本發(fā)明涉及一種叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑及其制備方法，屬于精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
乳化劑是由非極性的疏水基和極性的親水基組成的兩親性分子，這種結(jié)構(gòu)使乳化劑在溶液表(界)面形成定向緊密排列，改變了體系的表(界)面化學(xué)性質(zhì)。當(dāng)乳化劑的濃度超過其臨界膠束濃度cmc，表(界)面張力降至最低，從而具有乳化、消泡、分散等功能，在建材化工、石油開采、日用品、紡織印染等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。
按照乳化劑親水基性質(zhì)的不同，乳化劑分為陰離子型、陽離子型、兩性離子型、非離子乳化型以及復(fù)合離子型等。其中，兩性乳化劑同時(shí)攜帶正負(fù)離子電荷，它的表面活性離子的親水基既具有陰離子部分，又具有陽離子部分；它的結(jié)構(gòu)既不同于陰離子型乳化劑，又有別于陽離子型乳化劑，因此，具有許多優(yōu)異的性能，如：(1)良好的乳化性和分散性；(2)低毒性；(3)耐硬水、鈣分散能力較強(qiáng)，與其他各類型的乳化劑具有良好的配伍性。
但有關(guān)兩性瀝青乳化劑的開發(fā)較晚，品種和數(shù)量都不多；目前已報(bào)道的兩性瀝青乳化劑主要有甜菜堿型、氨基酸型、咪唑啉型等。美國(guó)專利usp3342840介紹合成了一種親水基為氨基和羥基同時(shí)存在的兩性型乳化劑，由于兩性離子的帶電狀態(tài)可以隨環(huán)境的變化而變化，故應(yīng)用范圍較廣；但該乳化劑的制備成本較高。中國(guó)專利cn101712625a涉及一種兩性慢裂快凝瀝青乳化劑合成方法，采用油酸與多胺反應(yīng)生成酰胺多胺，然后加入氯乙酸發(fā)生鹵代反應(yīng)，制得瀝青乳化劑。該方法的缺點(diǎn)是制備時(shí)需要高溫反應(yīng)。
本申請(qǐng)發(fā)明人在前期研究中提出了一種兩性甜菜堿型瀝青乳化劑的制備方法，該乳化劑采用椰油?；谆灏窞樵?，在醇類溶劑中，與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)得到中間體；繼續(xù)與二甲胺水溶液、氯乙酸鈉反應(yīng)，得到兩性甜菜堿型瀝青乳化劑。該瀝青乳化劑的合成原料易得、生產(chǎn)成本低、工藝簡(jiǎn)單、不需要高溫反應(yīng)。但該兩性甜菜堿型瀝青乳化劑制備得到的為中裂型陽離子乳化瀝青。
本申請(qǐng)發(fā)明人在早期研究中還提出了雙陽離子雙陰離子型瀝青乳化劑，是一種非酰胺型兩性瀝青乳化劑，該乳化劑以丙烯酸為原料，在醇類溶劑中，與十八胺反應(yīng)得到十八烷基胺基丙酸；低碳數(shù)叔胺，加入濃鹽酸，再逐漸加入環(huán)氧氯丙烷，反應(yīng)得到環(huán)氧丙基三烷基氯化銨鹽酸鹽中間體i，將環(huán)氧丙基三烷基氯化銨鹽酸鹽中間體加入十八烷基胺基丙酸中得到中間體ii；將中間體ii的反應(yīng)液加入氯乙酸鈉溶液，得到雙陽離子雙陰離子型瀝青乳化劑。該雙陽離子雙陰離子型瀝青乳化劑的優(yōu)點(diǎn)是：合成原料易得、生產(chǎn)成本低、不需要高溫反應(yīng)。但是經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，該雙陽離子雙陰離子型瀝青乳化劑的性能還有待進(jìn)一步提高；還有，以丙烯酸為原料，其刺激性較大，不利于生產(chǎn)工人的身體健康。
上述兩性瀝青乳化劑及其制備方法普遍存在的不足是：制備乳化劑的原料成本較高，來源受到限制，制備時(shí)需要高溫反應(yīng)，對(duì)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求較高。
因此，有必要開發(fā)和研究新的兩性瀝青乳化劑，以豐富兩性瀝青乳化劑的種類，使得瀝青乳化劑的成本更加低廉、工藝更加簡(jiǎn)單，滿足道路建設(shè)和路面維護(hù)的不同應(yīng)用要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)成本低、工藝簡(jiǎn)單、不需要高溫反應(yīng)的叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑及其制備方法和相應(yīng)的乳化瀝青。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
為了豐富兩性瀝青乳化劑的種類，本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑，其分子結(jié)構(gòu)式為：
該叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑在制備乳化瀝青中的應(yīng)用，尤其是，在制備快裂型陽離子乳化瀝青中的應(yīng)用。
