一種稀漿封層用乳化瀝青及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及乳化瀝青及其制備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種快開放交通型稀漿封 層用乳化瀝青及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國家公路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的日趨完善，養(yǎng)護(hù)管理在整個(gè)公路系統(tǒng)中的主導(dǎo)地位將逐 漸建立起來，我國公路將由大規(guī)模全面建設(shè)時(shí)期逐漸進(jìn)入養(yǎng)護(hù)時(shí)期?；谌榛癁r青具有節(jié) 約能源、節(jié)省資源、延長(zhǎng)施工季節(jié)和減少環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是修復(fù)道路車轍、裂縫及 其他多種路面病害的最有效、最經(jīng)濟(jì)的手段之一。
[0003] 稀漿封層技術(shù)是采用機(jī)械設(shè)備將適當(dāng)級(jí)配的乳化瀝青、粗細(xì)集料、水、填料(水泥、 石灰、粉煤灰、石粉等)和添加劑等按照設(shè)計(jì)配比拌和成稀漿混合料攤鋪到原路面上形成的 薄層。由于這些乳化瀝青混合料稠度較稀呈漿糊狀，鋪筑厚度較薄，可以使磨損、老化、裂 縫、光滑、松散等路面?zhèn)μ幯杆俚玫交謴?fù)，起到防水、防滑、平整、耐磨和改善路面功能的 封層作用。
[0004] 快開放交通型稀漿封層用乳化瀝青既要求與集料有足夠的可拌和時(shí)間，還要在攤 鋪后能迅速破乳成型，快開放交通，因此對(duì)瀝青乳化劑提出了很高的技術(shù)要求，其性能優(yōu)劣 將直接影響施工質(zhì)量和進(jìn)度。稀漿封層用瀝青乳化劑為陽離子型乳化劑，但是目前廣泛使 用的陽離子型瀝青乳化劑結(jié)構(gòu)單一，多為中、快裂型或者慢凝類，無法滿足稀漿封層技術(shù) 慢裂快凝的要求。
[0005] 關(guān)于慢裂快凝型的瀝青乳化劑的有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道有:發(fā)明專利CN104151179A公開了 一種雙陽離子型瀝青乳化劑及其制備方法。該乳化劑以N-氫化牛脂基-1，3-丙撐二胺、丙烯 酸甲酯和氯乙酸鈉為原料，反應(yīng)得到一種雙陽離子型瀝青乳化劑。該乳化劑雖生產(chǎn)成本低、 工藝簡(jiǎn)單且不需要高溫反應(yīng)，但是由于其陽離子基團(tuán)單一且數(shù)量少，無法滿足快開放交通 型稀漿封層用乳化瀝青慢裂快凝的要求。
[0006] 發(fā)明專利CN104877146A公開了一種含乙氧基的雙陽離子瀝青乳化劑及其制備和 應(yīng)用。該乳化劑以脂肪醇聚氧乙烯醚、環(huán)氧丙基三甲基氯化銨、長(zhǎng)鏈?zhǔn)灏泛铜h(huán)氧氯丙烷為原 料，在催化劑的作用下得到一種含乙氧基的雙陽離子瀝青乳化劑。該乳化劑雖合成工藝簡(jiǎn) 單、價(jià)格低廉，但是該乳化劑中陽離子基團(tuán)單一且需要通過調(diào)節(jié)非離子基團(tuán)個(gè)數(shù)達(dá)到慢裂 快凝的效果，在乳化性能和慢裂快凝效果方面仍需改進(jìn)。
