CN101745340A

CN101745340A - 一种阳离子沥青乳化剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN101745340A
Application number: CN200810238975A
Authority: CN
Inventors: 李磊; 马玲; 白生军; 蔺习雄; 彭煜; 牛春革; 熊良铨; 孔祥军
Original assignee: Petrochina Co Ltd
Current assignee: Petrochina Co Ltd; Petrochina Karamay Petrochemical Co
Priority date: 2008-12-08
Filing date: 2008-12-08
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2028-12-08
Also published as: CN101745340B

Abstract

本发明涉及一种阳离子沥青乳化剂及其制备方法和应用；主剂是由混合有机酸和有机胺按摩尔比为1∶1～3反应得到的中间体，通过季铵化试剂与中间体按摩尔比为0.5～3∶1反应制得，辅剂是由占主剂重量0.1～2.5％的非离子表面活性剂及占主剂重量0.1～2.5％的改性助剂的组合；混合有机酸是由相对空间位阻效应较小的直链、支链或含环烷基的有机酸和相对空间位阻效应较大的有机酸按1∶3～3∶1摩尔比混合物；季铵化试剂是环氧氯丙烷、盐酸、氯甲烷、硫酸二甲酯或氯乙酸；改性助剂是硫酸铝、氯化铵、氯化钙中的一种或一种以上组份的组合，非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚；对沥青性质无不良影响，适用性广，可满足不同施工条件。

Description

一种阳离子沥青乳化剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种沥青乳化剂及其制备方法和应用，更具体的说涉及一种阳离子沥青乳化剂及其制备方法和应用。

背景技术

目前国内外阳离子沥青乳化剂品种繁多，主要有以下六种类型：烷基胺类、酰胺类、咪唑啉类、环氧乙烷双胺类、胺化木质素类和季铵盐类。

我国70年代后期开始研制阳离子乳化沥青，目前已商业化的品种主要有：季铵盐类、木质胺类、酰胺基多胺类和咪唑啉类阳离子沥青乳化剂。由于这些乳化剂只选用一种有机酸和一种胺类化合物为原料，使得其产品存在化学结构不完善、配方设计不完整的缺陷，从而导致其只适用于特定沥青和特定石料。

有关的酰胺类或咪唑啉类阳离子沥青乳化剂的报导有：陈玉成，林榕光.AY-1型阳离子沥青乳化剂的研制[J].贵州大学学报，2002；19(4)以工业油脂与乙二胺反应制得酰胺中间体，再用盐酸季铵化得到产品；朱显纯.阳离子沥青乳化剂[J].河南化工，1987；2提出了由长链脂肪酸同多乙基多胺反应制取沥青乳化剂的方法；马艳秋，王仁辉.新型阳离子沥青乳化剂的研究[J].石油沥青，1995；9(4)取环烷酸或妥尔油与某种胺化物反应生成酰胺类化合物用作沥青乳化剂；唐燕辉，沈本贤，栾红卫等.沥青乳化剂乳化效果的研究.华东化工学院学报，1993；19(6)将二亚乙基三胺与油酸在160～180℃下缩合，缩合产物在190～240℃条件下环化，得到氨基乙基氢化咪唑啉；中国专利CN 1096714A公开了采用环烷酸与烯基多胺反应制得酰胺或咪唑啉类的快裂至中裂型乳化剂，该剂起泡性较强，乳液表面结皮较厚；专利CN 1861721A公开了由普通松香或顺丁烯二酸酐改性松香与烯基多胺反应制得松香中间体，再与季铵盐中间体缩合得到沥青乳化剂产品；美国专利USP4338136公布了由C_12-18长链脂肪酸同二乙烯基三胺在一定条件反应制得咪唑啉沥青乳化剂。

以上文献或专利所报导的乳化剂的制备，均选用单一有机酸与单一有机胺为原料反应制得，其缺点是原料固定，原料来源受限、不足或紧缺；此外，由于其化学结构设计单一，产品中亲油基和空间位阻基团固定，从而使其乳化能力及破乳速度不能调节，一种乳化剂产品仅能针对特定的沥青及石料，对其它性质的石料及不同品种的沥青适应性差，表现出乳化效果不佳、乳化重交沥青及聚合物改性沥青困难、乳液稳定性不好、乳化沥青与石料粘附性差或拌合性能不足等缺点；此外，难以针对不同施工条件和类型灵活调整配方，无法达到施工现场的技术要求。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种阳离子沥青乳化剂，克服现有技术中乳化效果不佳、乳化重交沥青及聚合物改性沥青困难、乳液稳定性不好、乳化沥青与石料粘附性差、拌合性能不足以及难以针对不同施工条件和类型灵活调整配方，无法达到施工现场的技术要求等缺点，所得到的产品均匀、稳定，乳化效果好，对沥青性质无不良影响，适用性广，可满足不同性质的沥青及不同类型石料的施工要求。

