專利名稱：松香陽(yáng)離子瀝青乳化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及精細(xì)化工陽(yáng)離子瀝青乳化劑的制備方法。
背景技術(shù)：
松香是一種復(fù)雜的混合物，90％左右是酸性物，其中樹(shù)脂酸的同分異構(gòu)體占主要，同時(shí)含有少量的脂肪酸。樹(shù)脂酸的分子式為C19H29COOH，它有很多同分異構(gòu)體，均具有一個(gè)三環(huán)菲骨架，且大都含有二個(gè)雙鍵的一元酸。對(duì)于混合體的松香而言，制備的乳化劑具有良好的乳化性能，且乳化瀝青與不同石料的拌合性能良好。為了提高松香的性能，常采用順丁烯二酸酐來(lái)制備改性松香，該改性松香也可制備陽(yáng)離子瀝青乳化劑。
隨著陽(yáng)離子乳化瀝青的應(yīng)用，瀝青乳化劑的品種也逐漸豐富，多胺與長(zhǎng)碳鏈脂肪酸縮合的產(chǎn)物是一類重要的陽(yáng)離子瀝青乳化劑品種。美國(guó)專利USP4338136以C12-18長(zhǎng)碳鏈脂肪酸與二乙烯三胺在一定條件下反應(yīng)制備瀝青乳化劑。這一方法的缺點(diǎn)是制備的乳化劑價(jià)格高，用于稀漿封層施工時(shí)，破乳時(shí)間長(zhǎng)，成型時(shí)間慢，開(kāi)放交通長(zhǎng)。中國(guó)專利CN1096714利用煉廠副產(chǎn)環(huán)烷酸與烯基多胺反應(yīng)，制得瀝青乳化劑。這一方法的缺點(diǎn)是乳化劑原料受限制，產(chǎn)品的改進(jìn)余地不大。
本發(fā)明的目的是利用森林加工工業(yè)中獲得的普通脂松香或改性松香為原料，來(lái)制備具有慢裂快凝特性的松香陽(yáng)離子瀝青乳化劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明屬于松香陽(yáng)離子瀝青乳化劑的制備方法，該乳化劑由普通脂松香或順丁烯二酸酐改性松香為原料，與烯基多胺反應(yīng)制得松香中間體，繼而與不同類型的季銨鹽中間體縮合，得到性能優(yōu)良的松香陽(yáng)離子瀝青乳化劑。
本發(fā)明的具體實(shí)施技術(shù)方案是首先，采用平均分子量為250-350的普通脂松香或順丁烯二酸酐改性松香為原料，與烯基多胺按摩爾比1∶0.5-3，在100-250℃，反應(yīng)2-8小時(shí)，降溫，加入乙醇稀釋，攪拌均勻，得到松香中間體。
其次，將十八叔胺、三甲胺或三甲胺鹽酸鹽與環(huán)氧氯丙烷按摩爾比1∶0.5-3，以乙醇或水作溶劑，控制pH＝7-12，在20-70，反應(yīng)2-8小時(shí)，得到十八叔胺和三甲胺的季銨鹽中間體。
然后，將松香中間體與十八叔胺和三甲胺的季銨鹽中間體按摩爾比1∶0.5-3∶0.5-3，溫度50-70℃，反應(yīng)2-8小時(shí)，得到松香陽(yáng)離子瀝青乳化劑。
最后，取松香陽(yáng)離子瀝青乳化劑水溶液，調(diào)節(jié)pH值為2-3，加熱至60-65℃，與90#瀝青，加熱至130-135℃，通過(guò)膠體磨制備出固含量為30-70％的松香陽(yáng)離子乳化瀝青。
同松香反應(yīng)的烯基多胺是水溶性有機(jī)物，如乙二胺，二乙烯三胺，三乙烯四胺等。松香與烯基多胺反應(yīng)，主要生成酰胺或咪唑啉化合物。
松香陽(yáng)離子瀝青乳化劑的合成原料，廉價(jià)易得，來(lái)源豐富，制備的瀝青乳液細(xì)膩均勻，儲(chǔ)存穩(wěn)定性好，可以制備普通的陽(yáng)離子乳化瀝青或SBR改性乳化瀝青，適用于公路透層油或粘結(jié)油的灑布。當(dāng)用于稀漿封層施工時(shí)，具有慢裂快凝的特性。
在瀝青乳液的制備過(guò)程中，所用的設(shè)備為膠體磨或高速切削機(jī)，瀝青乳液可根據(jù)不同需要含有30-70％的瀝青，0.1-10w％的乳化劑，其余由水補(bǔ)足，乳液總重百分?jǐn)?shù)為100w％。
與已有的技術(shù)比較，本發(fā)明的突出特點(diǎn)是選用豐富的天然樹(shù)脂松香為主要原料，順應(yīng)“綠色化學(xué)”倡導(dǎo)的原料綠色化要求，降低了乳化劑的生產(chǎn)成本。同時(shí)乳化劑的乳化性能優(yōu)良，制得的乳化瀝青各項(xiàng)性能均滿足中國(guó)交通部制訂的陽(yáng)離子乳化瀝青的標(biāo)準(zhǔn)及美國(guó)ASTM D2397標(biāo)準(zhǔn)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1脂松香(平均分子量302g/mol)40g，三乙烯四胺22g加入反應(yīng)器中，升溫至160℃反應(yīng)5小時(shí)，降溫至65℃后，加入95％乙醇62g，攪拌均勻，得到約124g固含量50％的松香中間體。
