MK系列阳离子沥青乳化剂的研究

1、mk系列阳离子沥青乳化剂的研究刘群 山西省化工研究所【内窖摘要】：畚文商述了目前国内稀浆封层沥青乳化荆(木质胺)质 量受主要原料未质素影响较大，产品质量不魑定。封层施工后，开教交 通时间长。mk系列乳化翻合成，乳化试验及混合料试验。研览证明 mk系列乳化剂分别具有不需调ph值，高温季节可施工的新型的多 功能慢裂快凝型阳离子沥青乳化剂。 关键调】：阳离子沥青乳化剂慢裂快凝稀浆封层改性剂研究1前言我国公路运输事业随国民经济的发展而迅速地发展，到2000年全国公路要新增74万 公里高速公路新增3200公里使全国公路总里程达130多万公里以上，高速公路超过8000 多公里，投资总规模达到5000多亿元

2、。照交通运输事业的迅猛发展，公路大交通量、重载荷 的现象巳越来越普遍。加之日益增加的交通量使公路路面磨损加快破坏情况也日趋严重， 从而引起路面变坏。降低行车速度，增加车辆磨损与油耗。在这种情况下，人们迫切需要一种 快速有效的方法来加强对已有路面的维护，提高养护质量，节省沥青和资金。稀浆封展是目 前较为普遍应用的道路养护技术，它利用乳化沥青特性，由于成本低，在常温下，用较少的 沥青材料，较快的速度治j盘路面裂缝、光滑、老化、松散、坑洼等病害，从而显著提高路面的防 水抗滑平整耐磨性能。我国从1987年起开始稀浆封层的推广，为配合这一新技术的推广应用，山西省化工研 究所从1983年开始立项研制开发慢

3、裂型阳离子沥青乳化剂(rhc01)一术质胺1985年6 月通过省级鉴定同年投入工业化生产。随后又对木质胺进行改性。改性后的木质胺，除保持 原有的性能外提高了乳液的贮存稳定性，减少了乳液的结皮现象，使产品成本降低约40 比一些阴离子沥青乳化荆的价格还低，是国内稀浆封层用得最多的乳化剂。由于生产木质胺的主要原料木质素的质量受造纸原料及工艺，特别是木质索的分离、提 纯方法影响较大，往往使木质素有时含有大量的灰份和纤维紊等杂质。这样造成木质胺及其 沥青乳液质量不稳定，从而直接影响到稀浆封层的施工和质量。另外，从稀浆封层施工中发现，用木质胺这种慢裂慢凝型阳离子沥青乳化剂制备的沥青 乳液，在稀浆封层藏工后

4、破乳、开放交通时间长(45)小列。若在低温气候下旖工或遇上阴103湿。封闭交通时间就更长直接影响到在高等级公路、干线和城市道路上雎广应用。由此可 见，开发新型慢裂快凝型阳离子沥青乳化剂已迫在睫。1995年5月，根据新乡乳化剂新产品开发研讨会要求，河南省交通厅科技处又粒裂侠 凝型阳离子沥青乳化剂的开发列入计划由山西省化上研究所和河南省孟州市公路段联合 进行研究开发。经双方共同努力，于1996年下半年研制开发mkl型慢裂快凝阳离子沥青 乳化剂，同年12月通过河南省交通厅组织的专家技术鉴定。1997年3月投入工业化生产，该 项技术成果荣获河南省交通厅1997年度交通科学技术进步二辱奖。随后，又分别研

5、恻开发 戚mk一2型、mk一3壅慢裂快凝阳离子沥青乳化“l。mk一2、mk一3銎乳化剂。除具有 mk一1型乳化剂的慢裂快凝特性外，相比之下，可拌和时间均有明显改善。另外，mk一2型 乳化荆在配翩乳化剂水溶液时不需加酸调ph值。避免加酸造成对设备的庸蚀及环境污 染。而mk一3型乳化剂是针对高温季节时，丽青乳藏与矿科拌和、摊铺困难开发的新型乳化 荆，它可用于高温下乳液与矿科的拌和。2乳化剂的合成21技术路线的选择从理论上讲，不论是阴离子型还是阳离子型，不论是快凝型还是慢凝型沥青乳液都可用 于稀浆封层。用快凝型乳液时要加入缓破剂，用慢凝型乳液时可加入促凝荆。但要获得慢裂 快凝这种特定意义的乳液，要求

6、乳液应具有较高的稳定性及一定的可拌和时间。使乳液在拌 和、摊铺时不破乳，丽摊铺后尽快破乳，沥青裹覆在矿料表面形成封层，尽快开放交通。由此可见，对目前国内常用的术质胺、3一十八胺基一2一羟丙基氯化铵乳化荆。想通过 与非离子表面活性荆复配或选用合适的促凝剂或缓破剂来弥补乳化剂性能上的不足，以达 到快凝快开放交通的目的是非常困难的。为此，我们确定研制开发一系列新型的慢裂型，或 可拌和的快、中裂型阳离子沥青乳化剂。用这类乳化剂制备的沥青乳液在稀浆封层施工中， 乳液与矿料拌和摊铺时，能随麓工时气候、材料的变化等很方便地调整破乳和成型时间，以 满足不同稀浆的特殊需要。22mk系列乳化f4的合成 为了能够开

7、发出性能优良的乳化赉j，我们查阅了大量有关文献资料。发现，近年来国外用于稀浆封层的各种慢裂型，或可拌和的快、中裂型阳离子沥青乳液制备用的新型乳化剂相 继研制开发出来。如westvaco公司发明的indulin mqk、indulin mqk1m及akzo nobe公司发明的redicote e一4875等。象这类具有特殊结构和性能的酰胺基胺类化合 物能达到稀浆封层所要求的“馒裂快凝”的效果。indulin mqk、ndulin mqk一1m乳化 剂。其工艺合成路线主要由多元羧酸或酸酐与多胺缩合而成。多元羧酸主要有c2：一二羧酸 和c一三羧酸。结合国内现有原料，将经过改性的脂肪酸、多胺与催化赉j

