《乳化沥青制备、性能及应用》 中国石油大学

1、乳化沥青的制备、性能及应用乳化沥青的制备、性能及应用全国全国“乳化沥青创新技术与沥青乳化沥青创新技术与沥青路面预防性养护路面预防性养护”技术交流研讨技术交流研讨会会 石油沥青：石油沥青： 原料：原料：减压渣油减压渣油 特点：特点：黑色固态或半固态粘稠物质黑色固态或半固态粘稠物质 主要用途：主要用途：道路建设、建筑工程、水利工程、道路建设、建筑工程、水利工程、管道防腐、电器绝缘、油漆、农林等管道防腐、电器绝缘、油漆、农林等主要内容主要内容1 1 乳化沥青的概念及用途乳化沥青的概念及用途2 2 乳化沥青的制备方法乳化沥青的制备方法3 3 乳化沥青的性能及其主要影响因素乳化沥青的性能及其主要影响因素

2、4 4 沥青组成结构及对沥青乳液稳定性的影响沥青组成结构及对沥青乳液稳定性的影响 5 5 乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响6 6 乳化沥青的破乳及其影响因素乳化沥青的破乳及其影响因素7 7 乳化沥青的新用途乳化沥青的新用途8 8 课题组主要科研简介课题组主要科研简介9 9 结语结语 1 1 乳化沥青的概念及用途乳化沥青的概念及用途 1.1 1.1 乳化沥青的概念乳化沥青的概念 （1 1）什么是乳化沥青？）什么是乳化沥青？（emulsified asphalt、asphalt emulsion ） 乳化沥青是将热熔的石油沥青，经过机械作用，以细小的微粒分散乳化

3、沥青是将热熔的石油沥青，经过机械作用，以细小的微粒分散到含有乳化剂、稳定剂的水溶液中形成的水包油乳状液。到含有乳化剂、稳定剂的水溶液中形成的水包油乳状液。显微镜下的乳化沥青显微镜下的乳化沥青乳化沥青概念图乳化沥青概念图 1.1 1.1 乳化沥青的概念乳化沥青的概念 （2 2）为什么要将沥青乳化？）为什么要将沥青乳化？ 石油沥青在常温下是一种半固体粘稠状物质，必须首先将其转变石油沥青在常温下是一种半固体粘稠状物质，必须首先将其转变为液态方可在工程中应用。为液态方可在工程中应用。沥青转化为液体的主要方法：沥青转化为液体的主要方法： 加热融化加热融化 溶剂稀释溶剂稀释 加水乳化加水乳化要考虑的因素：

4、成本、污染、方便施工要考虑的因素：成本、污染、方便施工 1 1 乳化沥青的概念及用途乳化沥青的概念及用途乳化沥青在发达国家得到广泛应用。原因：乳化沥青在发达国家得到广泛应用。原因： 环保，节省能源、节省资源环保，节省能源、节省资源 公路维修养护技术很多都适合使用甚至只能使用乳公路维修养护技术很多都适合使用甚至只能使用乳化沥青作为结合料化沥青作为结合料 乳化沥青技术的不断进步，使乳化沥青质量不断提高乳化沥青技术的不断进步，使乳化沥青质量不断提高 乳化沥青应用新技术也在不断涌现乳化沥青应用新技术也在不断涌现 1 1 乳化沥青的概念及用途乳化沥青的概念及用途 1.1 1.1 乳化沥青的概念乳化沥青的

5、概念（3 3）乳化沥青的优势）乳化沥青的优势 1.2 1.2 乳化沥青的用途乳化沥青的用途 公路中的应用公路中的应用 微表处和稀浆封层用微表处和稀浆封层用 沥青路面冷再生用沥青路面冷再生用 碎石封层用碎石封层用 高渗透乳化沥青（透层油）高渗透乳化沥青（透层油） 粘层乳化沥青粘层乳化沥青 冷填补材料、冷灌缝材料冷填补材料、冷灌缝材料 铁路中的应用铁路中的应用 CACA砂浆（高铁）砂浆（高铁） 乳化沥青道床乳化沥青道床 1 1 乳化沥青的概念及用途乳化沥青的概念及用途 1.2 1.2 乳化沥青的用途乳化沥青的用途 其他应用领域其他应用领域 建筑屋面及洞库防水建筑屋面及洞库防水 金属材料的表面防腐金

6、属材料的表面防腐 农业土壤改良及植物栽培农业土壤改良及植物栽培 沙漠固沙防沙沙漠固沙防沙 铁路公路护坡铁路公路护坡 油井堵水与固砂等油井堵水与固砂等 1 1 乳化沥青的概念及用途乳化沥青的概念及用途用量：中国：近百万吨用量：中国：近百万吨2.1 2.1 沥青乳化的基本原理沥青乳化的基本原理DEFORMATIONRUPTURE/CAPTURERULE OF THUMB: R / EPARTICLE SIZE, R, IS PROPORTIONAL TOSURFACE TENSION, , DIVIDED BY MILLING ENERGY,E 2 2 乳化沥青的制备方法乳化沥青的制备方法 2 2

