一种含乙氧基的双阳离子沥青乳化剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种新型沥青乳化剂的制备方法及应用，具体来说为一种含有乙氧基 的双阳离子沥青乳化剂的制备方法和在乳化沥青方面的应用。
【背景技术】
[0002] 近年来，为了加快公路建设速度，交通部门大力推广使用乳化沥青，特别是随着公 路网络结构日趋完善，对已铺路面的经常性养护与维修显得越来越重要，尤其是能满足稀 浆封层技术要求的慢裂快凝型沥青乳化剂已成为目前研宄与应用的热点。阳离子型沥青乳 化剂特别是季铵盐型阳离子乳化剂由于在使用中与石料有较强的粘附性而成为应用最为 广泛的沥青乳化剂，但是阳离子沥青乳化剂结构较简单，多为快裂，中裂型，很难满足稀浆 封层技术慢裂快凝的要求，因此设计具有破乳速度慢、初凝时间短的阳离子沥青乳化剂是 当前沥青乳化剂研宄的热点与难点。
[0003] 目前有关季铵盐阳离子沥青乳化剂的报道主要有：施来顺.一种新型阳离子沥 青乳化剂的合成及在线红外光谱的研宄[J].平顶山学院学报，2014, 02:61-67.采用十八 烷基二甲基叔胺，环氧氯丙烷合成季铵盐型阳离子沥青乳化剂，该乳化剂为中裂型沥青 乳化剂。中国专利CN104151179A公开了 一种双阳离子型沥青乳化剂，采用N-氢化牛脂 基-1，3-丙撑二胺与丙烯酸甲酯反应得到中间体，再用氯乙酸钠进行季铵化得到双阳离子 沥青乳化剂，该乳化剂用量较多，为沥青质量的4. 16%。而且从结构上看，该乳化剂不仅含 有阳离子而且含有羧酸根负离子，降低了乳化沥青的稳定性。中国专利CN103923325A公开 了一种阳离子沥青乳化剂，但是需要加入一定比例的非离子复配助剂物理混合，才能达到 慢裂快凝的效果。中国专利CN102604125A公开了一种慢裂快凝型沥青乳化剂，采用三甲 胺，环氧氯丙烷与烷基酚聚氧乙烯醚反应得到。该乳化剂结合了非离子与阳离子的优点，能 够得到适应范围广泛的慢裂快凝型乳化沥青，但该乳化剂只有一个阳离子，而且没有长的 有机链，在乳化能力和慢裂快凝效果方面仍需要改进，本发明就是在此工作基础上，通过重 新设计分子结构，得到了具有乳化能力强，适应范围广的慢裂快凝型沥青乳化剂。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的之一在于提供一种含有乙氧基的双阳离子沥青乳化剂，该乳化剂可 以作为慢裂快凝型沥青乳化剂应用于稀浆封层技术。本发明通过分子设计，将非离子乳化 剂与双阳离子乳化剂结合，既具有阳离子、非离子的优点，又可通过改变乙氧基的数量调整 乳化剂的表面活性和乳化性能，而且双阳离子可以有效降低破乳速度，改善其慢裂快凝的 效果。本发明得到的沥青乳化剂乳化效果好，应用范围广，能乳化不同类型的沥青，制备的 乳化沥青均匀、稳定，而且合成工艺简单；目的之二在于提供上述沥青乳化剂的组成及制备 方法，本发明的沥青乳化剂以长链叔胺、脂肪醇聚氧乙烯醚和环氧丙基三甲基氯化铵为主 要原料，经三步反应得到含乙氧基的双阳离子沥青乳化剂，以长链叔胺及环氧氯丙烷为原 料合成第一步中间体，再在催化剂作用下与脂肪醇聚氧乙烯醚反应得到第二步阳离子中间 体，再加入环氧丙基三甲基氯化铵，在碱性条件和催化剂作用下得到含乙氧基的双阳离子 沥青乳化剂。
[0005] 本发明的技术方案为：
[0006] -种含乙氧基的双阳离子沥青乳化剂，该乳化剂的结构式如下：
[0007]
【主权项】
1. 一种含乙氧基的双阳离子沥青乳化剂，其特征为该乳化剂的结构式如下：
