一种阳离子-非离子复合型沥青温拌剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种复合离子型浙青温拌剂及其制备方法，尤其涉及一种阳离子-非 离子复合型浙青温拌剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前道路工程中使用的浙青混合料根据拌和施工温度一般分为两种类型：冷拌浙 青混合料CM (Cold Mix Asphalt)和热拌浙青混合料HMA (Hot Mix Asphalt)。冷拌浙青混 合料一般采用乳化浙青或者液体浙青与集料在常温状态下拌和、铺筑，无需对集料和结合 料进行加热，这样可节约大量能源。但是冷拌浙青混合料初期路用性能差，难以满足高速公 路、重载交通道路等重要工程的要求。热拌浙青混合料是应用最为广泛、路用性能最为良好 的一种混合料。但是在热拌浙青混合料生产过程中，浙青与石料需要在150?180°C高温条 件下拌和。将石料、浙青加热到如此高的温度，消耗了大量能源。另外在热拌浙青混合料生 产过程中产生了大量的CO 2、烟尘和有害气体（CO、S02、NOx等），不仅污染了环境，而且也影 响了工作人员的身体健康。同时，高温条件下的拌和也造成了浙青的老化，降低了浙青混合 料的路用性能。
[0003] 为保护环境、节约能源，在20世纪90年代中后期欧洲及美国等国家开展了温拌浙 青混合料WMA (Warm Mix Asphalt)的研究，其目的是通过降低浙青混合料的拌和与摊铺温 度，达到降低浙青混合料生产过程中的能耗，减少CO2等气体及粉尘排放量，同时保证温拌 浙青混合料具有与热拌浙青混合料基本相同的路用性能和施工和易性。
[0004] 目前，温拌浙青混合料技术主要有三种方式：一是预先在浙青中添加一种能够降 低浙青135 °C粘度的添加剂，从化学角度来改变浙青的粘温曲线，从而降低浙青与石料的拌 和温度，但此方法通常也会降低浙青的60°C粘度即降低了混合料的高温稳定性；二是采用 固含量较高的乳化浙青，在80?120°C温度下与石料拌和，该方式较热拌浙青的温度低约 30?50°C;三是在拌制混合料时把水和浙青同时加入拌和罐中，由于水的存在使浙青发泡， 达到降粘效果。但该方法若加水量过大，则会产生大量的水蒸气或引起暴沸，若水量过少， 则发泡效果不好。
[0005] CN102268189A公开了一种温拌浙青添加剂制备方法，它是在溶剂体系中采用一 种聚醚改性有机硅聚合物组成的添加剂。该添加剂是将一定配比的溶剂与烷氧基硅烷加 入三口烧瓶中，加热至80°C ;加入酸催化剂、碱催化剂、去离子水的混合物，恒温80°C反应 90min ;升温至100°C，冷凝回流120min,收取馈分55ml左右；再加入酸催化剂及定量的聚 醚于烧瓶中，升温酯化反应180min，抽真空，冷凝回流30min ;降温至室温，加入定量的三聚 氰胺甲醛树脂搅拌均匀；最后加入适量碱催化剂调整pH=8左右，即得成品。该添加剂制 备方法复杂，需要多次升温加料及冷凝回流，且涉及较长时间的酯化反应及抽真空，而且缺 乏相关性能验证方法及实例数据支持，此外该添加剂采用的酸碱催化剂等刺激性和毒性较 大，易造成人体危害和环境污染。
[0006] CN101899218A公开了一种浙青温拌剂及其混合料制备方法。该温拌剂是将一定配 比的烷基胺类、酰胺类阳离子表面活性剂与水混合，加入季铵盐类阳离子表面活性剂，再加 入氯化钙，混合均匀即得浙青温拌剂。该浙青混合料的制备方法是将浙青和矿料加入至预 设温度，在拌合机中先加入浙青，在添加后的3?5秒开始加入温拌剂，且温拌剂的加入时 间要小于10秒，且要求在浙青添加完成之前完成温拌剂的添加，在浙青添加完成后的5? 10秒添加矿料。该温拌剂中加入三种不同的阳离子表面活性剂，能够在一定程度上起到抗 剥离的效果，但所述的降粘和发泡的效果缺乏根据；该浙青混合料的制备过程对于时间的 要求过于苛刻，在实际操作尤其是工业应用时难以准确操控。
[0007] 本发明所涉及的浙青混合料具备与传统热拌浙青混合料基本相同的路用性能，且 拌合、施工温度降低20?50°C,通过降低拌合温度实现了节能减排、延长施工季节、减少浙 青老化、更容易压实的目的，而且铺筑后路面的密实度、水稳定性、高温性能、低温性能等指 标不低于相同级配的热拌浙青混合料，有效保证了浙青路面的使用寿命。
【发明内容】
[0008] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种阳离子-非离子复合型浙青温拌剂及其 制备方法。本发明的浙青温拌剂能够有效降低浙青的高温粘度，并且具有性能稳定，原料易 采集，生产成本低，制备方法简便以及应用范围广泛等优点。
