乳化瀝青的生產(chǎn)原理及新用途課件

乳化瀝青的生產(chǎn)原理及新用途范維玉（教授、博導(dǎo)）中國石油大學(xué)（華東）二O一四年九月食藥微生物檢測/productdetail-7-119.html牌號鑒定/projectdetail-19-80.html氣體檢測/productdetail-12-122.html膠粘劑檢測/productdetail-6-108.html橡膠檢驗(yàn)/productdetail-3-145.html重金屬檢測/projectdetail-20-78.html潤滑油檢測/productdetail-9-128.html飼料化肥檢測/productdetail-7-110.html鋼材檢測/productdetail-2-67.html化工產(chǎn)品檢測/productlist-10.html飼料化肥檢測/news-29-397.html塑料管檢測/productdetail-4-159.html食品檢測/productdetail-7-110.html橡膠管檢測/productdetail-3-145.html化工產(chǎn)品檢測/news-29-190.html飼料檢測方法/productdetail-8-121.html膠管脈沖測試/productdetail-3-150.html金屬材料檢測/productdetail-2-148.html不銹鋼檢測/news-29-181.html原材料檢測/productdetail-4-154.html工業(yè)廢氣監(jiān)測/news-29-369.html汽車油漆檢測/productdetail-5-142.html力學(xué)性能測試/projectdetail-17-85.html鋼管檢測/productdetail-2-67.html化工檢測/productlist-10.html線纜測試/productdetail-3-152.html橡膠檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)/news-29-170.html飼料檢測標(biāo)準(zhǔn)/productdetail-8-121.html汽油檢測/news-29-325.html飼料化肥檢測/productdetail-8-125.html膠帶檢測/news-29-263.html石化產(chǎn)品檢測/productdetail-9-128.html無機(jī)非金屬檢測/news-29-515.html飼料檢測/productdetail-8-121.html鋼材檢驗(yàn)/productdetail-2-67.html油品礦產(chǎn)檢測/productdetail-9-128.html飼料化肥檢測/productdetail-7-112.html磁性能測試/projectdetail-17-73.html橡膠測試/productdetail-3-145.html有毒有害氣體檢測/projectdetail-20-77.html食品包裝材料檢測/news-28-260.html膠粘劑檢測/productdetail-6-106.html肥料檢測/productdetail-8-125.html金屬材料檢測/productdetail-2-148.html金屬無損檢測/productdetail-2-149.html金屬無損檢測/productdetail-2-149.html無損檢測/productdetail-2-149.html青島拜恩檢測/拜恩檢測/第三方檢測機(jī)構(gòu)/第三方檢測/專業(yè)第三方檢測機(jī)構(gòu)/第三方檢測機(jī)構(gòu)排名/第三方檢測機(jī)構(gòu)收費(fèi)/第三方檢測公司/金屬第三方檢測機(jī)構(gòu)/鋼材第三方檢測機(jī)構(gòu)/不銹鋼第三方檢測機(jī)構(gòu)/金屬無損第三方檢測機(jī)構(gòu)/橡膠第三方檢測機(jī)構(gòu)/橡膠板第三方檢測機(jī)構(gòu)/橡膠管第三方檢測機(jī)構(gòu)/橡膠帶第三方檢測機(jī)構(gòu)/塑料第三方檢測機(jī)構(gòu)/塑料管第三方檢測機(jī)構(gòu)/涂料第三方檢測機(jī)構(gòu)/礦石第三方檢測機(jī)構(gòu)/建筑材料第三方檢測機(jī)構(gòu)/專業(yè)第三方檢測機(jī)構(gòu)/老紅木二胡/小葉紫檀二胡/黑檀二胡/自動送料機(jī)/剪板送料機(jī)/數(shù)控送料機(jī)廠家/鋼背送料機(jī)/青島華滿機(jī)械/乳化瀝青的生產(chǎn)原理及新用途范維玉（教授、博導(dǎo)）食藥微生物檢測主要內(nèi)容1乳化瀝青的概念及應(yīng)用2乳化瀝青的制備方法3乳化瀝青的性能及其主要影響因素4瀝青組成結(jié)構(gòu)及對瀝青乳化性能的影響5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響6乳化瀝青的破乳及其影響因素7乳化瀝青的新用途8結(jié)語主要內(nèi)容1乳化瀝青的概念及應(yīng)用