7、 乳化沥青的制备方法乳化沥青的制备方法2.2 2.2 沥青乳化的基本条件沥青乳化的基本条件： 加热：熔化沥青（热能）加热：熔化沥青（热能） 胶体磨：进行研磨（机械能）胶体磨：进行研磨（机械能） 乳化剂：降低界面张力（化学能）乳化剂：降低界面张力（化学能） 2 2 乳化沥青的制备方法乳化沥青的制备方法胶体磨的作用：进行胶体磨的作用：进行研磨研磨（机械能）（机械能） 热熔的沥青和乳化剂水溶液在通过胶体磨定盘热熔的沥青和乳化剂水溶液在通过胶体磨定盘与高速转动的转盘之间的间隙时被剪切，实现沥与高速转动的转盘之间的间隙时被剪切，实现沥青在水相中的分散。青在水相中的分散。胶体磨的基本结构：胶体磨的基本结构

8、：定盘、转盘定盘、转盘实验室小型胶体磨实验室小型胶体磨2.3 2.3 胶体磨及基本结构胶体磨及基本结构：（colloid mill ）DALWORTHDALWORTH高剪切胶体磨高剪切胶体磨润滑油系统压力表润滑油系统压力表胶体磨后轴温度表胶体磨后轴温度表胶体磨前轴温度表胶体磨前轴温度表胶体磨定盘与转盘胶体磨定盘与转盘 2 2 乳化沥青的制备方法乳化沥青的制备方法Mill in stainless steel （中国石油大学）（中国石油大学） 2 2 乳化沥青的制备方法乳化沥青的制备方法2.4 2.4 实验胶体磨实验胶体磨中国石油大学中国石油大学) ) 2 2 乳化沥青的制备方法乳化沥青的制备方

9、法2.4 2.4 实验胶体磨实验胶体磨乳化沥青制备工艺流程乳化沥青制备工艺流程 2 2 乳化沥青的制备方法乳化沥青的制备方法2.5 2.5 乳化沥青制备工艺流程乳化沥青制备工艺流程阳离子乳化沥青制备工艺流程阳离子乳化沥青制备工艺流程 2 2 乳化沥青的制备工艺乳化沥青的制备工艺2.5 2.5 乳化沥青制备工艺流程乳化沥青制备工艺流程乳化沥青中型装置乳化沥青中型装置（中国石油大学）（中国石油大学）乳化沥青中型装置乳化沥青中型装置（中国石油大学）（中国石油大学） 2 2 乳化沥青的制备方法乳化沥青的制备方法 乳化剂的作用：乳化剂的作用： 降低界面张力降低界面张力 改善界面膜性质改善界面膜性质 使沥

10、青微粒带电使沥青微粒带电 2.6 2.6 乳化剂乳化剂3 3 乳化沥青的性能及其主要影响因素乳化沥青的性能及其主要影响因素 乳化沥青体系的特点：乳化沥青体系的特点： 热力学不稳定体系热力学不稳定体系 不能从根本上改变沥青性能不能从根本上改变沥青性能 沥青乳化过程关注的核心：沥青乳化过程关注的核心： 乳化沥青的稳定与破坏（破乳）乳化沥青的稳定与破坏（破乳） 3 3 乳化沥青的性能及其主要影响因素乳化沥青的性能及其主要影响因素 乳化沥青性能指标体系与用途密切相关乳化沥青性能指标体系与用途密切相关 道路乳化沥青指标体系相对比较成熟道路乳化沥青指标体系相对比较成熟3.1 3.1 乳化沥青的性能指标乳化

11、沥青的性能指标（1 1）道路乳化沥青品种及适用范围）道路乳化沥青品种及适用范围 3 3 乳化沥青的性能及其主要影响因素乳化沥青的性能及其主要影响因素 3.1 3.1 乳化沥青的性能指标乳化沥青的性能指标（2 2）道路用乳化沥青技术要求）道路用乳化沥青技术要求 3 3 乳化沥青的性能及其主要影响因素乳化沥青的性能及其主要影响因素 （3 3）乳化沥青技术指标体系乳化沥青技术指标体系 美国体系、日本体系、法国体系、中国体系美国体系、日本体系、法国体系、中国体系 乳化沥青有其特殊性，是针对工程设计的产乳化沥青有其特殊性，是针对工程设计的产品，没有固定的配方，满足材料技术指标要求并不品，没有固定的配方，

12、满足材料技术指标要求并不能说明可以满足工程应用要求。能说明可以满足工程应用要求。3 3 乳化沥青的性能及其主要影响因素乳化沥青的性能及其主要影响因素 3.1 3.1 乳化沥青的性能指标乳化沥青的性能指标（3 3）乳化沥青技术指标体系）乳化沥青技术指标体系 技术指标分类：交通部部颁标准中的技术指标分类：交通部部颁标准中的乳化沥青技术乳化沥青技术指标，可以归纳为三类：指标，可以归纳为三类： 生产性能指标：筛上剩余量，贮存稳定性生产性能指标：筛上剩余量，贮存稳定性 施工性能指标：粘度、离子电荷，破乳速度施工性能指标：粘度、离子电荷，破乳速度 路用性能指标：蒸发残留物性质，粘附性，路用性能指标：蒸发残

13、留物性质，粘附性，拌和试验拌和试验3 3 乳化沥青的性能及其主要影响因素乳化沥青的性能及其主要影响因素 3.1 3.1 乳化沥青的性能指标乳化沥青的性能指标 贮存稳定性：贮存稳定性：乳化剂、稳定剂、水相粘度、粒度乳化剂、稳定剂、水相粘度、粒度分布、两相密度差分布、两相密度差3 3 乳化沥青的性能及其主要影响因素乳化沥青的性能及其主要影响因素 3.2 3.2 影响乳化沥青技术指标的主要因素影响乳化沥青技术指标的主要因素 粘度：水相粘度、粒度分布粘度：水相粘度、粒度分布 粒子电荷：乳化剂类型粒子电荷：乳化剂类型 破乳速度：乳化剂（稳定剂）类型、乳化剂结构破乳速度：乳化剂（稳定剂）类型、乳化剂结构蒸

