脂肪醇聚氧乙烯醚aeo-9型表面活性剂的合成的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及有机化工产品的合成与在浙青道路浇筑领域的实际应用，属于精细化工与建筑材料领域。
【背景技术】
[0002]乳化浙青，是将冷浙青加热到流动状态，然后经过机械力的作用使浙青能以一种细小的颗粒状态分散在含有一定量乳化剂的水溶液中，形成水包油(0W/)状的浙青乳液，这种浙青乳液在常温下呈液态，具有高度的流动性乳化浙青是将通常高温使用的道路浙青，经过机械搅拌和化学稳定的方法(乳化)，扩散到水中而液化成常温下粘度很低、流动性很好的一种道路建筑材料。可以常温使用，且可以和冷的和潮湿的石料一起使用。乳化浙青分为阳离子乳化浙青、阴离子乳化浙青和非离子乳化浙青。阳离子乳化浙青的浙青微粒带正电荷，阴离子乳化浙青微粒带负电荷。当阳离子乳化浙青与骨料表面接触时，由于所带电荷不同，产生异性相吸，两者在有水膜的情况下能使浙青微粒裹覆在骨料表面，仍能很好吸附结合。因而在阴湿、低温情况下(5°C以上)仍可以施工。但阴离子乳化浙青正好相反，它与潮湿骨料表面都带负电荷，使其产生同性相斥，浙青微粒不能很快粘附在骨料表面上，若要使浙青微粒裹覆在骨料表面，必须待乳化液中水分蒸发后才行，所以遇上阴湿或低温季节时就难以施工。当乳化浙青破乳凝固时一还原为连续的浙青并且水分完全排除掉，道路材料的最终强度才能形成。
[0003]浙青乳化剂分子由极性的亲水基团和非极性的亲油基团两部分所组成，形成一头明显亲水，另一头明显亲油的不对称的两亲结构。阳离子浙青乳化剂大部分
[0004]是含氮的化合物，其亲油基部分一般是直链的烷基或者是烷基苯基，而亲水基部分主要是胺基，少数的还含有羟基或者其它的基团。
[0005]阳离子浙青乳化剂虽然发展的比较晚，但是应用却很广泛。阳离子浙青乳化剂的合成工艺一般都比较简单，成本也比较低，实践中还发现它与各种矿料有良好的粘附性，使用量小等优点。国内外阳离子浙青乳化剂的品种很多，归纳起来主要分为以下六类:季胺盐类、胺化木质素类、烷基胺类、酰胺类、咪唑啉类和环氧乙烷双胺类。
[0006]季铵盐类阳离子浙青乳化剂通常为单长链烷基季铵盐，它的合成方法有很多种，其中最简洁的方法就是用适当的叔胺与烷基化试剂反应，生成季铵盐。此类乳化剂的乳化能力特别强，在中性或弱酸性的条件下，只需要少量的乳化剂就可以制备出性能优越的乳化浙青，但多是快裂型浙青乳化剂，适用粘层洒布或表面处理，一般不用于稀浆封层。
[0007]本发明以三甲胺、环氧氯丙烷和脂肪族聚氧乙烯醚AE0-9为原料合成阳离子浙青乳化剂N-[2-羟基-3-十二烷基聚氧乙烯醚(9)]丙基三甲基氯化铵。用其制备乳化浙青，测试乳化浙青的储存稳定性、破乳时间和蒸发残留物含量并对合成路线进行了优化。
【发明内容】
[0008]本发明涉及一种双烷基双亲水基Gemini型表面活性剂的制备方法。合成的乳化剂是一种慢裂型浙青乳化剂。可广泛应用于粘层、雾封层和无溶剂冷拌以及用于浙青再回收利用和浙青路面基层稳定。
[0009]本发明的技术方案如下:
[0010]一种新型阳离子浙青乳化剂的制备方法，采用一锅法合成，以:以脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-9、环氧氯丙烧和二甲胺盐酸盐水溶液为原料合成N- [2-轻基-3-十二烧氧基聚氧乙烯醚(9)]-丙基三甲基氯化铵确定最佳合成工艺条件，步骤如下:(I)三甲胺盐酸盐的制备
[0011]在100mL的三口烧瓶中加入三甲胺水溶液650mL (2.18mol三甲胺)，在磁力搅拌下滴加浓盐酸250mL (2.91mol)，控制反应温度在35°C以下，得到三甲胺盐酸盐水溶液。
