混合多乙烯多胺型沥青乳化剂的合成及其性能测试

摘要：目前，阳离子型沥青乳化剂为普遍使用的品种，其中二烷基或三烷基胺类般没有乳化性，含有C12～22的单烷基胺类乳化剂效果较好，但是烷基单胺缺足够的乳化能力。该实验创造性的采用了多乙烯多胺和碳链在18左右的不同种类的脂肪酸进行混合反应，并对其沥青乳化性能进行了测试。实践证明，多种乳化剂协同作用要比单一乳化剂乳化效果要好。

关键词：混合多乙烯多胺型沥青；乳化剂；性能测试；正交实验

中图分类号：TQ423 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）31-0058-02

沥青因其良好的粘结性、抗老化性和防水能力，长期以来被广泛地用于防水密封材料、道路修补等。目前，沥青的使用形式主要有热沥青、稀释沥青乳化沥青。与热沥青、稀释沥青相比，乳化沥青节约能源40%～50%、改善施条件、降低工程造价20%～30%以上，并能有效地减少高温加热时引起的沥过度老化，以及致癌物苯并毗的大量挥发，因此，深受国内外公路部门欢迎。特别是随着基础设施防水以及公路养护质量要求的逐步提高，以及道路稀浆封层微表处的迅速发展，极大地促进了乳化沥青的发展。最早出现的沥青乳化剂主为阴离子型，但由于其缺点明显，现在基本已被淘汰，研究较多的是阳离子型两性型沥青乳化剂。

一、实验原料

三乙烯四胺（TETA）、四乙烯五胺（TEPA）、油酸、氢化松香、硬脂酸、盐酸、沥青（100#）、花岗岩石料、二甲苯、甘油。

二、实验仪器

超级恒温器、DDS-11A型电导率仪、DT电子天平、RE-52AA型旋转蒸发器、胶体磨、三口瓶、DGB20-002干燥箱、D-8401型多功能搅拌器、沥青软化点测定器（RBS36）、延度仪（DDAS，8字模）、针入度计（SYP 4205）、恩氏粘度计（SD-0621）。

三、合成方法

在装有搅拌器、回流冷凝管、分水器、尾气吸收装置的500mL的三口瓶中，按一定原料比加入依次加入三乙烯四胺17.52g、四乙烯五胺90.72g、油酸83.6g、硬脂酸14.2g、松香45g、催化剂1.7g、二甲苯50mL、2，6―二叔丁基酚2.5g。在氮气保护下，缓慢升温到160℃，并在此温度下反应4h，使之完全脱水。最后减压蒸出过量的原料，即得到酰胺类沥青乳化剂，产品为黄色粘稠液体。

四、合成结果与分析

（一）因素与水平

本实验采用L9（34）正交实验，确定了实验的主要影响因素及水平。根据实验结果分析各因素之间的关系，从中选择最优的反应条件。

A时间/h；B TETA（g）UTEPA（g）；C温度/℃；D 油酸（g）U松香（g）U硬脂酸（g）。

时间：4，5，6h； TETA（g）:TEPA（g）=1:3，1:4，1:5； 温度/℃=150，160，170； 油酸（g）:松香（g）：硬脂酸（g）=5:4:1，6:3:1，7:2:1。

（二）正交试验

正交分析表结果见表1根据极差分析可知，因素影响程度为：混酸用量＞混胺的用量＞反应温度＞反应时间，即D＞B＞A＞C。

综合以上因素，水平分析，得出工艺条件：温度为160℃、TETA（g）：TEPA（g） ＝1U4、反应时间为6h、混合酸间配比为油酸（g）U松香（g）：硬脂酸（g）=5：4U1。

五、沥青乳化剂的性能测试

（一）基质沥青参数

基质沥青参数为（盘锦石化100#）：针入度 （10-1mm）：86软化点：45℃，延伸度15℃：>140cm，延伸度5℃：脆断，溶解度%：99.6。

可以看出盘锦石化100#基质沥青的针入度较高，针入度是表征沥青稠度的指标，即沥青的稠度较低，硬度不够，则承受车辆碾压得能力弱；软化点较低，软化点是反映沥青抵抗高温流动性的指标，软化点低则说明此沥青在低温的情况下就可以流动，这样在夏季温度稍高时，沥青路面就会因变软而给路面带来危害，故不能满足施工要求。虽然基质沥青的15℃的延伸度都大于130cm，但是它们的低温延度都很差，在冬季容易断裂。溶解度较好。由此可以看出：此基质沥青都不能满足施工要求，因此必须对基质沥青进行改性后才能应用于铺路建设中。

（二）乳化沥青的制备

将280.0g沥青加热到125℃左右，8g乳化剂加和一定量的助剂（聚合氯化铝、氯化铵及TX-10（壬基酚聚氧乙烯（10）醚））加入到70℃～90℃的160g水中搅拌溶解成乳化剂水溶液，加入盐酸调节水溶液的pH值为2。然后将乳化剂水溶液加入到胶体磨中，再将热沥青加入乳化剂水溶液中（注意：需缓慢地注入，防止产生气泡或沸腾，否则会影响乳化效果）在高速剪切混合乳化机中搅拌8min，转速为7000rmp，出料后备用。

（三）乳化沥青性能检测

混合乳化剂的指标为：粘度：62，粘附性：>2/3，筛上剩余量：0.1，储存稳定度（5d）：1.7，蒸发残留物5d（%）：60.3，拌合类型：SS。

以油酸为原料合成的乳化剂的指标为：粘度：63，粘附性：>2/3，筛上剩余量：0.2，储存稳定度5d（%）：2.6，蒸发残留物（%）：62.5，拌合类型：MS。

以松香为原料合成的乳化剂的指标为：粘度：70，粘附性：>2/3，筛上剩余量：0.26，储存稳定度5d（%）：4.4，蒸发残留物（%）：66.7，拌合类型：MS。

通过对乳化剂的破乳速度试验，实验结果为属慢裂快凝型乳化剂。并符合慢裂型乳化剂指标；通过混合型乳化剂和单一乳化剂的测试性能比较，混合型的要比单一型的性能要好。

六、结论

通过不同多乙烯多胺和不同酸混合制备的混合酰胺型沥青乳化剂的合成的最佳工艺：温度为160℃、TETA（g）UTEPA（g）＝1U4、反应时间为6h、混合酸间配比为油酸（g）U松香（g）U硬脂酸（g）=5U4U1。它们的各项指都满足公路施工技术要求，而且混合类沥青乳化剂要比单一沥青乳化剂的指标

要好。

参考文献

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