专利名称：一种乳化沥青及其制备方法
技术领域：
本发明涉及高速铁路板式无碴轨道，具体地说是应用于高速铁路板式无碴轨道的水泥-沥青砂浆(又称CA砂浆)中的一种乳化沥青。
背景技术：
在修筑高速铁路中，大量采用板式无碴技术，该技术中的CA砂浆是其中的核心技术之一。而乳化沥青又是CA砂浆中的主要组分之一。但现有的乳化沥青由于未考虑CA砂浆在高速铁路板式无碴轨道应用中的特殊要求，如流动度、可工作时间、早期强度和耐候性等，因此若将其作为主要成分之一应用在CA砂浆中，容易出现可工作时间短、强度达不到、砂浆离析等问题，不能满足“中华人民共和国铁道部《遂渝线板式无碴轨道乳化沥青水泥CA砂浆技术条件》”，使该CA砂浆难于在高速铁路板式无碴轨道中使用。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种用于高速铁路板式无碴轨道中的CA砂浆里的乳化沥青。
本发明的另一目的是提供该乳化沥青的制备方法。
本发明的目的是这样实现的一种乳化沥青，它由沥青、表面活性剂、助剂和水组成，其中各组分的含量为沥青22～55％表面活性剂阳离子表面活性剂1.0～15％非离子表面活性剂1.0～20％助剂0.1～8％余量为水均按重量百分比计。
上述沥青为石油沥青或/和煤沥青或/和天然沥青，针入度为40～140，其单位为1/10mm；上述阳离子表面活性剂为烷基胺类、烷基酰胺类、咪唑啉类、烷基丙烯二胺类、胺化木质素类、季铵盐类中的一种或多种；上述非离子表面活性剂为脂肪酸甲酯乙氧基化物类中的一种或多种；上述助剂为稳定剂和/或添加剂。
上述非离子表面活性剂的量优选为1.0～18％；上述助剂的量优选为0.2～8％，上述助剂中稳定剂的量为0～0.2％；均按重量百分比计。
上述沥青的针入度优选为60～120；上述烷基胺类为十二烷基胺、十四烷基胺、十六烷基胺、十八烷基胺、椰子油胺、牛脂胺、氢化牛脂胺、油胺、二十二烷基胺、大豆油胺中的一种或多种；上述烷基酰胺类为N-氨乙基酰胺和/或十八烷基酰胺基三胺；上述咪唑啉类为1-氨乙基-2-十七烷基咪唑啉-2和/或1-氨乙基-2-十七烷基咪唑啉-2盐酸盐；上述烷基丙烯二胺类为硬脂基丙撑二胺、牛脂基丙撑二胺、氢化牛脂基丙撑二胺和猪脂基丙撑二胺中的一种或多种；上述胺化木质素类为市售的以木质素和多乙烯多胺物质合成的乳化剂中的一种或多种；上述季铵盐类为十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十四烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或多种；上述脂肪酸甲酯乙氧基化物类中的脂肪酸的碳链长度为10～26个碳原子的单一碳链或多种碳链的组合，且脂肪酸甲酯乙氧基化物分子中加成的环氧乙烷数为3～500个中的一种或多种；上述稳定剂为铵盐、镁盐、钙盐、锶盐和铁盐中的一种或多种；上述添加剂为瓜耳豆胶、羧甲基纤维素盐、羟乙基纤维素、醇类、聚马来酸酐、聚丙烯酰胺中的一种或多种。
上述瓜耳豆胶优选为阳离子瓜耳豆胶；上述羧甲基纤维素盐是指其钠盐或/和钾盐或/和铵盐；上述醇类为碳原子数是1～100个的醇、聚乙烯醇、聚乙二醇中的一种或多种。
本发明的另一目的即上述乳化沥青的制备方法，其特征在于将上述配比的沥青，加热至110～180℃；将上述配比的表面活性剂、助剂和水在30～95℃的温度下混合形成水溶液；然后将上述加热后的沥青与上述表面活性剂和助剂的水溶液一起乳化即得成品。
为了使上述乳化后的成品质量均匀，上述加热后的沥青与上述表面活性剂和助剂的水溶液一起通过乳化设备后，搅拌下冷却至室温。
