專利名稱：一種高乳化性木質(zhì)素瀝青乳化劑、其制備方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種高乳化性木質(zhì)素浙青乳化剤、其制備方法及其應(yīng)用，以及包含本發(fā)明高乳化性木質(zhì)素浙青乳化劑的乳化浙青。
背景技術(shù)：
木質(zhì)素是自然界僅次于纖維素的第二大天然有機(jī)化合物，全球陸生植物通過光合 作用毎年可合成木質(zhì)素多達(dá)500億噸。我國制漿造紙廢水排放量約為50億噸，居我國各類エ業(yè)排放量的首位。由于木質(zhì)素自身固有的ー些特性和目前經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件的限制，迄今為止，僅僅6%左右エ業(yè)木質(zhì)素得到有效利用，絕大部分木質(zhì)素濃縮后作為燃料燒掉或直接排入江河，這不僅造成資源的極大浪費(fèi)，而且嚴(yán)重污染了環(huán)境。因此，采用造紙エ業(yè)產(chǎn)生的木質(zhì)素制備CA砂漿專用浙青乳化剤，可節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境，對(duì)促進(jìn)我國節(jié)能減排戰(zhàn)略的實(shí)施具有重要意義。目前只有木質(zhì)素類乳化劑才能適用于CA砂漿體系，但由于木質(zhì)素分子結(jié)構(gòu)和乳化機(jī)理尚不清楚，不能通過親水親油值(HLB)進(jìn)行定性的研究，木質(zhì)素乳化劑乳化性能差的問題一直沒能得到很好的解決，現(xiàn)有木質(zhì)素類乳化劑存在乳化效果差、儲(chǔ)存穩(wěn)定性差的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種高乳化性木質(zhì)素浙青乳化剤、其制備方法及其應(yīng)用，以及包含本發(fā)明高乳化性木質(zhì)素浙青乳化劑的乳化浙青。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明ー種高乳化性木質(zhì)素浙青乳化剤，按如下步驟制得A、將聚こニ醇和環(huán)氧氯丙烷在10° C 30° C下，反應(yīng)I 3h，其中，聚こニ醇和環(huán)氧氯丙烷的摩爾比為(I: I) (1:5)；B、將上述反應(yīng)物與質(zhì)量濃度為25-40%、Ph為8-11的木質(zhì)素堿溶液混合，在60° C 100° C下，反應(yīng)3 5h，其中每摩爾聚こニ醇需要25-40g木質(zhì)素；C、將上述反應(yīng)物降溫至40° C 60° C，并加入金屬離子化合物和氧化劑，反應(yīng)O. 5_3h，其中，金屬離子化合物的質(zhì)量用量為木質(zhì)素質(zhì)量的1-5%。，氧化劑的質(zhì)量用量為木質(zhì)素質(zhì)量的3. 5-10%ο上述金屬離子化合物在反應(yīng)中起到催化的作用。上述步驟A中，為了避免聚こニ醇和環(huán)氧氯丙烷劇烈反應(yīng)而使得環(huán)氧氯丙烷開環(huán)，優(yōu)選反應(yīng)前將聚こニ醇、環(huán)氧氯丙烷和水混合，其中聚こニ醇和水的摩爾比優(yōu)選為(1:1. 5) - (I :10)。本發(fā)明木質(zhì)素購自于江西、福建、美德維實(shí)維克、萬源等地，采用木漿酸析法制備的木質(zhì)素，在使用時(shí)根據(jù)需要配置為不同濃度、不同Ph值的木質(zhì)素堿溶液。為了使所得乳化劑能有更好的乳化效果，同時(shí)節(jié)約成本，上述氧化劑優(yōu)選為雙氧水、03、KC103、KMnO4或Na2O2中的ー種或兩種以上任意配比的混合物。為了使所得乳化劑能有更好的乳化效果，同時(shí)節(jié)約成本，上述金屬離子化合物優(yōu)選為FeCl3、FeS04、CuS04、Mn02、ZnS04、ZnCl2或KBr中的ー種或兩種以上任意配比的混合物。為了使所得乳化劑能有更好的乳化效果，同時(shí)節(jié)約成本，上述聚こニ醇的分子量優(yōu)選為 200、600、1000、2000、4000、10000 或 20000。為了使所得乳化劑能有更好的乳化效果，同時(shí)節(jié)約成本，上述金屬離子化合物的質(zhì)量用量優(yōu)選為木質(zhì)素質(zhì)量的2-3%。。