1乳化瀝青的概念及應(yīng)用

1.1乳化瀝青的概念

（1）什么是乳化瀝青？（emulsifiedasphalt、asphaltemulsion

）

乳化瀝青是將熱熔的石油瀝青，經(jīng)過機(jī)械作用，以細(xì)小的微粒分散到含有乳化劑、穩(wěn)定劑的水溶液中形成的水包油乳狀液。顯微鏡下的乳化瀝青乳化瀝青概念圖1乳化瀝青的概念及應(yīng)用

1.1乳化瀝青的概念

（2）為什么要將瀝青乳化？石油瀝青在常溫下是一種半固體粘稠狀物質(zhì)，必須首先將其轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)方可在工程中應(yīng)用。瀝青轉(zhuǎn)化為液體的主要方法：加熱融化溶劑稀釋加水乳化考慮的因素：施工性能、成本、環(huán)保、瀝青性能

1乳化瀝青的概念及應(yīng)用1.1乳化瀝青的概念（2乳化瀝青在發(fā)達(dá)國家得到廣泛應(yīng)用。原因：●環(huán)保，節(jié)省能源、節(jié)省資源●在公路修建、養(yǎng)護(hù)技術(shù)中，很多都適合使用甚至只能使用乳化瀝青作為結(jié)合料●乳化瀝青技術(shù)的發(fā)展，使乳化瀝青質(zhì)量不斷提高●乳化瀝青應(yīng)用新技術(shù)也在不斷涌現(xiàn)

1乳化瀝青的概念及應(yīng)用

1.1乳化瀝青的概念（3）乳化瀝青的優(yōu)勢乳化瀝青在發(fā)達(dá)國家得到廣泛應(yīng)用。原因：●環(huán)保，節(jié)省能源、節(jié)●道路●高速鐵路●金屬材料防腐●建筑屋面及洞庫防水●油田●農(nóng)林、沙漠治理●新型建材

1乳化瀝青的概念及應(yīng)用

1.2乳化瀝青的應(yīng)用領(lǐng)域●道路1乳化瀝青的概念及應(yīng)用1乳化瀝青的概念及應(yīng)用2乳化瀝青的制備方法3乳化瀝青的性能及其主要影響因素4瀝青組成結(jié)構(gòu)及對瀝青乳化性能的影響5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響6乳化瀝青的破乳及其影響因素7乳化瀝青的新用途8結(jié)語主要內(nèi)容1乳化瀝青的概念及應(yīng)用主要內(nèi)容2.1瀝青乳化的基本原理DEFORMATIONRUPTURE/CAPTURERULEOFTHUMB:R∝

σ/EPARTICLESIZE,R,ISPROPORTIONALTOSURFACETENSION,σ,DIVIDEDBYMILLINGENERGY,E

2乳化瀝青的制備方法2.1瀝青乳化的基本原理DEFORMATIONRUPTUR2.2瀝青乳化的基本條件：加熱：熔化瀝青（熱能）膠體磨：進(jìn)行研磨（機(jī)械能）乳化劑：降低界面張力（化學(xué)能）

2乳化瀝青的制備方法2.2瀝青乳化的基本條件：2乳化瀝青的制備方法膠體磨的作用：進(jìn)行研磨（機(jī)械能）熱熔的瀝青和乳化劑水溶液在通過膠體磨定盤與高速轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)盤之間的間隙時被剪切，實(shí)現(xiàn)瀝青在水相中的分散。膠體磨的基本結(jié)構(gòu)：定盤、轉(zhuǎn)盤實(shí)驗(yàn)室小型膠體磨2.3膠體磨及基本結(jié)構(gòu)：（colloidmill）DALWORTH高剪切膠體磨潤滑油系統(tǒng)壓力表膠體磨后軸溫度表膠體磨前軸溫度表