本发明中的产品，其各项性能指标符合“中华人民共和国铁道部《遂渝线板式无碴轨道乳化沥青水泥CA砂浆技术条件》”和“中国铁道科学研究院编《京沪高速铁路工务部件及设备招标技术条件》第18册《水泥沥青(CA)砂浆》”的要求。应用本发明产品的CA砂浆的早期强度易于提高，制成的CA砂浆7天强度可达到1.2～2.0MPa，28天强度可达到1.8～2.5MPa，使砂浆的单位容积质量和含气量易于达到技术要求，即砂浆的单位容积质量在1.3kg/l以上，一般为1.55～1.65之间，含气量为8～10％。且气泡微小，可以有效提高CA砂浆的抗冻性。由于气泡微小，分布均匀，所以整个体系材质均匀，降低了材料分离度，使制成的CA砂浆抗压强度一致，在实际使用中能避免CA砂浆产生离析，可使CA砂浆工作时间适宜，达到1小时左右，充分满足施工的需要，从而使本发明产品能有效地用于高速铁路板式无碴轨道中的CA砂浆。
本发明产品配方中不使用pH值调节剂和增稠剂，而pH值调节剂通常有盐酸类，因此避免了盐酸对设备的腐蚀，也简化了本发明产品配方和生产工艺。同时本发明产品本身贮存稳定性好，便于运输和贮存，也不会对设备造成腐蚀。另外，由于本发明产品中使用的脂肪酸甲酯乙氧基化物类为可再生的表面活性剂，减少了环保压力，符合“循环经济”和可持续性发展的需求。
具体实施例方式下面结合实施例进一步说明本发明，但本发明不局限于这些实施例。
实施例1一种乳化沥青，其配方组成如表1。其中沥青为90号重交道路沥青(针入度为92，单位为1/10mm)；阳离子表面活性剂为椰子油胺；脂肪酸甲酯乙氧基化物为棕榈油酸甲酯乙氧基化物；稳定剂为氯化锶；添加剂为聚乙烯醇。其制备步骤为将配比中的沥青加热至150℃，添加剂聚乙烯醇溶于沸水中，冷却至60℃，然后将其它成分溶于聚乙烯醇水溶液中，形成混合水溶液，最后将加热沥青和该混合水溶液一同通过乳化设备即制得本发明中的乳化沥青产品。所得产品的性能检测结果见表2。检测标准及检测方法依照《遂渝线板式无碴轨道乳化沥青水泥CA砂浆技术条件》和中国铁道科学研究院编《京沪高速铁路工务部件及设备招标技术条件》第18册《水泥沥青(CA)砂浆》中相关部分，如下表所示
以下实施例均按上表要求进行检测。
实施例2一种乳化沥青，其配方组成如表1。其中沥青为120号直馏石油沥青(针入度为119，单位为1/10mm)；阳离子表面活性剂为1-氨乙基-2-十七烷基咪唑啉-2盐酸盐；脂肪酸甲酯乙氧基化物为牛油酸甲酯乙氧基化物；稳定剂为硫酸亚铁；添加剂为阳离子瓜耳豆胶。其制备步骤为将配比中的沥青加热至110℃，添加剂阳离子瓜耳豆胶溶于40℃水中，然后将其它成分溶于阳离子瓜耳豆胶水溶液中，形成混合水溶液，最后将加热沥青和该混合水溶液一同通过乳化设备即制得本发明中的乳化沥青产品。所得产品的性能检测标准及检测方法同实施例1，检测结果见表2。
实施例3一种乳化沥青，其配方组成如表1。其中沥青为大庆丙烷脱油沥青(针入度为70，单位为1/10mm)；阳离子表面活性剂为氢化牛脂基丙撑二胺；脂肪酸甲酯乙氧基化物为棉油酸甲酯乙氧基化物；稳定剂为硫酸铵；添加剂为羟乙基纤维素。其制备步骤为将配比中的沥青加热至180℃，添加剂羟乙基纤维素溶于30℃水中，然后将其它成分溶于羟乙基纤维素水溶液中，形成混合水溶液，最后将加热沥青和该混合水溶液一同通过乳化设备即制得本发明中的乳化沥青产品。所得产品的性能检测标准及检测方法同实施例1，检测结果见表2。
实施例4一种乳化沥青，其配方组成如表1。其中沥青为胜利100号沥青(针入度为103，单位为1/10mm)；阳离子表面活性剂为十八烷基三甲基氯化铵；脂肪酸甲酯乙氧基化物为氢化油酸甲酯乙氧基化物；稳定剂为氯化钙；添加剂为聚马来酸酐。其制备步骤为将配比中的沥青加热至130℃，添加剂聚马来酸酐溶于80℃水中，然后将其它成分溶于聚马来酸酐水溶液中，形成混合水溶液，最后将加热沥青和该混合水溶液一同通过乳化设备即制得本发明中的乳化沥青产品。所得产品的性能检测标准及检测方法同实施例1，检测结果见表2。
