一种阳离子沥青乳化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种阳离子沥青乳化剂及其制备方法和应用；主剂是由混合有机酸和有机胺按摩尔比为１∶１～３反应得到的中间体，通过季铵化试剂与中间体按摩尔比为０．５～３∶１反应制得，辅剂是由占主剂重量０．１～２．５％的非离子表面活性剂及占主剂重量０．１～２．５％的改性助剂的组合；混合有机酸是由相对空间位阻效应较小的直链、支链或含环烷基的有机酸和相对空间位阻效应较大的有机酸按１∶３～３∶１摩尔比混合物；季铵化试剂是环氧氯丙烷、盐酸、氯甲烷、硫酸二甲酯或氯乙酸；改性助剂是硫酸铝、氯化铵、氯化钙中的一种或一种以上组份的组合，非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚；对沥青性质无不良影响，适用性广，可满足不同施工条件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种沥青乳化剂及其制备方法和应用，更具体的说涉及一种阳离子沥青乳化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
目前国内外阳离子沥青乳化剂品种繁多，主要有以下六种类型烷基胺类、酰胺 类、咪唑啉类、环氧乙烷双胺类、胺化木质素类和季铵盐类。 我国70年代后期开始研制阳离子乳化沥青，目前已商业化的品种主要有季铵盐 类、木质胺类、酰胺基多胺类和咪唑啉类阳离子沥青乳化剂。由于这些乳化剂只选用一种有 机酸和一种胺类化合物为原料，使得其产品存在化学结构不完善、配方设计不完整的缺陷， 从而导致其只适用于特定沥青和特定石料。 有关的酰胺类或咪唑啉类阳离子沥青乳化剂的报导有陈玉成，林榕光.AY-1型 阳离子沥青乳化剂的研制[J].贵州大学学报，2002;19(4)以工业油脂与乙二胺反应制得 酰胺中间体，再用盐酸季铵化得到产品；朱显纯.阳离子沥青乳化剂[J].河南化工，1987; 2提出了由长链脂肪酸同多乙基多胺反应制取沥青乳化剂的方法；马艳秋，王仁辉.新型 阳离子沥青乳化剂的研究[J].石油沥青，1995 ;9(4)取环烷酸或妥尔油与某种胺化物反 应生成酰胺类化合物用作沥青乳化剂；唐燕辉，沈本贤，栾红卫等.沥青乳化剂乳化效果的 研究.华东化工学院学报，1993 ;19(6)将二亚乙基三胺与油酸在160 18(TC下縮合，縮 合产物在190 24(TC条件下环化，得到氨基乙基氢化咪唑啉；中国专利CN 1096714A公 开了采用环烷酸与烯基多胺反应制得酰胺或咪唑啉类的快裂至中裂型乳化剂，该剂起泡性 较强，乳液表面结皮较厚；专利CN 1861721A公开了由普通松香或顺丁烯二酸酐改性松香 与烯基多胺反应制得松香中间体，再与季铵盐中间体縮合得到沥青乳化剂产品；美国专利 USP4338136公布了由C12—18长链脂肪酸同二乙烯基三胺在一定条件反应制得咪唑啉沥青乳 化剂。 以上文献或专利所报导的乳化剂的制备，均选用单一有机酸与单一有机胺为原料 反应制得，其缺点是原料固定，原料来源受限、不足或紧缺；此外，由于其化学结构设计单 一，产品中亲油基和空间位阻基团固定，从而使其乳化能力及破乳速度不能调节，一种乳化 剂产品仅能针对特定的沥青及石料，对其它性质的石料及不同品种的沥青适应性差，表现 出乳化效果不佳、乳化重交沥青及聚合物改性沥青困难、乳液稳定性不好、乳化沥青与石料 粘附性差或拌合性能不足等缺点；此外，难以针对不同施工条件和类型灵活调整配方，无法 达到施工现场的技术要求。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种阳离子沥青乳化剂，克服现有技术中乳化效果不 佳、乳化重交沥青及聚合物改性沥青困难、乳液稳定性不好、乳化沥青与石料粘附性差、拌 合性能不足以及难以针对不同施工条件和类型灵活调整配方，无法达到施工现场的技术要4求等缺点，所得到的产品均匀、稳定，乳化效果好，对沥青性质无不良影响，适用性广，可满 足不同性质的沥青及不同类型石料的施工要求。 