2乳化瀝青的制備方法膠體磨的作用：進(jìn)行研磨（機(jī)械能）實(shí)驗(yàn)室小型膠體磨2.3膠體膠體磨定盤與轉(zhuǎn)盤

膠體磨以3000轉(zhuǎn)/分的速度高速旋轉(zhuǎn)，研磨區(qū)內(nèi)流體的方向和瞬間速度不斷改變，導(dǎo)致流體在受高速剪切的同時被高速研磨。

2乳化瀝青的制備方法膠體磨定盤與轉(zhuǎn)盤膠體磨以3000轉(zhuǎn)/分的速度高速旋轉(zhuǎn)Millinstainlesssteel（中國石油大學(xué)）2.4實(shí)驗(yàn)?zāi)z體磨

2乳化瀝青的制備方法Millinstainlesssteel（中國石油大DALWORTH乳化/改性瀝青裝置(中國石油大學(xué))2.4實(shí)驗(yàn)?zāi)z體磨

2乳化瀝青的制備方法DALWORTH乳化/改性瀝青裝置(中國石油大學(xué))2.4實(shí)乳化瀝青制備工藝流程2.5乳化瀝青制備工藝流程

2乳化瀝青的制備方法乳化瀝青制備工藝流程2.5乳化瀝青制備工藝流程2陽離子乳化瀝青制備工藝流程2.5乳化瀝青制備工藝流程

2乳化瀝青的制備方法陽離子乳化瀝青制備工藝流程2.5乳化瀝青制備工藝流程乳化瀝青中型裝置（中國石油大學(xué)）乳化瀝青中型裝置（中國石油大學(xué)）

乳化劑的作用：●降低界面張力●改善界面膜性質(zhì)●使瀝青微粒帶電

2.6乳化劑

2乳化瀝青的制備方法乳化劑的作用：2.6乳化劑2乳化瀝青的制備方1乳化瀝青的概念及應(yīng)用2乳化瀝青的制備方法3乳化瀝青的性能及其主要影響因素4瀝青組成結(jié)構(gòu)及對瀝青乳化性能的影響5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響6乳化瀝青的破乳及其影響因素7乳化瀝青的新用途8結(jié)語主要內(nèi)容1乳化瀝青的概念及應(yīng)用主要內(nèi)容

乳化瀝青體系的特點(diǎn)：●熱力學(xué)不穩(wěn)定體系（乳狀液）●不能從根本上改變?yōu)r青性能（物理分散）●乳化瀝青的穩(wěn)定與破壞（破乳）

瀝青乳化過程關(guān)注的核心

3乳化瀝青的性能及其主要影響因素

乳化瀝青體系的特點(diǎn)：3乳化瀝青的性能及其主要影響因素

乳化瀝青性能指標(biāo)體系與用途密切相關(guān)道路乳化瀝青指標(biāo)體系相對比較成熟3.1乳化瀝青的性能指標(biāo)3乳化瀝青的性能及其主要影響因素

乳化瀝青性能指標(biāo)體系與用途密切相關(guān)3.1乳化瀝青的性（1）道路乳化瀝青品種及適用范圍3.1乳化瀝青的性能指標(biāo)3乳化瀝青的性能及其主要影響因素

（1）道路乳化瀝青品種及適用范圍3.1乳化瀝青的性能指標(biāo)（2）道路用乳化瀝青技術(shù)要求3乳化瀝青的性能及其主要影響因素

（2）道路用乳化瀝青技術(shù)要求3乳化瀝青的性能及其主要影響（3）乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)體系

美國體系、日本體系、法國體系、中國體系生產(chǎn)性能指標(biāo)、施工性能指標(biāo)、應(yīng)用性能指標(biāo)乳化瀝青有其特殊性，是針對工程設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，沒有固定的配方，滿足材料技術(shù)指標(biāo)要求并不能說明可以滿足工程應(yīng)用要求。