本发明的目的是提供一种阳离子沥青乳化剂的制备方法，是以有机胺类化合物、混合有机酸为原料，制得酰胺、酯类或咪唑啉类中间体，再经季铵化反应制备出阳离子沥青乳化剂。制备工艺简单，原料易得，能耗小，不产生三废，经济性好。

本发明的目的之三是提供一种阳离子沥青乳化剂的应用方法，不同性质的阳离子乳化沥青产品可根据不同性质的沥青及不同类型石料灵活调整产品配方，对沥青性质无不良影响，适用性广，经济性好，可满足不同施工技术及施工条件的要求的沥青乳化剂的应用。

本沥青乳化剂由主剂与辅剂组成，其中主剂为混合有机酸和有机胺为原料制备而成，其分子结构设计特点为：由分子量适中的直链、支链或含环烷基的有机酸与空间位阻效应较大的有机酸复合而成的混合有机酸中，分子量适中的直链、支链或含环烷基的有机酸可提供亲油基团，实现对石蜡基、中间基或环烷基沥青的相似相容，空间位阻效应较大的有机酸可产生空间位阻，满足乳化沥青拌合时的慢裂要求；将不同比例的混合有机酸与有机胺反应得到的主剂，通过与辅剂复配后得到的产品，实现对各种沥青的良好乳化以及乳化沥青与石料拌合时间的可调控。本沥青乳化剂针对不同结构特点、不同性质的沥青和不同类型石料，经选用相应的亲油基团达到理想的乳化效果，选用适宜空间位阻的有机酸和有机胺达到理想的破乳速度，并通过有机胺中的氮对石料产生强烈吸附，使沥青能紧密的包裹在石料表面，最终使拌合料具有较好物理性能。

本发明提供的技术方案之一是提供一种阳离子沥青乳化剂产品，该产品主剂是混合有机酸：有机胺按摩尔比为1∶1～3反应得到的中间体，通过季铵化试剂与中间体按摩尔比为0.5～3∶1反应制得的产品，辅剂是由占主剂重量0.1～2.5％的非离子表面活性剂及占主剂重量0.1～2.5％的改性助剂组合而成。

所述的主剂中的混合有机酸是由一种或一种以上相对空间位阻效应较小的直链、支链或含环烷基的有机酸与一种或一种以上相对空间位阻效应较大的有机酸按1∶3～3∶1摩尔比混合而成。

所述的相对空间位阻效应较小的直链、支链或含环烷基的有机酸是月桂酸、十四酸、十六酸、平均分子量为200～520的环烷酸、油酸、硬脂酸、12-羟基硬脂酸、二十四酸。

所述的相对空间位阻效应较大的有机酸是苯甲酸、水杨酸、松香酸(Rosin acid)、妥尔油酸(Tall-oil fatty acid)、蓖麻油酸(Castor-oil acid)、海藻酸(Alginic acid)、丁香酸(Syringic acid)、占吨酸(Xanthene-9-carboxylic acid)、4-叔丁基苯甲酸、香草酸(Vanillic acid)。

所述的主剂中的有机胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、乙二胺、1，6-己二胺、环己胺、N-羟乙基乙二胺、N，N’-二甲基乙二胺、N-甲基，N-二羟乙基胺、三甲胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N，N-二甲基丙醇胺N，N-二乙基丙醇胺、N-甲基，N-羟乙基胺、N-乙基，N-羟乙基胺、N-丁基，N-羟乙基胺、1，2-丙二胺、1，3-丙二胺、3-(二丁基)丙胺、1-甲基哌嗪、N，N’-二(氨乙基)哌嗪、N-氨乙基哌嗪、松香胺中的一种或一种以上组份组合而成。

所述的主剂中的季铵化试剂为环氧氯丙烷、盐酸、氯甲烷、硫酸二甲酯、氯乙酸中的一种。

所述的辅剂中的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚中的AEO3、AEO5、AEO7、AEO9、平平加9、平平加15、烷基酚聚氧乙烯醚中的TX-10、OP-10中的一种或一种以上组份组合而成。

所述的辅剂中的改性助剂为硫酸铝、氯化铵、氯化钙中的一种或一种以上组份组合而成。

本发明提供的技术方案之二是提供一种阳离子沥青乳化剂的制备方法，是以分子量适中的直链、支链或含环烷基的有机酸与空间位阻效应较大的有机酸按摩尔比为1∶3～3∶1混合，再加入与混合有机酸摩尔比为1～3∶1的有机胺，同时加入有机胺与混合有机酸总重量5～100％的溶剂及有机胺与混合有机酸总重量1～5％的催化剂，搅拌升温至120～300℃，回流2～10小时后停止反应，得到酰胺、酯类或咪唑啉中间体，脱除其中溶剂，再将季铵化试剂与中间体按摩尔比0.5∶1～3∶1反应，反应温度室温～85℃，反应时间0.5～3小时，制得阳离子沥青乳化剂主剂，再复配以主剂重量0.1～2.5％的非离子表面活性剂及主剂重量0.1～2.5％的改性助剂调合，调合温度为室温～85℃，调合时间1～3h。