本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供一種叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑的制備方法，包括如下步驟：
(1)將十八胺、醇類溶劑和n,n-二甲基丙烯酰胺混合反應(yīng)，得到反應(yīng)中間體i，中間體i為
c18h37n(ch2ch2con(ch3)2)2；
(2)將反應(yīng)中間體ii加入到反應(yīng)中間體i中，反應(yīng)，即得到叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑；其中，所述中間體ii為
本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供一種陽離子乳化瀝青的制備方法，包括如下步驟：瀝青乳化劑的用量為制備的乳化瀝青總質(zhì)量的1.0-3.0％，將上述瀝青乳化劑加水配制成水溶液，用工業(yè)鹽酸調(diào)節(jié)ph值至2-3，加熱至60-70℃，制得皂液；將加熱后的瀝青和乳化劑皂液通過膠體磨乳化制備出陽離子乳化瀝青。
上述制備方法制備得到的陽離子乳化瀝青。
或者，提供一種陰離子乳化瀝青的制備方法，包括如下步驟：瀝青乳化劑的用量為制備的乳化瀝青總質(zhì)量的1.0-3.0％，將上述瀝青乳化劑加水配制成水溶液，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)ph值至10-11，加熱至60-70℃，制得皂液；將加熱后的瀝青和乳化劑皂液通過膠體磨乳化制備出陰離子乳化瀝青。
上述制備方法制備得到的陰離子乳化瀝青。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是：
(1)本發(fā)明的原料中通過加入n,n-二甲基丙烯酰胺，使得本發(fā)明制備得到的瀝青乳化劑分子的親水性較大；環(huán)氧氯丙烷和亞硫酸氫鈉的加入，使制備得到的瀝青乳化劑分子具有叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉化學(xué)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了瀝青乳化劑分子的電荷強(qiáng)度。
本發(fā)明中的瀝青乳化劑為兩性型，本發(fā)明乳化劑分子中的親水基會(huì)在水中發(fā)生電離，由于是兩性型的乳化劑，電離作用較強(qiáng)，使界面膜攜帶相應(yīng)的較多的正電荷，出現(xiàn)了一層界面電荷，由此出現(xiàn)了界面電荷層。界面電荷層的形成通過讓瀝青微粒相互排斥，使它們保持一定距離，從而讓瀝青顆粒維持分散狀態(tài)，對(duì)瀝青乳液起到了分散作用。界面電荷層的出現(xiàn)，對(duì)于瀝青的乳化、瀝青在水相中的分散、保持瀝青乳液的穩(wěn)定具有至關(guān)重要的作用。由于本發(fā)明的乳化劑在水中可電離較多離子，所以界面電荷層作用較強(qiáng)，從而使得本發(fā)明的瀝青乳化劑乳化瀝青后其體系更加穩(wěn)定。
另外，本發(fā)明的瀝青乳化劑結(jié)構(gòu)式中含有的親水基較多，羥基、磺酸鹽、季銨鹽和酰胺基，使得界面膜、水合層和界面電荷層都相應(yīng)的增強(qiáng)，提高了乳液的穩(wěn)定性。
(2)本發(fā)明采用特定的原料n,n-二甲基丙烯酰胺、十八胺、環(huán)氧氯丙烷和亞硫酸氫鈉，生成具有一定hlb值的瀝青乳化劑，采用本發(fā)明制備的叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑具有很好的乳化性能，制備得到的乳化瀝青的各項(xiàng)性能指標(biāo)優(yōu)良，可乳化多種不同型號(hào)的瀝青，制備的乳化瀝青細(xì)膩均勻，具有良好的集料裹附性和儲(chǔ)存穩(wěn)定性。制得的乳化瀝青按中國(guó)交通部制訂的陽離子乳化瀝青行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(jtj052-2000)進(jìn)行檢測(cè)，各項(xiàng)性能均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。適用于公路透層油或粘層油的灑布，以及用于碎石封層、石屑封層、霧封層及修復(fù)路面輕微網(wǎng)裂等，具有快裂瀝青乳化劑的特性。
(3)本發(fā)明以n,n-二甲基丙烯酰胺作為瀝青乳化劑的反應(yīng)原料，由于n,n-二甲基丙烯酰胺在常溫下的物料狀態(tài)為液體，方便計(jì)量加料，而且更方便與其他反應(yīng)原料混合均勻。
此外，n,n-二甲基丙烯酰胺的反應(yīng)過程為放熱反應(yīng)，能夠自身提供反應(yīng)所需的熱量，減少了反應(yīng)過程中外源熱量的引入，降低了反應(yīng)的能耗。
