油酸-2-羥基-3-(三乙基氯化銨)丙基酯表面活性劑的合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有機化學合成與化工產(chǎn)品的實際應(yīng)用，屬于有機合成和精細化工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]所謂乳化浙青，就是將粘稠浙青加熱至流動態(tài)，經(jīng)機械作用使之分散為微小液滴后，穩(wěn)定地分散在有乳化劑-穩(wěn)定劑的水溶液中，形成水包油(0/W)型的浙青乳液，是一種均勻穩(wěn)定的分散體系，呈茶褐色，具有高度流動性。乳化浙青中浙青約占總質(zhì)量的55%?70%，水占30%?50%，乳化劑的含量僅為千分之幾，卻對浙青能否均勻穩(wěn)定的分散于水中起著至關(guān)重要的作用。乳化浙青由于具有節(jié)省能源、節(jié)約浙青、延長施工季節(jié)、減少環(huán)境污染的優(yōu)點，目前已廣泛應(yīng)用于道路工程、建筑防水、金屬表面防腐、沙漠固沙、農(nóng)業(yè)土壤改良及植物養(yǎng)生等。20世紀70年代以前發(fā)展的主要是陰離子乳化浙青。由于這種浙青微粒帶負電荷，與骨料表面電
[0003]荷同性相斥，因此不能很快破乳固化，使其發(fā)展受到限制。是涂料以及浙青膠粘劑的主要成膜物質(zhì)，有多種類型，而陽離子乳化浙青是使用較多的一種。近20年陽離子乳化浙青得到迅速發(fā)展，已占乳化浙青總量90%以上。
[0004]1951年法國開始研究陽離子浙青乳化劑，1953年實現(xiàn)商品化生產(chǎn)。我國乳化劑的研究起步較晚，1978年開始研究陽離子乳化浙青及其路用性能。按施工方法乳化浙青可分為灑布型和拌和型；按乳化劑類型可分為離子型和非離子型乳化浙青，離子型乳化浙青又分為陽離子、陰離子和兩性離子乳化浙青；根據(jù)破乳速度可分為快裂、中裂、慢裂3種。陽離子型浙青乳化劑按其結(jié)構(gòu)形式的不同，大致可分為6類:1.烷基胺類-X環(huán)氧乙烷二胺類；3.酰胺類；4.咪唑啉類；5.胺木質(zhì)素類；6.季銨鹽類。季銨鹽型浙青乳化劑在酸堿介質(zhì)中的穩(wěn)定性較好，且種類及合成方法較多，是目前最主要的一類浙青乳化劑。
[0005]季銨鹽型浙青乳化劑大部分是由伯胺、仲胺或叔胺與烷基化試劑作用而成，通常使用的烷基化試劑有氯甲烷、硫酸二甲酯、硫酸二乙酯、芐基氯、氯乙醇、環(huán)氧乙烷、高碳鹵代烷和一些取代的鹵甲烷、取代的環(huán)氧化合物像環(huán)氧氯丙烷、烷基氯甲基醚、烷基縮水甘油醚等。另外，利用造紙制漿廢液的主要成分(木質(zhì)素)，通過曼尼希反應(yīng)合成木素胺與鹵化烷或烷基硫酸鹽在堿水中共熱合成性能優(yōu)良的季銨鹽型浙青乳化劑。通過研究發(fā)現(xiàn):烷烴中碳鏈少于14的季銨鹽不宜作浙青乳化劑；一些支鏈上有苯環(huán)或芐基的季銨鹽的應(yīng)用效果差；十八烷基三甲基類季銨鹽具有較好的乳化效果。目前，我國生產(chǎn)的季銨鹽類陽離子浙青乳化劑有十六?十九烷基
[0006]三甲基氯化銨(代號NOT或1831)，十四?十八烷基二甲基羥乙基氯化銨(代號1621)，十六烷基三甲基溴化銨(代號1631)以及通過環(huán)氧氯丙烷間接合成的雙季銨鹽(代號HY)。其中HY屬慢裂型，NOT屬中裂型，1631和1621屬快裂型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明涉及一種新型表面活性劑的制備方法。以油酸、環(huán)氧氯丙烷和三乙胺為原料，合成出一種新的陽離子表面活性劑，即脂肪酸酯季銨鹽，并對其性能進行了測試。合成的乳化劑是一種慢裂型浙青乳化劑?？蓮V泛應(yīng)用于粘層、霧封層和無溶劑冷拌以及用于浙青再回收利用和浙青路面基層穩(wěn)定。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0009]一種新型陽離子浙青乳化劑的制備方法，以油酸、環(huán)氧氯丙烷和三乙胺為原料，合成出一種新的陽離子表面活性劑，即脂肪酸酯季銨鹽，確定最佳合成工藝條件，
[0010]步驟如下:
[0011]在裝有電動攪拌器、溫度計、加料器和回流冷凝器的四口燒瓶中加入一定量的油酸，30mL異丙醇，再加入與油酸物質(zhì)量比為1.3:1的三乙胺，常溫下反應(yīng)0.5?10h，得中間體。然后加入與油酸物質(zhì)的量比為1.7:1的環(huán)氧氯丙烷，并加熱升溫，在一定溫度下反應(yīng)4?6h，得到棕黑色液體。
[0012]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，反應(yīng)步驟中的三乙胺與油酸物質(zhì)量比為1.3:1 ;環(huán)氧氯丙烷與油酸物質(zhì)的量比為1.7:1 ;
[0013]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，反應(yīng)溫度60?70°C,反應(yīng)時間為不低于4?6h。
[0014]本發(fā)明制備的浙青乳化劑，無需進行分離純化，直接用于和石油拌合制備乳化浙青。
[0015]本發(fā)明制備的浙青乳化劑，主產(chǎn)物為煙酸類季銨鹽，副產(chǎn)物為氨基酯、酰胺酯等，還含有部分未反應(yīng)的物料。所述主產(chǎn)物占83wt%、副產(chǎn)物占15-20wt%，其余為未反應(yīng)完全的脂肪仲胺、叔胺胺和雜質(zhì)。所述主產(chǎn)物、副產(chǎn)物以及未反應(yīng)的反應(yīng)物自然構(gòu)成復配增效體系。其在較低濃度(產(chǎn)物總濃度可小于0.3wt%)下，不需要加入堿及其它助表面活性劑，較寬溫度(20°C?35°C)條件下，與不同產(chǎn)地的浙青均能達到超低界面張力，即10-3mN/m數(shù)量級，最低可達10-5mN/m。達到理想的乳化效果。
[0016]本發(fā)明研究結(jié)果表明，適宜結(jié)構(gòu)的副產(chǎn)物在含量合適的情況下具有提高界面活性和油相適應(yīng)性的突出效果，在很低濃度即可達到超低油水界面張力，并且降低界面張力快，吸附損失低，乳化浙青能力強，提高乳化效果顯著。因此，本發(fā)明采用簡單的一鍋法合成制備季銨鹽陽離子表面活性劑，通過特定比例的反應(yīng)物條件，無需使用分析純的物料，都可使用工業(yè)產(chǎn)品，且不需加入中和劑，副產(chǎn)物及未反應(yīng)物都可以作為有效成分，無需純化，產(chǎn)品具有較高的界面活性和油相適應(yīng)性，適用于建筑用乳化浙青的制備。
【具體實施方式】
[0017]實施例1:在燒杯中稱取一定量的乳化劑，添加200ml水，加熱到50?60°C，用玻璃棒攪拌，使其溶解，用工業(yè)鹽酸調(diào)節(jié)PH至2?3。再稱取300g道路石油浙青100號，加熱至110°C使其熔化。啟動膠體磨(啟動前先用60°C熱水預熱)，將乳化劑水溶液注入膠體磨中，再緩緩將浙青倒入膠體磨中進行乳化，在膠體磨中大約一分鐘，將乳液裝入礦泉水瓶中，關(guān)閉膠體磨。
[0018]稱取10g石料，取一定量的水和助劑，加入到鐵碗中，混合均勻，再稱取一定量的乳化浙青，倒入鐵碗中，迅速充分攪拌，并開始計時，記錄開始可拌和時間和成型時間。
[0019]乳化條件:道路石油浙青100號，pH=2?3，乳化劑量為1%?2%。
[0020]乳化效果:乳化完全，效果良好。
[0021]貯存穩(wěn)定性:長期貯存無沉淀析出和破乳現(xiàn)象，穩(wěn)定性良好。
[0022]拌合條件:在氣溫為25°C，加入10g石料、1%?5%水泥、8g水、2%?5%乳化浙青。
[0023]拌合結(jié)果:可拌合時間為480s，為慢裂型浙青乳化劑。
[0024]乳化劑對浙青具有很好的乳化能力，制備的乳化浙青具有很好的儲存穩(wěn)定性。放置5天后沒有發(fā)生水相與浙青相分離。
[0025]實施例2:在燒杯中稱取一定量的乳化劑，添加200ml水，加熱到50?60°C，用玻璃棒攪拌，使其溶解，用工業(yè)鹽酸調(diào)節(jié)pH至2?3。再稱取300AH-90浙青，加熱至120°C使其熔化。啟動膠體磨(啟動前先用60°C熱水預熱)，將乳化劑水溶液注入膠體磨中，再緩緩將浙青倒入膠體磨中進行乳化，在膠體磨中大約一分鐘，將乳液裝入礦泉水瓶中，關(guān)閉膠體磨。
