一種新型陽(yáng)離子瀝青乳化劑的制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種新型陽(yáng)離子瀝青乳化劑的制備方法及其在彩色瀝青乳化稀漿封 層技術(shù)中應(yīng)用，屬于改性瀝青稀漿封層技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 瀝青和水是在瀝青乳化劑的作用下進(jìn)行乳化的。乳化之前，把乳化劑溶解在水中， 溶液中乳化劑分子的親水基與水分子接觸，而疏水基背離水分子呈聚集態(tài)；乳化時(shí)，將溶液 與熱瀝青混合，在物理攪拌的作用下，乳化劑疏水基散開(kāi)，插入到瀝青微粒中，隨著乳化進(jìn) 行，每個(gè)瀝青微粒表層都吸附了眾多的乳化劑分子，乳化劑分子的親水基插入水中，瀝青和 水之間形成了一層吸附層，乳化劑的電荷性質(zhì)，決定著微粒電荷層的電荷性質(zhì)，如圖1所示 為陽(yáng)離子瀝青乳化劑乳液微觀結(jié)構(gòu)。吸附層外層分布著乳化劑分子的親水基，以氫鍵的方 式結(jié)合周圍的水分子，形成牢固的水合層，親水基的數(shù)量越多，該膜層越牢固；吸附層的內(nèi) 層分布著乳化劑分子的疏水基，疏水基末端連接著瀝青顆粒。
[0003] 對(duì)于干燥的石料，與陽(yáng)離子乳化瀝青拌合時(shí)，乳液中的水作為極性分子與石料接 觸，并順利進(jìn)入石料內(nèi)部毛細(xì)孔并鋪展于石料表面。水相流動(dòng)，帶動(dòng)著乳化劑分子移動(dòng)，在 乳化劑分子的疏水基的牽引下，瀝青微粒也向石料表面移動(dòng)。胺基及其衍生物基團(tuán)和酸性 或堿性石料都有吸附和親和性，在與石料接觸后，陽(yáng)離子瀝青乳化劑的親水基能牢固與石 料吸附。瀝青微粒之間經(jīng)過(guò)擴(kuò)散和滲透融合到一起，石料表面完全被瀝青覆蓋，形成一層薄 膜。乳液中的水分被擠出，經(jīng)過(guò)物理?yè)]發(fā)離開(kāi)石料表面，陽(yáng)離子乳化瀝青破乳機(jī)理如圖2所 不。
[0004] 瀝青路面由于長(zhǎng)期暴露在自然環(huán)境下，受到日曬、風(fēng)吹、雨淋和凍融的作用，同時(shí) 還要承受車輛的重復(fù)載荷作用。路面經(jīng)過(guò)一段時(shí)期的使用后會(huì)出現(xiàn)疲勞，路面會(huì)呈現(xiàn)開(kāi)裂、 松散、老化和磨損等現(xiàn)象。如不及時(shí)維修處理，破損路面受地表水的侵蝕，將使基層軟彈， 路面的整體強(qiáng)度下降，導(dǎo)致路面的破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的在于克服上述現(xiàn)有彩色瀝青稀漿封層技術(shù)的不足，提供一種新型陽(yáng)離 子瀝青乳化劑的制備方法及其在彩色瀝青乳化稀漿封層技術(shù)中應(yīng)用。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一種新型陽(yáng)離子瀝青乳化劑的制備方法，以十二烷基二甲基叔胺、 環(huán)氧氯丙烷和二甲胺為原料，同時(shí)利用環(huán)氧氯丙烷自身催化作用，合成一種新型陽(yáng)離子瀝 青乳化劑N-(3-(Ν'，Ν' -二甲基氨基）_2_羥基丙基）_N,N-二甲基十八燒-氯化銨。具體 合成步驟如下：
[0008] (1)將10~30g十二烷基二甲基叔胺溶解在25~75mL有機(jī)溶劑中，然后逐滴加 入5~15g環(huán)氧氯丙烷，在50~60°C的水浴攪拌下反應(yīng)5~15小時(shí)，減壓蒸饋得到中間產(chǎn) 物，反應(yīng)方程式如下：
