一種無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿用乳化瀝青及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿用乳化瀝青及其制備方法，所述乳化瀝青包含：基質(zhì)瀝青或改性瀝青55～65份；水35～45份；乳化劑1.0～3.0份；穩(wěn)定劑0.05～0.8份；增稠劑0.01～1.0份；pH調(diào)節(jié)劑0.1～2.0份；助劑0.1～1.5。本發(fā)明乳化瀝青具有良好的穩(wěn)定性和勻質(zhì)性，與水泥、砂等無機材料相混合時溫度適應(yīng)性強；本發(fā)明乳化瀝青在制備過程中采用的乳化劑均不含有壬基酚以及其衍生物，實現(xiàn)了乳化瀝青以及其制成品的環(huán)境友好性。
【專利說明】一種無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿用乳化瀝青及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種無砟軌道水泥乳化浙青砂漿用乳化浙青 及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前我國正處于大規(guī)模高速鐵路建設(shè)時期，在公布的2萬公里高速鐵路、客運專 線以及城際鐵路中，板式無砟軌道有6000多公里，板式無砟軌道已成為我國高速鐵路主要 的軌道結(jié)構(gòu)形式之一。其中，水泥乳化浙青砂漿是板式無砟軌道的關(guān)鍵組成部分，一方面 其起到填充、支撐、承力、傳力，提供適當(dāng)?shù)膹楉g性的作用，另一方面其便于調(diào)整軌道施工誤 差，大大簡化了后期的運營維護。因此水泥乳化浙青砂漿的性能對列車高速行駛的安全性 與乘坐的舒適性均有直接的影響。
[0003] 水泥乳化浙青砂漿主要由乳化浙青、水泥、砂子、聚合物乳液等組成，其中，乳化浙 青是水泥乳化浙青砂楽的關(guān)鍵組成材料之一，其直接影響到水泥乳化浙青砂楽的工作性能 和耐久性能。用于高速鐵路和客運專線板式無砟軌道水泥乳化浙青砂漿的乳化浙青區(qū)別于 公路用乳化浙青，其除了應(yīng)具有良好的貯存穩(wěn)定性、勻質(zhì)性等常規(guī)性能外，還應(yīng)具有與強堿 性水泥砂漿體系良好的相容性、穩(wěn)定性、流動性和施工性能，以及具有不對水泥水化速度產(chǎn) 生明顯影響的性能。
[0004] 發(fā)明人承擔(dān)了"高寒地區(qū)CRTSI型水泥乳化浙青砂漿的深化研究"的課題，并對 高寒地區(qū)CRTSI型無砟軌道水泥乳化浙青砂漿用乳化浙青及其制備方法進行了深入研 究。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，為了保證乳化劑性能優(yōu)良并能夠制備出性能優(yōu)良的乳化浙青，在乳化浙 青的制備過程中所采用的乳化劑，特別是非離子乳化劑中均含有壬基酚或者其衍生物。其 中，壬基酚聚氧乙烯醚就是一種用途非常廣泛的非離子型表面活性劑，具有優(yōu)良的乳化能 力，但是一旦被排放到環(huán)境中迅速分解為壬基酚（NP)。壬基酚（NP)是一種公認(rèn)的環(huán)境激 素，它能模擬雌激素，干擾生物的內(nèi)分泌，對生物的性發(fā)育產(chǎn)生影響，還可以導(dǎo)致人體雄性 精子數(shù)量的減少，對生殖系統(tǒng)具有毒性。此外，壬基酚（NP)具有持久性以及生物蓄積性，能 在環(huán)境中持續(xù)很長時間，而進入食物鏈后通過食物鏈逐級放大，在生物體內(nèi)不斷蓄積。研究 表明，即使壬基酚（NP)的排放濃度很低，也極具危害性。
[0005] 上述壬基酚或者其衍生物對環(huán)境和健康的負(fù)面影響巨大，許多發(fā)達(dá)國家和地區(qū)已 經(jīng)將其列為禁止或限制使用的化學(xué)物質(zhì)，其產(chǎn)量在這些國家已大幅減少。壬基酚（NP)和壬 基酚聚氧乙烯醚（NPE)同時被列入《保護東北大西洋海洋環(huán)境公約》（OSPARConvention) 第一批優(yōu)先清除的化學(xué)物質(zhì)。歐盟2006年12月簽發(fā)的《關(guān)于化學(xué)品注冊、評估、授權(quán)與限 制的法規(guī)》（簡稱REACH法規(guī)）中，明確禁止NPE和NP在紡織生產(chǎn)行業(yè)中使用。2011年初， 中國環(huán)保部和海關(guān)總署發(fā)布的《中國嚴(yán)格限制進出口的有毒化學(xué)品目錄》中首次將NPE和 NP列為禁止進出口物質(zhì)。
[0006] 近幾年關(guān)于高速鐵路水泥乳化浙青砂漿用乳化浙青的專利，并未提及所述乳化劑 不含有壬基酚以及壬基酚衍生物。在研究過程中，對部分專利的乳化浙青或者以專利乳化 浙青制得的成品，浸泡后的水溶液采用氣相色譜-質(zhì)譜法和高效液相色譜法進行壬基酚檢 測，均能檢測出含有壬基酚。目前尚無相關(guān)專利明確提出乳化浙青采用的乳化劑不含有壬 基酚或者壬基酚衍生物。
