专利名称：一种由表面活性剂组成的抗剥落温拌沥青添加剂及其制备和应用的制作方法
技术领域：
本发明属于建筑工程领域，具体涉及一种由表面活性剂组成的抗剥落温拌浙青添加剂及其制备和应用。
背景技术：
目前，国内绝大部分道路采用传统的热拌浙青工艺，它是在180°C左右把粘稠状浙青与小石块、石屑、石粉等混合并施工而成。热拌浙青混合料在高速公路建设中以其众所周知的良好使用性能受到世界众多国家的青睐。迄今为止，热拌浙青混合料是应用最为广泛、路用性能最为良好的一种混合料。但其自身也暴露出很多自身不可调和的缺陷，主要表现在以下几个方面(1)混合时温度高，热损失严重，能耗高；( 高温度的拌和及施工条件加速了混合料老化，降低了混合料路用性能；( 较短的施工季节造成很大的机械、人员闲置，工期长；C3)高温促使浙青的组分分解挥发，混合料生产过程的有害气体排放对环境污染严重，既降低浙青道路的质量， 又使这些挥发组分CmHn、CO2, SO2, NOx等污染环境及影响操作工人健康；⑷能源消耗量大。为保护生存环境，降低环境污染和能源枯竭，世界各国都对温室气体、有害气体以及固体粉尘等排放进行严格限制。浙青混合料的生产是道路工程中能量消耗与环境污染大户。有研究数据表明，每生产1吨热拌浙青混凝土需消耗8L燃料油。如拌和温度降低30 35°C，可节约燃料油2. 4L/t，并可减少30%以上的(X)2等气体以及粉尘的排放量。在充分利用资源发展浙青混凝土的产业中，温拌浙青(Warm MixAsphalt，简称为WMA)技术是目前研究的主要集中方向之一。所谓温拌浙青混合料就是通过一定的技术措施，降低浙青的粘度，使浙青能在相对较低的温度下进行拌和及施工，同时保持其不低于HMA的使用性能的浙青混合料技术， 关键技术就是在不损伤HMA的路用性能的前提下如何降低浙青的拌和粘度。温拌浙青混合料由于其较低的拌和及压实温度，使其与热拌浙青混合料相比有许多优点。然而，现有技术中，为了提高温拌浙青的性质，一般需要在温拌浙青中添加组成比例复杂，且成本较高的温拌浙青添加剂，因此不利于工业化的大规模推广，有些添加剂中往往还含有有毒害作用的胺类等物质，因此在浙青铺设过程中还是无法完全避免有害气体的排放。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种由表面性剂组成的抗剥落温拌浙青添加剂及其制备和应用。本发明采用如下技术方案解决上述技术问题一种由表面活性剂组成的抗剥落温拌浙青添加剂，该温拌浙青添加剂中含有的组分名称及其重量百分比为聚乙烯醇缩醛0. 2% ；
聚丙烯酰胺0. 2% ；脂肪酸酐酯类表面活性剂 10% ；聚氧乙烯酸酯类表面活性剂 10% ；水余量。较佳的，所述聚乙烯醇缩醛的分子量为IX IO4 5X IO4;缩醛度为40% 60%， 进一步优选为50%。较佳的，所述聚丙烯酰胺的数均分子量为3X IO5 6X 105。较佳的，所述脂肪酸酐酯类表面活性剂选自琥珀酰单油酸酯、单月桂酸山梨醇酐酯和木糖醇酐单硬脂酸酯中的一种或多种的混合物。较佳的，所述聚氧乙烯酸酯类表面活性剂为选自聚氧乙烯木糖醇酐单硬脂酸酯、 聚氧乙烯山梨醇酐棕榈酸酯和聚氧乙烯硬脂酸酯中的一种或多种，且所述聚氧乙烯酸酯类表面活性剂均为常规。较佳的，所述水为去离子水。