3.1乳化瀝青的性能指標(biāo)3乳化瀝青的性能及其主要影響因素

（3）乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)體系美國體系、日本體系、法國體系、中（3）乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)體系技術(shù)指標(biāo)分類：交通部部頒標(biāo)準(zhǔn)中的乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)，可以歸納為三類：●生產(chǎn)性能指標(biāo)：篩上剩余量，貯存穩(wěn)定性●施工性能指標(biāo)：粘度、離子電荷，破乳速度●路用性能指標(biāo)：蒸發(fā)殘留物性質(zhì)，粘附性，拌和試驗(yàn)3乳化瀝青的性能及其主要影響因素

3.1乳化瀝青的性能指標(biāo)（3）乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)體系技術(shù)指標(biāo)分類：交通部部頒標(biāo)準(zhǔn)中的●貯存穩(wěn)定性：乳化劑、穩(wěn)定劑、瀝青組成、水相粘度、粒度分布、兩相密度差3乳化瀝青的性能及其主要影響因素

3.2影響乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)的主要因素

●貯存穩(wěn)定性：乳化劑、穩(wěn)定劑、瀝青組成、水相粘度、粒度分布●粘度：水相粘度、穩(wěn)定劑、粒度分布●粒子電荷：乳化劑類型●破乳速度：乳化劑（穩(wěn)定劑）類型、乳化劑結(jié)構(gòu)、條件●蒸發(fā)殘留物性質(zhì)：基質(zhì)瀝青性質(zhì)、乳化劑（穩(wěn)定劑）●粘附性：乳化劑類型、粒度分布、配伍性、瀝青組成●拌合性能：乳化劑（穩(wěn)定劑）、粒度分布、配伍性3.2影響乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)的主要因素3乳化瀝青的性能及其主要影響因素

●粘度：水相粘度、穩(wěn)定劑、粒度分布●粒子電荷：乳化劑類型乳化瀝青屬熱力學(xué)不穩(wěn)定體系。制備及應(yīng)用中穩(wěn)定與破乳是矛盾的，不同應(yīng)用體系對穩(wěn)定性要求不一?！駷r青（改性瀝青）的性質(zhì)：組成、結(jié)構(gòu)●乳化劑、穩(wěn)定劑、助劑●水質(zhì)：無機(jī)鹽類●乳化設(shè)備：攪拌、剪切、研磨——粒度及分布3.3影響乳化瀝青穩(wěn)定性的主要因素

主要影響因素包括：3乳化瀝青的性能及其主要影響因素

乳化瀝青屬熱力學(xué)不穩(wěn)定體系。制備及應(yīng)用中穩(wěn)定與破乳是1乳化瀝青的概念及應(yīng)用2乳化瀝青的制備方法3乳化瀝青的性能及其主要影響因素4瀝青組成結(jié)構(gòu)及對瀝青乳化性能的影響5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響6乳化瀝青的破乳及其影響因素7乳化瀝青的新用途8結(jié)語主要內(nèi)容1乳化瀝青的概念及應(yīng)用主要內(nèi)容4瀝青組成結(jié)構(gòu)及對瀝青乳化性能的影響

石油瀝青：原料：減壓渣油特點(diǎn)：黑色固態(tài)或半固態(tài)粘稠物質(zhì)主要用途：道路建設(shè)、建筑工程、水利工程、油田、管道防腐、電器絕緣、油漆、農(nóng)林等4瀝青組成結(jié)構(gòu)及對瀝青乳化性能的影響石油瀝青：原料：減壓4.1

石油瀝青的組成結(jié)構(gòu)及特性

石油瀝青的分離方法：按極性和官能團(tuán)分離：氧化鋁、硅膠、離子交換樹脂（IEC）按分子量分離：體積排出色譜、高壓液相色譜（HPLC）兩維分離：以上兩種分離方法的結(jié)合4瀝青組成結(jié)構(gòu)及對瀝青乳化性能的影響4.1石油瀝青的組成結(jié)構(gòu)及特性石油瀝青的分離方法：按極性4.1石油瀝青的組成結(jié)構(gòu)及特性石油瀝青極性四組分與官能團(tuán)四組分：極性四組分（SARA）：正庚烷、氧化鋁飽和分、芳香分、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)官能團(tuán)四組分：用離子交換樹脂（IEC）

