专利名称：一种高黏附性的木质素沥青乳化剂、其制备方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高黏附性的木质素浙青乳化剂、其制备方法及其应用，以及包含本发明高黏附性的木质素浙青乳化剂的乳化浙青和包含本发明高黏附性的木质素浙青乳化剂的组合物。
背景技术：
节约资源、保护环境是我国的基本国策。木质素在自然界是仅次于纤维素的第二大天然有机化合物。全世界的制浆造纸工业每年可产生约5000万吨工业木质素。我国制浆造纸废水排放量约为50亿吨，居我国各类工业排放量的首位，造纸工业对水环境的污染最为严重。据统计，我国县及县以上造纸及纸制品工业废水排放量占全国工业总排放量的18. 6%，其中处理排放达标量占造纸工业废水总排放量的49. 3%。但目前造纸行业约占排放总量50%的废水尚未进行达标处理。而造纸废水中含有大量的木质素，因此每年造纸产 生的木质素也高达450万吨。由于其自身固有的一些特性和目前经济技术条件的限制，迄今为止，只有仅仅6%左右工业木质素得到有效利用，绝大部分木质素浓缩后作为燃料烧掉或直接排入江河。这不仅造成资源的极大浪费，而且严重污染了环境。目前适用于CA砂浆体系的浙青乳化剂主要为木质素类，因此，采用造纸工业产生的木质素制备CA砂浆专用浙青乳化剂，可节约资源、保护环境，对促进我国节能减排战略的实施具有重要意义。乳化剂的黏附性差不但会使新拌CA砂浆产生离析泌水现象，还会影响CA砂浆与轨道板和底座板的黏结，从而影响无砟轨道结构的耐久性和安全性。迄今为止国内外的木质素乳化剂(尤其是阴离子乳化剂)黏附性很难达到理想的水平。
发明内容
本发明的目的是提供一种高黏附性的木质素浙青乳化剂、其制备方法及其应用，以及包含本发明高黏附性的木质素浙青乳化剂的乳化浙青和包含本发明高黏附性的木质素浙青乳化剂的组合物。为了实现上述目的，本发明的技术方案是本发明一种高黏附性的木质素浙青乳化剂的制备方法，包括如下步骤A、将木质素磺化；B、将胺和醛加入步骤A所得物料中，60° C 100° C下，反应I 3h ;其中，胺和醒的摩尔比为(I: I) (1:5),胺的质量用量为木质素质量的20-50% ；上述，胺为二乙醇胺、乙醇胺、胺乙基乙醇胺、苯乙醇胺，甲基乙醇胺、月桂酰乙醇胺、磷脂酰乙醇胺、氨乙基哌嗪、哌嗪或NH2 (CH2CH2NH) nH中的一种或两种以上任意配比的
混合物，其中n为不大于6的自然数；醒为B 其中R1为H、无a H的烷基或芳香基。
H1 H，木质素质量指原料木质素的质量，即原料木质素还没溶解之前的质量。上述步骤B中，为了防止胺的损失，优选，在室温下加入胺；为了提高产率及产品的性能，醛优选在60° C 100° C下，边反应边滴加。醛的滴加速度一般控制在30-60滴/min0为了达到较好的磺化效果，优选，步骤A中木质素按如下方法磺化将质量浓度为25-40%、Ph为8-11的木质素碱溶液中加入磺化剂，在60° C 100° C下，反应I 5h，其中，磺化剂的用量为每40g木质素0. 05-0. 5mol0上述磺化剂优选为浓硫酸、三氧化硫、发烟硫酸、氯磺酸、氨基磺酸、或亚硫酸盐中的一种或两种以上任意配比的混合物。为了使所得乳化剂能有更好的黏附效果，上述R1优选为H、苯基或丁基。本发明木质素购自于江西、福建、美德维实维克、万源等地，采用木浆酸析法制备 的木质素，在使用时根据需要配置为不同浓度、不同Ph值的木质素碱溶液。由上述方法所制备的高黏附性的木质素浙青乳化剂。由上述的方法所制备的高黏附性的木质素浙青乳化剂，在使用时，当其用量为乳化浙青质量的2-6%时，即可达到很好的黏附效果。含上述的方法所制备的高黏附性的木质素浙青乳化剂的组合物。上述组合物优选，包括聚氧乙烯醚I份，权利要求I至5任意一项所述的方法所制备的高黏附性的木质素浙青乳化剂5-10份，所述份数为质量分数。这种组合物的乳化效果更佳。上述聚氧乙烯醚优选为壬基酚聚氧乙烯醚。本发明制备方法简单，所得乳化剂，不仅容易乳化，且有良好的黏附性能，与聚氧乙烯醚复配黏附效果更佳。