本发明还提供了所述由表面活性剂组成的抗剥落温拌浙青添加剂的制备方法，包括如下步骤1)将聚乙烯醇缩醛以水作为溶剂，溶解成固含量为20% 50% (重量百分比)的聚乙烯醇缩醛混合液；2)将聚丙烯酰胺以水作为溶剂，配制成固含量5% 15% (重量百分比)的聚丙烯酰胺混合液；3)将水和脂肪酸酐酯类表面活性剂混合后，搅拌均勻制得脂肪酸酐酯类表面活性剂混合液；4)将步骤幻中制得的脂肪酸酐酯类表面活性剂混合液加热至50 80°C，边搅拌边按比例将聚氧乙烯酸酯类表面活性剂加入到脂肪酸酐酯类表面活性剂混合液中制得表面活性剂混合乳液；5)将步骤1)中制得的聚乙烯醇缩醛混合液，和步骤2、中制得的聚丙烯酰胺混合液按重量比例边加热边搅拌边加入步骤4)中制得的表面活性剂混合乳液中，并搅拌制得均勻乳液；6)在步骤幻中制得的均勻乳液中加入余量水，搅拌均勻并冷却即制得本发明所述的抗剥落温拌浙青添加剂。其中，步骤1)中，所述聚乙烯醇缩醛的制备方法可由本领域技术人员根据现有技术进行确认，较佳的，所述聚乙烯醇缩醛的制备方法包括如下步骤将聚乙酸乙烯酯溶于乙酸或醇中，在硫酸或盐酸的催化作用下，与醛进行水解和缩醛化反应，一步生成聚乙烯醇缩醛，所述醛优选为甲醛。进一步优选的，所述聚乙烯醇缩醛的制备方法为将80 120重量份的数均分子量为IXlO4 5 X IO4的聚乙酸乙烯酯，150 250重量份的乙酸以及50 100重量份的水混合加热到60 80°C，搅拌至完全溶解，然后加入50 80重量份的甲醛溶液(以该甲醛溶液的重量计，甲醛的重量百分比为30 50% )以及3 6重量份的硫酸混合，在60 80°C的温度条件下反应20 30h，再用乙酸铵中和，加水即析出聚乙烯醇缩醛，经水洗、干燥即可制得聚乙烯醇缩醛产品。
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较佳的，步骤1)中，所述聚乙烯醇缩醛溶液的固含量为30%。较佳的，步骤2)中，所述聚丙烯酰胺溶液的固含量为10%。较佳的，步骤幻中，所述水和脂肪酸酐酯类表面活性剂的重量比为4 (1 10)。
较佳的，步骤3)中，所述搅拌时间为15 30分钟。本发明还提供了一种使用所述由表面活性剂组成的抗剥落温拌浙青添加剂在道路浙青混合物的温拌工艺中的应用。较佳的，所述应用包括如下步骤当浙青混合料温度达到120 130°C时，在浙青混合料中喷入本发明所述的抗剥落温拌浙青添加剂，然后按浙青搅拌和施工操作，即可达到温拌浙青的工艺要求。优选的，所述加入的抗剥落温拌浙青添加剂的重量是所述浙青混合料重量的5 6%。本发明的由表面活性剂组成的抗剥落温拌浙青添加剂的作用原理为浙青是油类物质，石块、石屑、石粉绝大多数为水性物质，在没有外部因素作用下，两者是难以结合在一起的。本配方中含有的部分表面活性剂具有能与无机类物质强烈结合的基团，而该表面活性剂分子中，又含有有机长链基团，能与浙青油质分子连接在一起，从而使得浙青能与石块等物质牢固的结合，达到抗剥离的目的；同时，本发明的抗剥落温拌浙青添加剂中含有亲水表面活性剂和亲油表面活性剂，结合几种物质的亲水亲油性，通过计算，达到HLB值得最佳化。在添加剂中成为[o/V]型乳液；而在混合料拌和过程当中，掺入大量浙青后，成为[w/ ο]型微乳型乳液。水微珠的粒径在2 3μπι之间，均勻的分布在浙青当中，从而有效地降低了浙青高温黏度，达到温拌的工艺要求。本发明的由表面活性剂组成的抗剥落温拌浙青添加剂可应用于道路浙青混合物的温拌工艺中作添加剂，能很好地增强石块、石粉与浙青的粘结程度，使温拌浙青达到高强度防剥离的目的。在应用的过程中，不存在对环境及人体有害物质，对环境友好，是节能减排方面的产品。同时，使用本发明的抗剥落温拌浙青添加剂，可以明显降低拌和温度、石料加热温度和浙青保温温度，因此可以降低拌和过程中的成本，拌和和裹覆难度下降，拌和能耗和机械损耗也相应下降。同时，与现有的温拌浙青添加剂相比较，本发明的添加剂中不含胺类等具有毒害作用的物质，在摊铺过程中，基本可以实现无烟尘作业。工人劳动条件显著改善，浙青路面对工人健康损害减轻；同时，混合料拌和浙青路面作业对道路沿线居民的生理影响也显著减少。且其组成成分较少，因此成本可明显降低。
