施來順：2013西安乳化瀝青會(huì)議

各位參加會(huì)議代表您們好！山東大學(xué)(千佛山校區(qū))化學(xué)與化工學(xué)院施來順(博士、教授)2013年12月14日題目：四乙烯五胺/甲醛改性木質(zhì)素胺瀝青乳化劑的合成及在線紅外光譜研究一、引言：瀝青乳化劑(1)按照離子類型可以分為：陰離子型瀝青乳化劑陽離子型瀝青乳化劑兩性瀝青乳化劑非離子型瀝青乳化劑(2)按照破乳速度可以分為：快裂型瀝青乳化劑中裂型瀝青乳化劑慢裂型瀝青乳化劑特慢裂型瀝青乳化劑二、合成方法1、四乙烯五胺/甲醛改性木質(zhì)素胺的制備在500mL三口燒瓶中，將32.0g木質(zhì)素溶于27mL0.4mol/L的NaOH溶液和40mL蒸餾水中，水浴加熱并攪拌，升至80℃后將18.93g(0.1mol)四乙烯五胺加入，再滴加16.23g(0.2mol)甲醛溶液，此后反應(yīng)2.5h。三、分析方法1、

反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的測(cè)定由于反應(yīng)產(chǎn)物酸化后含N+，采用鐵氰化鉀法測(cè)定產(chǎn)物中N+離子的量來計(jì)算反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率。三、分析方法2、表面張力和CMC

隨著表面活性劑濃度的增加，其溶液的表面張力逐漸下降。當(dāng)達(dá)到臨界膠束濃度(CMC)后，其表面張力趨于恒定。本文利用Krüss-K12程序界面張力儀，采用吊環(huán)法測(cè)定298K不同濃度下乳化劑水溶液的表面張力(σ)，作σ-lgc圖，求得CMC值及溶液在臨界膠束濃度下的表面張力σC。三、分析方法3、FTIR紅外光譜分析采用Tensor-27型紅外分光光度計(jì)(德國Bruker公司)分析產(chǎn)物。三、分析方法4、合成四乙烯五胺/甲醛木質(zhì)素胺反應(yīng)過程的在線紅外光譜分析利用ReactIR4000在線紅外分析系統(tǒng)進(jìn)行分析，儀器參數(shù)：波數(shù)分辨率為8cm-1，掃描范圍為650~4000cm-1。64.0g木質(zhì)素，6.4gNaOH，133mL蒸餾水加入到500mL三口燒瓶中。溶液在80℃水浴中并進(jìn)行攪拌。將在線紅外分析系統(tǒng)的檢測(cè)探針置于溶液中，開始記錄3D譜圖。7min后加入37.87g(0.2mol)四乙烯五胺，17min后逐滴加入32.47g(0.4mol)甲醛溶液進(jìn)行反應(yīng)。三、分析方法5、乳化瀝青的制備在燒杯中稱取10g乳化劑，加入200mL水，加熱至60℃，用玻璃棒攪拌使其溶解，用鹽酸調(diào)節(jié)pH至2.0。將300gAH-90瀝青加熱至120℃，將乳化劑水溶液注入膠體磨中，再緩慢加入瀝青進(jìn)行乳化，乳化時(shí)間為1min。6、拌和實(shí)驗(yàn)稱取100g石料、1g水泥和7g水，攪拌均勻。再加入10g乳化瀝青，迅速攪拌均勻，并開始計(jì)時(shí)。此后混合料按60r/min攪拌，觀察拌和狀態(tài)，并記錄可拌和時(shí)間及成型時(shí)間。三、分析方法7、乳化瀝青破乳速度試驗(yàn)按中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ052-2000)進(jìn)行。稱取200g石料，30g水，加入到500ml鐵碗中，混合均勻。再稱取50g乳化瀝青，倒入鐵碗中，迅速充分?jǐn)嚢瑁㈤_始計(jì)時(shí)，此后攪拌速率60轉(zhuǎn)/分鐘，記錄可拌和時(shí)間和拌和狀態(tài)。四、結(jié)果與討論4.1四乙烯五胺/甲醛改性木質(zhì)素胺合成工藝條件的優(yōu)化采用單一變量法分析優(yōu)化了四乙烯五胺/甲醛改性木質(zhì)素胺的合成工藝條件，研究了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、原料摩爾比、木質(zhì)素用量及NaOH用量的影響。4.1.1反應(yīng)溫度四、結(jié)果與討論最佳反應(yīng)溫度為80℃。四、結(jié)果與討論4.1.2反應(yīng)時(shí)間最佳反應(yīng)時(shí)間為2.5h。四、結(jié)果與討論4.1.3甲醛和四乙烯五胺的摩爾比(m)甲醛與四乙烯五胺的最佳摩爾比為2.0。四、結(jié)果與討論4.1.4木質(zhì)素用量木質(zhì)素的最佳用量為32g。四、結(jié)果與討論4.1.5氫氧化鈉用量最佳合成條件:

32g木質(zhì)素，0.1mol四乙烯五胺，氫氧化鈉與木質(zhì)素的質(zhì)量比為2.15%，甲醛與四乙烯五胺的摩爾比2.0，反應(yīng)溫度80℃，反應(yīng)時(shí)間2.5h。最佳工藝條件下轉(zhuǎn)化率可達(dá)50.88%。四、結(jié)果與討論4.2紅外表征木質(zhì)素的紅外譜圖四、結(jié)果與討論產(chǎn)物的紅外譜圖四、結(jié)果與討論4.3在線紅外光譜分析反應(yīng)過程中的3D在線紅外譜圖四、結(jié)果與討論不同時(shí)刻的在線紅外譜圖(曲線1:開始時(shí)刻,曲線2:中間時(shí)刻,曲線3:結(jié)束時(shí)刻)四、結(jié)果與討論自動(dòng)檢測(cè)到4個(gè)組分，并得到其紅外譜圖。組分1的紅外譜圖組分1:四乙烯五胺四、結(jié)果與討論組分2的紅外譜圖組分2:目標(biāo)產(chǎn)物四、結(jié)果與討論組分3的紅外譜圖組分3:Scheme2中的中間體四、結(jié)果與討論組分4的紅外譜圖組分4:木質(zhì)素四、結(jié)果與討論組分1-4的相對(duì)濃度隨反應(yīng)時(shí)間的變化組分1:四乙烯五胺組分2:目標(biāo)產(chǎn)物組分3:中間體(Scheme2)組分4:木質(zhì)素四、結(jié)果與討論4.4合成反應(yīng)機(jī)理四、結(jié)果與討論4.5表面張力

由圖可見，隨木質(zhì)素胺濃度增加，水溶液的表面張力迅速降低?？梢娝囊蚁┪灏?甲醛改性木質(zhì)素胺具有較好的表面活性。四、結(jié)果與討論4.6乳化瀝青的性能評(píng)價(jià)該乳化劑對(duì)瀝青具有很好的乳化能力，制備的乳化瀝青具有很好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，放置5天后沒有發(fā)生水相與瀝青相分離。拌和時(shí)間大于3min，表明該乳化劑是一種慢裂型瀝青乳化劑。4.7破乳速度試驗(yàn)慢裂型瀝青乳化劑。五、結(jié)論(1)利用堿木質(zhì)素、四乙烯五胺、甲醛經(jīng)一步反應(yīng)合成了一種新型陽離子瀝青乳化劑四乙烯五胺/甲醛改性木質(zhì)素胺，并得出了最佳反應(yīng)條件。(2)通過在線紅外分析檢測(cè)得到在合成四乙烯五胺/甲醛改性木質(zhì)素胺反應(yīng)中的中間體，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出了合理的反應(yīng)機(jī)理。(3)目標(biāo)產(chǎn)物具有較好的表面活性，該乳化劑是一種慢裂型瀝青乳化劑。聯(lián)系方式：山東大學(xué)(千佛山校區(qū))化學(xué)與化工學(xué)院施來順郵編：25006