[0007] 隨著國家對環(huán)境保護意識提高，針對壬基酚以及壬基酚衍生物相關(guān)產(chǎn)品和其應(yīng)用 領(lǐng)域逐步進行縮減；同時國家開展"高鐵外交"，使得高速鐵路走出國門的可能性變大，為了 從技術(shù)上滿足國際上對壬基酚及其衍生物的相關(guān)環(huán)保要求，研發(fā)出一種適用于高速鐵路、 客運專線、城際鐵路板式無砟軌道CRTSI型水泥乳化浙青砂漿用的環(huán)保型乳化浙青顯得 更為迫切。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)過簡單的替代試驗發(fā)現(xiàn)，在制備乳化浙青過程中將含有壬基酚結(jié)構(gòu)的 非離子乳化劑改為不含有壬基酚結(jié)構(gòu)的非離子乳化劑（即環(huán)保型乳化劑），則環(huán)保型乳化 浙青的相關(guān)性能（如：恩格拉黏度、儲存穩(wěn)定性）不滿足要求，特別是其制得的乳化浙青砂 漿性能（如：可工作時間、Id抗壓強度）不滿足指標(biāo)要求。因此，需要經(jīng)過大量的試驗，調(diào) 整各個組分的摻量，以滿足乳化浙青的性能指標(biāo)并使其與不同品種水泥、不同地材的細(xì)骨 料、聚合物乳液等有較強的適應(yīng)性，同時滿足乳化浙青砂漿在5°C、20°C、35°C時的施工性能 和耐久性。因此，本發(fā)明的目的是提供一種無砟軌道水泥乳化浙青砂漿用乳化浙青及其制 備方法，本發(fā)明乳化浙青具有良好的穩(wěn)定性和勻質(zhì)性，與水泥、砂等無機材料相混合時溫度 適應(yīng)性強；此外，本發(fā)明乳化浙青在制備過程中采用的乳化劑均不含有壬基酚以及其衍生 物，因而乳化浙青在流轉(zhuǎn)運輸過程、使用過程中均不會有壬基酚及其衍生物析出，實現(xiàn)了乳 化浙青以及其制成品的環(huán)境友好性。
[0009] 用于實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案如下：
[0010] 一種無砟軌道水泥乳化浙青砂漿用乳化浙青，按質(zhì)量份數(shù)計，所述乳化浙青包含： 基質(zhì)浙青或改性浙青55?65份；水35?45份；乳化劑1. 0?3. 0份；穩(wěn)定劑0. 05?0. 8 份；增稠劑〇? 01?1. 〇份；pH調(diào)節(jié)劑0? 1?2. 0份；助劑0? 1?1. 5 ;
[0011] 優(yōu)選地，按質(zhì)量份數(shù)計，所述乳化浙青包括：
[0012] 基質(zhì)浙青或改性浙青58?63份；水37?42份；乳化劑1. 4?2. 5份；穩(wěn)定劑 0? 05?0? 5份；增稠劑0? 01?0? 5份；pH調(diào)節(jié)劑0? 1?2. 0份；助劑0? 1?1. 0 ;
[0013] 所述基質(zhì)浙青為50#?130#重交通道路石油浙青,優(yōu)選為70#?90#重交通道路 石油浙青；
[0014] 所述改性浙青選自天然橡膠改性浙青、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS) 改性浙青、丁苯橡膠改性浙青、氯丁橡膠改性浙青、順丁橡膠改性浙青或丁基橡膠改性浙青 中的一種或幾種，優(yōu)選為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS)改性浙青和/或丁苯 橡膠改性浙青。
[0015] 本發(fā)明所述乳化浙青中所使用的浙青包含基質(zhì)浙青和改性浙青，其中，基質(zhì)浙青 采用滿足GB/T15180-2000要求的50#?130#重交通道路石油浙青，優(yōu)選為70#?90#重 交通道路石油浙青；改性浙青采用天然橡膠改性浙青、SBS改性浙青、丁苯橡膠改性浙青、 氯丁橡膠改性浙青、順丁橡膠改性浙青、丁基橡膠改性浙青等，優(yōu)選為SBS改性浙青、丁苯 橡膠改性浙青。在乳化浙青以及水泥乳化浙青砂楽中，浙青都是主體成分，浙青材料的選擇 應(yīng)與乳化浙青、水泥乳化浙青砂漿使用的氣候環(huán)境條件相適應(yīng)，在CRTS型水泥乳化浙青砂 漿中浙青成為連續(xù)相，浙青性能直接影響著其與水泥、砂子等之間的界面狀態(tài)。因而本發(fā)明 中的重交通道路石油浙青以及SBS改性浙青除應(yīng)滿足本身的指標(biāo)外，還應(yīng)滿足表1、表2的 相關(guān)要求。
[0016] 表1 :重交通道路石油浙青技術(shù)要求

【權(quán)利要求】