14、发残留物性质：基质沥青性质、乳化剂品质蒸发残留物性质：基质沥青性质、乳化剂品质 粘附性：乳化剂类型、粒度分布、配伍性、沥青组成粘附性：乳化剂类型、粒度分布、配伍性、沥青组成拌合性能：乳化剂（稳定剂）类型、粒度分布、拌合性能：乳化剂（稳定剂）类型、粒度分布、配伍性配伍性3 3 乳化沥青的性能及其主要影响因素乳化沥青的性能及其主要影响因素 3.2 3.2 影响乳化沥青技术指标的主要因素影响乳化沥青技术指标的主要因素 沥青乳液属热力学不稳定体系。制备及应用中稳定沥青乳液属热力学不稳定体系。制备及应用中稳定与破乳是矛盾的，不同应用体系对稳定性要求不一。与破乳是矛盾的，不同应用体系对稳定性要求不一。 沥

15、青（改性沥青）的性质：组成、结构沥青（改性沥青）的性质：组成、结构 乳化剂、稳定剂、助剂乳化剂、稳定剂、助剂 水质：无机盐类水质：无机盐类 乳化设备：搅拌、剪切、研磨乳化设备：搅拌、剪切、研磨粒度及分布粒度及分布3 3 乳化沥青的性能及其主要影响因素乳化沥青的性能及其主要影响因素 3.3 3.3 影响乳化沥青稳定性的主要因素影响乳化沥青稳定性的主要因素 主要影响因素包括：主要影响因素包括：4 4 沥青组成结构及对沥青乳液稳定性的影响沥青组成结构及对沥青乳液稳定性的影响 石油沥青：石油沥青： 原料：原料：减压渣油减压渣油 特点：特点：黑色固态或半固态粘稠物质黑色固态或半固态粘稠物质 主要用途：主

16、要用途：道路建设、建筑工程、水利工程、道路建设、建筑工程、水利工程、管道防腐、电器绝缘、油漆、农林等管道防腐、电器绝缘、油漆、农林等4 4 沥青组成结构及对沥青乳液稳定性的影响沥青组成结构及对沥青乳液稳定性的影响 4.1 4.1 石油沥青的组成结构石油沥青的组成结构 石油沥青的分离方法：石油沥青的分离方法： 按极性和官能团分离：按极性和官能团分离： 氧化铝、硅胶、离子交换树脂（氧化铝、硅胶、离子交换树脂（IECIEC） 按分子量分离：按分子量分离： 体积排出色谱、高压液相色谱（体积排出色谱、高压液相色谱（HPLCHPLC） 两维分离：两维分离： 以上两种分离方法的结合以上两种分离方法的结合4

17、4 沥青组成结构及对沥青乳液稳定性的影响沥青组成结构及对沥青乳液稳定性的影响 4.1 4.1 石油沥青的组成结构石油沥青的组成结构 石油沥青极性四组分与官能团四组分：石油沥青极性四组分与官能团四组分： 极性四组分（极性四组分（SARASARA）：正庚烷、氧化铝）：正庚烷、氧化铝 饱和分、芳香分、胶质、沥青质饱和分、芳香分、胶质、沥青质 官能团四组分：用离子交换树脂（官能团四组分：用离子交换树脂（IECIEC） 酸性分、碱性分、两性分、中性分酸性分、碱性分、两性分、中性分 各组分分子量范围：胶各组分分子量范围：胶质为质为1000100030003000、沥青质、沥青质为为300030001000

18、0100004 4 沥青组成结构及对沥青乳液稳定性的影响沥青组成结构及对沥青乳液稳定性的影响 石油沥青极性四组分含量石油沥青极性四组分含量 几种石油沥青的四组分测定结果几种石油沥青的四组分测定结果4 4 沥青组成结构及对沥青乳液稳定性的影响沥青组成结构及对沥青乳液稳定性的影响 4.1 4.1 石油沥青的组成结构石油沥青的组成结构 石油沥青的微观结构石油沥青的微观结构：胶体分散体系：胶体分散体系AsphalteneResin 石油沥青是一种胶石油沥青是一种胶体分散体系，其分体分散体系，其分散相是以沥青质为散相是以沥青质为核心吸附部分胶质核心吸附部分胶质而形成的胶束，连而形成的胶束，连续相是由饱和

19、分和续相是由饱和分和芳香分组成的油相芳香分组成的油相 沥青的理化性质和使用性能在很大程度上取决于其胶体体系沥青的理化性质和使用性能在很大程度上取决于其胶体体系的性质，而能否形成稳定的胶体体系又与其化学组成密切相关的性质，而能否形成稳定的胶体体系又与其化学组成密切相关 4 4 沥青组成结构及对沥青乳液稳定性的影响沥青组成结构及对沥青乳液稳定性的影响 4.2 4.2 石油沥青各组分的结构及特性石油沥青各组分的结构及特性- -元素组成元素组成两种沥青及其组分的元素组成两种沥青及其组分的元素组成沥青沥青 组组 分分元元 素素 组组 成成C C10102 2H H10102 2N N10102 2S S

