专利名称：松香阳离子沥青乳化剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及精细化工阳离子沥青乳化剂的制备方法。
背景技术：
松香是一种复杂的混合物，90％左右是酸性物，其中树脂酸的同分异构体占主要，同时含有少量的脂肪酸。树脂酸的分子式为C19H29COOH，它有很多同分异构体，均具有一个三环菲骨架，且大都含有二个双键的一元酸。对于混合体的松香而言，制备的乳化剂具有良好的乳化性能，且乳化沥青与不同石料的拌合性能良好。为了提高松香的性能，常采用顺丁烯二酸酐来制备改性松香，该改性松香也可制备阳离子沥青乳化剂。
随着阳离子乳化沥青的应用，沥青乳化剂的品种也逐渐丰富，多胺与长碳链脂肪酸缩合的产物是一类重要的阳离子沥青乳化剂品种。美国专利USP4338136以C12-18长碳链脂肪酸与二乙烯三胺在一定条件下反应制备沥青乳化剂。这一方法的缺点是制备的乳化剂价格高，用于稀浆封层施工时，破乳时间长，成型时间慢，开放交通长。中国专利CN1096714利用炼厂副产环烷酸与烯基多胺反应，制得沥青乳化剂。这一方法的缺点是乳化剂原料受限制，产品的改进余地不大。
本发明的目的是利用森林加工工业中获得的普通脂松香或改性松香为原料，来制备具有慢裂快凝特性的松香阳离子沥青乳化剂。
发明内容
本发明属于松香阳离子沥青乳化剂的制备方法，该乳化剂由普通脂松香或顺丁烯二酸酐改性松香为原料，与烯基多胺反应制得松香中间体，继而与不同类型的季铵盐中间体缩合，得到性能优良的松香阳离子沥青乳化剂。
本发明的具体实施技术方案是首先，采用平均分子量为250-350的普通脂松香或顺丁烯二酸酐改性松香为原料，与烯基多胺按摩尔比1∶0.5-3，在100-250℃，反应2-8小时，降温，加入乙醇稀释，搅拌均匀，得到松香中间体。
其次，将十八叔胺、三甲胺或三甲胺盐酸盐与环氧氯丙烷按摩尔比1∶0.5-3，以乙醇或水作溶剂，控制pH＝7-12，在20-70，反应2-8小时，得到十八叔胺和三甲胺的季铵盐中间体。
然后，将松香中间体与十八叔胺和三甲胺的季铵盐中间体按摩尔比1∶0.5-3∶0.5-3，温度50-70℃，反应2-8小时，得到松香阳离子沥青乳化剂。
最后，取松香阳离子沥青乳化剂水溶液，调节pH值为2-3，加热至60-65℃，与90#沥青，加热至130-135℃，通过胶体磨制备出固含量为30-70％的松香阳离子乳化沥青。
同松香反应的烯基多胺是水溶性有机物，如乙二胺，二乙烯三胺，三乙烯四胺等。松香与烯基多胺反应，主要生成酰胺或咪唑啉化合物。
松香阳离子沥青乳化剂的合成原料，廉价易得，来源丰富，制备的沥青乳液细腻均匀，储存稳定性好，可以制备普通的阳离子乳化沥青或SBR改性乳化沥青，适用于公路透层油或粘结油的洒布。当用于稀浆封层施工时，具有慢裂快凝的特性。
在沥青乳液的制备过程中，所用的设备为胶体磨或高速切削机，沥青乳液可根据不同需要含有30-70％的沥青，0.1-10w％的乳化剂，其余由水补足，乳液总重百分数为100w％。
与已有的技术比较，本发明的突出特点是选用丰富的天然树脂松香为主要原料，顺应“绿色化学”倡导的原料绿色化要求，降低了乳化剂的生产成本。同时乳化剂的乳化性能优良，制得的乳化沥青各项性能均满足中国交通部制订的阳离子乳化沥青的标准及美国ASTM D2397标准。
具体实施例方式
实施例1脂松香(平均分子量302g/mol)40g，三乙烯四胺22g加入反应器中，升温至160℃反应5小时，降温至65℃后，加入95％乙醇62g，搅拌均匀，得到约124g固含量50％的松香中间体。
