合料。上述兩發(fā)明所用的瀝青乳化劑為慢裂快凝型陽(yáng)離子瀝青乳化劑，但是未公開(kāi)其具體結(jié)構(gòu)。
[0009]申請(qǐng)?zhí)枮?01210114643.X名稱(chēng)為“用于微表處的咪唑啉類(lèi)陽(yáng)離子瀝青乳化劑的制備方法“的發(fā)明專(zhuān)利，公開(kāi)了一種用于微表處的咪唑啉類(lèi)陽(yáng)離子瀝青乳化劑的制備方法，其使用羧酸和多乙烯多胺在攜水劑回流條件反應(yīng)制得咪唑啉。上述專(zhuān)利的最終產(chǎn)物為羧酸與多乙烯多胺生成的咪唑啉，慢裂快凝效果一般，且制備過(guò)程中需使用金屬離子化合物作為催化劑。
[0010]授權(quán)號(hào)為CN102675890B的發(fā)明提供了一種微波加熱破乳慢裂快凝型改性乳化瀝青及其制備方法，采用一定比例的瀝青、陽(yáng)離子-陰離子-非離子三元復(fù)合乳化劑及助劑在高剪切力作用下乳化而成的瀝青乳液。本發(fā)明所用的乳化劑為陽(yáng)離子-陰離子-非離子三元復(fù)合乳化劑，由烷基酰胺基多胺或胺化木質(zhì)素陽(yáng)離子表面活性劑、烷基磺酸鈉或木質(zhì)素磺酸鹽陰離子表面活性劑、聚氧乙烯型或多元醇型非離子表面活性劑組成。
[0011]發(fā)明專(zhuān)利CN102580607A公開(kāi)了一種雙季銨鹽慢裂快凝瀝青乳化劑的合成工藝，該乳化劑以混合脂肪酸、長(zhǎng)鏈脂肪胺、芳烴類(lèi)溶劑及催化劑為原料，經(jīng)酰胺化、季銨化，再與脂肪族季銨鹽中間體反應(yīng)得到雙季銨鹽型陽(yáng)離子瀝青乳化劑，反應(yīng)過(guò)程較為復(fù)雜。
[0012]CN102604125B公布了一種慢裂快凝型陽(yáng)離子瀝青乳化劑及其制備方法和應(yīng)用。該乳化劑由以下步驟制備而得:低溫下將環(huán)氧氯丙烷滴入裝有叔胺的反應(yīng)器，升溫反應(yīng)得到季銨鹽中間體環(huán)氧丙基三甲基氯化銨；然后再向上述中間體中加入烷基酚聚氧乙烯醚及溶劑、催化劑，反應(yīng)3-5小時(shí)，即得到目標(biāo)產(chǎn)物聚氧乙烯型慢裂快凝型陽(yáng)離子瀝青乳化劑。
[0013]李莉等[李莉，張承紅，楊郭，等.瀝青乳化劑的合成及乳化性能研宄[J].化工時(shí)干IJ，2006，20 (8):40-41]采用環(huán)烷酸、乙二胺合成了咪唑啉陽(yáng)離子瀝青乳化劑，并用硫酸二甲酯進(jìn)行季銨化得到慢裂快凝型瀝青乳化劑，此方法中使用硫酸二甲酯為季銨化試劑，存在嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。
[0014]經(jīng)上述分析，微表處用乳化瀝青，要求與集料有足夠的可拌和時(shí)間，還要在攤鋪后能迅速破乳成型，快速開(kāi)放交通，目前微表處用瀝青乳化劑普遍存在慢裂快凝效果不好，對(duì)不同瀝青及集料適應(yīng)性差，價(jià)格昂貴，原料來(lái)源受限制及環(huán)境友好性不佳等缺點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的目的之一是提供一種微表處用瀝青乳化劑，該乳化劑首先以有機(jī)酸、有機(jī)多胺經(jīng)酰胺化和環(huán)化反應(yīng)制備咪唑啉中間體，由于由有機(jī)多胺，特別是三胺基以上的多胺制備出的咪唑啉結(jié)構(gòu)中仍有未反應(yīng)的胺基，其與集料的吸附性很強(qiáng)，破乳速率快，難以滿(mǎn)足慢裂效果，因此本發(fā)明進(jìn)一步將咪唑啉中間體與有機(jī)醛和有機(jī)酮經(jīng)曼尼希反應(yīng)使胺基上的活潑氫反應(yīng)，以達(dá)到控制其與集料的吸附性能，由該瀝青乳化劑制備的乳化瀝青具有良好的慢裂快凝效果，與集料有足夠的可拌和時(shí)間，并且在攤鋪后可以快速成型，達(dá)到微表處快速開(kāi)放交通的要求。
[0016]本發(fā)明的目的之二是提供一種微表處用瀝青乳化劑的制備方法，該乳化劑以有機(jī)多胺、有機(jī)酸為原料，制得咪唑啉中間體，再將咪唑啉中間體與有機(jī)醛和有機(jī)酮進(jìn)行曼尼希反應(yīng)接枝改性制備出具有慢裂快凝效果的瀝青乳化劑，該制備方法簡(jiǎn)單，產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定，乳化性能優(yōu)良，慢裂快凝效果明顯。