8、通过缩合反应。得到mk系列 乳化与粘附性能亦均很好的酰胺基胺类乳化荆。3 mk系列乳化捐的乳化试验及混台料性能试验31乳化试验 用mk系列乳化荆反复进行多次乳化试验，试验结果较为理想。104321乳化荆用量的确定 mk系列乳化剂具有很强的乳化能力03的用量即能制得稳定合格的乳液。但要达到快凝快开放交通的要求，必须对每一种乳化剂进行一系列拌和试验来确定其最佳的乳化 剂用量。如mk一3型乳化剂，当乳化剂用量大于09时(不加添加剂)，就能达到快凝帙开 放交通稀浆封层的要求。312乳化剂的适用范围用mk系列乳化剂对不同产地、不同标号的沥青进行乳化试验，乳液均斧定，拌和可调 性好。说明mk系裂乳化剂具有

9、较为广惩的适应性。313乳藏性能用mk系列乳化剂对沥青进行乳化试验结果如下： 沥青：胜利100#、兰练100#、茂名60# 乳化剂用量：0315(占乳液总重) 油承比：60：40筛上剩余量()：微量 贮存稳定度ch。：合格 粘度c：l：14s 桔附性：很好314聚合物改性沥青乳液性能采用将不同改性荆mk一1蛰乳化剂配制的水溶与熔融的热沥青同时进入rhs一5型 乳化试验机来制备改性阳离子沥青乳藏，对比试验结果见表一1。改性荆： crlxsbrlsbrl胶乳 糖青：胜利100#油：水：60：乳化荆用量：1干胶占沥青：315表一l聚合物改性沥青乳液评价试t堵果曩 目crl scbrlsbrl上舄泉量

10、(*)0，278 o059 0010电拈虚ck23s 24s21燕发残留物音量() 630 6290 6220 贮存覆定度ch。478 o63 009 帕甜性试t2，3 23 231衡由此说明mk一1型乳化剂与阴、阳离子胶乳有良好的配伍性，通过乳化法能制备改性 沥青乳液，可用于改性稀浆封层。32混合料性能试验 为了达到慢裂快凝的目的，对其稀浆混合料进行以下几项性能试验。321可拌和时间试验可拌和时间是指混合料从加入乳化沥青开始。用腻子刀拌和混合料，拌和至混合料明显 拌不动为止的时间。这是模拟稀浆混合制的拌和、摊铺过程，用以确定评价稀浆混合料在破 乳之前可能拌和作业的时间及缓破荆用量的多少。矿料

11、：石灰石矿料级配采用型级配添加剂：mkl型、mk一-2型乳液采用硫酸铝，mk一3型乳液采用425#水泥。 最后确定混合料配比为：干矿料： 100克 乳液： 14克 水： 12克通过试验证明，可通过乳化剂、添加剂用量来调节可拌和时间，使稀浆混合料能满足普 通稀浆封层及聚合物改性稀浆封层机械施工的要求。322粘结力试验粘结力试验是测定稀浆封层摊铺后。乳液破乳凝固后到沥青薄膜已经完全粘附在矿料 表面之上，可以开放交通恢复行车所需时间。它是模拟汽车轮胎刹车或转弯时对封层的影 响。当粘结力达到12kgem时。混合料已经破乳并开始凝结。达到20kgcm时，封层可开放 交通。杠一2不同时间拈结力的太小i时问

12、(min)0 15304560l牯结yj(kgcm)0 1156 18 215根据issa技术规程快凝快开放交通的稀浆封层。则要求30rain时，粘结力达到12kgcm60min时粘结力达到20kgcm。从表中粘结力数据可以看出，这种配比的稀浆封 层达到了快凝快开放交通的目的。干矿料：乳液：水=100：16：10323湿轮磨耗试验这项试验是确定稀浆混合料中乳化沥青的合适用量，即最佳油石比。也是检验沥青与矿 料裹覆后的耐磨强度，这种试验就是模拟车轮行走时汽车轮胎对沥青路面磨损试验。106表一3程轮磨耗试验记录矿辩重量 乳藏 ，卜加永水泥崔耗羹试样重 唐耗后试样 磨耗值鼻号t_) ()() (b)

13、(g)()0 l船808 1呛5 1蝴25b 800144明8 l瞄1啪23干r辩：乳麓：承：木靠-ioo：16：io：i b千r辩：乳囊：水：永电ioo：18：11：14 mk系列乳化荆的抗删藩性 通过煮沸和粘附性试验，发现mk系列乳化剂的抗剥落性能很好。mk系列乳化剂之所以具有良好的抗剥落性，能改性酸性矿料的粘附性，也正是由其本身的碱性。这种碱性来 源于其结构中胺基基团，在沥青一矿料界面上乳化剂非极性碳氢键伸入沥青中带正电荷的 胺基碱性基团与酸性矿料表面负电子作用。作为联接桥加强了沥青一矿料的结合，从而使沥 青均匀地囊覆在矿料表面。因此mk系列乳化剂用于生产乳化沥青，实际上起到了乳化剂和 抗剥落剂的双重作用。5结伦 在快凝快开放交通稀浆封层施工中。乳化剂是影响沥青乳液性能的一个重要因素。乳化荆的性质将决定乳液的破乳类型、固化、开放交通的时间。我们研制开发的mk系列乳化剂 具有以下一些特点：(i)通过研究、试验证明：mk系列乳化剂属于一类新型的多功能慢裂快凝型阳离子沥 青乳化剂乳化能