具体实施例方式为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。以下实施例中，转化率通过液相色谱计算。液相色谱分离产物的条件为采用反向色谱柱，流动相为甲醇/水=75/25，紫外吸收波长选择在230nm。采用内标法测转化率。干料的级配、抗折、抗压和分离度试验和标准参照《客运专线铁路CRTS II型板式无砟轨道水泥乳化浙青暂行技术条件》。实施例I将40g的江西木质素(江西省黄岗山木质素开发部)，加入水至100g，调节PH=IO. 5，加入0. 05mol的Na2SO3，升温到90° C反应4h得到木质素磺酸盐；再向上述溶液中加入0. 15mol 二乙醇胺后，在60° C下滴加0. 5mol的苯甲醛到上述溶液中，保持温度反应2h (包括醛的滴加时间)，得到木质素阴离子浙青乳化剂。产物通过液相色谱测得木质素转化率为65. 4%，黏稠状的液体留做制备乳化浙青实验。先称取4g壬基酚聚氧乙烯醚(E0=40，厂家上海恒集化工国际贸易有限公司AR)，加55° C温水IOOg使其溶液，再向其中加入34g上述自制木质素乳化剂，然后水至350g，滴加30%的NaOH (市售)至PH=Il左右。最后加水至400g (皂液)，留作乳化浙青，标号I。称取34g自制木质素乳化剂，然后水至350g，滴加30%的NaOH (市售)至PH=Il左右。最后加水至400g (皂液)，留作乳化浙青,标号2。
取SK70#浙青(江阴宝利石化制品有限公司)600g，加热到140° C ;上述皂液400g，加热到60° C，通过胶体磨(型号DSH100工艺参数磨盘间距0. 015mm、转速2000r/min)制备浙青乳液。得到均匀、细腻的阴离子慢裂慢凝乳化浙青。CA砂浆的制备取2000g的干料(江苏博特新材料有限公司)；在搅拌锅中加入乳化浙青320g ;称取DF201型消泡剂(江苏博特新材料有限公司)0. 15g，PCA-RX减水剂(江苏博特新材料有限公司)3. 5g,加水至185g ;将上述水溶液和干料在慢速搅拌2min(60r/min)下分别加入到乳化浙青锅里，快速搅拌3min(200r/min),后慢速搅拌2min (60r/min)。表I为乳化剂的性能评价表。 表I乳化剂的性能评价
实施例2将25g的江西木质素(江西省黄岗山木质素开发部)，加入水至100g，调节PH=8. 5，加入0. 3mol的浓硫酸，升温到60° C反应5h得到木质素磺酸盐；再向上述溶液中加入0. Imol 二乙烯三胺后，在80° C下滴加0. 3mol的叔丁醛到上述溶液中，保持温度反应3h(包括醛的滴加时间)，得到木质素阴离子浙青乳化剂。产物通过液相色谱测得木质素转化率为83. 2%，黏稠状的液体留做制备乳化浙青实验。先称取4g壬基酚聚氧乙烯醚(E0=40，厂家上海恒集化工国际贸易有限公司AR)g，加55° C温水IOOg使其溶液，再向其中加入21g上述自制木质素乳化剂，然后水至350g，滴加30%的NaOH (市售)至PH=Il左右。最后加水至400g，留作乳化浙青，标号I。称取21g自制木质素乳化剂，然后水至350g，滴加30%的NaOH (市售)至PH=Il左右。最后加水至400g (皂液)，留作乳化浙青,标号2。取SK70#浙青(江阴宝利石化制品有限公司)600g，加热到140° C ;上述皂液400g，加热到60° C，通过胶体磨(型号DSH100工艺参数磨盘间距0. 015mm、转速2000r/min)制备浙青乳液。得到均匀、细腻的阴离子慢裂慢凝乳化浙青。CA砂浆的制备取2000g的干料(江苏博特新材料有限公司)；在搅拌锅中加入乳化浙青320g ;称取DF201型消泡剂(江苏博特新材料有限公司)0. 15g，PCA-RX减水剂(江苏博特新材料有限公司)3. 5g,加水至185g ;将上述水溶液和干料在慢速搅拌2min(60r/min)下分别加入到乳化浙青锅里，快速搅拌3min(200r/min),后慢速搅拌2min (60r/min)。每次测量后需在50° C的恒温箱中保温。表2为乳化剂的性能评价表。表2乳化剂的性能评价