其中 η = 12、14、16 或 18, m = 3、5、7、9、15、20 或 25。
2. 如权利要求1所述的含乙氧基的双阳离子沥青乳化剂的制备方法，其特征为包括如 下物料配比和步骤： 物料 摩尔比 长链叔胺 1 环氧氯丙烷 1.0 ~1. 5 脂肪醇聚氧乙烯醚 1.0~3. O 环氧丙基三甲基氯化铵 1.0~2. 5 氢氧化钠 I. 0~4. 5 催化剂 0. 005~0. 3 (1) 将长链叔胺和环氧氯丙烷溶解在无水乙醇中，在40~60°C下磁力搅拌反应5~10 小时，冷却至室温后减压蒸馏，洗涤，抽滤，40°C真空干燥，得到中间体B ; (2) 将脂肪醇聚氧乙烯醚溶于有机溶剂中，加入催化剂总量50 %~70 %的催化剂，溶 解后加入氢氧化钠总量50 %~70 %的氢氧化钠，搅拌使其溶解，30分钟后加入中间体B,在 50~70°C下磁力搅拌反应6~12小时，冷却至室温后减压蒸馏，洗涤，抽滤，40°C真空干 燥，得到中间体C ; (3) 将中间体C溶于有机溶剂中，加入剩余的催化剂，溶解后加入剩余的氢氧化钠，搅 拌使其溶解，30分钟后加入环氧丙基三甲基氯化铵，在50~70°C下磁力搅拌反应6~12 小时，冷却至室温后减压蒸馏，洗涤，抽滤，40°C真空干燥，得到产物A ; 所述的长链叔胺为十二烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺 或十八烷基二甲基叔胺； 所述脂肪醇聚氧乙烯醚为脂肪醇聚氧乙烯醚（3)、脂肪醇聚氧乙烯醚（5)、脂肪醇聚氧 乙烯醚（7)、脂肪醇聚氧乙烯醚（9)、脂肪醇聚氧乙烯醚（15)、脂肪醇聚氧乙烯醚（20)或脂 肪醇聚氧乙烯醚（25); 所述的步骤（2)中和步骤（3)中的催化剂为四丁基溴化铵。
3. 如权利要求2所述的含乙氧基的双阳离子沥青乳化剂的制备方法，其特征为所述的 步骤（2)和步骤（3)中的有机溶剂相同或不同，具体为正己烷、乙醇、异丙醇或正丁醇。
4. 如权利要求1所述的含乙氧基的双阳离子沥青乳化剂的应用，其特征为包括以下步 骤：将上面得到的含乙氧基的双阳离子乳化剂配制成质量分数为1~4%的水溶液，再用盐 酸将其pH值调到1~6后，加热至60~80°C，在胶体磨中搅拌均匀，缓慢加入120~150°C 的热沥青，搅拌均匀即得到乳化沥青；其中沥青用量为乳化沥青总质量的50%~65%。
【专利摘要】本发明为一种含乙氧基的双阳离子沥青乳化剂及其制备方法和应用，该乳化剂的结构式如下。其制备方法为：将脂肪醇聚氧乙烯醚溶于有机溶剂中，加入催化剂，溶解后加入氢氧化钠，搅拌使其溶解，30分钟后加入中间体B，在50～70℃下磁力搅拌反应6～12小时，冷却至室温后减压蒸馏，洗涤，抽滤，40℃真空干燥，得到中间体C；将中间体C溶于有机溶剂中，加入催化剂，溶解后加入氢氧化钠，再加入环氧丙基三甲基氯化铵，反应6～12小时，洗涤，抽滤，干燥，得到产物。本发明的沥青乳化剂，所用原料价格便宜，生产成本低，制备方法工艺简单，反应温度低，合成反应需要的温度为40～70℃。其中n＝12、14、16或18，m＝3、5、7、9、15、20或25。
【IPC分类】C08G65-337, C08L95-00, C08J3-03, C08G65-333
【公开号】CN104877146
【申请号】CN201510225161
【发明人】王月欣, 高雅芹, 张倩, 孟清, 张广林
【申请人】河北工业大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月6日