所述的优选工艺条件为：相对空间位阻效应较小的直链、支链或含环烷基的有机酸与相对空间位阻效应较大的有机酸按摩尔比为1∶2～2∶1混合，再加入与混合有机酸摩尔比为1～1.7∶1的有机胺，同时加入有机胺与混合有机酸总重量5～15％的溶剂及有机胺与混合有机酸总重量1～5％的催化剂，搅拌升温至150～250℃，回流2～10小时后停止反应，得到酰胺、酯类或咪唑啉中间体，脱除其中溶剂，再将季铵化试剂与中间体按摩尔比0.8∶1～2∶1反应，反应温度室温～85℃，反应时间0.5～3小时，制得阳离子沥青乳化剂主剂，再复配以主剂重量0.1～2.5％的非离子表面活性剂及主剂重量0.1～2.5％的改性助剂调合，调合温度为室温～85℃，调合时间1～3h。

所述的溶剂为苯、甲苯、二甲苯、混苯和烃类溶剂中的一种，在反应中起携水作用。

所述的催化剂为偶氮二异丁腈、氧化亚锡、单丁基氧化锡中的一种。

本发明提供的技术方案之三是提供一种阳离子沥青乳化剂的应用方法，将所述的阳离子沥青乳化剂配制成2～4％重量的水溶液，用盐酸将其pH值调整至2～5后，再加热至40～80℃，通过胶体磨与加热至130～150℃的基质沥青充分混合成沥青重量为50～65％的乳化沥青，该产品可根据要求应用于稀浆封层、碎石封层、灌浆工程、粘土层以及砂封层等施工技术中。

本发明所述阳离子沥青乳化剂原料选用范围广，产品均匀、稳定，易于实现工业化生产。使用性能不受沥青性质及石料类型的限制，可根据不同性质的沥青及不同类型石料灵活调整产品配方。对沥青性质无不良影响，适用性广，可满足不同施工技术及施工条件的要求。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可依据本发明的技术方案和实际情况来确定具体的实施方式。

实施例中检测方法为《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004标准。

主要技术指标

实施例1

将月桂酸与4-叔丁基苯甲酸按摩尔比1∶1混合投入反应器中，再加入与混合有机酸摩尔比为2∶1的乙二胺，同时加入月桂酸与4-叔丁基苯甲酸组成的混合酸与乙二胺总重量5％的二甲苯溶剂和1％的氧化亚锡催化剂，搅拌升温至140℃，回流反应9小时，得到中间体，脱除其中溶剂，将环氧氯丙烷与脱除溶剂后的中间体按摩尔比0.5∶1反应，控制反应温度75±5℃，反应时间0.5小时，制得阳离子沥青乳化剂主剂，再复配以主剂重量的1％OP-10及1％的硫酸铝，45℃下搅拌调合1h，得到阳离子沥青乳化剂，留作乳化试验。

将上述得到的沥青乳化剂配制成4％重量的乳化剂水溶液，用盐酸调节pH值至3-4，再加热至50-60℃，取占乳化剂水溶液与石蜡基沥青总重量65％的石蜡基沥青，并加热至140℃，通过胶体磨将乳化剂水溶液与石蜡基沥青制备成乳化沥青。经性能测试数据为：乳化沥青为阳离子型，筛上剩余量为0.2％，与矿料裹覆面积大于2/3，储存稳定性(5d)为3％，与II型级配石灰岩矿料拌合为慢裂型，可拌合时间为80s，初凝时间30min，产品达到指标要求。

实施例2

采用实施例1相同的方法和工艺条件，保持混合酸与胺的摩尔为1∶1，考察相对空间位阻效应较大的4-叔丁基苯甲酸与相对空间位阻效应较小的月桂酸在不同配比条件下，所得乳化剂制备沥青乳液的乳化及与集料的拌合效果，结果如下：

实施例3

将油酸与丁香酸按摩尔比1∶1混合投入反应器中，再加入与混合有机酸摩尔比为1∶1的三乙烯四胺与1，2-丙二胺组成的混合胺，混合胺中三乙烯四胺与1，2-丙二胺摩尔比为1∶1，同时加入混合酸与混合胺总重量8％的甲苯溶剂和3％的偶氮二异丁腈催化剂，搅拌升温至120℃，回流反应10小时，得到中间体，脱除其中溶剂，将氯甲烷与脱除溶剂后的中间体按摩尔比1∶1反应，控制反应温度70±5℃，反应时间2小时，制得阳离子沥青乳化剂主剂，再复配以主剂重量的2.5％AEO3及2.5％的氯化钙，60℃下搅拌调合1h，得到阳离子沥青乳化剂，留作乳化试验。