1. 一種無砟軌道水泥乳化浙青砂漿用乳化浙青，按質(zhì)量份數(shù)計，所述乳化浙青包含： 基質(zhì)浙青或改性浙青55?65份；水35?45份；乳化劑1. 0?3. 0份；穩(wěn)定劑0. 05?0. 8 份；增稠劑〇· 01?1. 〇份；pH調(diào)節(jié)劑0· 1?2. 0份；助劑0· 1?1. 5 ; 優(yōu)選地，按質(zhì)量份數(shù)計，所述乳化浙青包括： 基質(zhì)浙青或改性浙青58?63份；水37?42份；乳化劑1. 4?2. 5份；穩(wěn)定劑0. 05? 〇· 5份；增稠劑0· 01?0· 5份；pH調(diào)節(jié)劑0· 1?2. 0份；助劑0· 1?1. 0。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳化浙青，其特征在于，所述基質(zhì)浙青為50#?130#重交通 道路石油浙青，優(yōu)選為70#?90#重交通道路石油浙青； 所述改性浙青選自天然橡膠改性浙青、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS)改 性浙青、丁苯橡膠改性浙青、氯丁橡膠改性浙青、順丁橡膠改性浙青和丁基橡膠改性浙青中 的一種或幾種，優(yōu)選為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS)改性浙青和/或丁苯橡 膠改性浙青。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的乳化浙青，其特征在于，所述乳化劑是把陽離子型乳化 齊U、非離子型乳化劑、兩性離子型乳化劑和礦物乳化劑中的兩種或者兩種以上復(fù)合在一起， 呈現(xiàn)出慢裂屬性的乳化劑復(fù)合物；更優(yōu)選地，所述陽離子型乳化劑選自烷基胺、酰胺、咪唑 啉、胺化木質(zhì)素和季銨鹽中的一種或多種；所述非離子型乳化劑選自聚氧乙烯型、多元醇型 和聚醚型中的一種或多種；所述礦物乳化劑選自粘土、陶土、膨潤土中的一種或多種；所述 兩性離子型乳化劑選自氨基酸型、羧酸基甜菜堿、磺基甜菜堿、磷酸脂甜菜堿、咪唑啉型中 的一種或多種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的乳化浙青，其特征在于，所述穩(wěn)定劑選自無機鹽 類； 優(yōu)選地，所述穩(wěn)定劑選自可溶性氯化物鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽或硅酸鹽中的一種 或多種； 進一步優(yōu)選地，所述穩(wěn)定劑選自氯化鈣、氯化鉀、氯化鈉、氯化銨、硫酸鈉或硫酸鎂中的 一種或多種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的乳化浙青，其特征在于，所述助劑為聚羧酸型高 分子表面活性劑的混合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的乳化浙青，其特征在于，所述pH調(diào)節(jié)劑選自鹽 酸、硫酸、硝酸、冰醋酸、檸檬酸中的一種或多種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的乳化浙青，其特征在于，所述增稠劑選自胺類、 聚乙烯醇、纖維素、聚丙烯酸鹽、聚醚、聚氨酯和聚脲中的一種或多種。
8. -種如權(quán)利要求1至7中任一項所述的無砟軌道水泥乳化浙青砂漿用乳化浙青的制 備方法，該制備方法包括以下步驟： (1) 將基質(zhì)浙青或改性浙青加熱； (2) 將乳化劑、增稠劑、穩(wěn)定劑和助劑加入至水中，后調(diào)節(jié)溶液pH值至2. 5?3. 0 ; (3) 將步驟⑴得到的基質(zhì)浙青或改性浙青與步驟（2)得到的乳液混合乳化，即得乳化 浙青；其中，優(yōu)選采用乳化機進行混合乳化，所述乳化機的轉(zhuǎn)速優(yōu)選為2850r/min ; 優(yōu)選地，所述步驟（1)中，所述基質(zhì)浙青加熱至ll〇°C?140°C，優(yōu)選120°C?130°C;所 述改性浙青溫度加熱至140°C?180°C，優(yōu)選為150°C?160°C ; 優(yōu)選地，所述步驟（2)中，所述水的溫度為40°C?70°C，優(yōu)選為55°C?65°C;所述溶液 調(diào)節(jié)pH值后的溫度為50°C?60°C ; 優(yōu)選地，所述步驟（3)中，所述乳化浙青中的浙青顆粒粒徑為1 μ m-5 μ m，優(yōu)選為 L Oum ?2. 5um ; 優(yōu)選地，所述步驟（3)中，所述乳化浙青經(jīng)攪拌冷卻至溫度低于35°C后使用。
【文檔編號】C08J3/03GK104277462SQ201410448972
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】李海燕, 賈恒瓊, 邵丕彥, 吳韶亮, 李洪剛, 王濤, 魏瞾, 劉子科 申請人:中國鐵道科學(xué)研究院金屬及化學(xué)研究所