本發(fā)明以3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉為中間體或反應(yīng)原料，其制備方法簡(jiǎn)單、易行，其中原料亞硫酸氫鈉極易溶于水且價(jià)格低廉。
(4)本發(fā)明的叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑的原料十八胺相對(duì)于目前的陽離子型瀝青乳化劑所用的原料便宜、來源廣泛，瀝青乳化劑生產(chǎn)成本低，并且為制備叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑提供良好基礎(chǔ)。
(5)現(xiàn)有技術(shù)中酰胺基胺類乳化劑反應(yīng)溫度一般控制在140～180℃，而本發(fā)明的叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑的制備方法工藝簡(jiǎn)單、不需要高溫反應(yīng)，降低能耗，大大節(jié)約生產(chǎn)成本。
(6)本發(fā)明所述乳化劑分子結(jié)構(gòu)中同時(shí)具有陰離子基團(tuán)和陽離子基團(tuán)，兩性乳化劑可適用于不同的環(huán)境，在酸性溶液中呈現(xiàn)陽離子型表面活性劑的特征，在堿性溶液中呈現(xiàn)陰離子型表面活性劑的特征。
具體實(shí)施方式
應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是示例性的，旨在對(duì)本發(fā)明提供進(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。
需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、組件和/或它們的組合。
本發(fā)明實(shí)施例中所用到的原料、試劑均為常規(guī)化學(xué)產(chǎn)品，均能通過市場(chǎng)購(gòu)買得到。
為了豐富兩性瀝青乳化劑的種類，本發(fā)明提供一種叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑，其分子結(jié)構(gòu)式為：
分析該叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑的結(jié)構(gòu)，其將羥基、磺酸鹽、季銨鹽和酰胺基親水基團(tuán)以一定的基團(tuán)形式有效結(jié)合起來，再加之合適的碳鏈結(jié)構(gòu)和其他親油基團(tuán)(比如n,n-二甲基丙烯酰胺的兩個(gè)甲基，十八烷基)，共同形成這一新型結(jié)構(gòu)的瀝青乳化劑。
針對(duì)以上瀝青乳化劑，本發(fā)明還提供它的制備方法，包括以下步驟：
(1)將十八胺、醇類溶劑和n,n-二甲基丙烯酰胺混合反應(yīng)，得到反應(yīng)中間體i，中間體i為
c18h37n(ch2ch2con(ch3)2)2；
(2)將3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉加入到反應(yīng)中間體i中，反應(yīng)，即得到叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑。
在本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉的制備方法包括以下步驟：
將亞硫酸氫鈉溶于水中，加熱至一定溫度，再逐漸加入環(huán)氧氯丙烷，混合反應(yīng)，得到反應(yīng)中間體ii，中間體ii為3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉
優(yōu)選的，反應(yīng)的溫度為40-85℃，進(jìn)一步優(yōu)選為55-75℃，反應(yīng)的時(shí)間為3-6h。
在本發(fā)明一些優(yōu)選的技術(shù)方案中，十八胺、醇類溶劑、n,n-二甲基丙烯酰胺、環(huán)氧氯丙烷、亞硫酸氫鈉的摩爾比為1mol：(4.00-9.00)mol：(2.00-2.10)mol：(1.00-1.15)mol：(1.05-1.25)mol。
經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析，上述摩爾比例的各原料使得本發(fā)明制備得到的叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑的性能較理想，不合適的配比關(guān)系的原料不能形成叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑。
