專利名稱：抗凍性乳化瀝青及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗凍性乳化浙青及其制備方法，該抗凍性乳化浙青可用于公路養(yǎng)護、維修。
背景技術(shù)：
在公路的養(yǎng)護及維修過程中，乳化浙青是一種常用的材料之一。與熱浙青相比，有節(jié)省能源、使用方便、環(huán)保等優(yōu)點。但以往所使用的乳化浙青存在抗凍性能較差的缺點，冬季儲存時很容易因凍結(jié)而破乳，以致無法繼續(xù)使用。此外，采用乳化浙青鋪筑的路面，冬季容易發(fā)生低溫收縮開裂或凍融松散，也是由于所采用的乳化浙青抗凍性能較差引起的。以往的乳化浙青只能在溫度高于_5°C時使用，當?shù)陀赺5°C則發(fā)生凍結(jié)，融溶后便發(fā)生破乳， 無法再使用。CN1554708A公開了一種路用冷拌冷鋪浙青料，是將浙青加熱至120°C溶融，加入稀釋劑(柴油或煤油)、樹脂、聚氨酯、防凍劑(乙二醇或二甘醇)、促凝劑，攪拌均勻而得。 該浙青料是一種稀釋浙青，并不是乳化浙青，其中沒有水的成分。該方法為了彌補因稀釋劑的加入而使浙青喪失原有的粘結(jié)性等性能，加入了高分子物質(zhì)樹脂和聚氨酯，不但步驟復雜，增加了制備成本，而且該專利產(chǎn)品不適于在有水存在的情況下使用，在應(yīng)用時必須保證路面干燥，與乳化浙青相比，對施工環(huán)境條件要求較為嚴格。此外，加入柴油或煤油作為稀釋劑成本較高，而且當柴油或煤油揮發(fā)時還會污染空氣，操作人員在工作時會聞到很濃的油氣味，對人員的身體健康有害。添加乙二醇或二甘醇作為防凍劑，因其沸點較高不易揮發(fā)，不僅會使混合料的初凝時間延長，而且還會引起混合料松散，石料容易剝落。盡管該專利已經(jīng)加入了胺類促凝劑，使初凝時間加快，增強了石料表面的電荷性，從而提高了浙青與石料的粘附性，但由于柴油(或煤油)及乙二醇(或二甘醇)的加入，會明顯降低浙青的粘度和韌性，即使加入了胺類促凝劑也只能改善浙青與石料之間的粘附性，但無法改善石料與石料之間的粘結(jié)性。所以，該專利在粘結(jié)性方面存在問題。從其實施例中馬歇爾穩(wěn)定度數(shù)據(jù)也能夠看出，混合料的粘結(jié)性不好，所以穩(wěn)定度較小。CN101148M4A公開了一種冷灌縫浙青乳液及其制備方法，該浙青乳液中使用了少量的溶劑油，雖然較CN1M4708A中柴油或煤油的用量低，但仍會在一定程度上使浙青的粘結(jié)性變差，而且會增加成本，污染空氣。另外，CN101148M4A單獨使用了陽離子乳化劑或陰離子乳化劑，由于該浙青乳化體系較為復雜，而乳化劑單一，乳液的儲存穩(wěn)定性會存在問題。此外，該專利中使用了乙二醇或丙三醇，盡管二者抗凍性能好，但因其沸點較高不易揮發(fā)，應(yīng)用后存留于混合料中，會使浙青的粘結(jié)性變差，使混合料不易硬化，新材料與舊路面之間的粘結(jié)性差，不易形成穩(wěn)固的粘結(jié)層。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種抗凍性能好、粘結(jié)性好、成本低的抗凍性乳化浙青及其制備方法。該乳化浙青可以實現(xiàn)在_5°C _25°C時不凍結(jié)，避免了以往的乳化浙青因冬季凍結(jié)而引起破乳，造成資源浪費，同時還可避免采用以往的乳化浙青鋪筑的路面冬季發(fā)生凍結(jié)收縮開裂或凍融松散現(xiàn)象。 本發(fā)明抗凍性乳化浙青，包括浙青、陰離子型乳化劑、兩性離子型乳化劑、醇、水， 以抗凍性乳化浙青的總重量計所用的醇類為乙醇、丙醇、異丙醇和叔丁醇中的一種或多種，優(yōu)選為叔丁醇。所用的陰離子型乳化劑為硫酸酯鹽類，優(yōu)選為烷基硫酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉、脂肪胺聚氧乙烯硫酸鈉中的一種或多種。