20、10102 2O O10102 2H/CH/C原子比原子比辽辽河河沥沥青青沥青沥青86.2986.2910.6010.600.970.970.340.341.801.801.471.47极性极性组分组分饱和分饱和分85.6285.6212.7212.72- -0.150.151.511.511.771.77芳香分芳香分86.9686.9610.4010.400.450.450.550.551.641.641.421.42胶质胶质79.4379.439.359.351.461.460.260.269.509.501.401.40沥青质沥青质84.684.68.768.761.801.800.25

21、0.254.594.591.231.23官能官能团组团组分分酸性分酸性分80.780.710.0310.031.341.340.360.367.577.571.481.48碱性分碱性分84.8384.839.739.732.182.180.330.332.932.931.371.37两性分两性分77.4477.448.468.462.862.860.320.3210.9210.921.301.30中性分中性分85.885.811.4111.410.550.550.450.451.791.791.581.58孤孤岛岛沥沥青青沥青沥青84.0084.0010.7510.750.700.702.01

22、2.012.542.541.541.54极性极性组分组分饱和分饱和分83.5283.5212.5312.53- -0.550.553.43.41.791.79芳香分芳香分84.4184.4110.2910.290.390.392.272.272.642.641.451.45胶质胶质81.981.99.939.931.291.291.811.815.075.071.441.44沥青质沥青质81.881.88.628.621.331.333.043.045.215.211.261.26官能官能团组团组分分酸性分酸性分79790606101001010 074742 217178.028.021 1

23、5252碱性分碱性分828220209 916161 190903 367673.073.071 13434两性分两性分767605058 818182 239392 2646410.7410.741 12929中性分中性分84844646111126260 047472 259591.221.221 160604 4 沥青组成结构及对沥青乳液稳定性的影响沥青组成结构及对沥青乳液稳定性的影响 4.2 4.2 石油沥青各组分的结构及特性石油沥青各组分的结构及特性- -酸值酸值两种沥青及其组分的酸值测定结果两种沥青及其组分的酸值测定结果 酸值酸值/(mgg-1) 沥沥青青组分组分辽河沥青辽河沥青孤

24、岛沥青孤岛沥青胶质胶质1.5691.821沥青质沥青质10.8422.887酸性分酸性分69.95077.546碱性分碱性分0.4511.035两性分两性分37.65042.227中性分中性分0.2431.138沥青沥青8.2853.4484 4 沥青组成结构及对沥青乳液稳定性的影响沥青组成结构及对沥青乳液稳定性的影响 4.2 4.2 石油沥青各组分的结构及特性石油沥青各组分的结构及特性- -碱氮值碱氮值两种沥青及其组分的碱氮值测定结果两种沥青及其组分的碱氮值测定结果 碱氮值碱氮值/(ugg-1) 沥沥青青组分组分辽河沥青辽河沥青孤岛沥青孤岛沥青胶质胶质4622.113589.12沥青质沥青质

25、6601.243331.91酸性分酸性分1217.46771.67碱性分碱性分9219.658636.10两性分两性分6308.534983.56中性分中性分728.55313.96沥青沥青3399.002736.004 4 沥青组成结构及对沥青乳液稳定性的影响沥青组成结构及对沥青乳液稳定性的影响 4.2 4.2 石油沥青各组分的结构及特性石油沥青各组分的结构及特性- -红外光谱红外光谱 极性四组分极性四组分的的饱和分饱和分中无明显的芳环和杂原子官能团吸收峰，而以中无明显的芳环和杂原子官能团吸收峰，而以CH2CH2链的吸收链的吸收(2920 cm(2920 cm-1-1, 2870 cm, 2

26、870 cm-1 -1 ) ) 为主；为主；芳香分芳香分中有明显的芳烃吸中有明显的芳烃吸收峰收峰(1608.6cm(1608.6cm-1-1) )；胶质、沥青质胶质、沥青质中明显出现杂原子吸收峰中明显出现杂原子吸收峰(C=O 1700cm(C=O 1700cm-1-1, , N-HN-H、O-H 3300cmO-H 3300cm-1-1) )。 官能团四组分官能团四组分的的中性分中性分中无明显的中无明显的O O、N N等杂原子官能团吸收峰出现，等杂原子官能团吸收峰出现，而以链烃吸收峰而以链烃吸收峰(2920 cm(2920 cm-1-1, 2870cm, 2870cm-1-1) )为主；为主；

27、酸性分酸性分中明显出现了羰基中明显出现了羰基吸收峰（吸收峰（1714.9cm1714.9cm-1-1）和含）和含-OH-OH的酸性基团吸收峰（的酸性基团吸收峰（1310cm1310cm-1-1）；）；碱性分碱性分中无明显的羰基吸收峰；中无明显的羰基吸收峰；两性分两性分中既有中既有OHOH的酸性基团吸收峰也有碱性的酸性基团吸收峰也有碱性氮吸收峰氮吸收峰(O-H(O-H、N-H 2500 cmN-H 2500 cm-1-13500cm3500cm-1-1) )。 4 4 沥青组成结构及对沥青乳液稳定性的影响沥青组成结构及对沥青乳液稳定性的影响 4.2 4.2 石油沥青各组分的结构及特性石油沥青各组