本专利技术的目的是提供一种阳离子沥青乳化剂的制备方法，是以有机胺类化合物、 混合有机酸为原料，制得酰胺、酯类或咪唑啉类中间体，再经季铵化反应制备出阳离子沥青 乳化剂。制备工艺简单，原料易得，能耗小，不产生三废，经济性好。 本专利技术的目的之三是提供一种阳离子沥青乳化剂的应用方法，不同性质的阳离子 乳化沥青产品可根据不同性质的沥青及不同类型石料灵活调整产品配方，对沥青性质无不 良影响，适用性广，经济性好，可满足不同施工技术及施工条件的要求的沥青乳化剂的应用。 本沥青乳化剂由主剂与辅剂组成，其中主剂为混合有机酸和有机胺为原料制备而 成，其分子结构设计特点为由分子量适中的直链、支链或含环烷基的有机酸与空间位阻效 应较大的有机酸复合而成的混合有机酸中，分子量适中的直链、支链或含环烷基的有机酸 可提供亲油基团，实现对石蜡基、中间基或环烷基沥青的相似相容，空间位阻效应较大的有 机酸可产生空间位阻，满足乳化沥青拌合时的慢裂要求；将不同比例的混合有机酸与有机 胺反应得到的主剂，通过与辅剂复配后得到的产品，实现对各种沥青的良好乳化以及乳化 沥青与石料拌合时间的可调控。本沥青乳化剂针对不同结构特点、不同性质的沥青和不同 类型石料，经选用相应的亲油基团达到理想的乳化效果，选用适宜空间位阻的有机酸和有 机胺达到理想的破乳速度，并通过有机胺中的氮对石料产生强烈吸附，使沥青能紧密的包 裹在石料表面，最终使拌合料具有较好物理性能。 本专利技术提供的技术方案之一是提供一种阳离子沥青乳化剂产品，该产品主剂是混 合有机酸有机胺按摩尔比为l : 1 3反应得到的中间体，通过季铵化试剂与中间体按摩 尔比为0.5 3 : l反应制得的产品，辅剂是由占主剂重量O. 1 2.5%的非离子表面活性 剂及占主剂重量0. 1 2. 5%的改性助剂组合而成。 所述的主剂中的混合有机酸是由一种或一种以上相对空间位阻效应较小的直链、支链或含环烷基的有机酸与一种或一种以上相对空间位阻效应较大的有机酸按i:3 3:i摩尔比混合而成。 所述的相对空间位阻效应较小的直链、支链或含环烷基的有机酸是月桂酸、十四 酸、十六酸、平均分子量为200 520的环烷酸、油酸、硬脂酸、12_羟基硬脂酸、二十四酸。 所述的相对空间位阻效应较大的有机酸是苯甲酸、水杨酸、松香酸(Rosin acid)、 妥尔油酸(Tall-oil fatty acid)、蓖麻油酸(Castor—oil acid)、海藻酸(Alginic acid)、 丁香酸(Syringic acid)、占吨酸(Xanthene-9-carboxylic acid) 、4-叔丁基苯甲酸、香草 酸(Vanillic acid)。 所述的主剂中的有机胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、乙二胺、l，6-己 二胺、环己胺、^羟乙基乙二胺、N， N' _ 二甲基乙二胺、N-甲基，N- 二羟乙基胺、三甲胺、二 乙醇胺、三乙醇胺、^^二甲基丙醇胺^^二乙基丙醇胺』-甲基，N-羟乙基胺J-乙基， N-羟乙基胺、N-丁基，N-羟乙基胺、l，2-丙二胺、l，3-丙二胺、3-(二丁基)丙胺、l-甲基哌 嗪、N，N' -二 (氨乙基)哌嗪、N-氨乙基哌嗪、松香胺中的一种或一种以上组份组合而成。 所述的主剂中的季铵化试剂为环氧氯丙烷、盐酸、氯甲烷、硫酸二甲酯、氯乙酸中 的一种。 所述的辅剂中的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚中的AE03、 AE05、 AE07、 AE09、平平加9、平平加15、烷基酚聚氧乙烯醚中的TX-IO、 0P-10中的一种或一种以上组份 组合而成。 所述的辅剂中的改性助剂为硫酸铝、氯化铵、氯化钙中的一种或一种以上组份组 合而成。 