专利名称：一种路用抗冻性乳化沥青及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种路用抗冻性乳化浙青及其制备方法，可用于公路养护、维修。
背景技术：
在公路的养护及维修过程中，乳化浙青是一种常用的材料之一。与热浙青相比，有节省能源、使用方便、环保等优点。但以往所使用的乳化浙青存在抗冻性能较差的缺点，冬季储存时很容易因冻结而破乳，以致无法继续使用。此外，采用乳化浙青铺筑的路面，冬季容易发生低温收缩开裂或冻融松散，也是由于所采用的乳化浙青抗冻性能较差引起的。以往的乳化浙青只能在温度高于_5°C时使用，当低于_5°C则发生冻结，融溶后便发生破乳， 无法再使用。CN1554708A公开了一种路用冷拌冷铺浙青料，是将浙青加热至120°C溶融，加入稀释剂(柴油或煤油)、树脂、聚氨酯、防冻剂(乙二醇或二甘醇)、促凝剂，搅拌均勻而得。 该浙青料是一种稀释浙青，并不是乳化浙青，其中没有水的成分。该方法为了弥补因稀释剂的加入而使浙青丧失原有的粘结性等性能，加入了高分子物质树脂和聚氨酯，不但步骤复杂，增加了制备成本，而且该专利产品不适于在有水存在的情况下使用，在应用时必须保证路面干燥，与乳化浙青相比，对施工环境条件要求较为严格。此外，加入柴油或煤油作为稀释剂成本较高，而且当柴油或煤油挥发时还会污染空气，操作人员在工作时会闻到很浓的油气味，对人员的身体健康有害。添加乙二醇或二甘醇作为防冻剂，因其沸点较高不易挥发，不仅会使混合料的初凝时间延长，而且还会引起混合料松散，石料容易剥落。尽管该专利已经加入了胺类促凝剂，使初凝时间加快，增强了石料表面的电荷性，从而提高了浙青与石料的粘附性，但由于柴油(或煤油)及乙二醇(或二甘醇)的加入，会明显降低浙青的粘度和韧性，即使加入了胺类促凝剂也只能改善浙青与石料之间的粘附性，但无法改善石料与石料之间的粘结性。所以，该专利在粘结性方面存在问题。从其实施例中马歇尔稳定度数据也能够看出，混合料的粘结性不好，所以稳定度较小。CN101148M4A公开了一种冷灌缝浙青乳液及其制备方法，该浙青乳液中使用了少量的溶剂油，虽然较CN1M4708A中柴油或煤油的用量低，但仍会在一定程度上使浙青的粘结性变差，而且会增加成本，污染空气。另外，CN101148M4A单独使用了阳离子乳化剂或阴离子乳化剂，由于该浙青乳化体系较为复杂，而乳化剂单一，乳液的储存稳定性会存在问题。此外，该专利中使用了乙二醇或丙三醇，尽管二者抗冻性能好，但因其沸点较高不易挥发，应用后存留于混合料中，会使浙青的粘结性变差，使混合料不易硬化，新材料与旧路面之间的粘结性差，不易形成稳固的粘结层。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种抗冻性能好、粘结性好、成本低的路用抗冻性乳化浙青及其制备方法。该乳化浙青可以实现在_5°C _25°C时不冻结， 避免了以往的乳化浙青因冬季冻结而引起破乳，造成资源浪费，同时还可避免采用以往的乳化浙青铺筑的路面冬季发生冻结收缩开裂或冻融松散现象。 本发明路用抗冻性乳化浙青，包括浙青、阳离子型乳化剂、阴离子型乳化剂、非离子型乳化剂、醇、水，以乳化浙青的总重量计所用的醇类为乙醇、丙醇、异丙醇和叔丁醇中的一种或多种，优选为叔丁醇。所用的阳离子型乳化剂为季铵盐类，可以是十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或多种。所用的阴离子型乳化剂为硫酸酯盐类，优选为烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪胺聚氧乙烯硫酸钠中的一种或多种。所述的烷基硫酸钠的烷基碳数为12 18。 所述的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中，脂肪醇的碳数为14 20，聚氧乙烯分子个数为1 4。 所述的脂肪胺聚氧乙烯硫酸钠中，脂肪胺的碳数为14 20，聚氧乙烯分子个数为1 4。