MK系列陽離子瀝青乳化劑的研究

1、mk系列陽離子瀝青乳化劑的研究劉群 山西省化工研究所【內(nèi)窖摘要】：畚文商述了目前國內(nèi)稀漿封層瀝青乳化荊(木質(zhì)胺)質(zhì) 量受主要原料未質(zhì)素影響較大，產(chǎn)品質(zhì)量不魑定。封層施工后，開教交 通時間長。mk系列乳化翻合成，乳化試驗及混合料試驗。研覽證明 mk系列乳化劑分別具有不需調(diào)ph值，高溫季節(jié)可施工的新型的多 功能慢裂快凝型陽離子瀝青乳化劑。 關(guān)鍵調(diào)】：陽離子瀝青乳化劑慢裂快凝稀漿封層改性劑研究1前言我國公路運輸事業(yè)隨國民經(jīng)濟的發(fā)展而迅速地發(fā)展，到2000年全國公路要新增74萬 公里高速公路新增3200公里使全國公路總里程達(dá)130多萬公里以上，高速公路超過8000 多公里，投資總規(guī)模達(dá)到5000多億元

2、。照交通運輸事業(yè)的迅猛發(fā)展，公路大交通量、重載荷 的現(xiàn)象巳越來越普遍。加之日益增加的交通量使公路路面磨損加快破壞情況也日趨嚴(yán)重， 從而引起路面變壞。降低行車速度，增加車輛磨損與油耗。在這種情況下，人們迫切需要一種 快速有效的方法來加強對已有路面的維護，提高養(yǎng)護質(zhì)量，節(jié)省瀝青和資金。稀漿封展是目 前較為普遍應(yīng)用的道路養(yǎng)護技術(shù)，它利用乳化瀝青特性，由于成本低，在常溫下，用較少的 瀝青材料，較快的速度治j盤路面裂縫、光滑、老化、松散、坑洼等病害，從而顯著提高路面的防 水抗滑平整耐磨性能。我國從1987年起開始稀漿封層的推廣，為配合這一新技術(shù)的推廣應(yīng)用，山西省化工研 究所從1983年開始立項研制開發(fā)慢

3、裂型陽離子瀝青乳化劑(rhc01)一術(shù)質(zhì)胺1985年6 月通過省級鑒定同年投入工業(yè)化生產(chǎn)。隨后又對木質(zhì)胺進行改性。改性后的木質(zhì)胺，除保持 原有的性能外提高了乳液的貯存穩(wěn)定性，減少了乳液的結(jié)皮現(xiàn)象，使產(chǎn)品成本降低約40 比一些陰離子瀝青乳化荊的價格還低，是國內(nèi)稀漿封層用得最多的乳化劑。由于生產(chǎn)木質(zhì)胺的主要原料木質(zhì)素的質(zhì)量受造紙原料及工藝，特別是木質(zhì)索的分離、提 純方法影響較大，往往使木質(zhì)素有時含有大量的灰份和纖維紊等雜質(zhì)。這樣造成木質(zhì)胺及其 瀝青乳液質(zhì)量不穩(wěn)定，從而直接影響到稀漿封層的施工和質(zhì)量。另外，從稀漿封層施工中發(fā)現(xiàn)，用木質(zhì)胺這種慢裂慢凝型陽離子瀝青乳化劑制備的瀝青 乳液，在稀漿封層藏工后

4、破乳、開放交通時間長(45)小列。若在低溫氣候下旖工或遇上陰103濕。封閉交通時間就更長直接影響到在高等級公路、干線和城市道路上雎廣應(yīng)用。由此可 見，開發(fā)新型慢裂快凝型陽離子瀝青乳化劑已迫在睫。1995年5月，根據(jù)新鄉(xiāng)乳化劑新產(chǎn)品開發(fā)研討會要求，河南省交通廳科技處又粒裂俠 凝型陽離子瀝青乳化劑的開發(fā)列入計劃由山西省化上研究所和河南省孟州市公路段聯(lián)合 進行研究開發(fā)。經(jīng)雙方共同努力，于1996年下半年研制開發(fā)mkl型慢裂快凝陽離子瀝青 乳化劑，同年12月通過河南省交通廳組織的專家技術(shù)鑒定。1997年3月投入工業(yè)化生產(chǎn)，該 項技術(shù)成果榮獲河南省交通廳1997年度交通科學(xué)技術(shù)進步二辱獎。隨后，又分別研