十八叔胺30g，环氧氯丙烷(99％)9.3g和95％乙醇39g加入反应器中，升温至60℃反应5小时，得到约78g固含量50％的十八叔胺季铵盐中间体。
将三甲胺38g加入反应器中，维持反应温度28-35℃左右，缓慢加入盐酸22g，保持1小时。缓慢加入环氧氯丙烷(99wt％)18g，在42-55℃左右，加入30％液碱约22g，反应3-4小时，得到浓度约为32％的三甲胺季铵盐中间体104g。
松香中间体33g，三甲胺季铵盐中间体5g和十八叔胺季铵盐中间体14g，加入反应器中，维持反应温度65℃，反应5小时，得到浓度约为47％的松香阳离子沥青乳化剂52g，留做乳化试验。
取90#沥青180g，加热至130℃，乳化剂水溶液120g，其中乳化剂3g，调节pH值为2-3，加热至65℃，通过胶体磨制备沥青乳液。得到均匀、细腻的中裂型阳离子乳化沥青。
取90#沥青180g，加热至130℃，乳化剂水溶液103g，其中乳化剂3g，调节pH值为2-3，，加入22％的阳离子SBR胶乳，搅拌均匀，加热至65℃，通过胶体磨制备沥青乳液。得到均匀、细腻的SBR改性阳离子乳化沥青。
实施例2顺丁烯二酸酐改性的117#松香(平均分子量280g/mol)30g，三乙烯四胺20g加入反应器中，升温至160℃反应5小时，降温至65℃后，加入95％乙醇50g，搅拌均匀，得到约100g固含量50％的松香中间体。
十八叔胺30g，环氧氯丙烷(99％)9.3g和95％乙醇39g加入反应器中，升温至60℃反应5小时，得到约78g固含量50％的十八叔胺季铵盐中间体78g。
将三甲胺38g加入反应器中，维持反应温度28-35℃左右，缓慢加入盐酸22g，保持1小时。缓慢加入环氧氯丙烷(99wt％)18g，在42-55℃左右，加入30％液碱约22g，反应3-4小时，得到浓度约为32％的三甲胺季铵盐中间体104g。
117#松香中间体33g，三甲胺季铵盐中间体5g和十八叔胺季铵盐中间体14g，加入反应器中，维持反应温度65℃，反应5小时，得到浓度约为47％的松香阳离子沥青乳化剂52g，留做乳化试验。
取90#沥青180g，加热至130℃，乳化剂水溶液120g，其中乳化剂3g，调节pH值为2-3，加热至65℃，通过胶体磨制备沥青乳液。得到均匀、细腻的中裂型阳离子乳化沥青。
取90#沥青180g，加热至130℃，乳化剂水溶液103g，其中乳化剂3g，调节pH值为2-3，，加入22％的阳离子SBR胶乳，搅拌均匀，加热至65℃，通过胶体磨制备沥青乳液。得到均匀、细腻的SBR改性阳离子乳化沥青。
实施例3脂松香(平均分子量302g/mol)40g，二乙烯三胺18g加入反应器中，升温至160℃反应5小时，降温至65℃后，加入95％乙醇58g，搅拌均匀，得到约116g固含量50％的松香中间体。
十八叔胺30g，环氧氯丙烷(99％)9.3g和95％乙醇39g加入反应器中，升温至60℃反应5小时，得到固含量50％的十八叔胺季铵盐中间体78g。
将三甲胺38g加入反应器中，维持反应温度28-35℃左右，缓慢加入盐酸22g，保持1小时。缓慢加入环氧氯丙烷(99wt％)18g，在42-55℃左右，加入30％液碱约22g，反应3-4小时，得到浓度约为32％的三甲胺季铵盐中间体104g。
松香中间体30g，三甲胺季铵盐中间体10g和十八叔胺季铵盐中间体28g，加入反应器中，维持反应温度65℃，反应5小时，得到浓度约为47％的松香阳离子沥青乳化剂68g，留做乳化试验。