[0017]本發(fā)明提供的技術(shù)方案之一是提供一種微表處用瀝青乳化劑，是以摩爾比為I: I?2的有機(jī)酸與有機(jī)多胺為反應(yīng)原料，在溶劑存在下通過(guò)酰胺化和環(huán)化反應(yīng)制備咪唑啉中間體，再加入與咪唑啉中間體摩爾比為1:1?1.5: I?1.5的有機(jī)酮和有機(jī)醛進(jìn)行曼尼希反應(yīng)得到瀝青乳化劑產(chǎn)品。
[0018]所述的有機(jī)酸為癸酸、月桂酸、十四酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、環(huán)烷酸、妥爾油酸、松香酸中的一種或幾種。
[0019]所述的有機(jī)多胺為乙二胺、羥乙基乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一種。
[0020]所述的溶劑為甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯、對(duì)二甲苯、混二甲苯、石油醚中的一種。
[0021]所述的有機(jī)酮為丙酮、丁酮、戊酮、環(huán)己酮中的一種。
[0022]所述的有機(jī)醛為甲醛、甲醛水溶液或可解離出甲醛的聚甲醛。
[0023]本發(fā)明提供的技術(shù)方案之二是提供一種微表處用瀝青乳化劑的制備方法，是以摩爾比為1:1?2的有機(jī)酸與有機(jī)多胺為反應(yīng)原料，加入占反應(yīng)原料總重量為20?50wt%的溶劑，攪拌升溫至140?180°C，恒定溫度反應(yīng)2?4小時(shí)，然后在真空條件下升高反應(yīng)體系溫度至220?260°C，繼續(xù)反應(yīng)2?6小時(shí)，脫除溶劑和生成的水，得到咪唑啉中間體，將溫度降至70?90°C后，加入與咪唑啉中間體摩爾比為1:1?1.5: I?1.5的有機(jī)酮和有機(jī)醛，將體系PH值調(diào)至2?6，在90?130°C條件下攪拌反應(yīng)2?4小時(shí)，即得到瀝青乳化劑產(chǎn)品。
[0024]所述的優(yōu)選工藝條件為:有機(jī)酸與有機(jī)多胺摩爾比為1:1?1.3，加入占反應(yīng)原料總重量為25?35wt%的溶劑，攪拌升溫至150?165°C，恒定溫度反應(yīng)2.5?3.5小時(shí)，然后在真空條件下升高反應(yīng)體系溫度至230?240°C，繼續(xù)反應(yīng)3?4.5小時(shí)，脫除溶劑和生成的水，得到咪唑啉中間體，將溫度降至80?85°C后，加入與咪唑啉中間體摩爾比為1:1?1.2:1?1.3的有機(jī)酮和有機(jī)醛，將體系pH值調(diào)至3?5，在100?115°C條件下攪拌反應(yīng)2.5?3小時(shí)，得到瀝青乳化劑產(chǎn)品。
[0025]本發(fā)明的技術(shù)方案之三是提供一種微表處用乳化瀝青的制備方法，將所述的微表處用瀝青乳化劑按乳化瀝青總質(zhì)量的1.0?3.0wt %配制成水溶液，加入改性劑固含量占瀝青質(zhì)量3.0?5.0wt %改性劑乳液，用酸將其調(diào)節(jié)pH值為2?5，加熱至45?70°C，通過(guò)膠體磨與加熱至I1?140°C的基質(zhì)瀝青充分剪切混合制備出瀝青含量為50?7(^1:%的乳化瀝青。
[0026]所述的優(yōu)選工藝條件為:瀝青乳化劑按乳化瀝青總質(zhì)量的1.2?2.4wt%配制成水溶液，用酸將其調(diào)節(jié)PH值為2?4，加入改性劑固含量占瀝青質(zhì)量3.0?4.0wt %改性劑乳液，加熱至50?65°C，通過(guò)膠體磨與加熱至125?135°C的基質(zhì)瀝青充分剪切混合制備出瀝青含量為60?65wt%的乳化瀝青。
[0027]所述的調(diào)節(jié)pH值所用的酸為鹽酸、甲酸、乙酸、磷酸中的一種。
[0028]所述的改性劑為陽(yáng)離子型SBR膠乳。
[0029]本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于乳化劑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以咪唑啉結(jié)構(gòu)為基體，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行接枝改性，調(diào)節(jié)親水基團(tuán)與集料表面的吸附作用，控制乳化瀝青的破乳速率。本發(fā)明以有機(jī)酸、有機(jī)多胺制備咪唑啉中間體，再將咪唑啉中間體與有機(jī)醛和有機(jī)酮經(jīng)曼尼希反應(yīng)進(jìn)行改性，調(diào)節(jié)親水端的電荷強(qiáng)度和空間位阻，改善慢裂性能和乳化性能，以使制備的乳化瀝青具有良好的慢裂快凝效果，達(dá)到微表處快速開(kāi)放交通的要求。
