一种纤维素多醚类季铵盐阳离子沥青乳化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提出一种纤维素多醚类季铵盐阳离子沥青乳化剂及其制备方法。一种纤维素多醚类季铵盐阳离子沥青乳化剂的制备方法，其分子结构通式为：

Cellulose polyether quaternary ammonium cationic asphalt emulsifier and preparation method thereof

The invention provides a cellulose polyether quaternary ammonium cationic pitch emulsifier and a preparation method thereof. A preparation method of cellulose polyether quaternary ammonium salt cationic asphalt emulsifier is described.

【技术实现步骤摘要】
一种纤维素多醚类季铵盐阳离子沥青乳化剂及其制备方法
本专利技术属于精细化工领域，具体涉及一种纤维素多醚类季铵盐阳离子型沥青乳化剂。
技术介绍
随着沥青应用水平的不断发展，普通热沥青的不足也开始显现：沥青凝结速度太快，使用时需要反复加热，这在使用过程中造成了极大的能源浪费和环境污染。将冷沥青加热到融化粘稠状态，在含有适量乳化剂的水溶液中，经过搅拌使沥青能以一种微细的颗粒状态散布在溶液中，形成(O/W)状的乳液，这就是乳化沥青。这种沥青乳液在常温下以液态形式存在，呈深棕色或黑色，高温下具有良好的流动性。影响乳化沥青路用性能的最关键因素就是沥青乳化剂，目前国内外阳离子型沥青乳化剂主要品种有有机胺类、季铵盐类、咪唑啉类、酰胺类等，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。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。该方法的缺点是制备的沥青乳化剂价格昂贵，用于稀浆封层施工时，破乳时间长，成型时间慢，开放交通时间长。中国专利CN1096714利用炼油厂副产环烷酸与烯基多胺反应，制备沥青乳化剂。该方法的缺点是乳化剂的原料供应受到很大制约，不利于推广应用。中国专利CN1861721A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。这一方法的缺点是反应步骤繁琐，需要高温反应。中国专利CN101712625A涉及一种两性慢裂快凝沥青乳化剂合成方法，采用油酸与多胺反应生成酰胺多胺，然后加入氯乙酸发生卤代反应，制得沥青乳化剂。该方法的缺点是制备时需要高温反应。中国专利CN101745340A涉及一种阳离子沥青乳化剂制备方法，主剂由混合有机酸和有机胺反应得到中间体，再进行季铵化反应制得，辅剂为非离子表面活性剂和改性助剂。该方法的缺点是制备步骤繁琐，成本较高，需要高温反应。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本专利技术一种纤维素多醚类季铵盐阳离子型沥青乳化剂及其制备方法，本专利技术制备的沥青乳化剂原料来源广泛，生产成本低，制备工艺简单，可乳化多种不同型号的沥青，制备的乳化沥青细腻均匀，储存稳定性好。本专利技术提供一种纤维素多醚类季铵盐阳离子沥青乳化剂，其分子结构通式为：其中n＝1,2,3,4，cellulose代表纤维素分子链。