将上述得到的沥青乳化剂配制成2％重量的乳化剂水溶液，用盐酸调节pH值至2-3，再加热至40-50℃，取占乳化剂水溶液与中间基沥青总重量60％的中间基沥青，并加热至130℃，通过胶体磨将乳化剂水溶液与中间基沥青制备成乳化沥青。经性能测试数据为：乳化沥青为阳离子型，筛上剩余量为0.3％，与矿料裹覆面积大于2/3，储存稳定性(5d)为3.8％，与III型级配花岗岩矿料拌合为快裂型，可拌合30s，初凝时间28min，产品达到指标要求。

实施例4

将12-羟基硬脂酸与香草酸按摩尔比2∶1混合投入反应器中，再加入与混合有机酸摩尔比为1.7∶1的N-甲基，N-二羟乙基胺与N，N’-二甲基乙二胺组成的混合胺，混合胺中N-甲基，N-二羟乙基胺与N，N’-二甲基乙二胺摩尔比为2∶3，同时加入混合酸与混合胺总重量15％的甲苯和5％的单丁基氧化锡催化剂，搅拌升温至140℃，回流反应9小时，得到中间体，脱除其中溶剂，将硫酸二甲酯按与该脱除溶剂后的中间体摩尔比2∶1反应，控制温度60±5℃反应1小时，制得乳化剂主剂，再复配以主剂重量的2.3％平平加9及2.3％硫酸铝，在45℃下调合2.0h，得到阳离子沥青乳化剂，留作乳化试验。

将上述得到的沥青乳化剂配制成3％重量的乳化剂水溶液，用盐酸调节pH值至4-5，再加热至60-70℃，取占乳化剂水溶液与石蜡基沥青总重量50％的石蜡基沥青，并加热至150℃，通过胶体磨将乳化剂水溶液与石蜡基沥青制备成乳化沥青。经性能测试数据为：所制乳液为阳离子型，筛上剩余量为0.1％，与矿料裹覆面积大于2/3，储存稳定性(5d)为2％，与II型级配石灰岩矿料拌合为中裂型，可拌合87s，初凝时间35min，产品达到指标要求。

实施例5

将十四酸与占吨酸按摩尔比1∶2混合投入反应器中，再加入与混合有机酸摩尔比为1∶1的混合胺，混合胺中1，2-丙二胺与N，N-二乙基丙醇胺摩尔比为1∶2，同时加入混合酸与混合胺总重量15％的二甲苯、2.5％的偶氮二异丁腈催化剂，搅拌升温至170℃回流反应8.5小时，得到中间体，脱除其中溶剂，将氯甲烷按与脱除溶剂后的中间体按摩尔比1∶1反应，控制温度60±5℃反应1.0小时，制得乳化剂主剂，再复配以乳化剂主剂重量的2.5％平平加15及2.5％氯化铵，50℃下调合1.5h，得到阳离子沥青乳化剂，留作乳化试验。

按实施例1中方法将该沥青乳化剂用于乳化中间基沥青，各项性能测试数据为：所制乳液为阳离子型，筛上剩余量为0.25％，与矿料裹覆面积大于2/3，储存稳定性(5d)为2.6％，与II型级配玄武岩矿料拌合为慢裂型，可拌合140s，初凝时间32min，产品达到指标要求。

实施例6

将十四酸与香草酸按摩尔比1∶2混合投入反应器中，再加入与混合有机酸摩尔比为2∶1的混合胺，混合胺中1-甲基哌嗪与N-羟乙基乙二胺摩尔比为1∶1，同时加入混合酸与混合胺总重量10％的二甲苯、5％的单丁基氧化锡催化剂，搅拌升温至170℃回流反应9小时，得到中间体，脱除其中溶剂，将氯甲烷按与该脱除溶剂后的中间体按摩尔比1∶1反应，控制温度65±5℃反应0.5小时，制得乳化剂主剂，再复配以乳化剂主剂重量的2.1％平平加15及1.5％氯化铵，50℃下调合1.5h，得到阳离子沥青乳化剂，留作乳化试验。

按实施例1中方法将该沥青乳化剂用于乳化中间基沥青，各项性能测试数据为：所制乳液为阳离子型，筛上剩余量为0.18％，与矿料裹覆面积大于2/3，储存稳定性(5d)为2.3％，与II型级配石灰岩矿料拌合为慢裂型，可拌合160s，初凝时间27min，产品达到指标要求。

实施例7

将油酸与海藻酸按摩尔比1∶3混合投入反应器中，再加入与混合有机酸摩尔比为1.25∶1的四乙烯五胺，同时加入混合酸与四乙烯五胺总重量12％的120#溶剂油和4％的氧化亚锡催化剂，搅拌升温至140℃回流反应9小时，得到中间体，脱除其中溶剂，将硫酸二甲酯按与该脱除溶剂后的中间体摩尔比2∶1反应，控制温度65±5℃反应1.0小时，制得乳化剂主剂，再复配以乳化剂主剂重量的0.3％AEO5、0.6％TX-10、1.5％氯化铵，在70℃下调合2h，得到阳离子沥青乳化剂，留作乳化试验。