本专利技术提供的技术方案之二是提供一种阳离子沥青乳化剂的制备方法，是以分 子量适中的直链、支链或含环烷基的有机酸与空间位阻效应较大的有机酸按摩尔比为i : 3 3 : l混合，再加入与混合有机酸摩尔比为i 3 : i的有机胺，同时加入有机胺与混合有机酸总重量5 100%的溶剂及有机胺与混合有机酸总重量1 5%的催化剂，搅拌 升温至120 300°C ，回流2 10小时后停止反应，得到酰胺、酯类或咪唑啉中间体，脱除其中溶剂，再将季铵化试剂与中间体按摩尔比o. 5 : 1 3 : i反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阳离子沥青乳化剂，其特征在于：主剂是由混合有机酸和有机胺按摩尔比为１∶１～３反应得到的中间体，通过季铵化试剂与中间体按摩尔比为０．５～３∶１反应制得的产品，辅剂是由占主剂重量０．１～２．５％的非离子表面活性剂和占主剂重量０．１～２．５％的改性助剂组合而成；混合有机酸是由一种或一种以上相对空间位阻效应较小的直链、支链或含环烷基的有机酸和一种或一种以上相对空间位阻效应较大的有机酸按１∶３～３∶１摩尔比混合而成；季铵化试剂是环氧氯丙烷、盐酸、氯甲烷、硫酸二甲酯或氯乙酸；改性助剂是硫酸铝、氯化铵、氯化钙中的一种或一种以上组份的组合；非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。

【技术特征摘要】
一种阳离子沥青乳化剂，其特征在于主剂是由混合有机酸和有机胺按摩尔比为1∶1～3反应得到的中间体，通过季铵化试剂与中间体按摩尔比为0.5～3∶1反应制得的产品，辅剂是由占主剂重量0.1～2.5％的非离子表面活性剂和占主剂重量0.1～2.5％的改性助剂组合而成；混合有机酸是由一种或一种以上相对空间位阻效应较小的直链、支链或含环烷基的有机酸和一种或一种以上相对空间位阻效应较大的有机酸按1∶3～3∶1摩尔比混合而成；季铵化试剂是环氧氯丙烷、盐酸、氯甲烷、硫酸二甲酯或氯乙酸；改性助剂是硫酸铝、氯化铵、氯化钙中的一种或一种以上组份的组合；非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。2. 根据权利要求1所述的阳离子沥青乳化剂，其特征在于所述的相对空间位阻效 应较大的有机酸是苯甲酸、水杨酸、松香酸、妥尔油酸、蓖麻油酸、海藻酸、丁香酸、占吨酸、 4-叔丁基苯甲酸或香草酸。3. 根据权利要求1所述的阳离子沥青乳化剂，其特征在于所述的相对空间位阻效应 较小的直链或支链含环烷基的有机酸是月桂酸、十四酸、十六酸、平均分子量为200 520 的环烷酸、油酸、硬脂酸、12-羟基硬脂酸或二十四酸。4. 根据权利要求1所述的阳离子沥青乳化剂，其特征在于所述的主剂中的有机胺为 二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、乙二胺、1，6-己二胺、环己胺、N-羟乙基乙二胺、N， N' -二甲基乙二胺J-甲基，N-二羟乙基胺、三甲胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N，N-二甲基丙醇 胺、N， N- 二乙基丙醇胺、N-甲基，N-羟乙基胺、N-乙基，N-羟乙基胺、N- 丁基，N-羟乙基 胺、l，2-丙二胺、l，3-丙二胺、3-(二丁基)丙胺、1_甲基哌嗪、N，N' -二 (氨乙基)哌嗪、 N-氨乙基哌嗪、松香胺中的一种或一种以上组份组合而成。5. 根据权利要求1所述的阳离子沥青乳化剂，其特征在于所述的辅剂中的非离子表 面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚中的AE03、 AE05、AE07、AE09、平平加9、平平加15、烷基酚聚 氧乙烯醚中的TX-IO、 0P-10中的一种或一种以上组份组合而成。6. 根据权利要求1所述阳离子沥青乳化剂的制备方法，其特征在于相对空间位阻效 应较小的直...

【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，马玲，白生军，蔺习雄，彭煜，牛春革，熊良铨，孔祥军，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]