所述的烷基硫酸鈉的烷基碳數(shù)為12 18。 所述的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉中，脂肪醇的碳數(shù)為14 20，聚氧乙烯分子個數(shù)為1 4。 所述的脂肪胺聚氧乙烯硫酸鈉中，脂肪胺的碳數(shù)為14 20，聚氧乙烯分子個數(shù)為1 4。所用的兩性離子型乳化劑為氨基羧酸及其鹽，優(yōu)選為N-椰油基- β -氨基丙酸鈉、N-椰油基-β -氨基丙酸、N-月桂基-β -氨基丙酸、N-豆蔻基-β -氨基丙酸、N-牛油基-β -亞氨二丙酸二鈉、N-月桂基-β -亞氨二丙酸二鈉中的一種或多種。所用的浙青為石油浙青，包括直餾浙青、氧化浙青、溶劑脫油浙青、聚合物改性浙青中的一種或多種，其針入度為40 2101/10mm。所用的水可以是自來水、地下水、工業(yè)水及河水中的一種或多種。本發(fā)明抗凍性乳化浙青的制備方法是先把陰離子型乳化劑及兩性離子型乳化劑共同溶于水中，然后再加入醇類，制備成皂液并加熱到40°C 65°C備用；將浙青加熱至 110°C 165°C備用；將上述皂液和熱浙青分別輸送到膠體磨中，經(jīng)膠體磨均勻分散及研磨后，成為水包油型乳液，當乳液溫度降到70°C以下，最好是降到40°C以下時出系統(tǒng)，得到抗凍性乳化浙青。其中所述的經(jīng)膠體磨研磨后的乳液未降到出系統(tǒng)溫度時，可以采用換熱的方式，比如冷卻器進行降溫，然后出系統(tǒng)。本發(fā)明的抗凍性乳化浙青具有如下優(yōu)點1、本發(fā)明所用的乳化劑是陰離子型與兩性離子型復配而成，尤其是陰離子型乳化劑選用硫酸酯鹽類，兩性離子型乳化劑選用氨基羧酸及其鹽，兩者進行復配。該復配方案可有效發(fā)揮各自的特長，提高乳液的穩(wěn)定性，乳液與石料的拌合性能好，能夠適當延長可拌合時間，使混合料的拌合更容易均勻，有利于提高混合料的抗凍性和馬歇爾穩(wěn)定度。此外，采用本發(fā)明所述兩種乳化劑復配，可減少乳化劑用量，降低成本。2、本發(fā)明的抗凍性乳化浙青，由于低級脂肪醇與復合乳化劑同時存在于乳化浙青中，通過兩者的協(xié)同作用，不僅能夠提高乳液穩(wěn)定性，而且即使在_25°C反復凍融也不會發(fā)生結(jié)塊現(xiàn)象，具有很好的穩(wěn)定性和抗凍融性能。當在道路上應(yīng)用后，一部分醇揮發(fā)出去并能夠同時將水分攜帶揮發(fā)，縮短水分揮發(fā)的時間，加快混合料硬化速度，可迅速開放交通，避免因道路維修造成的交通擁堵，一部分醇仍存留于浙青材料中起到抗凍效果，使混合料不易發(fā)生凍融松散現(xiàn)象，提高了路面維修質(zhì)量。此外，由于低級脂肪醇的存在，提高了混合料的擴散性，當用于路面嵌縫修補時，混合料容易擴散到舊路面裂縫的深層部位，提高修補效浙青陰離子型乳化劑兩性離子型乳化劑
40. 0% 65. 0%, 0. 6. 0%, 0. 2. 0%, 10. 0% 20. 0%,
24. 8% 32. 0% ；水
4
3、本發(fā)明不使用柴油或溶劑油等油品，可以保持浙青原有的良好性能，比如粘結(jié)性等，而且可降低成本，減輕因柴油或溶劑油分揮發(fā)造成的空氣污染及人身安全問題。4、本發(fā)明方法可以采用現(xiàn)有的工業(yè)裝置，不用進行改造即可實施。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明不限于以下實施例。實施例1取針入度為1481/lOmm的遼河原油直餾浙青6400g，加熱至115°C備用。取陰離子型乳化劑十八烷醇聚氧乙烯⑶醚硫酸鈉10g，兩性離子型乳化劑N-椰油基-β-氨基丙酸鈉200g，共同溶于2320g水中，待乳化劑充分溶解后，再加入異丙醇1070g，充分攪拌均勻， 加熱到42°C，制備成皂液備用。