在本發(fā)明一些優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述醇類溶劑為乙醇、甲醇或異丙醇，經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析，并根據(jù)本發(fā)明制得的叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑的需要，選擇上述醇類溶劑制得的瀝青乳化劑的效果較好。
在本發(fā)明一些優(yōu)選的技術(shù)方案中，步驟(1)中，反應(yīng)的溫度為60-80℃，優(yōu)選為65-75℃，反應(yīng)的時(shí)間為2-4h。
在本發(fā)明一些優(yōu)選的技術(shù)方案中，步驟(2)中，反應(yīng)的溫度為60-80℃，優(yōu)選為65-75℃，反應(yīng)的時(shí)間為3-6h。
在本發(fā)明的一些優(yōu)選的技術(shù)方案中，該叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑的制備方法，具體包括如下步驟：
(1)將十八胺加入到反應(yīng)容器中，加入醇類溶劑，加熱攪拌溶解，再分批加入n,n-二甲基丙烯酰胺，加入完畢后，在60-80℃攪拌反應(yīng)2-4h，得到反應(yīng)中間體i；
(2)將亞硫酸氫鈉加入到另一反應(yīng)容器中，加水，加熱攪拌溶解，再分批加入環(huán)氧氯丙烷，加入完畢后，在40-85℃攪拌反應(yīng)3-6h，得到反應(yīng)中間體ii(3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉)；
(3)將反應(yīng)中間體ii分批加入到反應(yīng)中間體i中，在60-80℃反應(yīng)3-6h，即得到叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑。
上述叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑在制備乳化瀝青中的應(yīng)用，尤其是，在制備快裂型陽離子乳化瀝青中的應(yīng)用。
本發(fā)明以n,n-二甲基丙烯酰胺作為瀝青乳化劑的反應(yīng)原料，在瀝青乳化劑的分子結(jié)構(gòu)中通過加入n,n-二甲基丙烯酰胺引入了酰胺基，增加了瀝青乳化劑的親水性，以及乳化劑與瀝青的相容性。另外，綜合考慮碳鏈長(zhǎng)度對(duì)于瀝青乳化劑的hlb值(親水/親油平衡值)和cmc(臨界膠束濃度)的影響，選擇以十八胺、環(huán)氧氯丙烷和亞硫酸氫鈉作為反應(yīng)的原料，使制備的瀝青乳化劑的hlb值在最佳范圍以內(nèi)，提高了對(duì)瀝青的乳化性能。
針對(duì)本發(fā)明中的叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑，本發(fā)明還提供一種陽離子乳化瀝青的制備方法，包括如下步驟：瀝青乳化劑的用量為制備的乳化瀝青總質(zhì)量的1.0-3.0％，將上述瀝青乳化劑加水配制成水溶液，用工業(yè)鹽酸調(diào)節(jié)ph值至2-3，加熱至60-70℃，制得皂液；將加熱后的瀝青和乳化劑皂液通過膠體磨乳化制備出陽離子乳化瀝青。
上述制備方法制備得到的陽離子乳化瀝青。
針對(duì)本發(fā)明中的叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑，本發(fā)明還提供一種陰離子乳化瀝青的制備方法，包括如下步驟：瀝青乳化劑的用量為制備的乳化瀝青總質(zhì)量的1.0-3.0％，將上述瀝青乳化劑加水配制成水溶液，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)ph值至10-11，加熱至60-70℃，制得皂液；將加熱后的瀝青和乳化劑皂液通過膠體磨乳化制備出陰離子乳化瀝青。
上述制備方法制備得到的陰離子乳化瀝青。
為了使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更加清楚地了解本申請(qǐng)的技術(shù)方案，以下將結(jié)合具體的實(shí)施例與對(duì)比例詳細(xì)說明本申請(qǐng)的技術(shù)方案。
實(shí)施例1
(1)叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑的制備：
1)在反應(yīng)器中加入269.5g十八胺，260g異丙醇，加熱攪拌溶解。然后逐漸加入203.2gn,n-二甲基丙烯酰胺，70℃攪拌反應(yīng)3h。