十八叔胺30g，環(huán)氧氯丙烷(99％)9.3g和95％乙醇39g加入反應(yīng)器中，升溫至60℃反應(yīng)5小時(shí)，得到約78g固含量50％的十八叔胺季銨鹽中間體。
將三甲胺38g加入反應(yīng)器中，維持反應(yīng)溫度28-35℃左右，緩慢加入鹽酸22g，保持1小時(shí)。緩慢加入環(huán)氧氯丙烷(99wt％)18g，在42-55℃左右，加入30％液堿約22g，反應(yīng)3-4小時(shí)，得到濃度約為32％的三甲胺季銨鹽中間體104g。
松香中間體33g，三甲胺季銨鹽中間體5g和十八叔胺季銨鹽中間體14g，加入反應(yīng)器中，維持反應(yīng)溫度65℃，反應(yīng)5小時(shí)，得到濃度約為47％的松香陽(yáng)離子瀝青乳化劑52g，留做乳化試驗(yàn)。
取90#瀝青180g，加熱至130℃，乳化劑水溶液120g，其中乳化劑3g，調(diào)節(jié)pH值為2-3，加熱至65℃，通過(guò)膠體磨制備瀝青乳液。得到均勻、細(xì)膩的中裂型陽(yáng)離子乳化瀝青。
取90#瀝青180g，加熱至130℃，乳化劑水溶液103g，其中乳化劑3g，調(diào)節(jié)pH值為2-3，，加入22％的陽(yáng)離子SBR膠乳，攪拌均勻，加熱至65℃，通過(guò)膠體磨制備瀝青乳液。得到均勻、細(xì)膩的SBR改性陽(yáng)離子乳化瀝青。
實(shí)施例2順丁烯二酸酐改性的117#松香(平均分子量280g/mol)30g，三乙烯四胺20g加入反應(yīng)器中，升溫至160℃反應(yīng)5小時(shí)，降溫至65℃后，加入95％乙醇50g，攪拌均勻，得到約100g固含量50％的松香中間體。
十八叔胺30g，環(huán)氧氯丙烷(99％)9.3g和95％乙醇39g加入反應(yīng)器中，升溫至60℃反應(yīng)5小時(shí)，得到約78g固含量50％的十八叔胺季銨鹽中間體78g。
將三甲胺38g加入反應(yīng)器中，維持反應(yīng)溫度28-35℃左右，緩慢加入鹽酸22g，保持1小時(shí)。緩慢加入環(huán)氧氯丙烷(99wt％)18g，在42-55℃左右，加入30％液堿約22g，反應(yīng)3-4小時(shí)，得到濃度約為32％的三甲胺季銨鹽中間體104g。
117#松香中間體33g，三甲胺季銨鹽中間體5g和十八叔胺季銨鹽中間體14g，加入反應(yīng)器中，維持反應(yīng)溫度65℃，反應(yīng)5小時(shí)，得到濃度約為47％的松香陽(yáng)離子瀝青乳化劑52g，留做乳化試驗(yàn)。
取90#瀝青180g，加熱至130℃，乳化劑水溶液120g，其中乳化劑3g，調(diào)節(jié)pH值為2-3，加熱至65℃，通過(guò)膠體磨制備瀝青乳液。得到均勻、細(xì)膩的中裂型陽(yáng)離子乳化瀝青。
取90#瀝青180g，加熱至130℃，乳化劑水溶液103g，其中乳化劑3g，調(diào)節(jié)pH值為2-3，，加入22％的陽(yáng)離子SBR膠乳，攪拌均勻，加熱至65℃，通過(guò)膠體磨制備瀝青乳液。得到均勻、細(xì)膩的SBR改性陽(yáng)離子乳化瀝青。
實(shí)施例3脂松香(平均分子量302g/mol)40g，二乙烯三胺18g加入反應(yīng)器中，升溫至160℃反應(yīng)5小時(shí)，降溫至65℃后，加入95％乙醇58g，攪拌均勻，得到約116g固含量50％的松香中間體。
十八叔胺30g，環(huán)氧氯丙烷(99％)9.3g和95％乙醇39g加入反應(yīng)器中，升溫至60℃反應(yīng)5小時(shí)，得到固含量50％的十八叔胺季銨鹽中間體78g。
將三甲胺38g加入反應(yīng)器中，維持反應(yīng)溫度28-35℃左右，緩慢加入鹽酸22g，保持1小時(shí)。緩慢加入環(huán)氧氯丙烷(99wt％)18g，在42-55℃左右，加入30％液堿約22g，反應(yīng)3-4小時(shí)，得到濃度約為32％的三甲胺季銨鹽中間體104g。
松香中間體30g，三甲胺季銨鹽中間體10g和十八叔胺季銨鹽中間體28g，加入反應(yīng)器中，維持反應(yīng)溫度65℃，反應(yīng)5小時(shí)，得到濃度約為47％的松香陽(yáng)離子瀝青乳化劑68g，留做乳化試驗(yàn)。
取90#瀝青180g，加熱至130℃，乳化劑水溶液120g，其中乳化劑3g，調(diào)節(jié)pH值為2-3，加熱至65℃，通過(guò)膠體磨制備瀝青乳液。得到均勻、細(xì)膩的中裂型陽(yáng)離子乳化瀝青。