图1本发明中由表面活性剂组成的抗剥落温拌浙青添加剂的制备工艺流程图。
具体实施例方式下面通过具体实施例进一步描述本发明的技术方案。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。实施例11、聚乙烯醇缩醛的制备将100重量份的数均分子量为IX IO4 5 X IO4的聚乙酸乙烯酯，200重量份的乙酸以及70重量份的水混合加热到60°C，搅拌至完全溶解，然后加入60重量份的甲醛溶液 (以该甲醛溶液的重量计，甲醛的重量百分比为30% )以及4重量份的硫酸混合，在80°C的温度条件下反应Mh，再用乙酸铵中和，加水即析出聚乙烯醇缩醛，经水洗、干燥即可制得聚乙烯醇缩醛产品。2、抗剥落温拌浙青添加剂的制备1)将聚乙烯醇缩醛以水作为溶剂，溶解成固含量为20% (重量百分比)的聚乙烯醇缩醛混合液；2)将聚丙烯酰胺以水为溶剂，配制成固含量10% (重量百分比)的聚丙烯酰胺混合液；3)将40重量份的水加10重量份的脂肪酸酐酯类表面活性剂(琥珀酰单油酸酯)， 搅拌20分钟至均勻制得脂肪酸酐酯类表面活性剂混合液；4)将步骤幻中制得的脂肪酸酐酯类表面活性剂混合液加热至60°C，边搅拌边按比例将10重量份的聚氧乙烯酸酯类表面活性剂(聚氧乙烯木糖醇酐单硬脂酸酯)加入到脂肪酸酐酯类表面活性剂混合液中制得表面活性剂混合乳液；5)将步骤1)中制得的聚乙烯醇缩醛混合液，和步骤2、中制得的聚丙烯酰胺混合液按重量比例边加热边搅拌边加入步骤4)中制得的表面活性剂混合乳液中，并搅拌制得均勻乳液；6)在步骤幻中制得的均勻乳液中加入余量水至100重量份的乳液，搅拌均勻并冷却即制得抗剥落温拌浙青添加剂。3、抗剥落温拌浙青添加剂的应用和性质检测当浙青混合料温度达到120°C时，在浙青混合料中喷入本实施例中制得的抗剥落温拌浙青添加剂，然后按浙青搅拌和施工操作，其中加入的抗剥落温拌浙青添加剂的重量是所述浙青混合料重量的5%。按照《公路浙青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)和《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》(JTJ 052-2000)规定的方法，将浙青混合料分别制成传统热拌浙青试块和使用本添加剂的温拌浙青试块，在规定的条件下，进行性能测试。试验规定条件如表1中所示，采用AC-13级配浙青混合料，按照JTG F40-2004规范要求，以目标孔隙率4%为控制指标，进行AC-13级配的浙青混合料配合比设计，得到最佳浙青用量为4.5%。表1按照《公路浙青路面施工技术规范》规定方法制浙青混合料马歇尔试块的规定条件
权利要求
1.一种由表面活性剂组成的抗剥落温拌浙青添加剂，该温拌浙青添加剂中含有的组分 名称及其重量百分比为聚乙烯醇缩酸0.1% 2%;聚丙烯酰胺0.1% 2%;脂肪酸酐酯类表面活性剂 10% ；聚氧乙烯酸酯类表面活性剂 10% ；水余量。
2.如权利要求1中所述的由表面活性剂组成的抗剥落温拌浙青添加剤，其特征在干， 所述聚乙烯醇缩酸的分子量为IXlO4 5 X lO4，縮酸度为40% 60%。