然后將皂液和浙青分別輸送到膠體磨中，經(jīng)膠體磨均勻分散及研磨后，成為水包油型乳液，再通過冷卻器使乳液溫度降低到60°C以下，從系統(tǒng)的出口流出，得到抗凍性乳化浙青。具體結(jié)果見表1。實施例2取針入度為981/10mm的茂名石化公司的阿曼原油溶劑脫油浙青6000g，加熱至 125°C備用。取陰離子型乳化劑脂肪(16)胺聚氧乙烯C3)硫酸鈉600g，兩性離子型乳化劑 N-月桂基-β -氨基丙酸22g，溶于1978g水中，待乳化劑充分溶解后，再加入乙醇400g，叔丁醇lOOOg，充分攪拌均勻，加熱到50°C，制備成皂液備用。然后將皂液和浙青分別輸送到膠體磨中，經(jīng)膠體磨均勻分散及研磨后，成為水包油型乳液，再通過冷卻器使乳液溫度降低到50°C以下，從系統(tǒng)的出口流出，得到抗凍性乳化浙青。具體結(jié)果見表1。實施例3取針入度為561/10mm的齊魯石化公司的科威特原油氧化浙青4200g，加熱至 155°C備用。取陰離子型乳化劑十二烷基硫酸鈉220g，兩性離子型乳化劑N-牛油基-β -亞氨二丙酸二鈉10g，溶于3570g水中，待乳化劑充分溶解后，再加入丙醇2000g，充分攪拌均勻，加熱到^°C，制備成皂液備用。然后將皂液和浙青分別輸送到膠體磨中，經(jīng)膠體磨均勻分散及研磨后，成為水包油型乳液，再通過冷卻器使乳液溫度降低到70°C以下，從系統(tǒng)的出口流出，得到抗凍性乳化浙青。具體結(jié)果見表1。實施例4取針入度為2081/10mm的SBS改性浙青5000g，加熱至162°C備用。取陰離子型乳化劑十六烷醇聚氧乙烯C3)醚硫酸鈉150g，兩性離子型乳化劑N-月桂基-β-亞氨二丙酸二鈉80g，溶于3170g水中，待乳化劑充分溶解后，再加入叔丁醇1600g，充分攪拌均勻，加熱到62°C，制備成皂液備用。然后將皂液和浙青分別輸送到膠體磨中，經(jīng)膠體磨均勻分散及研磨后，成為水包油型乳液，再通過冷卻器使乳液溫度降低到40°C以下，從系統(tǒng)的出口流出， 得到抗凍性乳化浙青。具體結(jié)果見表1。比較例1取針入度為981/10mm的茂名石化公司的阿曼原油溶劑脫油浙青6000g，加熱至 125°C備用。取陰離子型乳化劑脂肪(16)胺聚氧乙烯C3)硫酸鈉600g，兩性離子型乳化劑 N-月桂基-β -氨基丙酸22g，溶于1978g水中，待乳化劑充分溶解后，再加入乙二醇1400g，
5充分攪拌均勻，加熱到50°C，制備成皂液備用。然后將皂液和浙青分別輸送到膠體磨中，經(jīng)膠體磨均勻分散及研磨后，成為水包油型乳液，再通過冷卻器使乳液溫度降低到50°C以下， 從系統(tǒng)的出口流出，得到抗凍性乳化浙青。具體結(jié)果見表1。比較例2取針入度為2081/10mm的SBS改性浙青5000g，加熱至162°C備用。取陰離子型乳化劑硬脂酸鈉900g，非離子型乳化劑壬基酚聚氧乙烯00)醚100g，溶于2400g水中，待乳化劑充分溶解后，再加入叔丁醇1600g，充分攪拌均勻，加熱到62°C，制備成皂液備用。然后將皂液和浙青分別輸送到膠體磨中，經(jīng)膠體磨均勻分散及研磨后，成為水包油型乳液，再通過冷卻器使乳液溫度降低到40°C以下，從系統(tǒng)的出口流出，得到抗凍性乳化浙青。具體結(jié)果見表1。表 權(quán)利要求
1. 一種抗凍性乳化浙青，包括浙青、陰離子乳化劑、兩性離子型乳化劑、醇、水，以抗凍性乳化浙青的總重量計所用的醇類為乙醇、丙醇、異丙醇和叔丁醇中的一種或多種。
2.按照權(quán)利要求1所述的乳化浙青，其特征在于所述的醇類為叔丁醇。
3.按照權(quán)利要求1所述的乳化浙青，其特征在于所述的陰離子型乳化劑為硫酸酯鹽類，所述的兩性離子型乳化劑為氨基羧酸及其鹽。