酸性分、堿性分、兩性分、中性分

各組分分子量范圍：膠質(zhì)為1000～3000、瀝青質(zhì)為3000～100004瀝青組成結(jié)構(gòu)及對瀝青乳化性能的影響4.1石油瀝青的組成結(jié)構(gòu)及特性石油瀝青極性四組分與官能團(tuán)四組分含量

幾種石油瀝青的四組分含量4瀝青組成結(jié)構(gòu)及對瀝青乳化性能的影響四組分含量幾種石油瀝青的四組分含量4瀝青組成結(jié)構(gòu)及4.1石油瀝青的組成結(jié)構(gòu)及特性石油瀝青的微觀結(jié)構(gòu)：膠體分散體系油分瀝青質(zhì)AsphalteneResin

石油瀝青是一種膠體分散體系，其分散相是以瀝青質(zhì)為核心吸附部分膠質(zhì)而形成的膠束，連續(xù)相是由飽和分和芳香分組成的油相

瀝青的理化性質(zhì)和使用性能在很大程度上取決于其膠體體系的性質(zhì)，而能否形成穩(wěn)定的膠體體系又與其化學(xué)組成密切相關(guān)4瀝青組成結(jié)構(gòu)及對瀝青乳化性能的影響4.1石油瀝青的組成結(jié)構(gòu)及特性石油瀝青的微觀結(jié)構(gòu)：膠體分4.2石油瀝青各組分的結(jié)構(gòu)及特性-元素組成兩種瀝青及其組分的元素組成瀝青組分元素組成C×102H×102N×102S×102O×102H/C原子比遼河瀝青瀝青86.2910.600.970.341.801.47極性組分飽和分85.6212.72-0.151.511.77芳香分86.9610.400.450.551.641.42膠質(zhì)79.439.351.460.269.501.40瀝青質(zhì)84.68.761.800.254.591.23官能團(tuán)組分酸性分80.710.031.340.367.571.48堿性分84.839.732.180.332.931.37兩性分77.448.462.860.3210.921.30中性分85.811.410.550.451.791.58孤島瀝青瀝青84.0010.750.702.012.541.54極性組分飽和分83.5212.53-0.553.41.79芳香分84.4110.290.392.272.641.45膠質(zhì)81.99.931.291.815.071.44瀝青質(zhì)81.88.621.333.045.211.26官能團(tuán)組分酸性分79．0610．010．742．178.021．52堿性分82．209．161．903．673.071．34兩性分76．058．182．392．6410.741．29中性分84．4611．260．472．591.221．604瀝青組成結(jié)構(gòu)及對瀝青乳化性能的影響4.2石油瀝青各組分的結(jié)構(gòu)及特性-元素組成兩種瀝青及其組分4.2石油瀝青各組分的結(jié)構(gòu)及特性-酸值兩種瀝青及其組分的酸值測定結(jié)果酸值/(mg·g-1)瀝青組分遼河瀝青孤島瀝青膠質(zhì)1.5691.821瀝青質(zhì)10.8422.887酸性分69.95077.546堿性分0.4511.035兩性分37.65042.227中性分0.2431.138瀝青8.2853.4484瀝青組成結(jié)構(gòu)及對瀝青乳化性能的影響4.2石油瀝青各組分的結(jié)構(gòu)及特性-酸值兩種瀝青及其組分的酸4.2石油瀝青各組分的結(jié)構(gòu)及特性-堿氮值兩種瀝青及其組分的堿氮值測定結(jié)果

堿氮值/(ug·g-1)瀝青組分遼河瀝青孤島瀝青膠質(zhì)4622.113589.12瀝青質(zhì)6601.243331.91酸性分1217.46771.67堿性分9219.658636.10兩性分6308.534983.56中性分728.55313.96瀝青3399.002736.004瀝青組成結(jié)構(gòu)及對瀝青乳化性能的影響4.2石油瀝青各組分的結(jié)構(gòu)及特性-堿氮值兩種瀝青及其組分的4.2石油瀝青各組分的結(jié)構(gòu)及特性-紅外光譜