[0009]
[0010] ⑵將10~30g步驟⑴的中間產(chǎn)物溶解在100~300mL有機(jī)溶劑中，逐滴加入 8~24g濃度為33%的二甲胺水溶液，在60~70°C的水浴條件下攪拌反應(yīng)3~9小時(shí)。用 分液漏斗分離水相，再減壓蒸餾除去有機(jī)溶劑，真空條件下60~80°C干燥至恒重，得到新 型陽(yáng)離子瀝青乳化劑N-(3-(Ν'，Ν' -二甲基氨基）-2-羥基丙基）-N，N-二甲基十八烷-氯 化銨，反應(yīng)方程式如下：
[0011]
[0012] -種新型陽(yáng)離子瀝青乳化劑在彩色瀝青乳化稀漿封層技術(shù)中應(yīng)用，將基質(zhì)瀝青和 新型陽(yáng)離子瀝青乳化劑經(jīng)過(guò)乳化工藝制備而成一種顏色呈乳白色的乳化瀝青，再將乳化瀝 青為膠結(jié)料，在攤鋪過(guò)程中摻入一定色澤的顏料和石料，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間固化形成特定顏色 的彩色瀝青路面，則為彩色乳化瀝青稀漿封層技術(shù)。
[0013] 乳化瀝青為陽(yáng)離子慢裂快凝型乳化瀝青，其詳細(xì)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。
[0014] 表1乳化瀝青的技術(shù)指標(biāo)
[0015]
[0016] 乳化瀝青在密封儲(chǔ)罐內(nèi)保存，貯存時(shí)間二十天。當(dāng)存放時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，使用前應(yīng)攪拌 均勻后再使用。
[0017] 本發(fā)明所述的一種添加乳化瀝青的彩色瀝青乳化稀漿封層混合料，其配料方案 為：骨料：100份；乳化瀝青：10~30份；細(xì)料：10~20份；顏料：5~10份；新型陽(yáng)離子瀝 青乳化劑~5份；水：30~100份（需要根據(jù)試驗(yàn)，以及石料含水量確定）。通過(guò)機(jī)械剪 切和聚合物改性等工藝制備而成。配料參數(shù)如表2所示。
[0018] 表2彩色瀝青乳化稀漿封層混合料配比
[0019]
[0020] 所述的新型陽(yáng)離子瀝青乳化劑在彩色瀝青乳化稀漿封層技術(shù)中應(yīng)用是將乳化瀝 青為膠結(jié)料，在攤鋪過(guò)程中摻入一定色澤的顏料和石料，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間固化形成特定顏色 的彩色瀝青路面，則為彩色乳化瀝青稀漿封層技術(shù)，具體制備步驟如下：
[0021] (1)按重量稱取100份骨料、10~30份乳化瀝青、10~20份細(xì)料、5~10份顏料、 1~5份新型陽(yáng)離子瀝青乳化劑和30~100份水。
[0022] (2)在乳化瀝青中依次加入骨料、細(xì)料、新型陽(yáng)離子瀝青乳化劑和水，剪切1~5小 時(shí)后攪拌10~60分鐘，直至骨料和細(xì)料均勻分散于乳化瀝青中，得到一種瀝青乳化稀漿封 層混合料；
[0023] (3)在步驟⑵瀝青乳化稀漿封層混合料中加入顏料，繼續(xù)剪切1~4小時(shí)后機(jī)械 攪拌10~60分鐘，直至顏料均勻分散于瀝青乳化稀漿封層混合料中，即得到一種彩色瀝青 乳化稀漿封層混合料。配比參數(shù)見(jiàn)表3所示。
[0024] 表3彩色瀝青乳化稀漿封層混合料配比
[0025]
[0026] 所述的骨料應(yīng)選用堅(jiān)硬、粗糙、耐磨、不含泥土雜質(zhì)的石料，可采用玄武巖或石灰 巖石質(zhì)的石料，石料質(zhì)量要求如表4所示。
[0027] 表4石料質(zhì)量要求