取90#沥青180g，加热至130℃，乳化剂水溶液120g，其中乳化剂3g，调节pH值为2-3，加热至65℃，通过胶体磨制备沥青乳液。得到均匀、细腻的中裂型阳离子乳化沥青。
表2
染色程序取0.5克实施例1～4制得的分散染料分散在500毫升水中，吸取20毫升后与60毫升的水混合，用醋酸、磷酸二氢铵调染浴PH为5，升温至60℃同时放入2克超细涤纶布进行染色，于30分钟内由60℃升温到96℃，保温20分钟，然后以0.5℃/min的升温速度升温至125～130℃，并保温40min，完后以1℃/min的降温速度降温至70℃，开盖取样，还原清洗并脱水干燥。所得的布样采用国标GB/T3921-1997、GB/T3920-1997、GB/T5718-1997、GB/T5541-85分别测其染色性能。测试结果见表1。
对比例1将0.5克根据专利US4734101实施例5得到的复合分散红染料，按上述染色程序对超细涤纶布进行染色。测试结果如表1。
对比例2将0.5克根据专利US5304222实施例4得到的复合分散红染料，按照上述染色程序对超细涤纶布进行染色，测试结果如表1。
实施例6用实施例3相同的方法考察在松香中间体和十八叔胺季铵盐中间体配比不同的情况下，乳化剂制备SBR改性阳离子乳化沥青的乳化性能，结果如下
实施例7用实施例3相同的方法，制备的普通阳离子乳化沥青，乳液的性能分析结果如下
*美国ASTM标准
权利要求
1.一种松香阳离子沥青乳化剂的制备方法，其特征在于该方法首先是采用平均分子量为250-350的普通脂松香或顺丁烯二酸酐改性松香为原料，与烯基多胺按摩尔比1∶0.5-3，在100-250℃，反应2-8小时，降温，加入乙醇稀释，搅拌均匀，得到松香中间体；其次，将十八叔胺、三甲胺或三甲胺盐酸盐与环氧氯丙烷按摩尔比1∶0.5-3，以乙醇或水作溶剂，控制pH＝7-12，在20-70，反应2-8小时，得到十八叔胺和三甲胺的季铵盐中间体；然后，将松香中间体与十八叔胺和三甲胺的季铵盐中间体按摩尔比1∶0.5-3∶0.5-3，温度50-70℃，反应2-8小时，得到松香阳离子沥青乳化剂；最后，取松香阳离子沥青乳化剂水溶液，调节pH值为2-3，加热至60-65℃，与90#沥青，加热至130-135℃，通过胶体磨制备出固含量为30-70％的松香阳离子乳化沥青。
2.按照权利要求1所述的阳离子松香乳化剂的制备方法，其特征在于烯基多胺是选用水溶性有机物乙二胺，二乙烯三胺或三乙烯四胺。
全文摘要
本发明涉及一种松香阳离子沥青乳化剂。该乳化剂是由松香和烯基多胺反应，得到松香中间体，然后，与不同类型的季铵盐中间体缩合，制得性能优良的松香阳离子沥青乳化剂。乳化剂的合成原料，廉价易得，来源丰富；该乳化剂制备的沥青乳液细腻均匀，储存稳定性好，可制备普通的阳离子乳化沥青或SBR改性乳化沥青，适用于公路透层油或粘结油的洒布。当用于稀浆封层施工时，具有慢裂快凝的特征。本发明突出的特点是选用丰富的天然树脂松香为原料，不仅降低了乳化剂的生产成本，而且符合“绿色化学”倡导的原料绿色化要求，制得的乳化沥青，各项性能均能达到中国交通部制订的阳离子乳化沥青的标准和美国ASTMD2397标准。
文档编号B01F17/52GK1861721SQ20061004686
公开日2006年11月15日 申请日期2006年6月6日 优先权日2006年6月6日
发明者申凯华, 李荫国, 张海峰, 曹立 申请人:大连理工大学