本专利技术进一步提供一种纤维素多醚类季铵盐阳离子沥青乳化剂的制备方法，按照以下步骤进行：(1)将对羟基苯甲醛、纤维素、二氯亚砜和三乙胺混合反应，得到反应中间体Ⅰ，中间体Ⅰ为：(2)将聚乙二醇与对甲苯磺酰氯、氢氧化钾混合反应，得到中间体Ⅱ，聚乙二醇的聚合度n＝1,2,3,4，中间体Ⅱ为：TsO(CH2CH2O)nH；(3)将中间体Ⅰ、中间体Ⅱ和碳酸钾混合反应，得到中间体Ⅲ，中间体Ⅲ为：(4)将中间体Ⅲ和氢溴酸混合反应，得到中间体Ⅳ，中间体Ⅳ为：(5)将乙醇合三氯乙醛与碘甲烷混合反应，得到中间体Ⅴ，中间体Ⅴ为：(CH2CH3)2CH3N+CH2CH2COOCH2CH3.I-；(6)将中间体Ⅴ和中间体Ⅳ混合反应，得到纤维素多醚类季铵盐阳离子沥青乳化剂；以上步骤只要不影响制备，可置换。作为本专利技术进一步的改进，采用的原料配料比为：对羟基苯甲醛、二氯亚砜、三乙胺、纤维素、聚乙二醇、对甲基苯磺酸钠、氢氧化钾、碳酸钾、氢溴酸、乙醇合三氯乙醛、碘甲烷的摩尔比为1:(1.2-2):(2-8):(1-1.5):(1-1.5):(1.2-1.8):(1-7):(0.5-1.5):(1.5-2.5):(1-1.5):(1-1.7)。作为本专利技术进一步的改进，采用的原料配料比为：对羟基苯甲醛、二氯亚砜、三乙胺、纤维素、聚乙二醇、对甲基苯磺酸钠、氢氧化钾、碳酸钾、氢溴酸、乙醇合三氯乙醛、碘甲烷的摩尔比为1:(1.2-1.5):(2-5):(1-1.2):(1-1.2):(1.2-1.5):(2-5):(0.7-1.2):(1.5-2.0):(1-1.3):(1-1.5)。作为本专利技术进一步的改进，采用的原料配料比为：对羟基苯甲醛、二氯亚砜、三乙胺、纤维素、聚乙二醇、对甲基苯磺酸钠、氢氧化钾、碳酸钾、氢溴酸、乙醇合三氯乙醛、碘甲烷的摩尔比为1:1.2:4:1.2:1.2:1.3:3:1:2:1.7:1.2:1.3。作为本专利技术进一步的改进，具体包括如下步骤：(1)将对羟基苯甲醛加入反应瓶中，依次加入二氯亚砜和三乙胺，0℃反应3-5h后加入纤维素，室温搅拌反应2h，得到中间体Ⅰ；(2)将聚乙二醇与对甲苯磺酰氯溶于二氯甲烷，加入氢氧化钾，0℃反应2h，得到中间体Ⅱ；(3)将中间体Ⅰ和中间体Ⅱ溶于乙腈，加入碳酸钾，60℃反应5h，得到中间体Ⅲ；(4)将中间体Ⅲ溶于冰乙酸，滴加30％的氢溴酸，40-45℃反应2h，得到中间体Ⅳ；(5)将乙醇合三氯乙醛溶于二氯甲烷，0℃缓慢滴加碘甲烷，反应1h，得到中间体Ⅴ；(6)将中间体Ⅳ溶于二氯甲烷，40℃搅拌下滴加中间体Ⅴ，反应3h，得到纤维素多醚类阳离子沥青乳化剂。本专利技术进一步保护上述纤维素多醚类阳离子沥青乳化剂在制备中裂型和慢裂型阳离子乳化沥青中的应用。本专利技术进一步保护一种乳化沥青的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：权利要求1所述的沥青乳化剂的用量为制备的乳化沥青总质量的2-5％，将上述沥青乳化剂加水配制成水溶液，加热至60-70℃，制得皂液；将加热后的沥青和乳化剂皂液通过胶体磨乳化，加入一定量的助剂，制备出阳离子乳化沥青。作为本专利技术进一步的改进，助剂包括硫酸铝、氯化铵和氯化钙中的一种或几种。本专利技术进一步保护根据权利要求上述的制备方法制备的乳化沥青。本专利技术的有益效果：1、本专利技术的原料来源广泛，生产成本低，制备工艺简单；2、得到的沥青乳化剂性能优良，可乳化多种不同型号的沥青，制备的乳化沥青细腻均匀，储存稳定性好；3、本专利技术制备的沥青乳化剂符合国家标准，制得的乳化沥青细腻均匀，具有快裂型和中裂型沥青乳化剂的特性。