極性四組分的飽和分中無明顯的芳環(huán)和雜原子官能團(tuán)吸收峰，而以－CH2－鏈的吸收(2920cm-1,2870cm-1)為主；芳香分中有明顯的芳烴吸收峰(1608.6cm-1)；膠質(zhì)、瀝青質(zhì)中明顯出現(xiàn)雜原子吸收峰(C=O1700cm-1,N-H、O-H3300cm-1)。

官能團(tuán)四組分的中性分中無明顯的O、N等雜原子官能團(tuán)吸收峰出現(xiàn)，而以鏈烴吸收峰(2920cm-1,2870cm-1)為主；酸性分中明顯出現(xiàn)了羰基吸收峰（1714.9cm-1）和含-OH的酸性基團(tuán)吸收峰（1310cm-1）；堿性分中無明顯的羰基吸收峰；兩性分中既有－OH的酸性基團(tuán)吸收峰也有堿性氮吸收峰(O-H、N-H2500cm-1～3500cm-1)。

4瀝青組成結(jié)構(gòu)及對瀝青乳化性能的影響4.2石油瀝青各組分的結(jié)構(gòu)及特性-紅外光譜極性四4.2石油瀝青各組分的結(jié)構(gòu)及特性-界面張力B—

瀝青；C—

飽和分；D—

芳香分；E—

膠質(zhì)；F—

瀝青質(zhì)(50℃，蒸餾水)瀝青極性四組分的油水界面張力

瀝青質(zhì)界面張力最低，飽和分界面張力最高4瀝青組成結(jié)構(gòu)及對瀝青乳化性能的影響4.2石油瀝青各組分的結(jié)構(gòu)及特性-界面張力B—瀝青；4.2石油瀝青各組分的結(jié)構(gòu)及特性-界面張力瀝青官能團(tuán)四組分的油水界面張力

兩性分和酸性分界面張力最低，中性分界面張力最高B—瀝青；C—酸性分；D—堿性分；E—兩性分；F—中性分

(50℃，蒸餾水)4瀝青組成結(jié)構(gòu)及對瀝青乳化性能的影響4.2石油瀝青各組分的結(jié)構(gòu)及特性-界面張力瀝青官能團(tuán)四組分4.2石油瀝青各組分的結(jié)構(gòu)及特性

從制備乳化瀝青角度看：

瀝青中的活性組分，主要是極性四組分中的瀝青質(zhì)、官能團(tuán)組分中的酸性分和兩性分。油相高芳香度條件下有利于瀝青乳狀液的穩(wěn)定。4瀝青組成結(jié)構(gòu)及對瀝青乳化性能的影響4.2石油瀝青各組分的結(jié)構(gòu)及特性從制備乳化瀝青角度1乳化瀝青的概念及應(yīng)用2乳化瀝青的制備方法3乳化瀝青的性能及其主要影響因素4瀝青組成結(jié)構(gòu)及對瀝青乳化性能的影響5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響6乳化瀝青的破乳及其影響因素7乳化瀝青的新用途8結(jié)語主要內(nèi)容1乳化瀝青的概念及應(yīng)用主要內(nèi)容乳化劑結(jié)構(gòu)基本要素5.1乳化劑的基本特點(diǎn)5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響乳化劑結(jié)構(gòu)基本要素5.1乳化劑的基本特點(diǎn)5乳化劑類型及其頭部帶電荷Tailgroup5.1乳化劑的基本特點(diǎn)陽離子型：5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響頭部帶電荷Tailgroup5.1乳化劑的基本特點(diǎn)陽離子Oil(Asphalt)PhaseWaterPhasePolarheadgroupsabsorbinwaterphaseNonpolartailgroupsabsorbinoilphase乳化劑親水性和疏水性部分在不同層的取向5.1乳化劑的基本特點(diǎn)5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響Oil(Asphalt)PhaseWaterPhase降低水空氣界面水的表面張力5.1乳化劑的基本特點(diǎn)5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響降低水空氣界面水的表面張力5.1乳化劑的基本特點(diǎn)5乳化劑WaterfilmUponincreasingareaoffilmbytheamountdA,thesurfaceenergy()ofthefilmincreasesby*dA.Motionofwireisopposedbyaforcef.Theenergyofoppositionisgivenbyf*dx.Therefore,f*dx=*dAor,f/2l=