[0026]稱取10g石料，取一定量的水和助劑，加入到鐵碗中，混合均勻，再稱取一定量的乳化浙青，倒入鐵碗中，迅速充分攪拌，并開始計時，記錄開始可拌和時間和成型時間。
[0027]乳化條件:300AH-90浙青，pH=2,乳化劑量為1%?2%。
[0028]乳化效果:乳化完全，效果良好。
[0029]貯存穩(wěn)定性:長期貯存無沉淀析出和破乳現(xiàn)象，穩(wěn)定性良好。
[0030]拌合條件:在氣溫為28°C，加入10g石料、1%?5%水泥、8g水、2%?5%乳化浙青。
[0031]拌合結(jié)果:可拌合時間為386s，為慢裂型浙青乳化劑。
[0032]乳化劑對浙青具有很好的乳化能力，制備的乳化浙青具有很好的儲存穩(wěn)定性。放置8天后沒有發(fā)生水相與浙青相分離。
[0033]實施例3:在燒杯中稱取一定量的乳化劑，添加200ml水，加熱到50?60°C，用玻璃棒攪拌，使其溶解，用工業(yè)鹽酸調(diào)節(jié)pH至2?3。再稱取300g道路石油浙青140號，加熱至100°C使其熔化。啟動膠體磨(啟動前先用60°C熱水預熱)，將乳化劑水溶液注入膠體磨中，再緩緩將浙青倒入膠體磨中進行乳化，在膠體磨中大約一分鐘，將乳液裝入礦泉水瓶中，關(guān)閉膠體磨。
[0034]稱取10g石料，取一定量的水和助劑，加入到鐵碗中，混合均勻，再稱取一定量的乳化浙青，倒入鐵碗中，迅速充分攪拌，并開始計時，記錄開始可拌和時間和成型時間。
[0035]乳化條件:道路石油浙青180號，pH=2，乳化劑量為1%?2%。
[0036]乳化效果:乳化完全，效果良好。
[0037]貯存穩(wěn)定性:長期貯存無沉淀析出和破乳現(xiàn)象，穩(wěn)定性良好。
[0038]拌合條件:在氣溫為25°C,加入10g石料、I?5%水泥、8g水、2%?5%乳化浙青。
[0039]拌合結(jié)果:可拌合時間為466s，為慢裂型浙青乳化劑。
[0040]乳化劑對浙青具有很好的乳化能力，制備的乳化浙青具有很好的儲存穩(wěn)定性。放置12天后沒有發(fā)生水相與浙青相分離。
[0041]上述實施例僅僅是為清楚的說明本發(fā)明創(chuàng)造所作的舉例，而并非對本發(fā)明創(chuàng)造【具體實施方式】的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可做出其他不同形式的變化和變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。
【主權(quán)項】
1.一種能將常用建筑用浙青的界面張力降至超低，且具有一定穩(wěn)定性的表面活性劑浙青乳化劑，其特征在于這種新型陽離子表面活性劑合成工藝，其中原料均來自于工業(yè)產(chǎn)品，合成步驟中的三乙胺與油酸物質(zhì)量比為1.3:1 ;環(huán)氧氯丙烷與油酸物質(zhì)的量比為1.7:1。
2.權(quán)利要求1所述的乳化浙青，以石油浙青為最佳原料，其中表面活性劑濃度1%?2%。
3.權(quán)利要求1所述的乳化浙青與石料的拌合，以石油浙青為最佳原料，乳化浙青濃度為2%?5%，水泥用量為1%?5%。
【專利摘要】本發(fā)明發(fā)明了新型陽離子瀝青乳化劑的制備方法，以煙酸、乙二醇為初始原料，酯化反應(yīng)后得到對稱的雙子煙酸酯，以氯甲基聚苯乙烯（PVBC）樹脂上的芐氯基為活性中心，經(jīng)接枝、季銨化后得到水不溶性雙子煙酸酯型吡啶鹽殺菌劑制備了一種新型的水不溶性雙子煙酸酯型吡啶鹽瀝青乳化劑，并給出了最佳合成工藝。合成的乳化劑是一種慢裂型瀝青乳化劑。可廣泛應(yīng)用于粘層、霧封層和無溶劑冷拌以及用于瀝青再回收利用和瀝青路面基層穩(wěn)定。
【IPC分類】C07C219-08, C04B24-36, C08J3-00, C07C213-04, C08L95-00
【公開號】CN104693050
【申請?zhí)枴緾N201310652746
【發(fā)明人】李博, 楊培業(yè)
【申請人】青島惠城石化科技有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2013年12月5日