[0012](2)环氧丙基三甲基氯化铵中间体的制备
[0013]在装有搅拌器，温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入上述三甲胺盐酸盐水溶液18.0mL，搅拌下滴加环氧氯丙烷3.9mL，三甲胺和环氧氯丙烷的物质量比微1:1.5，滴加完毕后加氢氧化钠保持反应体系的pH值在10以上,反应温度为50以上。C,恒温反应4?5h，得到环氧丙基三甲基氯化铵中间体。
[0014](3) N-[2_轻基_3_十二烧氧基聚氧乙稀酿(9)]-丙基二甲基氣化按的合成
[0015]在装有搅拌器，温度计和回流冷凝管的，四口瓶中依次加入四丁基溴化铵，AE0-9，正己烷和第一步中所述中间体20.0mL。其中四丁基溴化铵，AE0-9，正己烷的摩尔比为:1: 1.3:2.0，反应温度为62°C，恒温反应4?5h。反应完毕减压蒸出正己烷，用丙酮洗涤，真空干燥得到N-[2-羟基-3-十二烷基聚氧乙烯醚(9)]-丙基三甲基氯化铵。
[0016]根据本发明优选的，步骤(2)的三甲胺和环氧氯丙烷的物质量比微1:1.5 ；
[0017]根据本发明优选的，步骤(2)的pH值在10以上，反应温度为50以上。C，恒温反应4 ?5h ;
[0018]根据本发明优选的，步骤(3)中四丁基溴化铵，AE0-9，正己烷的摩尔比为:1:1.3:2.0，反应温度为62°C，恒温反应4?5h。
[0019]本发明制备的浙青乳化剂，无需进行分离纯化，直接用于和石油拌合制备乳化浙青。
[0020]本发明制备的浙青乳化剂，主产物为长苯酚季铵盐，副产物为氨基酯、酰胺酯等，还含有部分未反应的壬基酚、三乙烯四胺。所述主产物占75-85wt%、副产物占15-20wt%，其余为未反应完全的脂肪仲胺、叔胺胺和杂质。所述主产物、副产物以及未反应的反应物自然构成复配增效体系。其在较低浓度(产物总浓度可小于0.3wt%)下，不需要加入碱及其它助表面活性剂，较宽温度(20°C?40°C)条件下，与不同产地的浙青均能达到超低界面张力，即10-3mN/m数量级,最低可达10-5mN/m。达到理想的乳化效果。
[0021]本发明研究结果表明，适宜结构的副产物在含量合适的情况下具有提高界面活性和油相适应性的突出效果，在很低浓度即可达到超低油水界面张力，并且降低界面张力快，吸附损失低，乳化浙青能力强，提高乳化效果显著。因此，本发明采用简单的一锅法合成制备季铵盐阳离子表面活性剂，通过特定比例的反应物条件，无需使用分析纯的物料，都可使用工业产品，且不需加入中和剂，副产物及未反应物都可以作为有效成分，无需纯化，产品具有较高的界面活性和油相适应性，适用于建筑用乳化浙青的制备。
【具体实施方式】
[0022]按GB50092-96试验方法，对所得浙青乳液进行分析(乳化剂用量为1.0%)。
[0023]实施例1:准确称取一定量的浙青乳化剂，溶解在10mL水中，将乳化剂水溶液加热到70°C，并调节其pH值为I?2。称取浙青100g，加热至120°C。用热水预热胶体磨，开启胶体磨后首先加入乳化剂的热水溶液，再将热浙青慢慢倒入胶体磨中，乳化Imin后停机，乳化浙青乳液降至室温后装瓶。
[0024]称取10g石料，取一定量的水和助剂，加入到铁碗中，混合均匀，再称取一定量的乳化浙青，倒入铁碗中，迅速充分搅拌，并开始计时，记录开始可拌和时间和成型时间。
[0025]根据T0655-1993乳化浙青储存稳定性试验，将上述乳化浙青降至室温后装瓶，静置观察其储存稳定性。稳定储存时间为5天，储存过程中乳液不分层、无沉淀、颜色没有明显变化。
[0026]乳化剂对浙青具有很好的乳化能力，制备的乳化浙青具有很好的储存稳定性。放置6天后没有发生水相与浙青相分离。