[0030]本發(fā)明所述的瀝青乳化劑的優(yōu)點(diǎn)在于:制備該瀝青乳化劑的原料來(lái)源廣泛，低廉易得，質(zhì)量穩(wěn)定，制備方法簡(jiǎn)單，條件溫和，易控制，環(huán)境友好，易于工業(yè)化生產(chǎn)。該瀝青乳化劑對(duì)不同瀝青具有良好的乳化能力，制備的乳化瀝青微粒均勻細(xì)膩，儲(chǔ)存穩(wěn)定性好，可用于制備微表處用乳化瀝青，也可用于稀漿封層。

【具體實(shí)施方式】
[0031]實(shí)施例1
[0032]將十四酸與羥乙基乙二胺以摩爾比為1:1加入到三口燒瓶中，加入占反應(yīng)原料總重量25wt %的甲苯為溶劑，攪拌升溫至150°C，恒定溫度反應(yīng)2.5小時(shí)，然后在真空條件下升高反應(yīng)體系溫度至230°C，繼續(xù)反應(yīng)3小時(shí)，脫除溶劑和生成的水，得到咪唑啉中間體，將溫度降至80°C后，加入與咪唑啉中間體摩爾比為1:1:1的丙酮和甲醛，將體系pH值調(diào)至3，在100°C條件下攪拌反應(yīng)2.5小時(shí)，得到瀝青乳化劑產(chǎn)品。
[0033]將上述制備的微表處用瀝青乳化劑按乳化瀝青總質(zhì)量的3.0wt%配制成水溶液，加入SBR膠乳(固含量占瀝青質(zhì)量的3.0wt % )，用鹽酸將其調(diào)節(jié)pH值為2.0，加熱至55°C，通過(guò)膠體磨與加熱至120°C的AH-90基質(zhì)瀝青充分剪切混合制備出瀝青含量為60wt %的乳化瀝青。
[0034]對(duì)上述所制備的乳化瀝青進(jìn)行性能測(cè)試:乳化瀝青為陽(yáng)離子型，體積平均粒度為
2.3 μ m，I天和5天的貯存穩(wěn)定性分別為0.3%和2.6%，篩上剩余量為0.01 %，蒸發(fā)殘留物含量為62.lwt%，與MS-3型玄武巖集料拌和為慢裂型，可拌和時(shí)間為大于180s，初凝時(shí)間20mino
[0035]對(duì)比實(shí)施例1
[0036]將實(shí)施例1中未經(jīng)曼尼希反應(yīng)而制備的咪唑啉中間體作為瀝青乳化劑，用于制備乳化瀝青，制備乳化瀝青的條件同實(shí)施例1。多所制備的乳化瀝青進(jìn)行性能測(cè)試:乳化瀝青為陽(yáng)離子型，體積平均粒度為2.6 μ m，I天和5天的貯存穩(wěn)定性分別為0.6%和3.1 %，篩上剩余量為0.04%，蒸發(fā)殘留物含量為62.2wt%，與MS-3型玄武巖集料拌和為中裂型，可拌和時(shí)間為為75s，初凝時(shí)間40min。
[0037]實(shí)施例2
[0038]將癸酸與乙二胺以摩爾比為1: 1.5加入到三口燒瓶中，加入占反應(yīng)原料總重量為20被％的混二甲苯溶劑，攪拌升溫至140°C，恒定溫度反應(yīng)2小時(shí)，然后在真空條件下升高反應(yīng)體系溫度至220°C，繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)，脫除溶劑和生成的水，得到咪唑啉中間體，將溫度降至90°C后，加入與咪唑啉中間體摩爾比為1: 1.5: 1.5的丁酮和甲醛水溶液(甲醛含量37wt% )，將體系pH值調(diào)至6，在90°C條件下攪拌反應(yīng)4小時(shí)，即得到瀝青乳化劑產(chǎn)品。
[0039]將上述制備的微表處用瀝青乳化劑按乳化瀝青總質(zhì)量的2.0wt%配制成水溶液，加入SBR膠乳(固含量占瀝青質(zhì)量的3.5wt% )，用酸將其調(diào)節(jié)pH值為3.0，加熱至70°C，通過(guò)膠體磨與加熱至110°C的AH-90基質(zhì)瀝青充分剪切混合制備出瀝青含量為65wt%的乳化瀝青。
[0040]對(duì)上述所制備的乳化瀝青進(jìn)行性能測(cè)試:乳化瀝青為陽(yáng)離子型，體積平均粒度為
2.6 μπι，I天和5天的貯存穩(wěn)定性分別為0.5%和3.6%，篩上剩余量為0.05%，蒸發(fā)殘留物含量為65.6wt%，與MS-3型玄武巖集料拌和為慢裂型，可拌和時(shí)間為大于180s，初凝時(shí)間25min0
[0041]對(duì)比實(shí)施例2
[0042]將實(shí)施例2中未經(jīng)曼尼希反應(yīng)而制備的咪唑啉中間體作為瀝青乳化劑，用于制備乳化瀝青，制備乳化瀝青的條件同實(shí)施例2。多所制備的乳化瀝青進(jìn)行性能測(cè)試:乳化瀝青為陽(yáng)離子型，體積平均粒度為2.8 μπι，I天和5天的貯存穩(wěn)定性分別為0.6%和3.5%，篩上剩余量為0.05%，蒸發(fā)殘留物含量為64.9wt%，與MS-3型玄武巖集料拌和為慢裂型，可拌和時(shí)間為為90s，初凝時(shí)間35min。