[0007] 發(fā)明專利CN105037190A公開了雙油鏈、復(fù)合型慢裂快凝瀝青乳化劑及其制備方法 和應(yīng)用。該乳化劑以聚氧乙烯醚、環(huán)氧氯丙烷、多乙烯多胺和有機(jī)酸為原料，在催化劑作用 下，經(jīng)三步反應(yīng)制得。該乳化劑結(jié)構(gòu)雖引入了芳香性的親油鏈，并且用聚氧乙烯非離子親水 基代替部分多胺陽離子親水基，實(shí)現(xiàn)了陽離子和非離子復(fù)合，使得用該乳化劑制得的瀝青 乳液慢裂效果好，但是由于親水基減少，造成乳化劑水溶性變差，影響其乳化性能，從而導(dǎo) 致乳化瀝青生產(chǎn)成本增加。
[0008] 經(jīng)上述分析，快速開放交通型稀漿封層用乳化瀝青，要求與集料有足夠的可拌和 時(shí)間，還要在攤鋪后能迅速破乳成型，滿足慢裂快凝的要求。目前稀漿封層用乳化瀝青普遍 存在慢裂快凝效果不好，與集料適應(yīng)性差，生產(chǎn)成本高等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供快開放交通型稀漿封層用乳化 瀝青及其制備方法。
[0010]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0011] -種稀漿封層用乳化瀝青，由以下組分按照重量百分比組成：
[0012] 瀝青50~70%，乳化劑1 ·0~3.0%，余量為水。
[0013] 在上述方案的基礎(chǔ)上，所述瀝青為AH-70或AH-90重交瀝青。
[0014] 在上述方案的基礎(chǔ)上，所述乳化劑為陽離子型乳化劑。
[0015] 在上述方案的基礎(chǔ)上，所述陽離子型乳化劑為雙子咪唑啉季銨鹽，所述雙子咪唑 啉季銨鹽結(jié)構(gòu)如下：
[0016] ,
0
[0017] 在上述方案的基礎(chǔ)上，所述雙子咪唑啉季銨鹽是以摩爾比為1:1.0~2.0的長(zhǎng)鏈有 機(jī)酸和有機(jī)胺經(jīng)酰胺化、環(huán)化過程得到咪唑啉基體;然后以摩爾比為1:2.0~3.0的二烷基 胺和環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)得到中間體;最后以摩爾比為2.0~3.0:1的咪唑啉基體和中間體進(jìn)行 反應(yīng)得到雙子咪唑啉季銨鹽。
[0018] 在上述方案的基礎(chǔ)上，所述雙子咪唑啉季銨鹽是由以下方法制備而成：
[0019] 首先，以摩爾比為1:1.0~2.0的長(zhǎng)鏈有機(jī)酸和有機(jī)胺為原料，加入占反應(yīng)物料總 重量20~50%的有機(jī)溶劑，攪拌升溫至140~180 °C，恒定溫度反應(yīng)2~4h;在真空條件下升 高溫度至220~260°C為原料，繼續(xù)反應(yīng)2~6h，脫除溶劑和水，得到咪唑啉基體；
[0020] 然后，以摩爾比為1:2.0~3.0的二烷基胺和環(huán)氧氯丙烷為原料，加入占反應(yīng)物料 總重量30~50%的醇類溶劑1，向反應(yīng)體系內(nèi)滴加與環(huán)氧氯丙烷相同摩爾量的鹽酸，攪拌升 溫至20~60 °C，恒定溫度反應(yīng)8~12h，脫除溶劑和未反應(yīng)物料，得到N-丁基-N，N-二(3-氯- 輕丙基)丁燒銨鹽（中間體）；
[0021 ]最后，以摩爾比為2.0~3.0 :1的咪唑啉基體和中間體為原料，加入占反應(yīng)物料總 重量30~60 %的醇類溶劑2,攪拌升溫至50~90 °C，恒定溫度反應(yīng)10~14h，脫除溶劑和未反 應(yīng)物料，即得到雙子咪唑啉季銨鹽。
[0022]在上述方案的基礎(chǔ)上，所述長(zhǎng)鏈有機(jī)酸為癸酸、月桂酸、十四酸、棕櫚酸、硬脂酸、 油酸、環(huán)烷酸、妥爾油和松香酸中的一種或幾種；
[0023]所述的有機(jī)胺為乙二胺、羥乙基乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺； [0024]所述的二烷基胺為二甲胺、二乙胺、二丙胺或二丁胺；