表2

染色程序取0.5克實(shí)施例1～4制得的分散染料分散在500毫升水中，吸取20毫升后與60毫升的水混合，用醋酸、磷酸二氫銨調(diào)染浴PH為5，升溫至60℃同時(shí)放入2克超細(xì)滌綸布進(jìn)行染色，于30分鐘內(nèi)由60℃升溫到96℃，保溫20分鐘，然后以0.5℃/min的升溫速度升溫至125～130℃，并保溫40min，完后以1℃/min的降溫速度降溫至70℃，開(kāi)蓋取樣，還原清洗并脫水干燥。所得的布樣采用國(guó)標(biāo)GB/T3921-1997、GB/T3920-1997、GB/T5718-1997、GB/T5541-85分別測(cè)其染色性能。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
對(duì)比例1將0.5克根據(jù)專利US4734101實(shí)施例5得到的復(fù)合分散紅染料，按上述染色程序?qū)Τ?xì)滌綸布進(jìn)行染色。測(cè)試結(jié)果如表1。
對(duì)比例2將0.5克根據(jù)專利US5304222實(shí)施例4得到的復(fù)合分散紅染料，按照上述染色程序?qū)Τ?xì)滌綸布進(jìn)行染色，測(cè)試結(jié)果如表1。
實(shí)施例6用實(shí)施例3相同的方法考察在松香中間體和十八叔胺季銨鹽中間體配比不同的情況下，乳化劑制備SBR改性陽(yáng)離子乳化瀝青的乳化性能，結(jié)果如下

實(shí)施例7用實(shí)施例3相同的方法，制備的普通陽(yáng)離子乳化瀝青，乳液的性能分析結(jié)果如下

*美國(guó)ASTM標(biāo)準(zhǔn)
權(quán)利要求
1.一種松香陽(yáng)離子瀝青乳化劑的制備方法，其特征在于該方法首先是采用平均分子量為250-350的普通脂松香或順丁烯二酸酐改性松香為原料，與烯基多胺按摩爾比1∶0.5-3，在100-250℃，反應(yīng)2-8小時(shí)，降溫，加入乙醇稀釋，攪拌均勻，得到松香中間體；其次，將十八叔胺、三甲胺或三甲胺鹽酸鹽與環(huán)氧氯丙烷按摩爾比1∶0.5-3，以乙醇或水作溶劑，控制pH＝7-12，在20-70，反應(yīng)2-8小時(shí)，得到十八叔胺和三甲胺的季銨鹽中間體；然后，將松香中間體與十八叔胺和三甲胺的季銨鹽中間體按摩爾比1∶0.5-3∶0.5-3，溫度50-70℃，反應(yīng)2-8小時(shí)，得到松香陽(yáng)離子瀝青乳化劑；最后，取松香陽(yáng)離子瀝青乳化劑水溶液，調(diào)節(jié)pH值為2-3，加熱至60-65℃，與90#瀝青，加熱至130-135℃，通過(guò)膠體磨制備出固含量為30-70％的松香陽(yáng)離子乳化瀝青。
2.按照權(quán)利要求1所述的陽(yáng)離子松香乳化劑的制備方法，其特征在于烯基多胺是選用水溶性有機(jī)物乙二胺，二乙烯三胺或三乙烯四胺。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種松香陽(yáng)離子瀝青乳化劑。該乳化劑是由松香和烯基多胺反應(yīng)，得到松香中間體，然后，與不同類型的季銨鹽中間體縮合，制得性能優(yōu)良的松香陽(yáng)離子瀝青乳化劑。乳化劑的合成原料，廉價(jià)易得，來(lái)源豐富；該乳化劑制備的瀝青乳液細(xì)膩均勻，儲(chǔ)存穩(wěn)定性好，可制備普通的陽(yáng)離子乳化瀝青或SBR改性乳化瀝青，適用于公路透層油或粘結(jié)油的灑布。當(dāng)用于稀漿封層施工時(shí)，具有慢裂快凝的特征。本發(fā)明突出的特點(diǎn)是選用豐富的天然樹(shù)脂松香為原料，不僅降低了乳化劑的生產(chǎn)成本，而且符合“綠色化學(xué)”倡導(dǎo)的原料綠色化要求，制得的乳化瀝青，各項(xiàng)性能均能達(dá)到中國(guó)交通部制訂的陽(yáng)離子乳化瀝青的標(biāo)準(zhǔn)和美國(guó)ASTMD2397標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)B01F17/52GK1861721SQ20061004686
公開(kāi)日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2006年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月6日
發(fā)明者申凱華, 李蔭國(guó), 張海峰, 曹立 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)