[0043]實(shí)施例3
[0044]將棕櫚酸與二乙烯三胺以摩爾比為1: 2加入到三口燒瓶中，加入占反應(yīng)原料總重量為50被％的混二甲苯溶劑，攪拌升溫至180°C，恒定溫度反應(yīng)2小時(shí)，然后在真空條件下升高反應(yīng)體系溫度至260°C，繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)，脫除溶劑和生成的水，得到咪唑啉中間體，將溫度降至70°C后，加入與咪唑啉中間體摩爾比為1: 1.3:1的丁酮和甲醛水溶液(甲醛含量37wt% )，將體系pH值調(diào)至5，在130°C條件下攪拌反應(yīng)3小時(shí)，即得到瀝青乳化劑
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[0045]將上述制備的微表處用瀝青乳化劑按乳化瀝青總質(zhì)量的1.8￥丨％配制成水溶液，加入SBR膠乳(固含量占瀝青質(zhì)量的5.0wt % )，用酸將其調(diào)節(jié)pH值為5.0，加熱至60°C，通過(guò)膠體磨與加熱至130°C的AH-70基質(zhì)瀝青充分剪切混合制備出瀝青含量為63wt %的乳化瀝青。
[0046]對(duì)上述所制備的乳化瀝青進(jìn)行性能測(cè)試:乳化瀝青為陽(yáng)離子型，體積平均粒度為
3.Ιμπι,Ι天和5天的貯存穩(wěn)定性分別為0.7%和3.2%，篩上剩余量為0.03%，蒸發(fā)殘留物含量為63.4wt%，與MS-3型玄武巖集料拌和為慢裂型，可拌和時(shí)間為大于180s，初凝時(shí)間30mino
[0047]對(duì)比實(shí)施例3
[0048]將實(shí)施例3中未經(jīng)曼尼希反應(yīng)而制備的咪唑啉中間體作為瀝青乳化劑，用于制備乳化瀝青，制備乳化瀝青的條件同實(shí)施例3。多所制備的乳化瀝青進(jìn)行性能測(cè)試:乳化瀝青為陽(yáng)離子型，體積平均粒度為3.6 μπι，I天和5天的貯存穩(wěn)定性分別為0.7%和4.8%，篩上剩余量為0.05%，蒸發(fā)殘留物含量為64.0wt%，與MS-3型玄武巖集料拌和為慢裂型，可拌和時(shí)間為為105s，初凝時(shí)間35min。
[0049]實(shí)施例4
[0050]將月桂酸與三乙烯四胺以摩爾比為1: 1.2加入到三口燒瓶中，加入占反應(yīng)原料總重量為30被％的間二甲苯溶劑，攪拌升溫至160°C，恒定溫度反應(yīng)4小時(shí)，然后在真空條件下升高反應(yīng)體系溫度至240°C，繼續(xù)反應(yīng)6小時(shí)，脫除溶劑和生成的水，得到咪唑啉中間體，將溫度降至75°C后，加入與咪唑啉中間體摩爾比為1: 1.5:1的戊酮和甲醛，將體系pH值調(diào)至2，在110°C條件下攪拌反應(yīng)2小時(shí)，即得到瀝青乳化劑產(chǎn)品。
[0051]將上述制備的微表處用瀝青乳化劑按乳化瀝青總質(zhì)量的1.(^丨％配制成水溶液，加入SBR膠乳(固含量占瀝青質(zhì)量的4.0wt % )，用酸將其調(diào)節(jié)pH值為4.0，加熱至45°C，通過(guò)膠體磨與加熱至140°C的AH-90基質(zhì)瀝青充分剪切混合制備出瀝青含量為50wt %的乳化瀝青。
[0052]對(duì)上述所制備的乳化瀝青進(jìn)行性能測(cè)試:乳化瀝青為陽(yáng)離子型，體積平均粒度為
2.8 μπι, I天和5天的貯存穩(wěn)定性分別為0.6%和4.2%，篩上剩余量為0.07%，蒸發(fā)殘留物含量為50.4wt %，與MS-3型玄武巖集料拌和為中裂型，可拌和時(shí)間為140s，初凝時(shí)間27min0
[0053]對(duì)比實(shí)施例4
[0054]將實(shí)施例4中未經(jīng)曼尼希反應(yīng)而制備的咪挫啉中間體作為瀝青乳化劑，用于制備乳化瀝青，制備乳化瀝青的條件同實(shí)施例4。多所制備的乳化瀝青進(jìn)行性能測(cè)試:乳化瀝青為陽(yáng)離子型，體積平均粒度為3.0 μπι，I天和5天的貯存穩(wěn)定性分別為0.7%和4.5%，篩上剩余量為0.1%，蒸發(fā)殘留物含量為50.lwt%，與MS-3型玄武巖集料拌和為中裂型，可拌和時(shí)間為為60s，初凝時(shí)間37min。
[0055]實(shí)施例5
