一种聚氧乙烯醚型高分子阳离子沥青乳化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种聚氧乙烯醚型高分子阳离子沥青乳化剂，由油酸

【技术实现步骤摘要】
一种聚氧乙烯醚型高分子阳离子沥青乳化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及沥青乳化剂及其制备方法与应用，尤其涉及一种聚氧乙烯醚型高分子阳离子沥青乳化剂及其制备方法与应用。属于交通材料制备


技术介绍

[0002]传统热拌沥青路面施工工艺是将热沥青与热集料搅拌后铺筑路面，这种施工工艺会造成大量能源浪费和严重大气污染；而乳化沥青施工技术由于具有节约能源、对大气污染小等优势，在路面施工中得到了广泛应用。微表处技术作为乳化沥青技术的一个重要分支，在国外既用于沥青路面，也用于水泥混凝土路面的罩面，在我国大多用于沥青路面和水泥混凝土桥面、隧道道面等，被认为是修复道路车辙及其他多种路面病害的最有效、最经济的手段之一。
[0003]沥青乳化剂是一种表面活性剂，是生产乳化沥青的关键材料，少量加入就能大幅降低油
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水界面的表面张力，并且在油
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水界面形成一层乳化剂分子膜，从而对沥青进行乳化，使沥青微粒均匀、稳定地分散于皂液中，使沥青在常温下具有很好的流动性，便于沥青在常温状态下施工。微表处用乳化沥青要求为慢裂快凝型，既要求与集料有足够的可拌和时间，还要在摊铺后能迅速破乳成型，快速开放交通，这些性能要求主要依赖于沥青乳化剂来实现。微表处对沥青乳化剂提出了很高的技术要求，其性能优劣将直接影响施工质量和进度。微表处用乳化沥青所用的乳化剂要求为阳离子乳化剂，实践证明，由阳离子型沥青乳化剂制备的乳化沥青与石料表面吸附力强，抗剥落性能好，成型速度快，早期强度高，但是由于其亲水基团具有较强的极性，因此破乳速度快，导致可拌和时间短，而微表处混合料为冷拌冷铺型混合料，施工过程中呈稀浆状态，考虑到施工和易性及快速开放交通的要求，因此必须控制乳化沥青与集料的可拌和时间。目前微表处用沥青乳化剂普遍存在慢裂快凝效果不好，对沥青低温性能影响大，对不同沥青及集料适应性差，乳化剂制备过程繁冗、配方复杂，需添加多种助剂，导致其原料来源受限制及环境友好性不佳等缺点。
[0004]沥青乳化剂根据亲水基团是否电离及电离所带电荷分为非离子沥青乳化剂、阴离子沥青乳化剂、阳离子沥青乳化剂及两性离子沥青乳化剂。非离子与两性离子沥青乳化剂乳化效果不好，与矿料粘附性差；阴离子沥青乳化剂成膜早期强度低，破乳速度太慢，影响路面快速开放交通；相较而言阳离子沥青乳化剂乳化效果好，与矿料粘附性强，破乳速度可控，因此阳离子沥青乳化剂成为当前研究的热点。中国专利CN102659681A公开了一种微表处咪唑啉类阳离子沥青乳化剂的制备方法，将携水剂、金属离子化合物、羧酸和多乙烯多胺混匀在100℃～150℃进行酰胺化反应后，减压蒸馏去除携水剂得到目标沥青乳化剂。中国专利CN109081926A涉及一种含咪唑啉的两性离子型沥青乳化剂及其制备方法，该乳化剂由顺丁烯二酸酐、脂肪醇及1
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甲基咪唑制得。中国专利CN102558575A公开了一种脂肪酸衍生物阳离子沥青乳化剂制备方法，将混合脂肪酸与烯酸或酸酐反应，然后与不同类型的混合胺反应制得目标乳化剂。林艳在《改性乳化沥青蒸发残留物延度影响因素及机理研究》一文
中将非离子型沥青乳化剂OP
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10与传统多胺型小分子阳离子型沥青乳化剂MQK复配，所制备的改性乳化沥青蒸发残留物的低温延度相较于单一阳离子型沥青乳化剂制备的改性乳化沥青有明显提高，其中OP
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10的成分是烷基酚聚氧乙烯醚。烷基酚聚氧乙烯醚亲水
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亲油平衡值(HLB值)较好。目前所公开的阳离子沥青乳化剂大部分为小分子沥青乳化剂，国内外文献中对高分子阳离子沥青乳化剂亦鲜有记载，且小分子阳离子沥青乳化剂通常会显著降低乳化沥青的低温延度，导致乳化沥青低温性能明显下降，难以满足实际应用的性能要求，因此迫切需要开发一种可抑制乳化沥青低温延度明显下降的高分子阳离子沥青乳化剂，以提升乳化沥青低温性能，并降低乳化沥青的生产成本，简化工艺，满足道路建设和路面维护的更高要求。经检索，目前有关将大单体聚氧乙烯醚通过自由基聚合技术引入高分子阳离子沥青乳化剂主链，合成一种包含部分非离子聚氧乙烯醚成分的阳离子高分子沥青乳化剂以解决传统小分子阳离子沥青乳化剂对乳化沥青低温延度影响过大问题的一种聚氧乙烯醚型高分子阳离子沥青乳化剂及其制备方法与应用还未见报道。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术要解决的问题是提供一种聚氧乙烯醚型高分子阳离子沥青乳化剂及其制备方法与应用。
[0006]本专利技术所述的聚氧乙烯醚型高分子阳离子沥青乳化剂，其特征在于：所述乳化剂由油酸
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顺丁烯二酸酐
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聚醚单体三元共聚物与胺类化合物进行酰胺化反应，再升温发生咪唑啉环化反应制得；所述乳化剂组分中油酸、顺丁烯二酸酐、胺类化合物的摩尔比为(1～1.5):(1～1.5):(2.0～3.0)，聚醚单体用量占油酸和顺丁烯二酸酐总质量的5％～25％，引发剂用量为油酸、顺丁烯二酸酐及聚醚单体总质量的0.1％～0.6％，链转移剂用量为油酸、顺丁烯二酸酐及聚醚单体总质量的0.1％～0.6％；其中，所述聚醚单体为乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚、烯丙基聚氧乙烯基醚、2
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甲基烯丙基聚氧乙烯基醚中的一种或其多种任意摩尔比的组合，所述胺类化合物为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺中的一种或其多种任意摩尔比的组合，所述引发剂为过氧化氢异丙苯、叔丁基过氧化氢、过氧化氢二叔丁基中的一种或两种任意质量比的混合物，所述链转移剂为3