上述高乳化性木質(zhì)素浙青乳化劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟A、將聚こニ醇和環(huán)氧氯丙烷在10° C 30° C下，反應(yīng)I 3h，其中，聚こニ醇和環(huán)氧氯丙烷的摩爾比為(I: I) (1:5)；B、將上述反應(yīng)物與質(zhì)量濃度為25-40%、Ph為8-11的木質(zhì)素堿溶液混合，在60° C 100° C下，反應(yīng)3 5h，其中每摩爾聚こニ醇需要25-40g木質(zhì)素；C、將上述反應(yīng)物降溫至40° C 60° C，并加入金屬離子化合物和氧化劑，反應(yīng)O. 5_3h，其中，金屬離子化合物的質(zhì)量用量為木質(zhì)素質(zhì)量的1-5%。，氧化劑的質(zhì)量用量為木質(zhì)素質(zhì)量的3. 5-10%ο本發(fā)明高乳化性木質(zhì)素浙青乳化劑使用吋，當(dāng)其用量為乳化浙青質(zhì)量的2-6%吋，即可達(dá)到很好的乳化效果。本發(fā)明所得乳化劑與壬基酚聚氧こ烯醚復(fù)配會(huì)有更好的乳化效果，不僅容易乳化，且所得乳化浙青粒徑小、穩(wěn)定性好。
具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)ー步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。以下實(shí)施例中，轉(zhuǎn)化率通過液相色譜計(jì)算。液相色譜分離產(chǎn)物的條件為采用反向色譜柱，流動(dòng)相為甲醇/水=75/25，紫外吸收波長選擇在230nm。采用內(nèi)標(biāo)法測(cè)轉(zhuǎn)化率。模數(shù)粒徑、X90和平均體積粒徑通過德國新帕泰克有限公司生產(chǎn)的HEL0S/BF激光粒度儀測(cè)量。X9C1表示乳化浙青中90%的粒徑(乳化浙青中微粒的最大直徑)不大于表格中所示的值。ld、5d儲(chǔ)存穩(wěn)定性按照公路浙青路面施工技術(shù)規(guī)范JTG F40-2004測(cè)試。實(shí)施例I取O. Imol聚こニ醇200 (西隴化工股份有限公司，AR)溶解到IOml的水中得到混合溶液，將混合溶液在10° C下滴加到含有O. 2mol的環(huán)氧氯丙烷和25ml水的反應(yīng)器中。在10° C下反應(yīng)2h，得到中間體的溶液，然后向反應(yīng)瓶中加入PH=IO. 5的40%的江西木質(zhì)素(江西省黃崗山木質(zhì)素開發(fā)部)堿溶液100g，升溫到90° C反應(yīng)5h后，降溫到50° C，向反應(yīng)瓶中加入占木質(zhì)素質(zhì)量為2%。的FeCl3，并滴加有效成分的質(zhì)量為木質(zhì)素質(zhì)量的3. 5%的濃度為30%的雙氧水反應(yīng)lh，得到粘稠狀的液體產(chǎn)物。產(chǎn)物通過液相色譜測(cè)得木質(zhì)素轉(zhuǎn)化率為78. 5%，粘稠狀的液體留做制備乳化浙青實(shí)驗(yàn)。先稱取5g壬基酚聚氧こ烯醚(E0=40，廠家上海恒集化工國際貿(mào)易有限公司AR)，加55° C溫水IOOg使其溶液，(對(duì)比例中沒有此步)再向其中加入33g上述自制木質(zhì)素乳化劑，然后水至350g，滴加30%的NaOH (市售)至PH=Il左右。最后加水至400g，留作乳化浙青。