[0056]將硬脂酸與四乙烯五胺以摩爾比為1: 1.7加入到三口燒瓶中，加入占反應(yīng)原料總重量為40被％的對(duì)二甲苯溶劑，攪拌升溫至170°C，恒定溫度反應(yīng)3小時(shí)，然后在真空條件下升高反應(yīng)體系溫度至240°C，繼續(xù)反應(yīng)6小時(shí)，脫除溶劑和生成的水，得到咪唑啉中間體，將溫度降至75°C后，加入與咪唑啉中間體摩爾比為1: 1.5:1的戊酮和甲醛，將體系pH值調(diào)至2，在110°C條件下攪拌反應(yīng)2小時(shí)，即得到瀝青乳化劑產(chǎn)品。
[0057]將上述制備的微表處用瀝青乳化劑按乳化瀝青總質(zhì)量的1.6￥丨％配制成水溶液，加入SBR膠乳(固含量占瀝青質(zhì)量的4.5wt% )，用酸將其調(diào)節(jié)pH值為2.0，加熱至65°C，通過(guò)膠體磨與加熱至110°C的AH-70基質(zhì)瀝青充分剪切混合制備出瀝青含量為70wt%的乳化瀝青。
[0058]對(duì)上述所制備的乳化瀝青進(jìn)行性能測(cè)試:乳化瀝青為陽(yáng)離子型，體積平均粒度為
3.2 μπι, I天和5天的貯存穩(wěn)定性分別為0.1%和4.0%，篩上剩余量為0.06%，蒸發(fā)殘留物含量為69.9wt%，與MS-3型玄武巖集料拌和為慢裂型，可拌和時(shí)間為160s，初凝時(shí)間22min0
[0059]實(shí)施例6
[0060]將油酸與乙二胺以摩爾比為1: 1.6加入到三口燒瓶中，加入占反應(yīng)原料總重量為35wt%的石油醚溶劑，攪拌升溫至165°C，恒定溫度反應(yīng)3.5小時(shí)，然后在真空條件下升高反應(yīng)體系溫度至250°C，繼續(xù)反應(yīng)4小時(shí)，脫除溶劑和生成的水，得到咪唑啉中間體，將溫度降至85°C后，加入與咪唑啉中間體摩爾比為1: 1.5: 1.2的戊酮和甲醛，將體系pH值調(diào)至4，在120°C條件下攪拌反應(yīng)3.5小時(shí)，即得到瀝青乳化劑產(chǎn)品。
[0061]將上述制備的微表處用瀝青乳化劑按乳化瀝青總質(zhì)量的2.2￥丨％配制成水溶液，加入SBR膠乳(固含量占瀝青質(zhì)量的3.7wt% )，用酸將其調(diào)節(jié)pH值為3.0，加熱至50°C，通過(guò)膠體磨與加熱至120°C的AH-90基質(zhì)瀝青充分剪切混合制備出瀝青含量為65wt %的乳化瀝青。
[0062]對(duì)上述所制備的乳化瀝青進(jìn)行性能測(cè)試:乳化瀝青為陽(yáng)離子型，體積平均粒度為2.2 μπι, I天和5天的貯存穩(wěn)定性分別為0.4%和2.7%，篩上剩余量為0.02%，蒸發(fā)殘留物含量為64.9wt%，與MS-3型玄武巖集料拌和為慢裂型，可拌和時(shí)間大于180s，初凝時(shí)間24min0
[0063]實(shí)施例7
[0064]將環(huán)烷酸與二乙烯三胺以摩爾比為1: 1.9加入到三口燒瓶中，加入占反應(yīng)原料總重量為45被％的間二甲苯溶劑，攪拌升溫至155°C，恒定溫度反應(yīng)3.0小時(shí)，然后在真空條件下升高反應(yīng)體系溫度至255°C，繼續(xù)反應(yīng)5小時(shí)，脫除溶劑和生成的水，得到咪唑啉中間體，將溫度降至87°C后，加入與咪唑啉中間體摩爾比為1: 1.3: 1.2的環(huán)己酮和甲醛水溶液(甲醛含量37wt% )，將體系pH值調(diào)至5，在95°C條件下攪拌反應(yīng)3.0小時(shí)，即得到瀝青乳化劑產(chǎn)品。
[0065]將上述制備的微表處用瀝青乳化劑按乳化瀝青總質(zhì)量的2.4￥〖％配制成水溶液，加入SBR膠乳(固含量占瀝青質(zhì)量的3.0wt% )，用酸將其調(diào)節(jié)pH值為4.0，加熱至65°C，通過(guò)膠體磨與加熱至125°C的AH-70基質(zhì)瀝青充分剪切混合制備出瀝青含量為55.0被％的乳化瀝青。
[0066]對(duì)上述所制備的乳化瀝青進(jìn)行性能測(cè)試:乳化瀝青為陽(yáng)離子型，體積平均粒度為
1.9 μπι，I天和5天的貯存穩(wěn)定性分別為0.3%和3.5%，篩上剩余量為0.08%，蒸發(fā)殘留物含量為55.3wt%，與MS-3型玄武巖集料拌和為慢裂型，可拌和時(shí)間大于180s，初凝時(shí)間19min0
[0067]實(shí)施例8