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巯基丙酸、巯基乙酸、2
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巯基丙酸、2
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巯基丙醇、3
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巯基丙醇的一种或两种任意质量比的混合物。
[0007]上述聚氧乙烯醚型高分子阳离子沥青乳化剂中：所述乳化剂组分中油酸、顺丁烯二酸酐、胺类化合物的摩尔比优选为1:1:2；所述聚醚单体的用量优选为油酸和顺丁烯二酸酐总质量的10％；所述引发剂的用量优选为油酸、顺丁烯二酸酐及聚醚单体总质量的0.2％；所述链转移剂的用量优选为油酸、顺丁烯二酸酐及聚醚单体总质量的0.2％。
[0008]上述聚氧乙烯醚型高分子阳离子沥青乳化剂中：所述聚醚单体优选乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚，所述胺类化合物优选三乙烯四胺，所述引发剂优选过氧化氢异丙苯，所述链转移剂优选3
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巯基丙酸。
[0009]本专利技术所述聚氧乙烯醚型高分子阳离子沥青乳化剂的制备方法，步骤是：
[0010](1)制备油酸
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顺丁烯二酸酐
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聚醚单体三元共聚物
[0011]在通入N2条件下，将油酸、顺丁烯二酸酐和聚醚单体加入到四口烧瓶中，搅拌下升温至110～130℃，然后缓慢滴加油酸、引发剂和链转移剂组分的溶液，在高温引发剂的引发下，通过链转移剂调控相对分子质量，发生自由基聚合反应，2～5h后生成油酸
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顺丁烯二酸
酐
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聚醚单体三元无规共聚物(见反应式A)；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚氧乙烯醚型高分子阳离子沥青乳化剂，其特征在于：所述乳化剂由油酸
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顺丁烯二酸酐
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聚醚单体三元共聚物与胺类化合物进行酰胺化反应，再升温发生咪唑啉环化反应制得；所述乳化剂组分中油酸、顺丁烯二酸酐、胺类化合物的摩尔比为(1～1.5):(1～1.5):(2.0～3.0)，聚醚单体用量占油酸和顺丁烯二酸酐总质量的5％～25％，引发剂用量为油酸、顺丁烯二酸酐及聚醚单体总质量的0.1％～0.6％，链转移剂用量为油酸、顺丁烯二酸酐及聚醚单体总质量的0.1％～0.6％；其中，所述聚醚单体为乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚、烯丙基聚氧乙烯基醚、2
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甲基烯丙基聚氧乙烯基醚中的一种或其多种任意摩尔比的组合，所述胺类化合物为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺中的一种或其多种任意摩尔比的组合，所述引发剂为过氧化氢异丙苯、叔丁基过氧化氢、过氧化氢二叔丁基中的一种或两种任意质量比的混合物，所述链转移剂为3
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巯基丙酸、巯基乙酸、2
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巯基丙酸、2
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巯基丙醇、3
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巯基丙醇的一种或两种任意质量比的混合物。2.权利要求1所述聚氧乙烯醚型高分子阳离子沥青乳化剂，其特征在于：所述乳化剂组分中油酸、顺丁烯二酸酐、胺类化合物的摩尔比为1:1:2；所述聚醚单体的用量为油酸和顺丁烯二酸酐总质量的10％；所述引发剂的用量为油酸、顺丁烯二酸酐及聚醚单体总质量的0.2％；所述链转移剂的用量为油酸、顺丁烯二酸酐及聚醚单体总质量的0.2％。3.权利要求1所述聚氧乙烯醚型高分子阳离子沥青乳化剂，其特征在于：所述聚醚单体为乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚，所述胺类化合物为三乙烯四胺，所述引发剂为过氧化氢异丙苯，所述链转移剂为3
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巯基丙酸。4.权利要求1所述聚氧乙烯醚型高分子阳离子沥青乳化剂的制备方法，步骤是：(1)制备油酸
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顺丁烯二酸酐
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聚醚单体三元共聚物在通入N2条件下，将油酸、顺丁烯二酸酐和聚醚单体加入到四口烧瓶中，搅拌下升温至110～130℃，然后缓慢滴加油酸、引发剂和链转移剂组分的溶液，在高温引发剂的引发下，通过链转移剂调控相对分子质量，发生自由基聚合反应，2～5h后生成油酸
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顺丁烯二酸酐
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聚醚单体三元无规共聚物；(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢晓，唐新德，李学凡，陈晓东，张翠珍，郭海超，李进娟，董福营，庞来学，
申请(专利权)人：山东交通学院，
类型：发明
国别省市：