[0009] 本发明的阳离子-非离子复合型浙青温拌剂，以重量百分比计，包括如下组分： (1) 高分子阳离子型组分：〇· lwt%?10wt% (2) 低分子阳离子型组分：0· lwt%?10wt% (3) 高分子非离子型组分：0. lwt%?10wt% (4) 低分子非离子型组分：0· lwt%?15wt% (5) 水：65wt % ?99. 6wt%。
[0010] 本发明的阳离子-非离子复合型浙青温拌剂，以重量百分比计优选组成包括： (1) 高分子阳离子型组分：2wt%?5wt% (2) 低分子阳离子型组分：2wt%?5wt% (3) 高分子非离子型组分：2wt%?5wt% (4) 低分子非离子型组分：2wt%?8wt% (5) 水：77wt% ?92wt%。 toon] 所述的高分子阳离子型组分包括：聚乙烯亚胺、聚乙烯基吡咯烷酮、聚马来酰亚胺 及其衍生物、季铵化聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡啶盐、聚二甲胺环氧氯丙烷中的一种或多种， 分子量均在1000?20000,优选4000?10000。
[0012] 所述的低分子阳离子型组分包括：脂肪胺、烷基二胺、烷基多胺、丙烯酰胺、卡洛 胺、三乙基胺、十二烷基二甲基苄基氯化铵、烷基三甲基卤化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、 乙氧化胺、丙氧化胺、吡啶卤化铵、咪唑啉、妥尔油酰胺中的一种或多种，分子量一般在1000 以下。
[0013] 所述的高分子非离子型组分包括：聚环氧乙烷-环氧丙烷、水溶性酚醛树脂、聚丙 烯酸酯、氨基树脂、聚醚、聚乙烯醇及其部分酯化或缩醛化产物中的一种或多种，分子量均 在 2000 ?30000,优选 5000 ?20000。
[0014] 所述的低分子非离子型组分包括：椰油脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、 烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、烷基醇酰胺聚氧乙烯醚、嵌段聚氧乙烯-聚氧丙烯 醚、烷基多苷、多元醇硬脂酸酯、山梨醇脂肪酸酯、脂肪酸环氧乙烷缩合物、蓖麻油聚氧乙烯 醚、聚乙二醇双油酸酯以及Spans系列和Tweens系列的酯化和醚化产物中的一种或多种， 分子量均在2000以下。
[0015] 本发明的阳离子-非离子复合型浙青温拌剂中，也可以根据实际应用需要加入重 量百分比为0. lwt%?9. 9wt%的其它添加剂，如分散剂、抗剥落剂、发泡剂、抗老化剂、聚合 物改性剂等。
[0016] 本发明阳离子-非离子复合型浙青温拌剂的制备方法，包括如下内容： 按配比先将水加入容器中，加入高分子阳离子型组分和高分子非离子型组分，分别恒 温搅拌0. 5?1小时，控制温度为40?60°C，然后按配比将低分子阳离子型组分和低分子 非离子型组分加入，继续恒温搅拌0. 5?1小时，得到复合型浙青温拌剂。
[0017] 本发明阳离子-非离子复合型浙青温拌剂在浙青混合料拌和中的应用，包括如下 步骤：当石料达到设定温度，均勻拌合搅拌1?5分钟，加入浙青，并将复合型浙青温拌剂加 入到浙青混合料中，均匀拌和1?5分钟，加入矿粉，均匀拌和1?5分钟即可。其中复合 型浙青温拌剂按照浙青用量的2wt%?10wt%加入。
[0018] 本发明浙青温拌剂与传统浙青温拌剂比较，具有以下优点： (1)本发明的复合离子型浙青温拌剂中，阳离子和非离子组分可以较好的复配，分散效 果好，稳定性好，形成稳定的阳离子-非离子复合型浙青温拌剂。
[0019] (2)本发明的复合离子型浙青温拌剂中，阳离子和非离子二组分可以起到加和增 效作用，即协同效应。复配后得到的温拌剂在与浙青拌和时可以明显降低浙青的表面张力 和临界胶束浓度，使得拌和更加容易，即比原来单一组分的性能更加优良，可以起到" 1+1 > 2"的效果。
[0020] (3)本发明的复合离子型浙青温拌剂中，高低分子组分之间分散效果好，稳定性 好，且高低分子组分优势互补，能够起到"润滑"效果，使浙青在拌和时更加容易。
[0021] (4)本发明的复合离子型浙青温拌剂中，阳离子组分能够起到抗剥离剂的作用，能 够很好地增强石料、石粉与浙青的粘结力，提高混合料的抗剥离性，能够有效地预防大交通 量和重载交通条件下浙青路面的车辙破坏。同时减少了拌和过程中的浙青老化，延长路面 使用寿命。
[0022] (5)本发明复合离子型浙青温拌剂，能和浙青形成微乳型乳液，极大地降低浙青的 高温粘度，且非离子组分性质温和，能够减少对人体的刺激性。
[0023] (6)本发明的复合离子型浙青温拌剂，原料简单，生产成本低，