[0068]將妥爾酸與四乙烯五胺以摩爾比為1: 1.8加入到三口燒瓶中，加入占反應(yīng)原料總重量為40被％的對(duì)二甲苯溶劑，攪拌升溫至160°C，恒定溫度反應(yīng)3.5小時(shí)，然后在真空條件下升高反應(yīng)體系溫度至220°C，繼續(xù)反應(yīng)3小時(shí)，脫除溶劑和生成的水，得到咪唑啉中間體，將溫度降至78°C后，加入與咪唑啉中間體摩爾比為1: 1.2: 1.5的環(huán)己酮和甲醛水溶液(甲醛含量37wt% )，將體系pH值調(diào)至3，在115°C條件下攪拌反應(yīng)2.0小時(shí)，即得到瀝青乳化劑產(chǎn)品。
[0069]將上述制備的微表處用瀝青乳化劑按乳化瀝青總質(zhì)量的1.4￥〖％配制成水溶液，加入SBR膠乳(固含量占瀝青質(zhì)量的5.0wt % )，用酸將其調(diào)節(jié)pH值為4.0，加熱至70°C，通過(guò)膠體磨與加熱至135°C的AH-70基質(zhì)瀝青充分剪切混合制備出瀝青含量為70.0被％的乳化瀝青。
[0070]對(duì)上述所制備的乳化瀝青進(jìn)行性能測(cè)試:乳化瀝青為陽(yáng)離子型，體積平均粒度為
1.5 μπι，I天和5天的貯存穩(wěn)定性分別為0.6%和4.1 %，篩上剩余量為0.04%，蒸發(fā)殘留物含量為70.3wt%，與MS-3型玄武巖集料拌和為慢裂型，可拌和時(shí)間為160s，初凝時(shí)間27min0
[0071]實(shí)施例9
[0072]將松香酸與三乙烯四胺以摩爾比為1: 1.3加入到三口燒瓶中，加入占反應(yīng)原料總重量為23被％的混合二甲苯溶劑，攪拌升溫至150°C，恒定溫度反應(yīng)4.0小時(shí)，然后在真空條件下升高反應(yīng)體系溫度至225°C，繼續(xù)反應(yīng)4小時(shí)，脫除溶劑和生成的水，得到咪唑啉中間體，將溫度降至82°C后，加入與咪唑啉中間體摩爾比為1: 1.2: 1.4的環(huán)己酮和甲醛水溶液(甲醛含量37wt% )，將體系pH值調(diào)至6，在125°C條件下攪拌反應(yīng)3.0小時(shí)，即得到瀝青乳化劑產(chǎn)品。
[0073]將上述制備的微表處用瀝青乳化劑按乳化瀝青總質(zhì)量的1.5￥丨％配制成水溶液，加入SBR膠乳(固含量占瀝青質(zhì)量的4.7wt% )，用酸將其調(diào)節(jié)pH值為2.0，加熱至50°C，通過(guò)膠體磨與加熱至130°C的AH-70基質(zhì)瀝青充分剪切混合制備出瀝青含量為60.0被％的乳化瀝青。
[0074]對(duì)上述所制備的乳化瀝青進(jìn)行性能測(cè)試:乳化瀝青為陽(yáng)離子型，體積平均粒度為
1.9 μπι，I天和5天的貯存穩(wěn)定性分別為0.3%和2.5%，篩上剩余量為0.01%，蒸發(fā)殘留物含量為60.3wt%，與MS-3型玄武巖集料拌和為慢裂型，可拌和時(shí)間為150s，初凝時(shí)間18min0
[0075]實(shí)施例10
[0076]將松香酸、環(huán)烷酸與三乙烯四胺以摩爾比為1: 1.5: 1.3加入到三口燒瓶中，加入占反應(yīng)原料總重量為27被％的鄰二甲苯溶劑，攪拌升溫至144°C，恒定溫度反應(yīng)3.5小時(shí)，然后在真空條件下升高反應(yīng)體系溫度至220°C，繼續(xù)反應(yīng)3小時(shí)，脫除溶劑和生成的水，得到咪唑啉中間體，將溫度降至75°C后，加入與咪唑啉中間體摩爾比為1: 1.3: 1.5的環(huán)己酮和甲醛水溶液(甲醛含量37wt% )，將體系pH值調(diào)至3，在120°〇條件下攪拌反應(yīng)2.0小時(shí)，即得到瀝青乳化劑產(chǎn)品。
[0077]將上述制備的微表處用瀝青乳化劑按乳化瀝青總質(zhì)量的1.0wt%配制成水溶液，加入SBR膠乳(固含量占瀝青質(zhì)量的3.0wt % )，用酸將其調(diào)節(jié)pH值為3.0，加熱至45°C，通過(guò)膠體磨與加熱至110°C的AH-70基質(zhì)瀝青充分剪切混合制備出瀝青含量為50.0被％的乳化瀝青。
[0078]對(duì)上述所制備的乳化瀝青進(jìn)行性能測(cè)試:乳化瀝青為陽(yáng)離子型，體積平均粒度為
1.8 μπι，I天和5天的貯存穩(wěn)定性分別為0.4%和3.5%，篩上剩余量為0.05%，蒸發(fā)殘留物含量為50.3wt%，與MS-3型玄武巖集料拌和為慢裂型，可拌和時(shí)間為120s，初凝時(shí)間28min0
[0079]實(shí)施例11