28、分的结构及特性- -界面张力界面张力 0 1 2 3 4 5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 1 2 3 4 5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 F B E D C / (mN.m-1) w 102 B B 沥青；沥青； C C 饱和分；饱和分； D D 芳香分；芳香分； E E 胶质；胶质； F F 沥青质沥青质(50(50，蒸馏水，蒸馏水) )沥青极性四组分的油水界面张力沥青极性四组分的油水界面张力 沥青质界面张力最低，饱和沥青质界面张力最低，饱和分界面张力最高分界面张力最高4 4 沥青组成结构及对沥青乳液稳定性的影响沥青组成结构及对沥青乳液稳定性的

29、影响 4.2 4.2 石油沥青各组分的结构及特性石油沥青各组分的结构及特性- -界面张力界面张力沥青官能团四组分的油水界面张力沥青官能团四组分的油水界面张力 两性分和酸性分界面张力最两性分和酸性分界面张力最低，中性分界面张力最高低，中性分界面张力最高 0 1 2 3 4 5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 1 2 3 4 5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 C E B D F / (mNm-1) w 102 B 沥青；沥青； C 酸性分；酸性分； D 碱性分；碱性分； E 两性分；两性分； F 中性分中性分 (50，蒸馏水，蒸馏水)4 4 沥青组成结构及

30、对沥青乳液稳定性的影响沥青组成结构及对沥青乳液稳定性的影响 4.2 4.2 石油沥青各组分的结构及特性石油沥青各组分的结构及特性 从制备乳化沥青角度看：从制备乳化沥青角度看： 沥青中的活性组分，主要是极性四组分中的沥青中的活性组分，主要是极性四组分中的沥青质沥青质、官能团组分中的、官能团组分中的酸性分酸性分和和两性分两性分。油相高芳香度、。油相高芳香度、水相碱性条件下有利于沥青乳状液的稳定。水相碱性条件下有利于沥青乳状液的稳定。乳化剂结构基本要素乳化剂结构基本要素5 5 乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响 5.1 5.1 乳化剂的基本特点乳化剂的基本特点头部带

31、电荷头部带电荷Tail group5 5 乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响 5.1 5.1 乳化剂的基本特点乳化剂的基本特点Oil (Asphalt) PhaseWater PhasePolar headgroups absorbin waterphaseNonpolartail groupsabsorb inoil phase乳化剂亲水性和疏水性部分在不同层的取向乳化剂亲水性和疏水性部分在不同层的取向5 5 乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响 5.1 5.1 乳化剂的基本特点乳化剂的基本特点乳化剂结构决定水溶性（乳化剂结构

32、决定水溶性（CMC、HLB值）值）5 5 乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响 5.1 5.1 乳化剂的基本特点乳化剂的基本特点降低水空气界面水的表面张力降低水空气界面水的表面张力5 5 乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响 5.1 5.1 乳化剂的基本特点乳化剂的基本特点Water filmUpon increasing area of film by the amount dA, the surface energy () of the film increases by *dA.Motion of wire is oppos

33、ed by a force f. The energy of oppositionis given by f*dx. Therefore, f*dx = *dAor, f/2l = dxLength, l被拉长的薄膜的表面张力被拉长的薄膜的表面张力5 5 乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响 降低水空气界面水的表面张力降低水空气界面水的表面张力Chocolate candy bar manufacturers use the chemical process of hydrogenation (adding hydrogen across double bond

34、s) to convert unsaturated fatty acids in the cacao oils to saturated fatty acids, thereby increasing the softening point of the chocolate so it will not melt at ambient temperatures. The hydrogenated hydrocarbon tails pack more closely, due to van der Waals attractive energy, and require more heat e

35、nergy (than non-hydrogenated tails) to “unpack” and become liquid.OOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOHCOOHCUnsaturated cis isomer and trans oleic acid isomersClose packing of cis and trans isomers is notpossible because the “bend” in the cis fatty chainprevents packing. Less molecules

36、of oleic acid exist per unit area than molecules of stearic acid. Oleic acid also is liquid at room temperature.Saturated stearic acidClose packing of saturated molecules (ones with no double bonds in the fatty chains) is favorable. Close packing makes stearic acid a solid at 25C. Energy (in the for

37、m of heat) must be added to overcome the energy of attraction between the fatty chains. The energy of attraction is call van der Waals force.WATERAIR OROILLAYER油水界面乳化剂的取向（紧密、非紧密）油水界面乳化剂的取向（紧密、非紧密）5 5 乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响 5.1 5.1 乳化剂的基本特点乳化剂的基本特点小常识：反式脂肪酸小常识：反式脂肪酸5 5 乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响乳化

38、剂类型及对沥青乳液稳定性的影响 脂肪酸脂肪酸是一类羧酸化合物，由碳氢组成的烃类基团连结羧基所构成。是一类羧酸化合物，由碳氢组成的烃类基团连结羧基所构成。这些脂肪酸分子可以是饱和的，即所有碳原子相互连接，饱和的分子室温这些脂肪酸分子可以是饱和的，即所有碳原子相互连接，饱和的分子室温下是固态。当链中碳原子以双键连接时，脂肪酸分子可以是不饱和的。当下是固态。当链中碳原子以双键连接时，脂肪酸分子可以是不饱和的。当一个双键形成时，这个链存在两种形式：一个双键形成时，这个链存在两种形式：顺式和反式。顺式（顺式和反式。顺式（ciscis）键看）键看起来象起来象U U型，反式（型，反式（transtrans）