权利要求
1.一种高黏附性的木质素浙青乳化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤 A、将木质素磺化； B、将胺和醛加入步骤A所得物料中，60°C 100° C下，反应I 3h ;其中，胺和醛的摩尔比为(I: I) (1:5),胺的质量用量为木质素质量的20-50% ； 上述，胺为二乙醇胺、乙醇胺、胺乙基乙醇胺、苯乙醇胺，甲基乙醇胺、月桂酰乙醇胺、磷脂酰乙醇胺、氨乙基哌嗪、哌嗪或NH2 (CH2CH2MOnH中的一种或两种以上任意配比的混合物，其中η为不大于6的自然数；醛为1 _1 其中R1为H、无α H的烷基或芳香基。 Jtx，
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于步骤A中木质素按如下方法磺化将质量浓度为25-40%、Ph为8-11的木质素碱溶液中加入磺化剂，在60° C 100° C下，反应I 5h，其中，磺化剂的用量为每40g木质素O. 05-0. 5mol。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述磺化剂为浓硫酸、三氧化硫、发烟硫酸、氯磺酸、氨基磺酸、或亚硫酸盐中的一种或两种以上任意配比的混合物。
4.如权利要求I至3任意一项所述的方法，其特征在于步骤B中，胺在室温下加入，醛在60° C 100° C下，边反应边滴加。
5.如权利要求I至3任意一项所述的方法，其特征在于所述Rl为H、苯基或丁基。
6.由权利要求I至5任意一项所述的方法所制备的高黏附性的木质素浙青乳化剂。
7.含权利要求I至5任意一项所述的方法所制备的高黏附性的木质素浙青乳化剂的组合物，其特征在于包括聚氧乙烯醚I份，权利要求I至5任意一项所述的方法所制备的高黏附性的木质素浙青乳化剂5-10份，所述份数为质量分数。
8.如权利要求7所述的组合物，其特征在于所述聚氧乙烯醚为壬基酚聚氧乙烯醚。
9.权利要求I至5任意一项所述的方法所制备的高黏附性的木质素浙青乳化剂的应用，其特征在于其用量为乳化浙青质量的2-6%。
10.含权利要求I至5任意一项所述的一种高黏附性的木质素浙青乳化剂的乳化浙青。
全文摘要
本发明公开一种高黏附性的木质素沥青乳化剂、其制备方法及其应用，以及包含本发明高黏附性的木质素沥青乳化剂的乳化沥青和包含本发明高黏附性的木质素沥青乳化剂的组合物。本发明种高黏附性的木质素沥青乳化剂的制备方法，包括如下步骤A、将木质素磺化；B、将胺和醛加入上述反应物中，60°C～100°C下，反应1～3h；其中，胺和醛的摩尔比为(1∶1)～(1∶5)，胺的质量用量为木质素质量的20-50％。本发明制备方法简单，所得乳化剂，不仅容易乳化，且有良好的黏附性能，与聚氧乙烯醚复配黏附效果更佳。
文档编号C08H7/00GK102757569SQ201210259748
公开日2012年10月31日 申请日期2012年7月25日 优先权日2012年7月25日
发明者万赟, 刘加平, 刘杰, 周伟玲, 洪锦祥, 王文峰, 缪昌文, 陈香 申请人:攀枝花博特建材有限公司, 江苏博特新材料有限公司, 江苏省建筑科学研究院有限公司, 江苏苏博特新材料股份有限公司