合成的上述中間產(chǎn)物經(jīng)重結(jié)晶分離提純后進(jìn)行ftir檢測(cè)，結(jié)果如下：2910cm-1為亞甲基的非對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，2840cm-1為亞甲基的對(duì)稱伸縮振動(dòng)收峰，1650cm-1和1625cm-1為酰胺基中c＝o伸縮振動(dòng)吸收峰，1460cm-1為亞甲基的非對(duì)稱彎曲振動(dòng)，1390cm-1為甲基的非對(duì)稱彎曲振動(dòng)，1263cm-1和1153cm-1為c-n伸縮振動(dòng)吸收峰，777cm-1和719cm-1為亞甲基面內(nèi)搖擺振動(dòng)吸收峰。
2)在另一反應(yīng)器中加入122.6g亞硫酸氫鈉和392.7g水，攪拌溶解，加熱至75℃。再滴加98.9g環(huán)氧氯丙烷，75℃攪拌反應(yīng)3.5h，得到3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉水溶液。
合成的上述中間產(chǎn)物經(jīng)重結(jié)晶分離提純后進(jìn)行ftir檢測(cè)，結(jié)果如下：3592cm-1和3522cm-1為游離o-h伸縮振動(dòng)吸收峰，3362cm-1為締合o-h伸縮振動(dòng)吸收峰，2923cm-1為亞甲基的非對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，2840cm-1為亞甲基的對(duì)稱伸縮振動(dòng)收峰，1635cm-1為c-o不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，1425cm-1為亞甲基的非對(duì)稱彎曲振動(dòng)，1239cm-1和1188cm-1為磺酸鹽s＝o伸縮振動(dòng)吸收峰，1049cm-1為磺酸鹽rso3不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，812cm-1為c-h面外彎曲振動(dòng)吸收峰，730cm-1為c-cl伸縮振動(dòng)吸收峰，621cm-1為和545cm-1為o-h面外彎曲振動(dòng)吸收峰。
3)將步驟2)制備的3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉水溶液滴加到上述步驟1)合成產(chǎn)物中，65℃攪拌反應(yīng)4h。得到叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑，留作乳化瀝青試驗(yàn)。
合成產(chǎn)物經(jīng)重結(jié)晶分離提純后進(jìn)行ftir檢測(cè)，結(jié)果如下：3372cm-1為o-h伸縮振動(dòng)吸收峰，2924cm-1和2858cm-1分別為亞甲基非對(duì)稱和對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，1643cm-1處為酰胺基中c＝o伸縮振動(dòng)吸收峰，1460cm-1為亞甲基的非對(duì)稱彎曲振動(dòng)，1424cm-1為甲基的非對(duì)稱彎曲振動(dòng)，1240cm-1為c-n伸縮振動(dòng)吸收峰，1178cm-1為磺酸鹽s＝o伸縮振動(dòng)吸收峰，1048cm-1為磺酸鹽rso3不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，856cm-1和810cm-1為c-h面外彎曲振動(dòng)吸收峰，728cm-1為亞甲基面內(nèi)搖擺振動(dòng)吸收峰，618cm-1和545cm-1為o-h面外彎曲振動(dòng)吸收峰。
反應(yīng)方程式如下：
c18h37nh2+2ch2＝chcon(ch3)2→c18h37n(ch2ch2con(ch3)2)2(1)
(2)乳化瀝青的制備：
取ah-90#瀝青300g，加熱至125℃，將12.5g本實(shí)施例制備的瀝青乳化劑加入到200g水中，用工業(yè)鹽酸調(diào)節(jié)ph值至2-3，加熱至65℃，制得皂液。將瀝青和乳化劑皂液通過膠體磨乳化制備出陽離子型乳化瀝青。
(3)乳化瀝青性能檢測(cè)：
制得的乳化瀝青按中國(guó)交通部制訂的陽離子乳化瀝青行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(jtj052-2000)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如下：本實(shí)施例制備的乳化瀝青均勻、細(xì)膩，瀝青含量為58％，篩上剩余量為0.02％，與礦料裹覆面積大于2/3，電荷為陽離子；采用拌和料進(jìn)行拌和，可拌和時(shí)間為38秒。表明該乳化劑制備的瀝青乳液為快裂型陽離子乳化瀝青，各項(xiàng)性能均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
實(shí)施例2
(1)叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑的制備：