4.按照權(quán)利要求1所述的乳化浙青，其特征在于所述的硫酸酯鹽類為烷基硫酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉、脂肪胺聚氧乙烯硫酸鈉中的一種或多種。
5.按照權(quán)利要求4所述的乳化浙青，其特征在于所述的烷基硫酸鈉的烷基碳數(shù)為12 18;所述的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉中，脂肪醇的碳數(shù)為14 20，聚氧乙烯分子個數(shù)為 1 4 ；所述的脂肪胺聚氧乙烯硫酸鈉中，脂肪胺的碳數(shù)為14 20，聚氧乙烯分子個數(shù)為 1 4。
6.按照權(quán)利要求3所述的乳化浙青，其特征在于所述的氨基羧酸及其鹽選自N-椰油基-β-氨基丙酸鈉、N-椰油基-β-氨基丙酸、N-月桂基-β-氨基丙酸、N-豆蔻基-β-氨基丙酸、N-牛油基-β -亞氨二丙酸二鈉、N-月桂基-β -亞氨二丙酸二鈉中的一種或多種。
7.按照權(quán)利要求1所述的乳化浙青，其特征在于所用的浙青為針入度為40 2101/10mm的石油浙青。
8.按照權(quán)利要求7所述的乳化浙青，其特征在于所用的石油浙青為直餾浙青、氧化浙青、溶劑脫油浙青和聚合物改性浙青中的一種或多種。
9.權(quán)利要求1 8任一所述的乳化浙青的制備方法，包括如下步驟先把陰離子型乳化劑、兩性離子型乳化劑共同溶于水中，然后再加入醇類，制備成皂液并加熱到40°C 65°C備用，將浙青加熱至110°C 165°C備用；將上述皂液和熱浙青分別輸送到膠體磨中， 經(jīng)膠體磨均勻分散及研磨后，成為水包油型乳液，當乳液溫度降到70°C以下時出系統(tǒng)，得到抗凍性乳化浙青。
10.按照權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于所述的乳液溫度降到40°C以下時出系統(tǒng)，得到抗凍性乳化浙青。
11.按照權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于所述的經(jīng)膠體磨研磨后的乳液未降到出系統(tǒng)溫度時，采用換熱的方式降溫，然后出系統(tǒng)。
12.按照權(quán)利要求11所述的制備方法，其特征在于所述的換熱采用冷卻器。浙青陰離子型乳化劑兩性離子型乳化劑·40. 0% 65. 0%, 0. 6. 0%, 0. 2. 0%, 10. 0% 20. 0%,·24. 8% 32. 0% ；
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抗凍性乳化瀝青及其制備方法。該乳化瀝青包括瀝青、陰離子型乳化劑、兩性離子型乳化劑、醇和水。所述的醇類為乙醇、丙醇、異丙醇和叔丁醇中的一種或多種。本發(fā)明的乳化瀝青使用低級脂肪醇，不加入柴油或煤油等稀釋劑，不但能夠縮短水分揮發(fā)的時間，加快混合料硬化速度，還能提高抗凍性能，在-5℃～-25℃時不凍結(jié)，而且還保持了原有瀝青的粘結(jié)性等優(yōu)良性能，避免了混合料冬季發(fā)生低溫收縮開裂或凍融松散現(xiàn)象。而且同時采用復合乳化劑不但降低成本，而且有利于提高乳化瀝青的抗凍性和馬歇爾穩(wěn)定度。本發(fā)明的抗凍性乳化瀝青可用于公路養(yǎng)護、維修。
文檔編號E01C7/24GK102234436SQ20101022745
公開日2011年11月9日 申請日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者寧愛民, 張靜, 李志軍, 程國香, 范思遠, 陳保蓮 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院