油酸-2-羟基-3-(三乙基氯化铵)丙基酯表面活性剂的合成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及有机化学合成与化工产品的实际应用，属于有机合成和精细化工领域。
【背景技术】
[0002]所谓乳化浙青，就是将粘稠浙青加热至流动态，经机械作用使之分散为微小液滴后，稳定地分散在有乳化剂-稳定剂的水溶液中，形成水包油(0/W)型的浙青乳液，是一种均匀稳定的分散体系，呈茶褐色，具有高度流动性。乳化浙青中浙青约占总质量的55%?70%，水占30%?50%，乳化剂的含量仅为千分之几，却对浙青能否均匀稳定的分散于水中起着至关重要的作用。乳化浙青由于具有节省能源、节约浙青、延长施工季节、减少环境污染的优点，目前已广泛应用于道路工程、建筑防水、金属表面防腐、沙漠固沙、农业土壤改良及植物养生等。20世纪70年代以前发展的主要是阴离子乳化浙青。由于这种浙青微粒带负电荷，与骨料表面电
[0003]荷同性相斥，因此不能很快破乳固化，使其发展受到限制。是涂料以及浙青胶粘剂的主要成膜物质，有多种类型，而阳离子乳化浙青是使用较多的一种。近20年阳离子乳化浙青得到迅速发展，已占乳化浙青总量90%以上。
[0004]1951年法国开始研究阳离子浙青乳化剂，1953年实现商品化生产。我国乳化剂的研究起步较晚，1978年开始研究阳离子乳化浙青及其路用性能。按施工方法乳化浙青可分为洒布型和拌和型；按乳化剂类型可分为离子型和非离子型乳化浙青，离子型乳化浙青又分为阳离子、阴离子和两性离子乳化浙青；根据破乳速度可分为快裂、中裂、慢裂3种。阳离子型浙青乳化剂按其结构形式的不同，大致可分为6类:1.烷基胺类-X环氧乙烷二胺类；3.酰胺类；4.咪唑啉类；5.胺木质素类；6.季铵盐类。季铵盐型浙青乳化剂在酸碱介质中的稳定性较好，且种类及合成方法较多，是目前最主要的一类浙青乳化剂。
[0005]季铵盐型浙青乳化剂大部分是由伯胺、仲胺或叔胺与烷基化试剂作用而成，通常使用的烷基化试剂有氯甲烷、硫酸二甲酯、硫酸二乙酯、苄基氯、氯乙醇、环氧乙烷、高碳卤代烷和一些取代的卤甲烷、取代的环氧化合物像环氧氯丙烷、烷基氯甲基醚、烷基缩水甘油醚等。另外，利用造纸制浆废液的主要成分(木质素)，通过曼尼希反应合成木素胺与卤化烷或烷基硫酸盐在碱水中共热合成性能优良的季铵盐型浙青乳化剂。通过研究发现:烷烃中碳链少于14的季铵盐不宜作浙青乳化剂；一些支链上有苯环或苄基的季铵盐的应用效果差；十八烷基三甲基类季铵盐具有较好的乳化效果。目前，我国生产的季铵盐类阳离子浙青乳化剂有十六?十九烷基
[0006]三甲基氯化铵(代号NOT或1831)，十四?十八烷基二甲基羟乙基氯化铵(代号1621)，十六烷基三甲基溴化铵(代号1631)以及通过环氧氯丙烷间接合成的双季铵盐(代号HY)。其中HY属慢裂型，NOT属中裂型，1631和1621属快裂型。
【发明内容】
[0007]本发明涉及一种新型表面活性剂的制备方法。以油酸、环氧氯丙烷和三乙胺为原料，合成出一种新的阳离子表面活性剂，即脂肪酸酯季铵盐，并对其性能进行了测试。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。
[0008]本发明的技术方案如下:
[0009]一种新型阳离子浙青乳化剂的制备方法，以油酸、环氧氯丙烷和三乙胺为原料，合成出一种新的阳离子表面活性剂，即脂肪酸酯季铵盐，确定最佳合成工艺条件，
[0010]步骤如下:
[0011]在装有电动搅拌器、温度计、加料器和回流冷凝器的四口烧瓶中加入一定量的油酸，30mL异丙醇，再加入与油酸物质量比为1.3:1的三乙胺，常温下反应0.5?10h，得中间体。然后加入与油酸物质的量比为1.7:1的环氧氯丙烷，并加热升温，在一定温度下反应4?6h，得到棕黑色液体。
[0012]根据本发明优选的，反应步骤中的三乙胺与油酸物质量比为1.3:1 ;环氧氯丙烷与油酸物质的量比为1.7:1 ;
[0013]根据本发明优选的，反应温度60?70°C,反应时间为不低于4?6h。
[0014]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。
[0015]本发明制备的浙青乳化剂，主产物为烟酸类季铵盐，副产物为氨基酯、酰胺酯等，还含有部分未反应的物料。所述主产物占83wt%、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?35°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。
[0016]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】