[0080]將十四酸、妥爾酸與三乙烯四胺以摩爾比為1: 1.4: 1.3加入到三口燒瓶中，加入占反應(yīng)原料總重量為37被％的間二甲苯溶劑，攪拌升溫至155°C，恒定溫度反應(yīng)4.0小時(shí)，然后在真空條件下升高反應(yīng)體系溫度至240°C，繼續(xù)反應(yīng)4小時(shí)，脫除溶劑和生成的水，得到咪唑啉中間體，將溫度降至85°C后，加入與咪唑啉中間體摩爾比為1: 1.1: 1.4的環(huán)己酮和甲醛水溶液(甲醛含量37wt% )，將體系pH值調(diào)至5，在110°〇條件下攪拌反應(yīng)3.0小時(shí)，即得到瀝青乳化劑產(chǎn)品。
[0081]將上述制備的微表處用瀝青乳化劑按乳化瀝青總質(zhì)量的2.(^丨％配制成水溶液，加入SBR膠乳(固含量占瀝青質(zhì)量的4.0wt % )，用酸將其調(diào)節(jié)pH值為4.0，加熱至55°C，通過(guò)膠體磨與加熱至140°C的AH-70基質(zhì)瀝青充分剪切混合制備出瀝青含量為60.0被％的乳化瀝青。
[0082]對(duì)上述所制備的乳化瀝青進(jìn)行性能測(cè)試:乳化瀝青為陽(yáng)離子型，體積平均粒度為
2.7 μπι, I天和5天的貯存穩(wěn)定性分別為0.5%和4.1 %，篩上剩余量為0.02%，蒸發(fā)殘留物含量為60.2wt%，與MS-3型玄武巖集料拌和為慢裂型，可拌和時(shí)間為140s，初凝時(shí)間20mino
[0083]實(shí)施例12
[0084]將油酸、癸酸與三乙烯四胺以摩爾比為1: 1.2: 1.5加入到三口燒瓶中，加入占反應(yīng)原料總重量為47被％的間二甲苯溶劑，攪拌升溫至177°C，恒定溫度反應(yīng)2.5小時(shí)，然后在真空條件下升高反應(yīng)體系溫度至260°C，繼續(xù)反應(yīng)5小時(shí)，脫除溶劑和生成的水，得到咪唑啉中間體，將溫度降至90°C后，加入與咪唑啉中間體摩爾比為1: 1.2: 1.4的環(huán)己酮和甲醛水溶液(甲醛含量37wt% )，將體系pH值調(diào)至6，在130°C條件下攪拌反應(yīng)4.0小時(shí)，即得到瀝青乳化劑產(chǎn)品。
[0085]將上述制備的微表處用瀝青乳化劑按乳化瀝青總質(zhì)量的3.0wt%配制成水溶液，加入SBR膠乳(固含量占瀝青質(zhì)量的5.0wt % )，用酸將其調(diào)節(jié)pH值為5.0，加熱至65°C，通過(guò)膠體磨與加熱至160°C的AH-90基質(zhì)瀝青充分剪切混合制備出瀝青含量為70.0被％的乳化瀝青。
[0086]對(duì)上述所制備的乳化瀝青進(jìn)行性能測(cè)試:乳化瀝青為陽(yáng)離子型，體積平均粒度為
2.3 μπι, I天和5天的貯存穩(wěn)定性分別為0.3%和3.0%，篩上剩余量為0.05%，蒸發(fā)殘留物含量為70.2wt%，與MS-3型玄武巖集料拌和為慢裂型，可拌和時(shí)間為160s，初凝時(shí)間16min0
[0087]實(shí)施例13
[0088]將棕櫚酸、油酸與乙二胺以摩爾比為1: 1.2: 1.3加入到三口燒瓶中，加入占反應(yīng)原料總重量為35被％的間二甲苯溶劑，攪拌升溫至160°C，恒定溫度反應(yīng)3.0小時(shí)，然后在真空條件下升高反應(yīng)體系溫度至230°C，繼續(xù)反應(yīng)3小時(shí)，脫除溶劑和生成的水，得到咪唑啉中間體，將溫度降至80°C后，加入與咪唑啉中間體摩爾比為1: 1.4: 1.5的環(huán)己酮和甲醛，將體系pH值調(diào)至4，在100°C條件下攪拌反應(yīng)3.0小時(shí)，即得到瀝青乳化劑產(chǎn)品。
[0089]將上述制備的微表處用瀝青乳化劑按乳化瀝青總質(zhì)量的2.0wt%配制成水溶液，加入SBR膠乳(固含量占瀝青質(zhì)量的3.5wt% )，用酸將其調(diào)節(jié)pH值為4.0，加熱至50°C，通過(guò)膠體磨與加熱至130°C的AH-70基質(zhì)瀝青充分剪切混合制備出瀝青含量為55.0被％的乳化瀝青。
[0090]對(duì)上述所制備的乳化瀝青進(jìn)行性能測(cè)試:乳化瀝青為陽(yáng)離子型，體積平均粒度為
2.0 μπι, I天和5天的貯存穩(wěn)定性分別為0.5%和3.4%，篩上剩余量為0.03%，蒸發(fā)殘留物含量為55.2wt%，與MS-3型玄武巖集料拌和為慢裂型，可拌和時(shí)間為130s，初凝時(shí)間26min0
[0091]實(shí)施例14