[0028] 所述乳化瀝青的基質(zhì)瀝青為C70脫色瀝青。
[0029] 所述細(xì)料為水泥、熟石灰、硫酸銨、粉煤灰中一種或者一種以上混合物；細(xì)料占骨
[0030] 所述顏料為彩色石料或無(wú)機(jī)顏料中一種或者一種以上混合物，并且在200°C高溫 下不褪色；顏料占骨料重量的5~10%。具體要求見(jiàn)表5 :
[0031] 表5顏料質(zhì)量技術(shù)要求
[0032] 瀝青路面在沒(méi)有破壞前就采取必要的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施一乳化瀝青稀漿封層，將會(huì) 使舊路面煥然一新，并使維修后的路面具有防水、抗滑、耐磨等特點(diǎn)，是一種優(yōu)良的保護(hù)層， 起到了延長(zhǎng)路面使用壽命的作用。
[0033] 乳化瀝青稀漿封層對(duì)水泥混凝土具有良好的附著性，當(dāng)水泥混凝土路面因多年行 車后，路面產(chǎn)生裂縫、麻面或輕微不平時(shí)，采用乳化瀝青稀漿封層后，可改善路面的外觀，提 高路面的平整度，延長(zhǎng)水泥混凝土路面的使用壽命。在橋梁的行車表面層采用乳化瀝青稀 漿封層處治可起到罩面作用，并且很少增加橋面的自重。
[0034] 彩色乳化瀝青通過(guò)獨(dú)有的乳化劑和乳化工藝制備而成的，顏色呈乳白色。彩色乳 化瀝青稀漿封層，參照稀漿封層的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使用彩色乳化瀝青為膠結(jié)料，在攤鋪過(guò)程中摻 入一定色澤的顏料，經(jīng)過(guò)2~3小時(shí)固化形成特定顏色的瀝青路面。
[0035] 相對(duì)于熱拌彩色瀝青混合料，彩色乳化瀝青稀漿封層攤鋪厚度薄，一般0. 5~ 1. 0cm，節(jié)省了瀝青、石料、顏料等原材料的用量，可有效的降低成本。乳化瀝青有力地避免 了熱拌瀝青的不足，實(shí)踐證明，乳化瀝青在實(shí)際應(yīng)用中具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0036] (1)路面性能優(yōu)越。乳化瀝青與石料的結(jié)合強(qiáng)度高，且乳化瀝青中瀝青含量可以調(diào) 整，以適應(yīng)不同的公路強(qiáng)度要求。傳統(tǒng)熱拌瀝青需加熱至流動(dòng)狀態(tài)，再與常溫石料拌合，在 此過(guò)程中，熱瀝青很快固化，導(dǎo)致瀝青與石料拌合不均勻。乳化瀝青常溫下為流動(dòng)狀態(tài)，能 與石料均勻拌合，保證了路面性能。
[0037] (2)鋪設(shè)和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用小。乳化瀝青中乳化劑含量較小，生產(chǎn)成本較低；常溫作業(yè)， 運(yùn)輸成本低；與石料結(jié)合能力強(qiáng)，提高了瀝青的利用率。
[0038] (3)應(yīng)用范圍廣。在乳化瀝青生產(chǎn)中，加入的乳化劑的含量和種類不同，得到乳化 瀝青的性能亦有差別，可以用到很多熱瀝青做不到的場(chǎng)合，如：用乳化瀝青稀漿封層養(yǎng)護(hù)， 能高效修復(fù)和增強(qiáng)受損路面。
[0039] (4)節(jié)約能源。傳統(tǒng)熱拌瀝青鋪設(shè)路面，在瀝青運(yùn)輸和使用過(guò)程中，需要對(duì)瀝青進(jìn) 行反復(fù)加熱，加熱瀝青需要消耗大量的燃料，同時(shí)加速了瀝青的老化。乳化瀝青只需乳化時(shí) 加熱一次，便可長(zhǎng)期以液體的形式保存，可節(jié)約燃料70%左右。
[0040] (5)環(huán)境