按实施例3中方法将该沥青乳化剂用于乳化改性的环烷基沥青，各项性能测试数据为：所制乳液为阳离子型，筛上剩余量为0.23％，与矿料裹覆面积大于2/3，储存稳定性(5d)为3.1％，与III型级配花岗岩矿料拌合为慢裂型，可拌合186s，初凝时间40min，产品达到指标要求。

实施例8

将十六酸与海藻酸按摩尔比1∶2混合投入反应器中，再加入与混合有机酸摩尔比为2∶1的N-甲基，N-羟乙基胺，同时加入混合酸与N-甲基，N-羟乙基胺胺总重量15％的苯和1.5％的单丁基氧化锡催化剂，搅拌升温至120℃回流反应10小时，得到中间体，脱除其中溶剂，将硫酸二甲酯按与该脱除溶剂后的中间体按摩尔比3∶1反应，控制温度70±5℃反应2.0小时，制得乳化剂主剂，再复配以乳化剂主剂重量的1.5％AEO9及1.5％氯化钙，85℃下调合1h，得到阳离子沥青乳化剂，留作乳化试验。

按实施例3中方法将该沥青乳化剂用于乳化改性的环烷基沥青，各项性能测试数据为：所制乳液为阳离子型，筛上剩余量为0.1％，与矿料裹覆面积大于2/3，储存稳定性(5d)为1.2％，与III型级配玄武岩矿料拌合为慢裂型，可拌合148s，初凝时间34min，产品达到指标要求。

实施例9

将平均分子量为520的环烷酸与蓖麻油酸按摩尔比1∶1混合投入反应器中，再加入与混合有机酸摩尔比为3∶1的3-(二丁基)丙胺，同时加入混合酸与3-(二丁基)丙胺总重量25％的二甲苯和3.5％的偶氮二异丁腈催化剂，搅拌升温至140℃回流反应9.5小时，得到中间体，脱除其中溶剂，将盐酸按与该脱除溶剂后的中间体按摩尔比2.5∶1反应，控制温度80±5℃反应0.5小时，制得乳化剂主剂，再复配以乳化剂主剂重量的1.5％TX-10及1.5％硫酸铝，在45℃下调合1h，得到阳离子沥青乳化剂，留作乳化试验。

按实施例4中所述方法将该沥青乳化剂用于乳化改性的石蜡基沥青，各项性能测试数据为：所制乳液为阳离子型，筛上剩余量为0.28％，与矿料裹覆面积大于2/3，储存稳定性(5d)为4.7％，与III型级配花岗岩矿料拌合为快裂型，可拌合48s，初凝时间53min，产品达到指标要求。

实施例10

将平均分子量为345的环烷酸与松香酸按摩尔比2∶1混合投入反应器中，再加入与混合有机酸摩尔比为1.7∶1的N，N’-二甲基乙二胺，同时加入混合酸与N，N’-二甲基乙二胺总重量10％的120#溶剂油和1.0％单丁基氧化锡催化剂，搅拌升温至260℃回流反应3小时，得到中间体，脱除其中溶剂，将环氧氯丙烷按与该脱除溶剂后的中间体按摩尔比1.5∶1反应，控制温度65±5℃反应3.0小时，制得乳化剂主剂，复配以乳化剂主剂重量的1.5％AEO7及1.5％硫酸铝，在80℃下调合2.5h，得到阳离子沥青乳化剂，留作乳化试验。

按实施例1所述方法将该沥青乳化剂用于乳化中间基沥青，各项性能测试数据为：所制乳液为阳离子型，筛上剩余量为0.2％，与矿料裹覆面积大于2/3，储存稳定性(5d)为3.5％，与II型级配石灰岩矿料拌合为中裂型，可拌合83s，初凝时间45min，产品达到指标要求。

实施例11

将十四酸与松香酸按摩尔比1∶1混合投入反应器中，再加入与混合有机酸摩尔比为3∶1的混合胺，混合胺中N，N’-二(氨乙基)哌嗪与1，3-丙二胺摩尔比为1∶1，同时加入混合酸与混合胺总重量10％的120#溶剂油和3.5％的氧化亚锡催化剂，搅拌升温至280℃回流反应2.5小时，得到中间体，脱除其中溶剂，将环氧氯丙烷与该脱除溶剂后的中间体按摩尔比1.5∶1反应，控制温度65±5℃反应1.5小时，制得乳化剂主剂，复配以乳化剂主剂重量的1.5％AEO7及1.5％硫酸铝，在80℃下调合2.5h，得到阳离子沥青乳化剂，留作乳化试验。

