一种环氧沥青专用乳化剂、环氧乳化沥青及环氧乳化沥青制备方法与流程

[0001]
本发明涉及交通运输工程技术领域，具体涉及一种环氧沥青专用乳化剂、环氧乳化沥青及其制备方法。


背景技术：

[0002]
我国公路里程已经突破500万公里，其中高速公路接近15万公里，公路建设已经由新建逐步转为养护，乳化沥青在公路养护工程中具有广泛使用，能大幅降低公路养护成本，环氧乳化沥青，广泛应用于冷再生、粘层油、超粘磨耗层、超薄磨耗层、桥面铺装等技术施工。其中技术核心在于环氧乳化沥青破乳后和固化剂反应，达到固化效果，以提高粘结力，拉拔强度，抗剪强度等。
[0003]
现有的制备环氧乳化沥青的方法多数为，制作ab双组分，a组分为含有环氧树脂的乳化沥青或者乳液、b组分为含有固化剂的乳化沥青或乳液，使用时将ab组分按照一定比例混合使用，双组份乳化沥青增加了制作难度，需要将不同组分分别制作，存储，增加了生产成本和存储成本，制作乳化沥青需沥青乳化剂、环氧沥青固化需固化剂，目前很少有针对研发出一种材料兼具乳化、固化两种功能。