39、键看起来象线形。）键看起来象线形。顺式键形成的不饱和脂肪酸顺式键形成的不饱和脂肪酸室温下是液态如植物油，反式键形成的不饱和脂肪酸室温下是固态。室温下是液态如植物油，反式键形成的不饱和脂肪酸室温下是固态。 植物油植物油加氢加氢可将顺式不饱和脂肪酸转变成室温下更稳定的固态反式脂可将顺式不饱和脂肪酸转变成室温下更稳定的固态反式脂肪酸。制造商利用这个过程生产肪酸。制造商利用这个过程生产人造黄油人造黄油，也利用这个过程增加产品货架，也利用这个过程增加产品货架期和稳定食品风味。不饱和脂肪酸期和稳定食品风味。不饱和脂肪酸氢化氢化时产生的反式脂肪酸占时产生的反式脂肪酸占8%-70%8%-70%。 长期以来，人

40、们一直认为人造脂肪来自植物油，不会像动物脂肪那样长期以来，人们一直认为人造脂肪来自植物油，不会像动物脂肪那样导致肥胖，多吃无害。但是，近年来的研究却让人们逐渐看清了它的真面导致肥胖，多吃无害。但是，近年来的研究却让人们逐渐看清了它的真面目：目：“安全脂肪安全脂肪”居然会导致心脏病和糖尿病等疾病。居然会导致心脏病和糖尿病等疾病。 德国营养医学协会负责人安德雷德国营养医学协会负责人安德雷菲格教授指出，研究结果显示，对于菲格教授指出，研究结果显示，对于心血管疾病的发生发展，心血管疾病的发生发展，人造脂肪人造脂肪负有极大的责任，它导致负有极大的责任，它导致心血管疾病心血管疾病的几的几率是饱和脂肪酸的率

41、是饱和脂肪酸的3535倍，甚至还会损害人们的倍，甚至还会损害人们的认知功能认知功能。此外，人造脂肪。此外，人造脂肪还会诱发还会诱发肿瘤肿瘤（乳腺癌等）、哮喘、（乳腺癌等）、哮喘、2 2型糖尿病、过敏等疾病，对胎儿体重型糖尿病、过敏等疾病，对胎儿体重、青少年发育也有不利影响。菲格教授打了一个比方：如果在一份看上去、青少年发育也有不利影响。菲格教授打了一个比方：如果在一份看上去“大油大肉大油大肉”的浓汁肉排和一盘用人造脂肪做出来的炸薯条之间进行取舍，那的浓汁肉排和一盘用人造脂肪做出来的炸薯条之间进行取舍，那么选择前者更有利于健康。么选择前者更有利于健康。 小常识：反式脂肪酸小常识：反式脂肪酸5 5

42、 乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响 常见含反式脂肪酸的加工食品有：珍珠奶茶，薯条，薯片；蛋黄派或常见含反式脂肪酸的加工食品有：珍珠奶茶，薯条，薯片；蛋黄派或草莓派；大部分饼干；方便面；泡芙，薄脆饼，油酥饼，麻花；巧克力，草莓派；大部分饼干；方便面；泡芙，薄脆饼，油酥饼，麻花；巧克力，沙拉酱；奶油蛋糕，奶油面包；冰淇淋；咖啡伴侣或速溶咖啡。据报道：沙拉酱；奶油蛋糕，奶油面包；冰淇淋；咖啡伴侣或速溶咖啡。据报道：目前市面的珍珠奶茶多是用目前市面的珍珠奶茶多是用奶精奶精、色素、香精和木薯粉、色素、香精和木薯粉( (指奶茶中的珍珠指奶茶中的珍珠) )及自来水制成。而

43、奶精主要成分及自来水制成。而奶精主要成分氢化植物油氢化植物油，是一种反式脂肪酸。专家指，是一种反式脂肪酸。专家指出：每天一杯出：每天一杯500500毫升珍珠奶茶中反式脂肪酸含量已超出正常人体承受极毫升珍珠奶茶中反式脂肪酸含量已超出正常人体承受极限，饮用者易患心血管疾病。记者暗访得知：限，饮用者易患心血管疾病。记者暗访得知：1 1公斤奶精可调配公斤奶精可调配100100杯奶茶杯奶茶，其成本只有，其成本只有4 4至至6 6角钱，而售价高达角钱，而售价高达3 3至至6 6元不等。可谓一本万利。元不等。可谓一本万利。 当看到人造黄油时，使用最软当看到人造黄油时，使用最软的一种，通常这种含最少量的反式的

44、一种，通常这种含最少量的反式脂肪酸。最后，记住多吃水果，蔬脂肪酸。最后，记住多吃水果，蔬菜和全谷物，这些食物中含少量或菜和全谷物，这些食物中含少量或不含反式脂肪酸和饱和脂肪。不含反式脂肪酸和饱和脂肪。 含反式脂肪酸的食物含反式脂肪酸的食物- -珍珠奶茶珍珠奶茶 反式脂肪酸的来源反式脂肪酸的来源：氢化植物：氢化植物油油 ；牛、羊等反刍动物的肉和奶；牛、羊等反刍动物的肉和奶 ；温度过高的油（精炼油及烹调油；温度过高的油（精炼油及烹调油加热温度过高时，部分顺式脂肪酸加热温度过高时，部分顺式脂肪酸会转变为反式脂肪酸）。会转变为反式脂肪酸）。 结构决定乳液的拌合破乳速度结构决定乳液的拌合破乳速度快快慢慢