1)在反應(yīng)器中加入269.5g十八胺，260g無水乙醇，加熱攪拌溶解。然后逐漸加入203.2gn,n-二甲基丙烯酰胺，70℃攪拌反應(yīng)3h。
2)在另一反應(yīng)器中加入122.6g亞硫酸氫鈉和392.7g水，攪拌溶解，加熱至75℃。再滴加98.9g環(huán)氧氯丙烷，75℃攪拌反應(yīng)3.5h，得到3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉水溶液。
3)將步驟2)制備的3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉水溶液滴加到上述步驟1)合成產(chǎn)物中，75℃攪拌反應(yīng)3h。得到叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑，留作乳化瀝青試驗(yàn)。
(2)乳化瀝青的制備：
取ah-70#瀝青300g，加熱至125℃，將12.5g本實(shí)施例制備的瀝青乳化劑加入到200g水中，用工業(yè)鹽酸調(diào)節(jié)ph值至2-3，加熱至65℃，制得皂液。將瀝青和乳化劑皂液通過膠體磨乳化制備出陽離子型乳化瀝青。
(3)乳化瀝青性能檢測(cè)：
檢測(cè)方法同實(shí)施例1，檢測(cè)結(jié)果為：乳化瀝青均勻、細(xì)膩，瀝青含量為60％，篩上剩余量為0.02％，與礦料裹覆面積大于2/3，電荷為陽離子；采用拌和料進(jìn)行拌和，可拌和時(shí)間為5秒。表明該乳化劑制備的瀝青乳液為快裂型陽離子乳化瀝青，各項(xiàng)性能均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
實(shí)施例3
(1)叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑的制備：
1)在反應(yīng)器中加入269.5g十八胺，260g甲醇，加熱攪拌溶解。然后逐漸加入203.2gn,n-二甲基丙烯酰胺，63℃攪拌反應(yīng)4h。
2)在另一反應(yīng)器中加入122.6g亞硫酸氫鈉和392.7g水，攪拌溶解，加熱至75℃。再滴加98.9g環(huán)氧氯丙烷，75℃攪拌反應(yīng)3.5h，得到3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉水溶液。
3)將步驟2)制備的3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉水溶液滴加到上述步驟1)合成產(chǎn)物中，60℃攪拌反應(yīng)6h。得到叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑，留作乳化瀝青試驗(yàn)。
(2)乳化瀝青的制備：
取a-100#瀝青300g，加熱至125℃，將12.5g本實(shí)施例制備的瀝青乳化劑加入到200g水中，用工業(yè)鹽酸調(diào)節(jié)ph值至2-3，加熱至65℃，制得皂液。將瀝青和乳化劑皂液通過膠體磨乳化制備出陽離子型乳化瀝青。
(3)乳化瀝青性能檢測(cè)：
檢測(cè)方法同實(shí)施例1，檢測(cè)結(jié)果為：乳化瀝青均勻、細(xì)膩，瀝青含量為59％，篩上剩余量為0.03％，與礦料裹覆面積大于2/3，電荷為陽離子；采用拌和料進(jìn)行拌和，可拌和時(shí)間為5秒。表明該乳化劑制備的瀝青乳液為快裂型陽離子乳化瀝青，各項(xiàng)性能均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
對(duì)比例1
(1)羧酸季銨鹽型羥丙基磺酸鈉乳化劑的制備：
1)在反應(yīng)器中加入269.5g十八胺，260g異丙醇，加熱攪拌溶解。然后逐漸加入147.7g丙烯酸，70℃攪拌反應(yīng)3h。
2)在另一反應(yīng)器中加入122.6g亞硫酸氫鈉和392.7g水，攪拌溶解，加熱至75℃。再滴加98.9g環(huán)氧氯丙烷，75℃攪拌反應(yīng)3.5h，得到3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉水溶液。
3)將步驟2)制備的3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉水溶液滴加到上述步驟1)合成產(chǎn)物中，65℃攪拌反應(yīng)4h。得到羧酸季銨鹽型羥丙基磺酸鈉乳化劑，留作乳化瀝青試驗(yàn)。