5、惻開發(fā) 戚mk一2型、mk一3壅慢裂快凝陽離子瀝青乳化“l(fā)。mk一2、mk一3銎乳化劑。除具有 mk一1型乳化劑的慢裂快凝特性外，相比之下，可拌和時間均有明顯改善。另外，mk一2型 乳化荊在配翩乳化劑水溶液時不需加酸調(diào)ph值。避免加酸造成對設(shè)備的庸蝕及環(huán)境污 染。而mk一3型乳化劑是針對高溫季節(jié)時，麗青乳藏與礦科拌和、攤鋪困難開發(fā)的新型乳化 荊，它可用于高溫下乳液與礦科的拌和。2乳化劑的合成21技術(shù)路線的選擇從理論上講，不論是陰離子型還是陽離子型，不論是快凝型還是慢凝型瀝青乳液都可用 于稀漿封層。用快凝型乳液時要加入緩破劑，用慢凝型乳液時可加入促凝荊。但要獲得慢裂 快凝這種特定意義的乳液，要求

6、乳液應(yīng)具有較高的穩(wěn)定性及一定的可拌和時間。使乳液在拌 和、攤鋪時不破乳，麗攤鋪后盡快破乳，瀝青裹覆在礦料表面形成封層，盡快開放交通。由此可見，對目前國內(nèi)常用的術(shù)質(zhì)胺、3一十八胺基一2一羥丙基氯化銨乳化荊。想通過 與非離子表面活性荊復(fù)配或選用合適的促凝劑或緩破劑來彌補乳化劑性能上的不足，以達(dá) 到快凝快開放交通的目的是非常困難的。為此，我們確定研制開發(fā)一系列新型的慢裂型，或 可拌和的快、中裂型陽離子瀝青乳化劑。用這類乳化劑制備的瀝青乳液在稀漿封層施工中， 乳液與礦料拌和攤鋪時，能隨麓工時氣候、材料的變化等很方便地調(diào)整破乳和成型時間，以 滿足不同稀漿的特殊需要。22mk系列乳化f4的合成 為了能夠開

7、發(fā)出性能優(yōu)良的乳化賚j，我們查閱了大量有關(guān)文獻(xiàn)資料。發(fā)現(xiàn)，近年來國外用于稀漿封層的各種慢裂型，或可拌和的快、中裂型陽離子瀝青乳液制備用的新型乳化劑相 繼研制開發(fā)出來。如westvaco公司發(fā)明的indulin mqk、indulin mqk1m及akzo nobe公司發(fā)明的redicote e一4875等。象這類具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的酰胺基胺類化合 物能達(dá)到稀漿封層所要求的“饅裂快凝”的效果。indulin mqk、ndulin mqk一1m乳化 劑。其工藝合成路線主要由多元羧酸或酸酐與多胺縮合而成。多元羧酸主要有c2：一二羧酸 和c一三羧酸。結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)有原料，將經(jīng)過改性的脂肪酸、多胺與催化賚j

8、通過縮合反應(yīng)。得到mk系列 乳化與粘附性能亦均很好的酰胺基胺類乳化荊。3 mk系列乳化捐的乳化試驗及混臺料性能試驗31乳化試驗 用mk系列乳化荊反復(fù)進行多次乳化試驗，試驗結(jié)果較為理想。104321乳化荊用量的確定 mk系列乳化劑具有很強的乳化能力03的用量即能制得穩(wěn)定合格的乳液。但要達(dá)到快凝快開放交通的要求，必須對每一種乳化劑進行一系列拌和試驗來確定其最佳的乳化 劑用量。如mk一3型乳化劑，當(dāng)乳化劑用量大于09時(不加添加劑)，就能達(dá)到快凝帙開 放交通稀漿封層的要求。312乳化劑的適用范圍用mk系列乳化劑對不同產(chǎn)地、不同標(biāo)號的瀝青進行乳化試驗，乳液均斧定，拌和可調(diào) 性好。說明mk系裂乳化劑具有

9、較為廣懲的適應(yīng)性。313乳藏性能用mk系列乳化劑對瀝青進行乳化試驗結(jié)果如下： 瀝青：勝利100#、蘭練100#、茂名60# 乳化劑用量：0315(占乳液總重) 油承比：60：40篩上剩余量()：微量 貯存穩(wěn)定度ch。：合格 粘度c：l：14s 桔附性：很好314聚合物改性瀝青乳液性能采用將不同改性荊mk一1蟄乳化劑配制的水溶與熔融的熱瀝青同時進入rhs一5型 乳化試驗機來制備改性陽離子瀝青乳藏，對比試驗結(jié)果見表一1。改性荊： crlxsbrlsbrl膠乳 糖青：勝利100#油：水：60：乳化荊用量：1干膠占瀝青：315表一l聚合物改性瀝青乳液評價試t堵果曩 目crl scbrlsbrl上舄泉量