先稱取33g LA(廠家美德維實(shí)維克，此木質(zhì)素乳化劑為現(xiàn)有技術(shù)中效果較好的復(fù)配型乳化剤)木質(zhì)素乳化劑，然后水至350g，滴加30%的NaOH (市售)至PH=Il左右。最后加水至400g，留作乳化浙青。取SK70#浙青(江陰寶利石化制品有限公司)600g，加熱到140° C。上述皂液400g，加熱到60° C，通過膠體磨(型號(hào)DSH100エ藝參數(shù)磨盤間距O. 015mm、轉(zhuǎn)速2000r/min)制備浙青乳液。得到均勻、細(xì)膩的陰離子慢裂慢凝乳化浙青。表I為上述所得乳化浙青的性能評(píng)價(jià)表。表I乳化浙青的性能評(píng)價(jià)
內(nèi)容自制乳化劑 LA技術(shù)要求~
模數(shù)粒徑2·57μιη ' 2.83μιη --
X904. 38 μ m5. 12 μ m ——
平均體積粒徑 2·61μιη2. 75μιη --
Id儲(chǔ)存穩(wěn)定性 O. 17%O. 12% 不大于1%
5d儲(chǔ)存穩(wěn)定性 1.53%1.34% 不大于5%實(shí)施例2取O. Imol聚こニ醇400 (西隴化工股份有限公司，AR)溶解到25ml的水中得到混合溶液，將混合溶液在10° C下滴加到含有O. 5mol的環(huán)氧氯丙烷和25ml水的反應(yīng)器中。在30° C下反應(yīng)3h，得到中間體的溶液；然后向反應(yīng)瓶中加入PH=9. 5的40%的美德維實(shí)維克木質(zhì)素堿溶液IOOg (美德維實(shí)維克公司)，升溫到60° C反應(yīng)3h后，降溫到40° C后，向反應(yīng)瓶中加入占木質(zhì)素質(zhì)量為1%。的ZnCl2，并加入占木質(zhì)素質(zhì)量為5. 0%的O3反應(yīng)3h，得到粘稠狀的液體產(chǎn)物。產(chǎn)物通過液相色譜測(cè)得木質(zhì)素轉(zhuǎn)化率為81. 2%，粘稠狀的液體留做制備乳化浙青實(shí)驗(yàn)。先稱取5g壬基酚聚氧こ烯醚(E0=40，廠家上海恒集化工國際貿(mào)易有限公司AR)g,加55° C溫水IOOg使其溶液,再向其中加入38g上述自制木質(zhì)素乳化劑,然后加水至350g，滴加30%的NaOH (市售)至PH=Il左右。最后加水至400g，留作乳化浙青。先稱取38g LA (廠家美德維實(shí)維克)木質(zhì)素乳化劑，然后水至350g，滴加30%的NaOH (市售)至PH=Il左右。最后加水至400g，留作乳化浙青。取SK70#浙青(江陰寶利石化制品有限公司)600g，加熱到140° C。上述皂液400g，加熱到60° C，通過膠體磨(型號(hào)DSH100エ藝參數(shù)磨盤間距O. 015mm、轉(zhuǎn)速2000r/min)制備浙青乳液。得到均勻、細(xì)膩的陰離子慢裂慢凝乳化浙青。表2為上述所得乳化浙青的性能評(píng)價(jià)表。表2乳化浙青的性能評(píng)價(jià)
權(quán)利要求
1.ー種高乳化性木質(zhì)素浙青乳化剤，其特征在于按如下步驟制得 A、將聚こニ醇和環(huán)氧氯丙烷在10°C 30°C下，反應(yīng)I 3h，其中，聚こニ醇和環(huán)氧氯丙烷的摩爾比為(I: I) (1:5); B、將上述反應(yīng)物與質(zhì)量濃度為25-40%、Ph為8-11的木質(zhì)素堿溶液混合，在60°C .100°C下，反應(yīng)3 5h，其中每摩爾聚こニ醇需要25-40g木質(zhì)素； C、將上述反應(yīng)物降溫至40°C 60°C，并加入金屬離子化合物和氧化劑，反應(yīng)O.5-3h，其中，金屬離子化合物的質(zhì)量用量為木質(zhì)素質(zhì)量的1-5%。，氧化劑的質(zhì)量用量為木質(zhì)素質(zhì)量的 3. 5-10%ο