所用的非离子型乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚。其中，脂肪醇聚氧乙烯醚可以是月桂醇聚氧乙烯醚、油醇聚氧乙烯醚、棕榈醇聚氧乙烯醚、环己醇聚氧乙烯醚、萜烯醇聚氧乙烯醚中的一种或几种任意比例的混合物，其中脂肪醇聚氧乙烯醚中聚氧乙烯分子个数为15 25。烷基酚聚氧乙烯醚可以是辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种任意比例的混合物，其中烷基酚聚氧乙烯醚中聚氧乙烯分子个数为 15 邪。所用的浙青为石油浙青，包括直馏浙青、氧化浙青、溶剂脱油浙青、聚合物改性浙青中的一种或多种，其针入度为40 2101/10mm。所用的水可以是自来水、地下水、工业水及河水中的一种或多种。本发明路用抗冻性乳化浙青的制备方法是先把阳离子型乳化剂、阴离子型乳化剂、非离子型乳化剂共同溶于水中，然后再加入醇类，制备成皂液并加热到40°C 65°C备用；将浙青加热至110°C 165°C备用；将上述皂液和热浙青分别输送到胶体磨中，经胶体磨均勻分散及研磨后，成为水包油型乳液，当乳液温度降到70°C以下，最好是降到40°C以下时出系统，得到抗冻性乳化浙青。其中所述的经胶体磨研磨后的乳液未降到出系统温度时，可以采用换热的方式，比如冷却器进行降温，然后出系统。本发明的路用抗冻性乳化浙青具有如下优点1、本发明所用的乳化剂是由阳离子型、阴离子型及非离子型乳化剂复配而成。一般而言，阳离子与阴离子型乳化剂是很难进行复配使用的，只有少数可以复配使用。本发明中阳离子型乳化剂选用季铵盐类，阴离子型乳化剂选用硫酸酯盐类，非离子型乳化剂选用脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚类，三者进行复配，效果很好。该复配方案可有效发挥各自的特长，由于辅以了非离子型乳化剂，使乳液储存稳定性更加提高，乳液与石料的拌合性能好，能够适当延长可拌合时间，使混合料的拌合更容易均勻，混合料的抗冻性和马歇 浙青
40. 0% 65. 0%, 0. 6. 0%, 0. 05% 0. 5%, 0. 05% 1. 5%, 10. 0% 20. 0%, 24. 8% 32. 0% ；阳离子型乳化剂阴离子型乳化剂非离子型乳化剂 水尔稳定度得到提高。同时，乳液与石料拌合后，浙青与石料的结合性好，粘结力大，混合料稳定性好，可以促进混合料硬化速度，缩短硬化时间。此外，采用本发明所述三种乳化剂复配， 可减少乳化剂用量，降低成本。2、本发明的抗冻性乳化浙青，由于低级脂肪醇与复合乳化剂同时存在于乳化浙青中，通过两者的协同作用，不仅能够提高乳液稳定性，而且即使在_25°C反复冻融也不会发生结块现象，具有很好的稳定性和抗冻融性能。当在道路上应用后，一部分醇挥发出去并能够同时将水分携带挥发，缩短水分挥发的时间，加快混合料硬化速度，可迅速开放交通，避免因道路维修造成的交通拥堵，一部分醇仍存留于材料中起到抗冻效果，使混合料不易发生冻融松散现象，提高了路面维修质量。此外，由于低级脂肪醇的存在，提高了混合料的扩散性，当用于路面嵌缝修补时，混合料容易扩散到旧路面裂缝的深层部位，提高修补效果。3、本发明不使用柴油或溶剂油等油品，可以保持浙青原有的良好性能，比如粘结性等，而且可降低成本，减轻因柴油或溶剂油分挥发造成的空气污染及人身安全问题。4、本发明方法可以采用现有的工业装置，不用进行改造即可实施。