合成產(chǎn)物經(jīng)重結(jié)晶分離提純后進(jìn)行ftir檢測(cè)，結(jié)果如下：3430cm-1為o-h伸縮振動(dòng)吸收峰，2920cm-1為亞甲基的非對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，2853cm-1為亞甲基的對(duì)稱伸縮振動(dòng)收峰，1740cm-1為羧基中c＝o伸縮振動(dòng)吸收峰，1615cm-1為羧基中c-o不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，1474cm-1為亞甲基的非對(duì)稱彎曲振動(dòng)，1398cm-1為甲基的非對(duì)稱彎曲振動(dòng)，1305cm-1為c-n伸縮振動(dòng)吸收峰，1180cm-1為磺酸鹽s＝o伸縮振動(dòng)吸收峰，1040cm-1為磺酸鹽rso3不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，723cm-1為亞甲基面內(nèi)搖擺振動(dòng)吸收峰。
反應(yīng)方程式如下：
c18h37nh2+2ch2＝chcooh→c18h37n(ch2ch2cooh)2(4)
(2)乳化瀝青的制備：
取ah-90#瀝青300g，加熱至125℃，將12.5g本實(shí)施例制備的乳化劑加入到200g水中，用工業(yè)鹽酸調(diào)節(jié)ph值至2-3，加熱至65℃，制得皂液。將瀝青和乳化劑皂液通過膠體磨乳化制備出陽離子型乳化瀝青。結(jié)果：不能乳化。
對(duì)比例2
(1)季銨鹽型羥丙基磺酸鈉乳化劑的制備：
1)在反應(yīng)器中加入269.5g十八胺，260g異丙醇，加熱攪拌溶解。然后逐漸加入122.0g環(huán)氧丙烷，70℃攪拌反應(yīng)3h。
2)在另一反應(yīng)器中加入122.6g亞硫酸氫鈉和392.7g水，攪拌溶解，加熱至75℃。再滴加98.9g環(huán)氧氯丙烷，75℃攪拌反應(yīng)3.5h，得到3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉水溶液。
3)將步驟2)制備的3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉水溶液滴加到上述步驟1)合成產(chǎn)物中，65℃攪拌反應(yīng)4h。得到季銨鹽型羥丙基磺酸鈉乳化劑，留作乳化瀝青試驗(yàn)。
合成產(chǎn)物經(jīng)重結(jié)晶分離提純后進(jìn)行ftir檢測(cè)，結(jié)果如下：3434cm-1為o-h伸縮振動(dòng)吸收峰，2916cm-1為亞甲基的非對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，2849cm-1為亞甲基的對(duì)稱伸縮振動(dòng)收峰，1652cm-1為c-o不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，1464cm-1為亞甲基的非對(duì)稱彎曲振動(dòng)，1407cm-1為甲基的非對(duì)稱彎曲振動(dòng)，1208cm-1為磺酸鹽s＝o伸縮振動(dòng)吸收峰，1040cm-1為磺酸鹽rso3不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，785cm-1為c-h面外彎曲振動(dòng)吸收峰，728cm-1為亞甲基面內(nèi)搖擺振動(dòng)吸收峰，624cm-1和535cm-1為o-h面外彎曲振動(dòng)吸收峰。
反應(yīng)方程式如下：
(2)乳化瀝青的制備：
取ah-90#瀝青300g，加熱至125℃，將12.5g本實(shí)施例制備的乳化劑加入到200g水中，用工業(yè)鹽酸調(diào)節(jié)ph值至2-3，加熱至65℃，制得皂液。將瀝青和乳化劑皂液通過膠體磨乳化制備出陽離子型乳化瀝青。結(jié)果：不能乳化。
對(duì)比例3
(1)季銨鹽型羥丙基磺酸鈉乳化劑的制備：
1)在反應(yīng)器中加入269.5g十八胺，260g異丙醇，加熱攪拌溶解。然后逐漸加入238.1g環(huán)氧丙烷，70℃攪拌反應(yīng)3h。
2)在另一反應(yīng)器中加入122.6g亞硫酸氫鈉和392.7g水，攪拌溶解，加熱至75℃。再滴加98.9g環(huán)氧氯丙烷，75℃攪拌反應(yīng)3.5h，得到3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉水溶液。
3)將步驟2)制備的3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉水溶液滴加到上述步驟1)合成產(chǎn)物中，65℃攪拌反應(yīng)4h。得到季銨鹽型羥丙基磺酸鈉乳化劑，留作乳化瀝青試驗(yàn)。