[0027]乳化剂对浙青具有很好的乳化能力，制备的乳化浙青具有很好的储存稳定性。放置6天后没有发生水相与浙青相分离。
[0028]实施例2:准确称取一定量的浙青乳化剂，溶解在10mL水中，将乳化剂水溶液加热到70°C，并调节其pH值为I?2。称取浙青100g，加热至120°C。用热水预热胶体磨，开启胶体磨后首先加入乳化剂的热水溶液，再将热浙青慢慢倒入胶体磨中，乳化Imin后停机，乳化浙青乳液降至室温后装瓶。
[0029]称取10g石料，取一定量的水和助剂，加入到铁碗中，混合均匀，再称取一定量的乳化浙青，倒入铁碗中，迅速充分搅拌，并开始计时，记录开始可拌和时间和成型时间。
[0030]根据T0655-1993乳化浙青储存稳定性试验，将上述乳化浙青降至室温后装瓶，静置观察其储存稳定性。稳定储存时间为5天，储存过程中乳液不分层、无沉淀、颜色没有明显变化。
[0031]乳化剂对浙青具有很好的乳化能力，制备的乳化浙青具有很好的储存稳定性。放置8天后没有发生水相与浙青相分离。
[0032]实施例3:准确称取一定量的浙青乳化剂，溶解在10mL水中，将乳化剂水溶液加热到70°C，并调节其pH值为I?2。称取浙青100g，加热至120°C。用热水预热胶体磨，开启胶体磨后首先加入乳化剂的热水溶液，再将热浙青慢慢倒入胶体磨中，乳化Imin后停机，乳化浙青乳液降至室温后装瓶。
[0033]称取10g石料，取一定量的水和助剂，加入到铁碗中，混合均匀，再称取一定量的乳化浙青，倒入铁碗中，迅速充分搅拌，并开始计时，记录开始可拌和时间和成型时间。
[0034]根据T0655-1993乳化浙青储存稳定性试验，将上述乳化浙青降至室温后装瓶，静置观察其储存稳定性。稳定储存时间为5天，储存过程中乳液不分层、无沉淀、颜色没有明显变化。
[0035]乳化剂(b)对浙青具有很好的乳化能力，制备的乳化浙青具有很好的储存稳定性。放置16天后没有发生水相与浙青相分离。
[0036]上述实施例仅仅是为清楚的说明本发明创造所作的举例，而并非对本发明创造【具体实施方式】的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可做出其他不同形式的变化和变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。
【主权项】
1.能将常用建筑用浙青的界面张力降至超低，且具有一定稳定性的表面活性剂浙青乳化剂，这种新型阳离子表面活性剂——N-[2-羟基-3-十二烷基聚氧乙烯醚(9)]丙基三甲基氯化铵的最佳合成工艺中要求，步骤(2)的pH值在10以上，反应温度为50以上。C，恒温反应4?5h。
2.权利要求1所述的浙青乳化剂，当乳化剂的用量为乳化浙青总量的2.5%时，制得的乳化浙青能够稳定储存5d。
【专利摘要】本发明以脂肪族聚氧乙烯醚AEO-9、环氧氯丙烷、二甲胺和1,3-二溴丙烷为原料合成Gemini型阳离子沥青乳化剂1,3-{N-[3-十二烷氧基聚氧乙烯醚(9)-2-羟基]丙基二甲基}丙烷，用于制备乳化沥青。乳化沥青测试结果表明，当乳化剂的用量为乳化沥青总量的2.5%时，制得的乳化沥青能够稳定储存5d。可广泛应用于粘层、雾封层和无溶剂冷拌以及用于沥青再回收利用和沥青路面基层稳定。
【IPC分类】C07C217-28, C08L95-00, C07C213-04, C08J3-03, C04B26-26
【公开号】CN104693047
【申请号】CN201310655066
【发明人】童乐, 杨远大
【申请人】青岛惠城石化科技有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年12月5日