实施例5一种乳化沥青，其配方组成如表1。其中沥青为60号沥青(针入度为611/10mm)；阳离子表面活性剂为十二烷基胺；脂肪酸甲酯乙氧基化物为十二酸甲酯乙氧基化物；稳定剂无；添加剂为聚乙二醇。其制备步骤为将配比中的沥青加热至150℃，然后将配比中其它成分溶于水中，形成混合水溶液并加热至40～90℃，最后将加热沥青和该混合水溶液一同通过乳化设备后，搅拌下冷却至室温，制得本发明产品。所得产品的性能检测标准及检测方法同实施例1，检测结果见表2。
实施例6一种乳化沥青，其配方组成如表1。其中沥青为80号沥青(针入度为811/10mm)；阳离子表面活性剂为十四烷基胺(又称肉豆蔻基胺)；脂肪酸甲酯乙氧基化物为十四酸(又称肉豆蔻酸)甲酯乙氧基化物；稳定剂无；添加剂为羧甲基纤维素钠。其制备步骤为将配比中的沥青加热至120℃，然后将配比中其它成分溶于水中，形成混合水溶液并加热至40～90℃，最后将加热沥青和该混合水溶液一同通过乳化设备后，搅拌下冷却至室温，制得本发明产品。所得产品的性能检测标准及检测方法同实施例1，检测结果见表2。
实施例7一种乳化沥青，其配方组成如表1。其中沥青为60号沥青(针入度为611/10mm)；阳离子表面活性剂为十六烷基胺(又称棕榈胺)；脂肪酸甲酯乙氧基化物为十六酸(又称棕榈酸)甲酯乙氧基化物；稳定剂为硫酸镁；添加剂为十八醇。其制备步骤为将配比中的沥青加热至150℃，然后将其它成分加热至60℃溶于水中，形成混合水溶液并加热至60～90℃，最后将加热沥青和该混合水溶液一同通过乳化设备后，搅拌下冷却至室温，制得本发明产品。所得产品的性能检测标准及检测方法同实施例1，检测结果见表2。
实施例8一种乳化沥青，其配方组成如表1。其中沥青为110号沥青(针入度为1081/10mm)；阳离子表面活性剂为氢化牛脂胺(又称十八胺)；脂肪酸甲酯乙氧基化物为十八酸(又称硬脂酸)甲酯乙氧基化物；稳定剂为硫酸镁；添加剂为聚丙烯酰胺。其制备步骤为将配比中的沥青加热至150℃，然后将其它成分加热至60℃溶于水中，形成混合水溶液并加热至60～90℃，最后将加热沥青和该混合水溶液一同通过乳化设备后，搅拌下冷却至室温，制得本发明产品。所得产品的性能检测标准及检测方法同实施例1，检测结果见表2。
实施例9一种乳化沥青，其配方组成如表1。其中沥青为120号沥青(针入度为1191/10mm)；阳离子表面活性剂为二十二烷基胺(又称山萮胺)；脂肪酸甲酯乙氧基化物为二十二酸(又称山萮酸)甲酯乙氧基化物；稳定剂为氯化镁；添加剂为聚丙烯酰胺。其制备步骤为将配比中的沥青加热至170℃，然后将其它成分加热至65℃溶于水中，形成混合水溶液并加热至60～90℃，最后将加热沥青和该混合水溶液一同通过乳化设备后，搅拌下冷却至室温，制得本发明产品。所得产品的性能检测标准及检测方法同实施例1，检测结果见表2。
实施例10一种乳化沥青，其配方组成如表1。其中沥青为100号沥青(针入度为1011/10mm)；阳离子表面活性剂为大豆油胺；脂肪酸甲酯乙氧基化物为棉籽油酸甲酯乙氧基化物；稳定剂为氯化镁和氯化锶；添加剂为聚丙烯酰胺。其制备步骤为将配比中的沥青加热至170℃，然后将其它成分加热至65℃溶于水中，形成混合水溶液并加热至60-90℃，最后将加热沥青和该混合水溶液一同通过乳化设备后，搅拌下冷却至室温，制得本发明产品。所得产品的性能检测标准及检测方法同实施例1，检测结果见表2。
实施例11一种乳化沥青，其配方组成如表1。其中沥青为100号沥青(针入度为1021/10mm)；阳离子表面活性剂为N-氨乙基酰胺；脂肪酸甲酯乙氧基化物为二十二酸(又称山萮酸)甲酯乙氧基化物；稳定剂为氯化镁；添加剂为聚丙烯酰胺。其制备步骤为将配比中的沥青加热至170℃，然后将其它成分加热至65℃溶于水中，形成混合水溶液并加热至60～90℃，最后将加热沥青和该混合水溶液一同通过乳化设备后，搅拌下冷却至室温，制得本发明产品。所得产品的性能检测标准及检测方法同实施例1，检测结果见表2。