合成產(chǎn)物經(jīng)重結(jié)晶分離提純后進(jìn)行ftir檢測(cè)，結(jié)果如下：3445cm-1為o-h伸縮振動(dòng)吸收峰，2924cm-1為亞甲基的非對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，2851cm-1為亞甲基的對(duì)稱伸縮振動(dòng)收峰，1643cm-1為c-o不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，1551cm-1為亞甲基的非對(duì)稱彎曲振動(dòng)，1469cm-1為甲基的非對(duì)稱彎曲振動(dòng)，1195cm-1為磺酸鹽s＝o伸縮振動(dòng)吸收峰，1039cm-1為磺酸鹽rso3不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，783cm-1為c-h面外彎曲振動(dòng)吸收峰，720cm-1為亞甲基面內(nèi)搖擺振動(dòng)吸收峰，627cm-1和527cm-1為o-h面外彎曲振動(dòng)吸收峰。
反應(yīng)方程式如下：
(2)乳化瀝青的制備：
取ah-90#瀝青300g，加熱至125℃，將12.5g本實(shí)施例制備的乳化劑加入到200g水中，用工業(yè)鹽酸調(diào)節(jié)ph值至2-3，加熱至65℃，制得皂液。將瀝青和乳化劑皂液通過膠體磨乳化制備出陽離子型乳化瀝青。結(jié)果：不能乳化。
對(duì)比例4
(1)季銨鹽型羥丙基磺酸鈉乳化劑的制備：
1)在反應(yīng)器中加入269.5g十八胺，260g異丙醇，加熱攪拌溶解。然后逐漸加入354.3g環(huán)氧丙烷，70℃攪拌反應(yīng)3h。
2)在另一反應(yīng)器中加入122.6g亞硫酸氫鈉和392.7g水，攪拌溶解，加熱至75℃。再滴加98.9g環(huán)氧氯丙烷，75℃攪拌反應(yīng)3.5h，得到3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉水溶液。
3)將步驟2)制備的3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉水溶液滴加到上述步驟1)合成產(chǎn)物中，65℃攪拌反應(yīng)4h。得到季銨鹽型羥丙基磺酸鈉乳化劑，留作乳化瀝青試驗(yàn)。
合成產(chǎn)物經(jīng)重結(jié)晶分離提純后進(jìn)行ftir檢測(cè)，結(jié)果如下：3427cm-1為o-h伸縮振動(dòng)吸收峰，2933cm-1為亞甲基的非對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，2851cm-1為亞甲基的對(duì)稱伸縮振動(dòng)收峰，1652cm-1為c-o不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，1542cm-1為亞甲基的非對(duì)稱彎曲振動(dòng)，1469cm-1為甲基的非對(duì)稱彎曲振動(dòng)，1205cm-1為磺酸鹽s＝o伸縮振動(dòng)吸收峰，1039cm-1為磺酸鹽rso3不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，791cm-1為c-h面外彎曲振動(dòng)吸收峰，718cm-1為亞甲基面內(nèi)搖擺振動(dòng)吸收峰，618cm-1和527cm-1為o-h面外彎曲振動(dòng)吸收峰。
反應(yīng)方程式如下：
(2)乳化瀝青的制備：
取ah-90#瀝青300g，加熱至125℃，將12.5g本實(shí)施例制備的乳化劑加入到200g水中，用工業(yè)鹽酸調(diào)節(jié)ph值至2-3，加熱至65℃，制得皂液。將瀝青和乳化劑皂液通過膠體磨乳化制備出陽離子型乳化瀝青。結(jié)果：不能乳化。
結(jié)論：基于以上實(shí)施例和對(duì)比例可以得到，本發(fā)明以篩選出優(yōu)異的瀝青乳化劑為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)反應(yīng)原料進(jìn)行合理的選擇，制備得到各項(xiàng)性能均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的乳化瀝青。本發(fā)明選擇特定的原料n,n-二甲基丙烯酰胺和十八胺從而形成特定的反應(yīng)中間體i，以反應(yīng)中間體i和3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉(中間體ii，亦可直接作為反應(yīng)原料)為原料才能得到新型結(jié)構(gòu)的叔酰胺季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑，在實(shí)驗(yàn)研究過程中，本發(fā)明人意外發(fā)現(xiàn)該瀝青乳化劑具有優(yōu)異的乳化性能，而對(duì)比例1～4中由其他的反應(yīng)中間體i得到的乳化劑不能乳化瀝青。
上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。