[0092]將環(huán)烷酸、硬脂酸與三乙烯四胺以摩爾比為1: 1.1: 1.5加入到三口燒瓶中，加入占反應(yīng)原料總重量為45wt %的間二甲苯溶劑，攪拌升溫至170°C，恒定溫度反應(yīng)4.0小時(shí)，然后在真空條件下升高反應(yīng)體系溫度至250°C，繼續(xù)反應(yīng)4小時(shí)，脫除溶劑和生成的水，得到咪唑啉中間體，將溫度降至90°C后，加入與咪唑啉中間體摩爾比為1: 1.4: 1.2的環(huán)己酮和甲醛，將體系PH值調(diào)至5，在120°C條件下攪拌反應(yīng)4.0小時(shí)，即得到瀝青乳化劑產(chǎn)品O
[0093]將上述制備的微表處用瀝青乳化劑按乳化瀝青總質(zhì)量的3.(^1:%配制成水溶液，加入SBR膠乳(固含量占瀝青質(zhì)量的4.5wt% )，用酸將其調(diào)節(jié)pH值為5.0，加熱至60°C，通過(guò)膠體磨與加熱至140°C的AH-90基質(zhì)瀝青充分剪切混合制備出瀝青含量為65.0被％的乳化瀝青。
[0094]對(duì)上述所制備的乳化瀝青進(jìn)行性能測(cè)試:乳化瀝青為陽(yáng)離子型，體積平均粒度為
2.7 μπι, I天和5天的貯存穩(wěn)定性分別為0.1 %和3.1 %，篩上剩余量為0.02%，蒸發(fā)殘留物含量為65.3wt%，與MS-3型玄武巖集料拌和為慢裂型，可拌和時(shí)間為155s，初凝時(shí)間19min0
[0095]上面以舉例方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限于上述具體實(shí)施例，凡基于本發(fā)明所做的任何改動(dòng)或變型均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種微表處用瀝青乳化劑，其特征在于:以摩爾比為1: 1?2的有機(jī)酸與有機(jī)多胺為反應(yīng)原料首先制備咪唑啉中間體，再加入與咪唑啉中間體摩爾比為1: 1?1.5: 1?1.5的有機(jī)酮和有機(jī)醛通過(guò)曼尼希反應(yīng)對(duì)咪唑啉進(jìn)行改性，得到瀝青乳化劑產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微表處用瀝青乳化劑，其特征在于:所述的有機(jī)酸為癸酸、月桂酸、十四酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、環(huán)烷酸、妥爾油酸、松香酸中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微表處用瀝青乳化劑，其特征在于:所述的有機(jī)多胺為乙二胺、羥乙基乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微表處用瀝青乳化劑，其特征在于:所述的有機(jī)酮為丙酮、丁酮、戊酮、環(huán)己酮中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微表處用瀝青乳化劑，其特征在于:所述的有機(jī)醛為甲醛、甲醛水溶液或可解離出甲醛的聚甲醛中的一種。
6.—種微表處用瀝青乳化劑的制備方法，其特征在于:以摩爾比為1: 1?2的有機(jī)酸與有機(jī)多胺為反應(yīng)原料，加入占反應(yīng)原料總重量為20?50被％的溶劑，攪拌升溫至140?1801，恒定溫度反應(yīng)2?4小時(shí)，然后在真空條件下升高反應(yīng)體系溫度至220?2601，繼續(xù)反應(yīng)2?6小時(shí)，脫除溶劑和生成的水，得到咪唑啉中間體，將溫度降至70?901:后，加入與咪唑啉中間體摩爾比為1: 1?1.5: 1?1.5的有機(jī)酮和有機(jī)醛，將體系邱值調(diào)至2?6，在90?1301:條件下攪拌反應(yīng)2?4小時(shí)，即得到瀝青乳化劑產(chǎn)品。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微表處用瀝青乳化劑的制備方法，其特征在于: 所述的溶劑為甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯、對(duì)二甲苯、混二甲苯、石油醚中的一種；所述的調(diào)節(jié)邱值所用的酸為鹽酸、甲酸、乙酸、磷酸中的一種。
【文檔編號(hào)】C08L9/06GK104497599SQ201410778569
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】范維玉, 孔祥軍, 姚艷, 羅輝, 劉娜娜, 翟哲, 南國(guó)枝, 梁明, 孫華東, 徐振, 錢(qián)成多 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(華東)