45、固定胺基头部固定胺基头部固定脂肪酸尾部固定脂肪酸尾部简单直链脂肪酸简单直链脂肪酸尾部尾部改性多齿脂肪酸改性多齿脂肪酸尾部尾部短链季铵盐头部短链季铵盐头部长链多胺头部长链多胺头部5 5 乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响 5.1 5.1 乳化剂的基本特点乳化剂的基本特点多头乳化剂结构示意图多头乳化剂结构示意图慢慢快快乳液凝固时间乳液凝固时间5 5 乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响 5.1 5.1 乳化剂的基本特点乳化剂的基本特点结构决定乳液的拌合破乳速度结构决定乳液的拌合破乳速度Rapid-setting emulsifier

46、s are single-headed, unbranchedmolecules, which pack closely at the oil-water interface,leading to a high positive charge density. Continuous-phase concentrations of these unbranched molecules tendto be low because of their low water solubility. Hydrodynamicvolumes are also low. Single-headed emulsi

47、fiers break uponloss of the single positive charge on the head group.Slow-setting, fatty-amidoamine emulsifiers are multi-headed,branched molecules. Such structures pack less tightly at the oil-water interface,leading to a lower positive charge density (relative to the rapid-set system). Water solub

48、ility of these branched, multi-headed molecules tends to be high leading to high continuous-phase concentrations, which aid in mixing. Multi-headed emulsifiers also can have one or more of the head groups neutralized without losing its emulsification capacity and without breaking.快裂乳化剂快裂乳化剂慢裂慢凝和慢裂快凝

49、乳化剂慢裂慢凝和慢裂快凝乳化剂STONESTONE= positively-charged head group= negatively-charged ion多头乳化剂结构多头乳化剂结构5 5 乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响 单头排列紧密，正离子易被中和单头排列紧密，正离子易被中和排列松散，多头中存留未被中和正离子排列松散，多头中存留未被中和正离子多头乳化剂的粘附性多头乳化剂的粘附性5 5 乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响 5.1 5.1 乳化剂的基本特点乳化剂的基本特点 阴离子阴离子 阳离子阳离子 非离子非离子 两性

50、离子两性离子5 5 乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响 乳化剂的类型乳化剂的类型5.2 5.2 乳化剂的分类乳化剂的分类5 5 乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响 5.2 5.2 乳化剂的分类乳化剂的分类世界各国常用沥青乳化剂类型及产品情况世界各国常用沥青乳化剂类型及产品情况 5 5 乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响 5.2 5.2 乳化剂的分类乳化剂的分类（1 1）阳离子沥青乳化剂阳离子沥青乳化剂 烷基胺类烷基胺类 烷基胺类，环氧乙烷二胺类，酰胺基胺类，咪唑啉类，烷基胺类，环氧乙烷二胺类，

51、酰胺基胺类，咪唑啉类，木质胺类，季铵盐类，脂肪酸酯季铵盐等木质胺类，季铵盐类，脂肪酸酯季铵盐等 H3C(CH2)n CH2NHCH2 CH2 CH2NH2 (n=1416) 酰胺基胺类酰胺基胺类 RCONH (CH2)2 NH (CH2)2NH2 对酰胺基胺类乳化剂合成原料进行选择及改性可制得对酰胺基胺类乳化剂合成原料进行选择及改性可制得快、中、慢裂快凝型。快、中、慢裂快凝型。5 5 乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响 5.2 5.2 乳化剂的分类乳化剂的分类（1 1）阳离子沥青乳化剂）阳离子沥青乳化剂 咪唑啉类咪唑啉类 木质胺类木质胺类 国内慢裂乳化剂的主要

52、品种。国内慢裂乳化剂的主要品种。 季铵盐型季铵盐型 5 5 乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响 5.2 5.2 乳化剂的分类乳化剂的分类（1 1）阳离子沥青乳化剂）阳离子沥青乳化剂 双季铵盐型双季铵盐型 脂肪酸酯季铵盐型脂肪酸酯季铵盐型5 5 乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响 5.2 5.2 乳化剂的分类乳化剂的分类（1 1）阳离子沥青乳化剂）阳离子沥青乳化剂 阳离子乳化剂的使用条件阳离子乳化剂的使用条件 不同类型的阳离子乳化剂有差异。不同类型的阳离子乳化剂有差异。 如咪唑啉类，水溶液如咪唑啉类，水溶液pH值在值在2.53.

53、5时时，所得沥青乳液的，所得沥青乳液的pH值正好落在值正好落在56的范围内，此时沥青残留物的粘附性、针入度的范围内，此时沥青残留物的粘附性、针入度、延伸度和软化点均符合路用沥青的技术指标。过高过低均不、延伸度和软化点均符合路用沥青的技术指标。过高过低均不合适。合适。5 5 乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响 5.2 5.2 乳化剂的分类乳化剂的分类（2 2）阴离子沥青乳化剂阴离子沥青乳化剂 脂羧酸盐脂羧酸盐 主要包括羧酸盐类、磺酸盐类、硫酸酯盐类、磷酸脂盐类等主要包括羧酸盐类、磺酸盐类、硫酸酯盐类、磷酸脂盐类等 烷基磺酸盐烷基磺酸盐 烷基苯磺酸盐烷基苯磺酸盐

54、烷基硫酸酯盐烷基硫酸酯盐 妥尔油酸妥尔油酸 松香酸、脂肪酸（油酸松香酸、脂肪酸（油酸、亚油酸）、亚油酸）5 5 乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响 5.2 5.2 乳化剂的分类乳化剂的分类（2 2）阴离子沥青乳化剂）阴离子沥青乳化剂 阴离子乳化剂的使用条件阴离子乳化剂的使用条件不同类型阴离子沥青乳化剂使用条件有差异。不同类型阴离子沥青乳化剂使用条件有差异。羧酸盐：羧酸盐：pHpH值值12-1312-13磺酸盐和硫酸盐：磺酸盐和硫酸盐：pHpH值值10-1210-12碱过量会对沥青残留物使用性能造成伤害。碱过量会对沥青残留物使用性能造成伤害。5 5 乳化剂类型及