具体实施例方式下面结合实施例详细说明本发明的技术方案，但本发明不限于以下实施例。实施例1取针入度为1481/lOmm的辽河原油直馏浙青6400g，加热至115°C备用。取阳离子型乳化剂十六烷基三甲基氯化铵150g，阴离子型乳化剂十八烷醇聚氧乙烯( 硫酸钠50g， 非离子型乳化剂油醇聚氧乙烯(18)醚150g，共同溶于2180g水中，待乳化剂充分溶解后，再加入异丙醇1070g，充分搅拌均勻，加热到42°C，制备成皂液备用。然后将皂液和浙青分别输送到胶体磨中，经胶体磨均勻分散及研磨后，成为水包油型乳液，再通过冷却器使乳液温度降低到60°C以下，从系统的出口流出，得到抗冻性乳化浙青。具体结果见表1。实施例2取针入度为981/10mm的茂名石化公司的阿曼原油溶剂脱油浙青6000g，加热至 125°C备用。取阳离子型乳化剂十八烷基三甲基氯化铵10g，阴离子型乳化剂脂肪(18)胺聚氧乙烯C3)硫酸钠5g，非离子型乳化剂辛基酚聚氧乙烯00)醚5g，溶于2580g水中，待乳化剂充分溶解后，再加入乙醇400g，叔丁醇lOOOg，充分搅拌均勻，加热到50°C，制备成皂液备用。然后将皂液和浙青分别输送到胶体磨中，经胶体磨均勻分散及研磨后，成为水包油型乳液，再通过冷却器使乳液温度降低到50°C以下，从系统的出口流出，得到抗冻性乳化浙青。具体结果见表1。实施例3取针入度为561/10mm的齐鲁石化公司的科威特原油氧化浙青4200g，加热至 155°C备用。取阳离子型乳化剂十八烷基三甲基苄基氯化铵220g，阴离子型乳化剂十二烷基硫酸钠10g，非离子型乳化剂月桂醇聚氧乙烯00)醚90g，溶于3480g水中，待乳化剂充分溶解后，再加入丙醇2000g，充分搅拌均勻，加热到55°C，制备成皂液备用。然后将皂液和浙青分别输送到胶体磨中，经胶体磨均勻分散及研磨后，成为水包油型乳液，再通过冷却器使乳液温度降低到70°C以下，从系统的出口流出，得到抗冻性乳化浙青。具体结果见表1。实施例4
取针入度为2081/10mm的SBS改性浙青5000g，加热至162°C备用。取阳离子型乳化剂十二烷基二甲基苄基氯化铵600g，阴离子型乳化剂十六烷醇聚氧乙烯(4)硫酸钠30g， 非离子型乳化剂壬基酚聚氧乙烯00)醚20g，溶于2750g水中，待乳化剂充分溶解后，再加入叔丁醇1600g，充分搅拌均勻，加热到62°C，制备成皂液备用。然后将皂液和浙青分别输送到胶体磨中，经胶体磨均勻分散及研磨后，成为水包油型乳液，再通过冷却器使乳液温度降低到40°C以下，从系统的出口流出，得到抗冻性乳化浙青。具体结果见表1。比较例1取针入度为561 /1 Omm的齐鲁石化公司的科威特原油氧化浙青4200 g，加热至 155°C备用。取阳离子型胺化木质素乳化剂440g，非离子型乳化剂失水山梨醇硬脂酸酯 160g，溶于3200g水中，待乳化剂充分溶解后，再加入丙醇2000g，充分搅拌均勻，加热到 550C，制备成皂液备用。然后将皂液和浙青分别输送到胶体磨中，经胶体磨均勻分散及研磨后，成为水包油型乳液，再通过冷却器使乳液温度降低到70°C以下，从系统的出口流出，得到抗冻性乳化浙青。具体结果见表1。比较例2取针入度为2081/10mm的SBS改性浙青5000g，加热至162°C备用。取阳离子型乳化剂十二烷基二甲基苄基氯化铵600g，阴离子型乳化剂十六烷醇聚氧乙烯(4)硫酸钠30g， 非离子型乳化剂壬基酚聚氧乙烯00)醚20g，溶于2750g水中，待乳化剂充分溶解后，再加入乙二醇1600g，充分搅拌均勻，加热到62°C，制备成皂液备用。然后将皂液和浙青分别输送到胶体磨中，经胶体磨均勻分散及研磨后，成为水包油型乳液，再通过冷却器使乳液温度降低到40°C以下，从系统的出口流出，得到抗冻性乳化浙青。具体结果见表1。比较例3取针入度为981/10mm的茂名石化公司的阿曼原油溶剂脱油浙青6000g，加热至 125°C备用。取阴离子型乳化剂十二烷基苯磺酸钠100g，非离子型乳化剂聚氧乙稀山梨醇三油酸酯20g，溶于2480g水中，待乳化剂充分溶解后，再加入乙醇400g，叔丁醇lOOOg，充分搅拌均勻，加热到50°C，制备成皂液备用。然后将皂液和浙青分别输送到胶体磨中，经胶体磨均勻分散及研磨后，成为水包油型乳液，再通过冷却器使乳液温度降低到50°C以下，从系统的出口流出，得到抗冻性乳化浙青。具体结果见表1。表 权利要求
1. 一种路用抗冻性乳化浙青，包括浙青、阳离子型乳化剂、阴离子型乳化剂、非离子型乳化剂、醇、水，以乳化浙青的总重量计所用的醇类为乙醇、丙醇、异丙醇和叔丁醇中的一种或多种。