[0025] 所述的有機(jī)溶劑為甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯、對(duì)二甲苯、混二甲苯或石油醚；
[0026] 所述的醇類溶劑1為乙醇、丙醇、丁醇、異丙醇和異丁醇中的一種或幾種；
[0027]所述的醇類溶劑2為乙醇、丙醇、丁醇、異丙醇或異丁醇。
[0028] -種稀漿封層用乳化瀝青的制備方法，具體步驟如下：
[0029] (1)按量稱取雙子咪唑啉季銨鹽，加入水中配制成水溶液，并用酸調(diào)節(jié)pH值至2-5， 加熱至40-60°C，制成皂液；
[0030] (2)將瀝青加熱到 120-14(TC;
[0031] (3)將皂液迅速倒入乳化機(jī)膠體磨中剪切，然后將步驟(2)的熱熔的瀝青緩慢均勻 地倒入剪切中的皂液中，并同時(shí)進(jìn)行人工攪拌，剪切l(wèi)min后即得到稀漿封層用乳化瀝青。 [0032]在上述方案的基礎(chǔ)上，步驟(1)中的酸為鹽酸、甲酸、乙酸或磷酸。
[0033] 本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于生產(chǎn)乳化瀝青所用的陽離子瀝青乳化劑，對(duì)乳化劑結(jié)構(gòu)進(jìn)行 設(shè)計(jì)，以咪唑啉結(jié)構(gòu)為基體，將雙季銨鹽結(jié)構(gòu)引入到乳化劑分子中，不僅提高了乳化劑的水 溶性和乳化性能，而且明顯改善了乳化瀝青的慢裂性能。本發(fā)明首先以長(zhǎng)鏈有機(jī)酸和有機(jī) 多胺經(jīng)酰胺化、環(huán)化過程得到咪唑啉基體;然后以環(huán)氧氯丙烷和二烷基胺反應(yīng)得到中間體； 最后將咪唑啉基體和中間體進(jìn)行反應(yīng)得到雙子咪唑啉季銨鹽。增加了陽離子的數(shù)量，顯著 降低乳化瀝青破乳速度，改善乳化性能和慢裂性能，以使制備的乳化瀝青具有良好的慢裂 快凝效果，滿足快開放交通型稀漿封層用乳化瀝青的要求。
[0034] 本發(fā)明所述的乳化瀝青的優(yōu)點(diǎn)在于：制備該瀝青乳化劑的原料來源廣泛，制備方 法簡(jiǎn)單，條件溫和，易于工業(yè)化生產(chǎn)。該瀝青乳化劑對(duì)不同瀝青具有良好的乳化能力，制備 的乳化瀝青微粒均勻細(xì)膩，儲(chǔ)存穩(wěn)定性好，可用于快開放交通型稀漿封層用乳化瀝青，也可 用于微表處用乳化瀝青。
【具體實(shí)施方式】
[0035]以下對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0036] -種快開放交通型稀漿封層用乳化瀝青，按下列步驟制得：
[0037] (1)陽離子瀝青乳化劑的制備
[0038]首先，以摩爾比為1:2的松香酸和四乙烯五胺為原料，加入占反應(yīng)物料總重量50% 的石油醚，攪拌升溫至180°C，恒定溫度反應(yīng)4h;在真空條件下升高溫度至260°C為原料，繼 續(xù)反應(yīng)6h脫除溶劑和水，得到咪唑啉基體。然后，以摩爾比為1: 3的二丁胺和環(huán)氧氯丙烷為 原料，加入占反應(yīng)物料總重量50%的乙醇，并向反應(yīng)體系滴加鹽酸，攪拌升溫至60°C，恒定 溫度反應(yīng)12h，脫除溶劑和未反應(yīng)物料，得到N-丁基_N，N_二(3_氣_2_輕丙基)丁燒-1-錢鹽 (中間體）。最后，以摩爾比為3 :1的咪唑啉基體和中間體為原料，加入占反應(yīng)物料總重量 40%的丙醇，攪拌升溫至90°C，恒定溫度反應(yīng)14h，脫除溶劑和未反應(yīng)物料