2.如權(quán)利要求I所述的高乳化性木質(zhì)素浙青乳化剤，其特征在于步驟A中反應(yīng)前將聚こニ醇、環(huán)氧氯丙烷和水混合，其中聚こニ醇和水的摩爾比為(1:1. 5)- (I :10)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的高乳化性木質(zhì)素浙青乳化剤，其特征在于所述氧化劑為雙氧水、03、KC103、KMnO4或Na2O2中的ー種或兩種以上任意配比的混合物。
4.如權(quán)利要求I或2所述的高乳化性木質(zhì)素浙青乳化剤，其特征在于所述的金屬離子化合物為FeCl3、FeS04、CuS04、Mn02、ZnS04、ZnCl2或KBr中的ー種或兩種以上任意配比的混合物。
5.如權(quán)利要求I或2所述的高乳化性木質(zhì)素浙青乳化劑，其特征在于所述聚こニ醇的分子量為 200、600、1000、2000、4000、10000 或 20000。
6.如權(quán)利要求I或2所述的高乳化性木質(zhì)素浙青乳化剤，其特征在于所述金屬離子化合物的質(zhì)量用量為木質(zhì)素質(zhì)量的2-3%。。
7.權(quán)利要求I至6任意一項(xiàng)所述的高乳化性木質(zhì)素浙青乳化劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟 A、將聚こニ醇和環(huán)氧氯丙烷在10°C 30°C下，反應(yīng)I 3h，其中，聚こニ醇和環(huán)氧氯丙烷的摩爾比為(I: I) (1:5); B、將上述反應(yīng)物與質(zhì)量濃度為25-40%、Ph為8-11的木質(zhì)素堿溶液混合，在60°C .100°C下，反應(yīng)3 5h，其中每摩爾聚こニ醇需要25-40g木質(zhì)素； C、將上述反應(yīng)物降溫至40°C 60°C，并加入金屬離子化合物和氧化劑，反應(yīng)O.5-3h，其中，金屬離子化合物的質(zhì)量用量為木質(zhì)素質(zhì)量的1-5%。，氧化劑的質(zhì)量用量為木質(zhì)素質(zhì)量的 3. 5-10%ο
8.權(quán)利要求I至6任意一項(xiàng)所述的高乳化性木質(zhì)素浙青乳化劑的應(yīng)用，其特征在于其用量為乳化浙青質(zhì)量的2-6%。
9.含權(quán)利要求I至6任意一項(xiàng)所述的高乳化性木質(zhì)素浙青乳化劑的乳化浙青。
全文摘要
本發(fā)明公開一種高乳化性能木質(zhì)素瀝青乳化劑、其制備方法及應(yīng)用。本發(fā)明乳化劑按如下步驟制得將聚乙二醇和環(huán)氧氯丙烷在10°C～30°C下，反應(yīng)1～3h，其中，聚乙二醇和環(huán)氧氯丙烷的摩爾比為(1:1)～(1:5)；將上述反應(yīng)物與質(zhì)量濃度為25-40％、pH為8-11的木質(zhì)素堿溶液混合，在60°C～100°C下，反應(yīng)3～5h，其中每摩爾聚乙二醇需要25-40g木質(zhì)素；將上述反應(yīng)物降溫至40°C～60°C，并加入金屬離子化合物和氧化劑，反應(yīng)0.5-3h，其中，金屬離子化合物的質(zhì)量用量為木質(zhì)素質(zhì)量的1-5‰，氧化劑的質(zhì)量用量為木質(zhì)素質(zhì)量的3.5-10％。本發(fā)明所得乳化瀝青不僅粒徑小，而且具有良好的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)C08H7/00GK102690422SQ20121015636
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者萬赟, 劉加平, 劉杰, 周偉玲, 徐靜, 洪錦祥, 王文峰, 繆昌文, 陳香 申請(qǐng)人:南京博特新材料有限公司, 江蘇博特新材料有限公司, 江蘇省建筑科學(xué)研究院有限公司, 江蘇蘇博特新材料股份有限公司