2.按照权利要求1所述的乳化浙青，其特征在于所述的醇类为叔丁醇。
3.按照权利要求1所述的乳化浙青，其特征在于所述的阳离子型乳化剂为季铵盐类， 所述的阴离子型乳化剂为硫酸酯盐类，所述的非离子型乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚。
4.按照权利要求3所述的乳化浙青，其特征在于所述的季铵盐类是十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或几种。
5.按照权利要求3所述的乳化浙青，其特征在于所述的硫酸酯盐类为烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪胺聚氧乙烯硫酸钠中的一种或多种。
6.按照权利要求5所述的乳化浙青，其特征在于所述的烷基硫酸钠的烷基碳数为12 18;所述的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中，脂肪醇的碳数为14 20，聚氧乙烯分子个数为 1 4 ；所述的脂肪胺聚氧乙烯硫酸钠中，脂肪胺的碳数为14 20，聚氧乙烯分子个数为 1 4。
7.按照权利要求1所述的乳化浙青，其特征在于所述的脂肪醇聚氧乙烯醚是月桂醇聚氧乙烯醚、油醇聚氧乙烯醚、棕榈醇聚氧乙烯醚、环己醇聚氧乙烯醚、萜烯醇聚氧乙烯醚中的一种或几种任意比例的混合物，其中所述的脂肪醇聚氧乙烯醚中聚氧乙烯分子个数为 15 25 ；所述的烷基酚聚氧乙烯醚是辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种任意比例的混合物，其中所述的烷基酚聚氧乙烯醚中聚氧乙烯分子个数为15 25。
8.按照权利要求1所述的乳化浙青，其特征在于所用的浙青为针入度为40 2101/10mm的石油浙青。
9.按照权利要求8所述的乳化浙青，其特征在于所用的石油浙青为直馏浙青、氧化浙青、溶剂脱油浙青和聚合物改性浙青中的一种或多种。
10.权利要求1 9任一所述的乳化浙青的制备方法，包括如下步骤先把阳离子型乳化剂、阴离子型乳化剂、非离子型乳化剂共同溶于水中，然后再加入醇类，制备成皂液并加热到40°C 65°C备用，将浙青加热至110°C 165°C备用；将上述皂液和热浙青分别输送到胶体磨中，经胶体磨均勻分散及研磨后，成为水包油型乳液，当乳液温度降到70°C以下时出系统，得到抗冻性乳化浙青。
11.按照权利要求10所述的制备方法，其特征在于所述的乳液温度降到40°C以下时出系统，得到抗冻性乳化浙青。阳离子型乳化剂阴离子型乳化剂非离子型乳化剂40.0% 65. 0%, 0. 6. 0%, 0. 05% 0. 5%, 0. 05% 1. 5%, 10. 0% 20. 0%, 24. 8% 32. 0% ；
12.按照权利要求10所述的制备方法，其特征在于所述的经胶体磨研磨后的乳液未降到出系统温度时，采用换热的方式降温，然后出系统。
13.按照权利要求12所述的制备方法，其特征在于所述的换热采用冷却器。
全文摘要
本发明公开了一种路用抗冻性乳化沥青及其制备方法。该乳化沥青包括沥青、阳离子型乳化剂、阴离子型乳化剂、非离子型乳化剂、醇和水。所述的醇类为乙醇、丙醇、异丙醇和叔丁醇中的一种或多种。本发明的乳化沥青在复合乳化剂与低级脂肪醇的协同作用下，在不加入柴油或煤油等稀释剂的情况下，不但能够缩短水分挥发的时间，加快混合料硬化速度，还能提高抗冻性能，在-5℃～-25℃时不冻结，而且还保持了原有沥青的粘结性等优良性能，避免了混合料冬季发生低温收缩开裂或冻融松散现象。本发明抗冻性乳化沥青用于公路养护、维修。
文档编号C08K5/41GK102234433SQ201010227389
公开日2011年11月9日 申请日期2010年7月9日 优先权日2010年4月23日
发明者宁爱民, 张静, 李志军, 程国香, 范思远, 陈保莲 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院