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例只是本专利技术的部分具有代表性的实施例，而不是全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例都属于本专利技术的保护范围。本专利技术实施例中所用到的原料、试剂均为常规的化学产品，均能通过商业渠道购买得到。实施例1纤维素多醚类季铵盐阳离子沥青乳化剂的制备按照以下步骤进行：(1)将1mol对羟基苯甲醛加入反应瓶中，依次加入1.2mol二氯亚砜和2mol三乙胺，0℃反应3-5h后加入1mol纤维素，室温搅拌反应2h，得到中间体Ⅰ；(2)将1mol聚乙二醇与1.2mol对甲苯磺酰氯溶于二氯甲烷，加入1mol氢氧化钾，0℃反应2h，得到中间体Ⅱ；(3)将中间体Ⅰ和中间体Ⅱ溶于乙腈，加入0.5mol碳酸钾，60℃反应5h，得到中间体Ⅲ；(4)将中间体Ⅲ溶于冰乙酸，滴加1.5mol30％的氢溴酸，40-45℃反应2h，得到中间体Ⅳ；(5)将1mol乙醇合三氯乙醛溶于二氯甲烷，0℃缓慢滴加1mol碘甲烷，反应1h，得到中间体Ⅴ；(6)将中间体Ⅳ溶于二氯甲烷，40℃搅拌下滴加中间体Ⅴ，反应3h，得到纤维素多醚类季铵盐阳离子沥青乳化剂，总得率为8本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维素多醚类季铵盐阳离子沥青乳化剂，其特征在于，其分子结构通式为：

【技术特征摘要】
1.一种纤维素多醚类季铵盐阳离子沥青乳化剂，其特征在于，其分子结构通式为：其中n＝1,2,3,4，cellulose代表纤维素分子链。2.一种纤维素多醚类季铵盐阳离子沥青乳化剂的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行：(1)将对羟基苯甲醛、纤维素、二氯亚砜和三乙胺混合反应，得到反应中间体Ⅰ，中间体Ⅰ为：(2)将聚乙二醇与对甲苯磺酰氯、氢氧化钾混合反应，得到中间体Ⅱ，聚乙二醇的聚合度n＝1,2,3,4，中间体Ⅱ为：TsO(CH2CH2O)nH；(3)将中间体Ⅰ、中间体Ⅱ和碳酸钾混合反应，得到中间体Ⅲ，中间体Ⅲ为：(4)将中间体Ⅲ和氢溴酸混合反应，得到中间体Ⅳ，中间体Ⅳ为：(5)将乙醇合三氯乙醛与碘甲烷混合反应，得到中间体Ⅴ，中间体Ⅴ为：(CH2CH3)2CH3N+CH2CH2COOCH2CH3.I-；(6)将中间体Ⅴ和中间体Ⅳ混合反应，得到纤维素多醚类季铵盐阳离子沥青乳化剂；以上步骤只要不影响制备，可置换。3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，采用的原料配料比为：对羟基苯甲醛、二氯亚砜、三乙胺、纤维素、聚乙二醇、对甲基苯磺酸钠、氢氧化钾、碳酸钾、氢溴酸、乙醇合三氯乙醛、碘甲烷的摩尔比为1:(1.2-2):(2-8):(1-1.5):(1-1.5):(1.2-1.8):(1-7):(0.5-1.5):(1.5-2.5):(1-1.5):(1-1.7)。4.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，采用的原料配料比为：对羟基苯甲醛、二氯亚砜、三乙胺、纤维素、聚乙二醇、对甲基苯磺酸钠、氢氧化钾、碳酸钾、氢溴酸、乙醇合三氯乙醛、碘甲烷的摩尔比为1:(1.2-1.5):(2-5):(1-1.2):(1-1.2):(1.2-1.5):(2-5)...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱暾哲，徐自强，周健，
申请(专利权)人：苏州太星新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32