按实施例4所述方法将该沥青乳化剂用于乳化中间基沥青，各项性能测试数据为：所制乳液为阳离子型，筛上剩余量为0.3％，与矿料裹覆面积大于2/3，储存稳定性(5d)为4％，与II型级配玄武岩矿料拌合为慢裂型，可拌合156s，初凝时间39min，产品达到指标要求。

实施例12

将二十四酸与水杨酸按摩尔比3∶1混合投入反应器中，再加入与混合有机酸摩尔比为2.5∶1的二乙烯三胺，同时加入混合酸与二乙烯三胺总重量15％的混合苯和2.0％的偶氮二异丁腈催化剂，搅拌升温至180℃回流反应8小时，得到中间体，脱除其中溶剂，将氯乙酸按与该脱除溶剂后的中间体摩尔比1.5∶1反应，室温下反应1.0小时，制得乳化剂主剂，复配以乳化剂主剂重量的2％AEO5及2％硫酸铝，室温下调合2.0h，得到阳离子沥青乳化剂，留作乳化试验。

按实施例3中方法将该沥青乳化剂用于乳化改性的石蜡基沥青，各项性能测试数据为：所制乳液为阳离子型，筛上剩余量为0.3％，与矿料裹覆面积大于2/3，储存稳定性(5d)为4.9％，与III型级配花岗岩矿料拌合为中裂型，可拌合68s，初凝时间54min，产品达到指标要求。

实施例13

将硬脂酸与妥尔油酸按摩尔比2∶1混合投入反应器中，再加入与混合有机酸摩尔比为2.3∶1的混合胺，混合胺中N-乙基，N-羟乙基胺与1，6-己二胺摩尔比为1∶2.5，同时加入混合酸与混合胺总重量50％的二甲苯和3.0％的氧化亚锡催化剂，搅拌升温至300℃回流反应2.0小时，得到中间体，脱除其中溶剂，将盐酸按与该脱除溶剂后的中间体摩尔比1.5∶1反应，控制温度70±5℃反应1.0小时，制得乳化剂主剂，复配以乳化剂主剂重量的0.1％平平加9及0.1％氯化铵，60℃下调合2.0h，得到阳离子沥青乳化剂，留作乳化试验用。

按实施例1中所述方法将该沥青乳化剂用于乳化石蜡基沥青，各项性能测试数据为：所制乳液为阳离子型，筛上剩余量为0.29％，与矿料裹覆面积大于2/3，储存稳定性(5d)为3.2％，与II型级配玄武岩矿料拌合为中裂型，可拌合65s，初凝时间44min，产品达到指标要求。

实施例14

将十六酸与妥尔油酸按摩尔比1∶1混合投入反应器中，再加入与混合有机酸摩尔比为1.5∶1的混合胺，混合胺中三乙醇胺与N-氨乙基哌嗪摩尔比为1∶1，同时加入混合酸与混合胺总重量100％的二甲苯和5％的单丁基氧化锡催化剂，搅拌升温至220℃回流反应7.0小时，得到中间体，脱除其中溶剂，将盐酸按与该脱除溶剂的中间体按摩尔比1.5∶1反应，控制温度70±5℃反应1.0小时，制得乳化剂主剂，复配以乳化剂主剂重量的2.5％平平加9及2％氯化铵，60℃下调合2.0h，得到阳离子沥青乳化剂，留作乳化试验。

按实施例4中所述方法将该沥青乳化剂用于乳化中间基沥青，各项性能测试数据为：所制乳液为阳离子型，筛上剩余量为0.23％，与矿料裹覆面积大于2/3，储存稳定性(5d)为3.4％，与II型级配花岗岩矿料拌合为中裂型，可拌合72s，初凝时间68min，产品达到指标要求。

实施例15

将硬脂酸与松香酸按摩尔比1.5∶1混合投入反应器中，再加入与混合有机酸摩尔比为2.2∶1的混合胺，混合胺中N，N’-二甲基乙二胺与松香胺摩尔比为1∶1.15，同时加入混合酸与混合胺总重量18％的120#溶剂油和3.5％的偶氮二异丁腈催化剂，搅拌升温至180℃回流反应8.0小时，得到中间体，脱除其中溶剂，将盐酸按与该脱除溶剂后的中间体按摩尔比1.5∶1反应，控制反应温度80±5℃反应1.5小时，制得乳化剂主剂，再复配以乳化剂主剂重量的1.5％OP-10及1％硫酸铝，在70℃下调合2.5h，得到阳离子沥青乳化剂，留作乳化试验。

按实施例1中所述方法将该沥青乳化剂用于乳化改性的环烷基沥青，各项性能测试数据为：所制乳液为阳离子型，筛上剩余量为0.3％，与矿料裹覆面积大于2/3，储存稳定性(5d)为4％，与II型级配玄武岩矿料拌合为中裂型，可拌合86s，初凝时间52min，产品达到指标要求。