3.如权利要求1中所述的由表面活性剂组成的抗剥落温拌浙青添加剤，其特征在干， 所述聚丙烯酰胺的数均分子量为3X IO5 6X 105。
4.如权利要求1中所述的由表面活性剂组成的抗剥落温拌浙青添加剤，其特征在干， 所述脂肪酸酐酯类表面活性剂选自琥拍酰单油酸酷、单月桂酸山梨醇酐酯和木糖醇酐单硬 脂酸酯中的一种或多种的混合物。
5.如权利要求1中所述的由表面活性剂组成的抗剥落温拌浙青添加剤，其特征在干， 所述聚氧乙烯酸酯类表面活性剂为选自聚氧乙烯木糖醇酐单硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐 棕榈酸酯和聚氧乙烯硬脂酸酯中的一种或多种。
6.权利要求1 5中任一权利要求所述由表面活性剂组成的抗剥落温拌浙青添加剂的 制备方法，包括如下步骤1)将聚乙烯醇缩酸以水作为溶剤，溶解成固含量为20% 50%(重量百分比)的聚乙 烯醇缩酸混合液；2)将聚丙烯酰胺以水作为溶剤，配制成固含量5% 15%(重量百分比)的聚丙烯酰 胺混合液；3)将水和脂肪酸酐酯类表面活性剂混合后，搅拌均勻制得脂肪酸酐酯类表面活性剂混 合液；4)将步骤幻中制得的脂肪酸酐酯类表面活性剂混合液加热至50 80で，边搅拌边按 比例将聚氧乙烯酸酯类表面活性剂加入到脂肪酸酐酯类表面活性剂混合液中制得表面活 性剂混合乳液；5)将步骤1)中制得的聚乙烯醇缩酸混合液，和步骤幻中制得的聚丙烯酰胺混合液按 重量比例边加热边搅拌边加入步骤4)中制得的表面活性剂混合乳液中，并搅拌制得均勻 乳液；6)在步骤幻中制得的均勻乳液中加入余量水，搅拌均勻并冷却即制得本发明所述的 抗剥落温拌浙青添加剤。
7.如权利要求6中所述的由表面活性剂组成的抗剥落温拌浙青添加剂的制备方法，其 特征在干，所述聚乙烯醇缩酸的制备方法包括如下步骤将聚乙酸乙烯酯溶于乙酸或醇中， 在硫酸或盐酸的催化作用下，与酸进行水解和缩酸化反应，一歩生成聚乙烯醇缩酸。
8.如权利要求6中所述的由表面活性剂组成的抗剥落温拌浙青添加剂的制备方法，其 特征在干，步骤幻中，所述水和脂肪酸酐酯类表面活性剂的重量比为4 (1 10)。
9.权利要求1 5中任一权利要求所述由表面活性剂组成的抗剥落温拌浙青添加剂在道路浙青混合物的温拌工艺中的应用。
10.如权利要求9中所述由表面活性剂组成的抗剥落温拌浙青添加剂的应用，且特征在于，所述应用包括如下步骤当浙青混合料温度达到120 130°C时，在浙青混合料中喷入本发明所述的抗剥落温拌浙青添加剂，然后按浙青搅拌和施工操作。
全文摘要
本发明属于建筑工程领域，具体涉及一种由表面活性剂组成的抗剥落温拌沥青添加剂及其制备工艺。本发明的抗剥落温拌沥青添加剂中含有聚乙烯醇缩醛、聚丙烯酰胺、脂肪酸酐酯类表面活性剂、聚氧乙烯酸酯类表面活性剂和水。本发明的温拌沥青添加剂能很好地增强石块、石粉与沥青的粘结程度，使温拌沥青达到高强度防剥离的目的。当沥青混合料温度达到120～130℃时，按沥青重量的5～6％喷入本添加剂，然后按常规沥青混合料拌和和施工操作，即可达到温拌沥青的技术性能要求。本发明的温拌沥青添加剂不存在对环境及人体有害物质，对环境友好，是节能减排方面的优良产品。
文档编号C08L33/26GK102234432SQ20101016349
公开日2011年11月9日 申请日期2010年4月28日 优先权日2010年4月28日
发明者余赟靓, 郑金标 申请人:上海益泰能源科技有限公司