10、(*)0，278 o059 0010電拈虛ck23s 24s21燕發(fā)殘留物音量() 630 6290 6220 貯存覆定度ch。478 o63 009 帕甜性試t2，3 23 231衡由此說明mk一1型乳化劑與陰、陽離子膠乳有良好的配伍性，通過乳化法能制備改性 瀝青乳液，可用于改性稀漿封層。32混合料性能試驗 為了達(dá)到慢裂快凝的目的，對其稀漿混合料進行以下幾項性能試驗。321可拌和時間試驗可拌和時間是指混合料從加入乳化瀝青開始。用膩子刀拌和混合料，拌和至混合料明顯 拌不動為止的時間。這是模擬稀漿混合制的拌和、攤鋪過程，用以確定評價稀漿混合料在破 乳之前可能拌和作業(yè)的時間及緩破荊用量的多少。礦料

11、：石灰石礦料級配采用型級配添加劑：mkl型、mk一-2型乳液采用硫酸鋁，mk一3型乳液采用425#水泥。 最后確定混合料配比為：干礦料： 100克 乳液： 14克 水： 12克通過試驗證明，可通過乳化劑、添加劑用量來調(diào)節(jié)可拌和時間，使稀漿混合料能滿足普 通稀漿封層及聚合物改性稀漿封層機械施工的要求。322粘結(jié)力試驗粘結(jié)力試驗是測定稀漿封層攤鋪后。乳液破乳凝固后到瀝青薄膜已經(jīng)完全粘附在礦料 表面之上，可以開放交通恢復(fù)行車所需時間。它是模擬汽車輪胎剎車或轉(zhuǎn)彎時對封層的影 響。當(dāng)粘結(jié)力達(dá)到12kgem時?；旌狭弦呀?jīng)破乳并開始凝結(jié)。達(dá)到20kgcm時，封層可開放 交通。杠一2不同時間拈結(jié)力的太小i時問

12、(min)0 15304560l牯結(jié)yj(kgcm)0 1156 18 215根據(jù)issa技術(shù)規(guī)程快凝快開放交通的稀漿封層。則要求30rain時，粘結(jié)力達(dá)到12kgcm60min時粘結(jié)力達(dá)到20kgcm。從表中粘結(jié)力數(shù)據(jù)可以看出，這種配比的稀漿封 層達(dá)到了快凝快開放交通的目的。干礦料：乳液：水=100：16：10323濕輪磨耗試驗這項試驗是確定稀漿混合料中乳化瀝青的合適用量，即最佳油石比。也是檢驗瀝青與礦 料裹覆后的耐磨強度，這種試驗就是模擬車輪行走時汽車輪胎對瀝青路面磨損試驗。106表一3程輪磨耗試驗記錄礦辯重量 乳藏 ，卜加永水泥崔耗羹試樣重 唐耗后試樣 磨耗值鼻號t_) ()() (b)

13、(g)()0 l船808 1嗆5 1蝴25b 800144明8 l瞄1啪23干r辯：乳麓：承：木靠-ioo：16：io：i b千r辯：乳囊：水：永電ioo：18：11：14 mk系列乳化荊的抗刪藩性 通過煮沸和粘附性試驗，發(fā)現(xiàn)mk系列乳化劑的抗剝落性能很好。mk系列乳化劑之所以具有良好的抗剝落性，能改性酸性礦料的粘附性，也正是由其本身的堿性。這種堿性來 源于其結(jié)構(gòu)中胺基基團，在瀝青一礦料界面上乳化劑非極性碳?xì)滏I伸入瀝青中帶正電荷的 胺基堿性基團與酸性礦料表面負(fù)電子作用。作為聯(lián)接橋加強了瀝青一礦料的結(jié)合，從而使瀝 青均勻地囊覆在礦料表面。因此mk系列乳化劑用于生產(chǎn)乳化瀝青，實際上起到了乳化劑和 抗剝落劑的雙重作用。5結(jié)倫 在快凝快開放交通稀漿封層施工中。乳化劑是影響瀝青乳液性能的一個重要因素。乳化荊的性質(zhì)將決定乳液的破乳類型、固化、開放交通的時間。我們研制開發(fā)的mk系列乳化劑 具有以下一些特點：(i)通過研究、試驗證明：mk系列乳化劑屬于一類新型的多功能慢裂快凝型陽離子瀝 青乳化劑乳化能