实施例16

将平均分子量为200的环烷酸与妥尔油酸按摩尔比1∶2混合投入反应器中，再加入与混合有机酸摩尔比为1∶1的N-丁基，N-羟乙基胺，同时加入混合酸与N-丁基，N-羟乙基胺总重量8％的120#溶剂油和2.0％的偶氮二异丁腈催化剂，搅拌升温至180℃回流反应8.0小时，得到中间体，脱除其中溶剂，将氯甲烷按与该脱除溶剂后的中间体按摩尔比1∶1反应，控制反应温度60±5℃反应1.0小时，制得乳化剂主剂，再复配以乳化剂主剂重量的1.8％OP-10及1.5％氯化铵，在80℃下调合2.5h，得到阳离子沥青乳化剂，留作乳化试验。

按实施例1中所述方法将该沥青乳化剂用于乳化环烷基沥青，各项性能测试数据为：所制乳液为阳离子型，筛上剩余量为0.24％，与矿料裹覆面积大于2/3，储存稳定性(5d)为3.1％，与II型级配石灰岩矿料拌合为慢裂型，可拌合140s，初凝时间39min，产品达到指标要求。

实施例17

将平均分子量为270的环烷酸与蓖麻油酸按摩尔比1∶2混合投入反应器中，再加入与混合有机酸摩尔比为1∶1的N-丁基，N-羟乙基胺，同时加入混合酸与N-丁基，N-羟乙基胺总重量8％的120#溶剂油和2.0％的偶氮二异丁腈催化剂，搅拌升温至180℃回流反应8.0小时，得到中间体，脱除其中溶剂，将氯甲烷按与该脱除溶剂后的中间体按摩尔比1∶1反应，控制反应温度60±5℃反应1.0小时，制得乳化剂主剂，再复配以乳化剂主剂重量的1.8％OP-10、0.7％平平加9及0.5％氯化铵，在80℃下调合3h，得到阳离子沥青乳化剂，留作乳化试验。

按实施例3中所述方法将该沥青乳化剂用于乳化改性环烷基沥青，各项性能测试数据为：所制乳液为阳离子型，筛上剩余量为0.27％，与矿料裹覆面积大于2/3，储存稳定性(5d)为3.5％，与II型级配石灰岩矿料拌合为慢裂型，可拌合125s，初凝时间46min，产品达到指标要求。

实施例18

将12-羟基硬脂酸与苯甲酸按摩尔比1∶2.5混合投入反应器中，再加入与混合有机酸摩尔比为1.25∶1的环己胺，同时加入混合酸与环己胺总重量5％的120#溶剂油和4.5％的单丁基氧化锡催化剂，搅拌升温至120℃回流反应10小时，得到中间体，脱除其中溶剂，将环氧氯丙烷按与该脱除溶剂后的中间体按摩尔比0.8∶1反应，控制温度70±5℃反应0.5小时，制得乳化剂主剂，再复配以乳化剂主剂重量的1％TX-10及0.7％氯化铵，在40℃下调合1h，得到阳离子沥青乳化剂，留作乳化试验。

按实施例1中所述方法将该沥青乳化剂用于乳化石蜡基沥青，各项性能测试数据为：所制乳液为阳离子型，筛上剩余量为0.17％，与矿料裹覆面积大于2/3，储存稳定性(5d)为1.8％，与II型级配玄武岩矿料拌合为慢裂型，可拌合164s，初凝时间23min，产品达到指标要求。

实施例19

将二十四酸与苯甲酸按摩尔比2∶1混合投入反应器中，再加入与混合有机酸摩尔比为1.7∶1的N，N-二甲基丙醇胺，同时加入混合酸与N，N-二甲基丙醇胺总重量5％的120#溶剂油和3.2％的单丁基氧化锡催化剂，搅拌升温至200℃回流反应7.0小时，得到中间体，脱除其中溶剂，将环氧氯丙烷按与该脱除溶剂后的中间体按摩尔比2∶1反应，控制反应温度70±5℃反应0.5小时，制得乳化剂主剂，再复配以乳化剂主剂重量的1％的氯化铵与氯化钙重量比为1∶1的混合改性助剂，在40℃下调合1h，得到阳离子沥青乳化剂，留作乳化试验。

按实施例1中所述方法将该沥青乳化剂用于乳化中间基沥青，各项性能测试数据为：所制乳液为阳离子型，筛上剩余量为0.3％，与矿料裹覆面积大于2/3，储存稳定性(5d)为4.6％，与II型级配石灰岩矿料拌合为快裂型，可拌合57s，初凝时间40min，产品达到指标要求。

Claims

1.一种阳离子沥青乳化剂，其特征在于：主剂是由混合有机酸和有机胺按摩尔比为1∶1～3反应得到的中间体，通过季铵化试剂与中间体按摩尔比为0.5～3∶1反应制得的产品，辅剂是由占主剂重量0.1～2.5％的非离子表面活性剂和占主剂重量0.1～2.5％的改性助剂组合而成；