55、对沥青乳液稳定性的影响乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响 5.2 5.2 乳化剂的分类乳化剂的分类（3 3）非离子沥青乳化剂非离子沥青乳化剂 一般有一般有C C12121818 的脂肪醇和的脂肪醇和C C8 8 1010 的烷基酚的环氧乙烷的烷基酚的环氧乙烷加成物是优良的乳化剂，环氧数低于加成物是优良的乳化剂，环氧数低于5 56 6 的为油溶性。常的为油溶性。常用的烷基酚聚氧乙烯醚（用的烷基酚聚氧乙烯醚（OPOP）的烃基一般含有）的烃基一般含有C C8 8C C2020，氧化，氧化乙烯的含量在乙烯的含量在85%85%99%99%左右。左右。 非离子乳化剂常与其它类型的乳化剂复合使用，用于调非离

56、子乳化剂常与其它类型的乳化剂复合使用，用于调整离子乳化剂的乳化性能。阳离子乳化性能差、稳定性差、整离子乳化剂的乳化性能。阳离子乳化性能差、稳定性差、耐硬水、钙分散能力较强，阴离子乳化沥青乳化能强、粒度耐硬水、钙分散能力较强，阴离子乳化沥青乳化能强、粒度细、耐盐和硬水能力差，非离子乳化沥青粒度大、耐盐耐硬细、耐盐和硬水能力差，非离子乳化沥青粒度大、耐盐耐硬水能力强、乳化能力强。阴离子易起泡、非离子易稳泡。水能力强、乳化能力强。阴离子易起泡、非离子易稳泡。5 5 乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响 5.2 5.2 乳化剂的分类乳化剂的分类（4 4）两性离子沥青乳化

57、剂两性离子沥青乳化剂 主要有主要有甜菜碱型、氨基酸型、咪唑啉型甜菜碱型、氨基酸型、咪唑啉型等，也有杂元素等，也有杂元素代替代替N N、P P 的，如的，如S S为阳离子基团活性中心的两性表面活性剂为阳离子基团活性中心的两性表面活性剂。其耐硬水、钙分散能力较强，与其他各类型的乳化剂有良。其耐硬水、钙分散能力较强，与其他各类型的乳化剂有良好的配伍性，但价格较高。好的配伍性，但价格较高。 两性离子乳化剂如：两性离子乳化剂如：5 5 乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响 5.3 5.3 乳化剂的复配乳化剂的复配乳化沥青的制备目标乳化沥青的制备目标 乳化沥青技术性能达到规

58、范要求乳化沥青技术性能达到规范要求 能满足施工对乳化沥青的使用性能要求能满足施工对乳化沥青的使用性能要求 乳化沥青的生产成本低乳化沥青的生产成本低 乳化剂开发的目标乳化剂开发的目标 乳化能力要强乳化能力要强 能控制：慢裂、快裂、中裂、慢裂快凝等破乳速度要求能控制：慢裂、快裂、中裂、慢裂快凝等破乳速度要求 能满足沥青微粒的电荷要求，形成双电层能满足沥青微粒的电荷要求，形成双电层 价格低廉、使用方便价格低廉、使用方便 由于沥青材料组成的复杂性及多样性，很多情况下由于沥青材料组成的复杂性及多样性，很多情况下需要乳化剂复配才能达到目标要求。需要乳化剂复配才能达到目标要求。（如（如HLBHLB）5 5

59、乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响乳化剂类型及对沥青乳液稳定性的影响 5.3 5.3 乳化剂的复配乳化剂的复配（1 1）非离子型与离子型乳化剂复配）非离子型与离子型乳化剂复配 离子型离子型乳化沥青中的粒子，由于乳化沥青中的粒子，由于静电斥力静电斥力而产生一定的张力，而产生一定的张力，使沥青乳液的稳定性降低。而与非离子型乳化剂复合使用时，二者使沥青乳液的稳定性降低。而与非离子型乳化剂复合使用时，二者将交替吸附在颗粒表面，大大降低了颗粒之间的静电张力，另外非将交替吸附在颗粒表面，大大降低了颗粒之间的静电张力，另外非离子乳化剂水化作用形成的水化层，对乳液的稳定性也有一定的协离子乳化剂水化作用形成的水

60、化层，对乳液的稳定性也有一定的协同效应。同效应。 十二烷基硫酸钠（十二烷基硫酸钠（SDSSDS）中加入少量十二烷基聚氧乙烯醚（）中加入少量十二烷基聚氧乙烯醚（C C1212E E5 5），可），可大大大大降低降低 CMCCMCSDSSDS及及SDSSDS 季胺盐或其他胺类表面活性剂和聚醚类非离子型乳化剂配合使用以季胺盐或其他胺类表面活性剂和聚醚类非离子型乳化剂配合使用以延延缓乳液破乳时间缓乳液破乳时间 木质素与长链脂肪胺、甲醛以及非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚木质素与长链脂肪胺、甲醛以及非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚通过曼尼通过曼尼西反应可西反应可合成合成出新型木质素类阳离子沥青乳化剂。该