[0017]实施例1:在烧杯中称取一定量的乳化剂，添加200ml水，加热到50?60°C，用玻璃棒搅拌，使其溶解，用工业盐酸调节PH至2?3。再称取300g道路石油浙青100号，加热至110°C使其熔化。启动胶体磨(启动前先用60°C热水预热)，将乳化剂水溶液注入胶体磨中，再缓缓将浙青倒入胶体磨中进行乳化，在胶体磨中大约一分钟，将乳液装入矿泉水瓶中，关闭胶体磨。
[0018]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。
[0019]乳化条件:道路石油浙青100号，pH=2?3，乳化剂量为1%?2%。
[0020]乳化效果:乳化完全，效果良好。
[0021]贮存稳定性:长期贮存无沉淀析出和破乳现象，稳定性良好。
[0022]拌合条件:在气温为25°C，加入10g石料、1%?5%水泥、8g水、2%?5%乳化浙青。
[0023]拌合结果:可拌合时间为480s，为慢裂型浙青乳化剂。
[0024]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5天后没有发生水相与浙青相分离。
[0025]实施例2:在烧杯中称取一定量的乳化剂，添加200ml水，加热到50?60°C，用玻璃棒搅拌，使其溶解，用工业盐酸调节pH至2?3。再称取300AH-90浙青，加热至120°C使其熔化。启动胶体磨(启动前先用60°C热水预热)，将乳化剂水溶液注入胶体磨中，再缓缓将浙青倒入胶体磨中进行乳化，在胶体磨中大约一分钟，将乳液装入矿泉水瓶中，关闭胶体磨。
[0026]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。
[0027]乳化条件:300AH-90浙青，pH=2,乳化剂量为1%?2%。
[0028]乳化效果:乳化完全，效果良好。
[0029]贮存稳定性:长期贮存无沉淀析出和破乳现象，稳定性良好。
[0030]拌合条件:在气温为28°C，加入10g石料、1%?5%水泥、8g水、2%?5%乳化浙青。
[0031]拌合结果:可拌合时间为386s，为慢裂型浙青乳化剂。
[0032]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。
[0033]实施例3:在烧杯中称取一定量的乳化剂，添加200ml水，加热到50?60°C，用玻璃棒搅拌，使其溶解，用工业盐酸调节pH至2?3。再称取300g道路石油浙青140号，加热至100°C使其熔化。启动胶体磨(启动前先用60°C热水预热)，将乳化剂水溶液注入胶体磨中，再缓缓将浙青倒入胶体磨中进行乳化，在胶体磨中大约一分钟，将乳液装入矿泉水瓶中，关闭胶体磨。
[0034]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。
[0035]乳化条件:道路石油浙青180号，pH=2，乳化剂量为1%?2%。
[0036]乳化效果:乳化完全，效果良好。
[0037]贮存稳定性:长期贮存无沉淀析出和破乳现象，稳定性良好。
[0038]拌合条件:在气温为25°C,加入10g石料、I?5%水泥、8g水、2%?5%乳化浙青。
[0039]拌合结果:可拌合时间为466s，为慢裂型浙青乳化剂。
[0040]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12天后没有发生水相与浙青相分离。
[0041]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】
1.一种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，其特征在于这种新型阳离子表面活性剂合成工艺，其中原料均来自于工业产品，合成步骤中的三乙胺与油酸物质量比为1.3:1 ;环氧氯丙烷与油酸物质的量比为1.7:1。
2.权利要求1所述的乳化浙青，以石油浙青为最佳原料，其中表面活性剂浓度1%?2%。
3.权利要求1所述的乳化浙青与石料的拌合，以石油浙青为最佳原料，乳化浙青浓度为2%?5%，水泥用量为1%?5%。
【专利摘要】本发明发明了新型阳离子沥青乳化剂的制备方法，以烟酸、乙二醇为初始原料，酯化反应后得到对称的双子烟酸酯，以氯甲基聚苯乙烯（PVBC）树脂上的苄氯基为活性中心，经接枝、季铵化后得到水不溶性双子烟酸酯型吡啶盐杀菌剂制备了一种新型的水不溶性双子烟酸酯型吡啶盐沥青乳化剂，并给出了最佳合成工艺。合成的乳化剂是一种慢裂型沥青乳化剂。可广泛应用于粘层、雾封层和无溶剂冷拌以及用于沥青再回收利用和沥青路面基层稳定。
【IPC分类】C07C219-08, C04B24-36, C08J3-00, C07C213-04, C08L95-00
【公开号】CN104693050
【申请号】CN201310652746
【发明人】李博, 杨培业
【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