混合有机酸是由一种或一种以上相对空间位阻效应较小的直链、支链或含环烷基的有机酸和一种或一种以上相对空间位阻效应较大的有机酸按1∶3～3∶1摩尔比混合而成；

季铵化试剂是环氧氯丙烷、盐酸、氯甲烷、硫酸二甲酯或氯乙酸；

改性助剂是硫酸铝、氯化铵、氯化钙中的一种或一种以上组份的组合；

非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。

2.根据权利要求1所述的阳离子沥青乳化剂，其特征在于：所述的相对空间位阻效应较大的有机酸是苯甲酸、水杨酸、松香酸、妥尔油酸、蓖麻油酸、海藻酸、丁香酸、占吨酸、4-叔丁基苯甲酸或香草酸。

3.根据权利要求1所述的阳离子沥青乳化剂，其特征在于：所述的相对空间位阻效应较小的直链或支链含环烷基的有机酸是月桂酸、十四酸、十六酸、平均分子量为200～520的环烷酸、油酸、硬脂酸、12-羟基硬脂酸或二十四酸。

4.根据权利要求1所述的阳离子沥青乳化剂，其特征在于：所述的主剂中的有机胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、乙二胺、1，6-己二胺、环己胺、N-羟乙基乙二胺、N，N’-二甲基乙二胺、N-甲基，N-二羟乙基胺、三甲胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N，N-二甲基丙醇胺、N，N-二乙基丙醇胺、N-甲基，N-羟乙基胺、N-乙基，N-羟乙基胺、N-丁基，N-羟乙基胺、1，2-丙二胺、1，3-丙二胺、3-(二丁基)丙胺、1-甲基哌嗪、N，N’-二(氨乙基)哌嗪、N-氨乙基哌嗪、松香胺中的一种或一种以上组份组合而成。

5.根据权利要求1所述的阳离子沥青乳化剂，其特征在于：所述的辅剂中的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚中的AEO3、AEO5、AEO7、AEO9、平平加9、平平加15、烷基酚聚氧乙烯醚中的TX-10、OP-10中的一种或一种以上组份组合而成。

6.根据权利要求1所述阳离子沥青乳化剂的制备方法，其特征在于：相对空间位阻效应较小的直链、支链或含环烷基的有机酸和相对空间位阻效应较大的有机酸按摩尔比为1∶3～3∶1混合，再加入与混合有机酸摩尔比为1～3∶1的有机胺，同时加入有机胺与混合有机酸总重量5～100％的溶剂及有机胺与混合有机酸总重量1～5％的催化剂，搅拌升温至120～300℃，回流2～10小时后停止反应，得到酰胺、酯类或咪唑啉中间体，脱除其中溶剂，再将季铵化试剂与中间体按摩尔比0.5∶1～3∶1反应，反应温度室温～85℃，反应时间0.5～3小时，制得阳离子沥青乳化剂主剂，再复配以主剂重量0.1～2.5％的非离子表面活性剂及主剂重量0.1～2.5％的改性助剂调合，调合温度为室温～85℃，调合时间1～3h；

所述的催化剂为偶氮二异丁腈、氧化亚锡或单丁基氧化锡；

所述的溶剂为苯、甲苯、二甲苯、混苯或烃类溶剂。

7.根据权利要求1所述的阳离子沥青乳化剂的制备方法，其特征在于：所述的工艺条件为：相对空间位阻效应较小的直链、支链或含环烷基的有机酸与相对空间位阻效应较大的有机酸按摩尔比为1∶2～2∶1混合，再加入与混合有机酸摩尔比为1～1.7∶1的有机胺，同时加入有机胺与混合有机酸总重量5～15％的溶剂及有机胺与混合有机酸总重量1～5％的催化剂，搅拌升温至150～250℃，回流2～10小时后停止反应，得到酰胺、酯类或咪唑啉中间体，脱除其中溶剂，再将季铵化试剂与中间体按摩尔比0.8∶1～2∶1反应，反应温度室温～85℃，反应时间0.5～3小时，制得阳离子沥青乳化剂主剂，再复配以主剂重量0.1～2.5％的非离子表面活性剂及主剂重量0.1～2.5％的改性助剂调合，调合温度为室温～85℃，调合时间1～3h；

所述的催化剂为偶氮二异丁腈、氧化亚锡或单丁基氧化锡；

所述的溶剂为苯、甲苯、二甲苯、混苯或烃类溶剂。

8.根据权利要求1所述的阳离子沥青乳化剂的应用，其特征在于：将所述的阳离子沥青乳化剂配制成2～4％重量的水溶液，用盐酸将其pH值调整至2～5后，再加热至40～80℃，通过胶体磨和加热至130～150℃的基质沥青充分混合成沥青重量为50～65％的乳化沥青。