技术实现要素：

[0004]
本发明要解决的技术问题是：研制开发一种环氧沥青专用乳化剂及其制备方法，该环氧沥青专用乳化剂具备原料简单、且无剧毒性，易于工业化生产，用于环氧沥乳化，无需外加固化剂，乳化剂自带固化基团，能使环氧沥青固化的特点。
[0005]
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
[0006]
一种环氧沥青专用乳化剂，包括以下重量份数的组分：
[0007]
天冬氨酸120～150份，没食子酸180～200份，没食子酸十八烷基酯20～50份，胺120～380份，催化剂0.5～1.5份。
[0008]
优选的，催化剂为浓磷酸、浓硫酸，dcc/dmap的任意一种或多种。
[0009]
优选的，胺为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一种或多种，
[0010]
优选的，包括以下重量份数的组分：权利要求1中的环氧沥青专用乳化剂8～20份，水480～492份，10～50份环氧树脂。
[0011]
优选的，所述环氧树脂为e-54、e-51、e-44、e-42、e-31、e-21、e-20、e-12型环氧树脂中的一种或多种任意比例混合。
[0012]
本发明的第二个目的是由以下技术方案来实现的，一种环氧沥青专用乳化剂的制备方法，包括下述步骤：
[0013]
s1环氧沥青专用乳化剂的制备
[0014]
1000ml三口烧瓶中加入180～200份没食子酸，120～150份天冬氨酸，加温至110℃，搅拌反应4h，再加入120～380份胺，加入催化剂0.5～1.5份，升温至150℃搅拌反应4～
5h，加入没食子酸十八烷基酯20～50份搅拌反应1～2h，即可得环氧沥青专用沥青乳化剂；
[0015]
s2环氧乳化沥青制备
[0016]
1)将450～490份环氧沥青加温至140℃、10～50份环氧树脂，经剪切搅拌融入沥青；
[0017]
2)乳化剂8～20份，加入480～492份水中加温至60～70℃，用盐酸调节ph值2～5之间；
[0018]
3)胶体磨预先用90～100℃的热水预热1～5min，将乳化剂皂液加入预热好的胶体磨中，再将步骤1)中的环氧沥青和环氧树脂混合物加入胶体磨中，在胶体磨中剪切1～5min，即得相应的环氧乳化沥青。
[0019]
本发明提供的环氧沥青专用乳化剂与现有产品相比，具备下述有益效果：1)环氧沥青专用乳化剂兼具乳化、固化两种功能；2)采用的原料简单、且无剧毒性，易于工业化生产，该乳化剂用于环氧沥乳化，无需外加固化剂，乳化剂自带固化基团，能使环氧沥青固化；3)2019年全国阳离子乳化沥青用量100万吨以上，其中有潜力制作成环氧乳化沥青的占比10～15％，即达到10～15万吨。大约需要乳化剂1500吨左右，固化剂300吨，本发明环氧沥青专用乳化剂，能降低乳化剂成本30％、无需再额外使用固化剂、有效降环氧乳化沥青的生产成本。3)环氧乳化沥青无论阴天或者雨天下进行施工，材料表面无异物析出，相容性佳。4)环氧乳化沥青稠度粘度符合要求，能够达到凝胶状，对混合料进行了较佳的分散以及包裹附着，防止混合物的混合不均匀以及成团现象的发生。
具体实施方式
[0020]
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合实施例对本发明作进一步说明：
[0021]
实施例1～4是四种不同的改性料配方(参见表1)。各实施例中采用的原料如下：
[0022]
天冬氨酸：具体为n-(叔丁氧羰基)-l-天冬氨酸、n-甲基天冬氨酸、n-(叔丁氧羰基)-l-天冬氨酸按照质量份2:1:1的比例混合而成。
[0023]
环氧树脂：具体为e-51、e-20、e-42按照质量份1:1.5:1的比例混合而成。
[0024]
实施例1
[0025]
s1环氧沥青专用乳化剂的制备
[0026]
1000ml三口烧瓶中加入187份没食子酸，133份天冬氨酸，加温至110℃，搅拌反应4h，再加入乙二胺120份，加入1份浓磷酸做催化剂，加入没食子酸十八烷基酯20～50份搅拌反应1～2h，升温至140℃搅拌反应2～3h，即可得环氧沥青专用沥青乳化剂；
[0027]
s2环氧乳化沥青制备
[0028]
1)将450份环氧沥青加温至140℃，加入30份环氧树脂，经剪切搅拌融入沥青；
[0029]
2)乳化剂8份，加入480份水中加温至60～70℃，用盐酸调节ph值2～5之间；
[0030]
3)胶体磨预先用90～100℃的热水预热1～5min，将乳化剂皂液加入预热好的胶体磨中，再将步骤1)中的环氧沥青和环氧树脂混合物加入胶体磨中，在胶体磨中剪切1～5min，即得相应的环氧乳化沥青。
[0031]
实施例2
[0032]
1000ml三口烧瓶中加入187份没食子酸，133份天冬氨酸，加温至110℃，搅拌反应
4h，再加入二乙烯三胺210份，加入1份浓磷酸做催化剂，升温至140℃搅拌反应3-4h，即可得环氧沥青专用沥青乳化剂2。
[0033]
s1环氧沥青专用乳化剂的制备
[0034]
1000ml三口烧瓶中加入193份没食子酸，130份天冬氨酸，加温至110℃，搅拌反应4h，再加入240份胺，加入催化剂0.9份，升温至150℃搅拌反应4～5h，加入没食子酸十八烷基酯33份搅拌反应1～2h，即可得环氧沥青专用沥青乳化剂；
[0035]
s2环氧乳化沥青制备
[0036]
1)将460份环氧沥青加温至140℃、30份环氧树脂，经剪切搅拌融入沥青；
[0037]
2)乳化剂14份，加入490份水中加温至60～70℃，用盐酸调节ph值2～5之间；
[0038]
3)胶体磨预先用90～100℃的热水预热1～5min，将乳化剂皂液加入预热好的胶体磨中，再将步骤1)中的环氧沥青和环氧树脂混合物加入胶体磨中，在胶体磨中剪切1～5min，即得相应的环氧乳化沥青。
[0039]
实施例3
[0040]
s1环氧沥青专用乳化剂的制备
[0041]
1000ml三口烧瓶中加入200份没食子酸，150份天冬氨酸，加温至110℃，搅拌反应4h，再加入380份胺，加入催化剂1.5份，升温至150℃搅拌反应4～5h，加入没食子酸十八烷基酯50份搅拌反应1～2h，即可得环氧沥青专用沥青乳化剂；
[0042]
s2环氧乳化沥青制备
[0043]
1)将450～490份环氧沥青加温至140℃、10～50份环氧树脂，经剪切搅拌融入沥青；
[0044]
2)乳化剂20份，加入492份水中加温至60～70℃，用盐酸调节ph值2～5之间；
[0045]
3)胶体磨预先用90～100℃的热水预热1～5min，将乳化剂皂液加入预热好的胶体磨中，再将步骤1)中的环氧沥青和环氧树脂混合物加入胶体磨中，在胶体磨中剪切1～5min，即得相应的环氧乳化沥青。
[0046]
对比例1：对比例的组分与实施例3组分相同，仅仅区别为不含有没食子酸十八烷基酯。
[0047]
对比例2：对比例的组分与实施例3组分相同，仅仅区别为天冬氨酸为n-甲基天冬氨酸单一组分。
[0048]
对比例3：对比例的组分与实施例3组分相同，仅仅区别为天冬氨酸为n-甲基天冬氨酸单一组分，环氧树脂为e-51单一组分。
[0049]
对本发明的实施例1～3采用环氧沥青专用乳化剂制备的环氧乳化沥青与对比例的环氧沥青与细沙材料混合后进行性能测试。
[0050]
通过posi test at-a型粘结强度测试仪测试其粘结强度；
[0051]
将环氧沥青与细沙材料的混合物放置于10cm*10cm的方形塑料框内，固化后，观察表面的均匀性以及细沙析出的情况。
[0052]
表1性能测试
[0053][0054][0055]
由实施例1～3和对比例1～2的测试结果可知：在低温或者高温情况下，粘结强度的越高，越有利于对砂石的裹附以及对路面的粘结，从而加强了铺设的路面的耐用性。实施例1～3与对比例1～3比较，表现出了较佳的高温粘结强度和低温粘结强度，与对比例1比较，实施例1～3的没食子酸十八烷基酯的加入使得环氧沥青专用沥青乳化剂制得的环氧乳化沥青的粘结强度有效改善，分子链中柔性的烷基链使得在高温以及低温下最终使得得环氧乳化沥青的粘结强度对比对比例皆较佳，能够满足该沥青能够在较低温以及较高温的环境下使用，适用的温度范围较广。再者由实施例1～3与对比例1～3的粘结强度测试结果可知，没食子酸十八烷基酯以及天冬氨酸、环氧树脂组分的设置各种组分协同配合，使得整体的粘结性能较佳。
[0056]
由施工均匀性测试结果可知，由于实施例1～3中各组分相互作用使得环氧沥青与细沙的混合物，在施工过程中不会有细沙析出，而且表面均匀性较佳，没食子酸十八烷基酯以及天冬氨酸、环氧树脂组分的设置使得整体的材料对细沙进行了较佳的分散和裹附，不会使得细沙发生析出的现象，有较佳的施工性能。
[0057]
以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明所作的等效变换，均在本发明的专利保护范围内。