表1本发明产品各实施例的配方组成
表2本发明中各实施例所得产品的性能检测结果
权利要求
1.一种乳化沥青，它由沥青、表面活性剂、助剂和水组成，其中各组分的含量为沥青22～55％表面活性剂阳离子表面活性剂1.0～15％非离子表面活性剂1.0～20％助剂0.1～8％余量为水均按重量百分比计。
2.如权利要求1所述的乳化沥青，其特征在于所述沥青为石油沥青或/和煤沥青或/和天然沥青，针入度为40～140，其单位为1/10mm；所述阳离子表面活性剂为烷基胺类、烷基酰胺类、咪唑啉类、烷基丙烯二胺类、胺化木质素类、季铵盐类中的一种或多种；所述非离子表面活性剂为脂肪酸甲酯乙氧基化物类中的一种或多种；所述助剂为稳定剂和/或添加剂。
3.如权利要求1或2所述的乳化沥青，其特征在于所述非离子表面活性剂的量为1.0～18％；所述助剂的量为0.2～8％，所述助剂中稳定剂的量为0～0.2％；均按重量百分比计。
4.如权利要求2所述的乳化沥青，其特征在于所述沥青的针入度为60～120；所述烷基胺类为十二烷基胺、十四烷基胺、十六烷基胺、十八烷基胺、椰子油胺、牛脂胺、氢化牛脂胺、油胺、二十二烷基胺、大豆油胺中的一种或多种；所述烷基酰胺类为N-氨乙基酰胺和/或十八烷基酰胺基三胺；所述咪唑啉类为1-氨乙基-2-十七烷基咪唑啉-2和/或1-氨乙基-2-十七烷基咪唑啉-2盐酸盐；所述烷基丙烯二胺类为硬脂基丙撑二胺、牛脂基丙撑二胺、氢化牛脂基丙撑二胺和猪脂基丙撑二胺中的一种或多种；所述胺化木质素类为市售的以木质素和多乙烯多胺物质合成的乳化剂中的一种或多种；所述季铵盐类为十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十四烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或多种；所述脂肪酸甲酯乙氧基化物类中的脂肪酸的碳链长度为10～26个碳原子的单一碳链或多种碳链的组合，且脂肪酸甲酯乙氧基化物分子中加成的环氧乙烷数为3～500个中的一种或多种；所述稳定剂为铵盐、镁盐、钙盐、锶盐和铁盐中的一种或多种；所述添加剂为瓜耳豆胶、羧甲基纤维素盐、羟乙基纤维素、醇类、聚马来酸酐、聚丙烯酰胺中的一种或多种。
5.如权利要求4所述的乳化沥青，其特征在于所述瓜耳豆胶为阳离子瓜耳豆胶；所述羧甲基纤维素盐是指其钠盐或/和钾盐或/和铵盐；所述醇类为碳原子数是1～100个的醇、聚乙烯醇、聚乙二醇中的一种或多种。
6.如权利要求1～5中任一权利要求所述的乳化沥青的制备方法，其特征在于将所述配比的沥青，加热至110～180℃；将所述配比的表面活性剂、助剂和水在30～95℃的温度下混合形成水溶液；然后将所述加热后的沥青与所述表面活性剂和助剂的水溶液一起乳化即得成品。
7.如权利要求6所述的乳化沥青的制备方法，其特征在于所述加热后的沥青与所述表面活性剂和助剂的水溶液一起乳化后，搅拌下冷却至室温即得成品。
全文摘要
本发明提供了一种乳化沥青，它由沥青、表面活性剂、助剂和水组成，其中各组分的含量为沥青22～55％；表面活性剂中阳离子表面活性剂1.0～15％，非离子表面活性剂1.0～20％；助剂0.1～8％；余量为水；均按重量百分比计。本发明中的产品，其各项性能指标符合“中华人民共和国铁道部《遂渝线板式无碴轨道乳化沥青水泥CA砂浆技术条件》”的要求，在实际使用中能避免CA砂浆(即水泥－沥青砂浆)产生离析，可使CA砂浆工作时间适宜，充分满足施工的需要，从而使本发明产品能有效地用于高速铁路板式无碴轨道中的CA砂浆。
文档编号C08J3/03GK101070433SQ200710078480
公开日2007年11月14日 申请日期2007年5月17日 优先权日2007年5月17日
发明者张洪武 申请人:张洪武