dxLength,l被拉長的薄膜的表面張力降低水空氣界面水的表面張力5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響WaterfilmUponincreasingarea乳化劑結(jié)構(gòu)決定水溶性（CMC、HLB值）5.1乳化劑的基本特點(diǎn)5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響乳化劑結(jié)構(gòu)決定水溶性（CMC、HLB值）5.1乳化劑的基本Chocolatecandybarmanufacturersusethechemicalprocessofhydrogenation(addinghydrogenacrossdoublebonds)toconvertunsaturatedfattyacidsinthecacaooilstosaturatedfattyacids,therebyincreasingthesofteningpointofthechocolatesoitwillnotmeltatambienttemperatures.Thehydrogenatedhydrocarbontailspackmoreclosely,duetovanderWaalsattractiveenergy,andrequiremoreheatenergy(thannon-hydrogenatedtails)to“unpack”andbecomeliquid.OOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOHCOOHCUnsaturatedcisisomerandtransoleicacidisomersClosepackingofcisandtransisomersisnotpossiblebecausethe“bend”inthecisfattychainpreventspacking.Lessmoleculesofoleicacidexistperunitareathanmoleculesofstearicacid.Oleicacidalsoisliquidatroomtemperature.SaturatedstearicacidClosepackingofsaturatedmolecules(oneswithnodoublebondsinthefattychains)isfavorable.Closepackingmakesstearicacidasolidat25°C.Energy(intheformofheat)mustbeaddedtoovercometheenergyofattractionbetweenthefattychains.TheenergyofattractioniscallvanderWaalsforce.WATERAIROROILLAYER油水界面乳化劑的取向（緊密、非緊密）5.1乳化劑的基本特點(diǎn)5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響Chocolatecandybarmanufactur小常識：反式脂肪酸

脂肪酸是一類羧酸化合物，由碳?xì)浣M成的烴類基團(tuán)連結(jié)羧基所構(gòu)成。這些脂肪酸分子可以是飽和的，即所有碳原子相互連接，飽和的分子室溫下是固態(tài)。當(dāng)鏈中碳原子以雙鍵連接時，脂肪酸分子可以是不飽和的。當(dāng)一個雙鍵形成時，這個鏈存在兩種形式：順式和反式。順式（cis）鍵看起來象U型，反式（trans）鍵看起來象線形。順式鍵形成的不飽和脂肪酸室溫下是液態(tài)如植物油，反式鍵形成的不飽和脂肪酸室溫下是固態(tài)。

植物油加氫可將順式不飽和脂肪酸轉(zhuǎn)變成室溫下更穩(wěn)定的固態(tài)反式脂肪酸。制造商利用這個過程生產(chǎn)人造黃油，也利用這個過程增加產(chǎn)品貨架期和穩(wěn)定食品風(fēng)味。不飽和脂肪酸氫化時產(chǎn)生的反式脂肪酸占8%---70%。

長期以來，人們一直認(rèn)為人造脂肪來自植物油，不會像動物脂肪那樣導(dǎo)致肥胖，多吃無害。但是，近年來的研究卻讓人們逐漸看清了它的真面目：“安全脂肪”居然會導(dǎo)致心臟病和糖尿病等疾病。

德國營養(yǎng)醫(yī)學(xué)協(xié)會負(fù)責(zé)人安德雷·菲格教授指出，研究結(jié)果顯示，對于心血管疾病的發(fā)生發(fā)展，人造脂肪負(fù)有極大的責(zé)任，它導(dǎo)致心血管疾病的幾率是飽和脂肪酸的3—5倍，甚至還會損害人們的認(rèn)知功能。此外，人造脂肪還會誘發(fā)腫瘤（乳腺癌等）、哮喘、2型糖尿病、過敏等疾病，對胎兒體重、青少年發(fā)育也有不利影響。菲格教授打了一個比方：如果在一份看上去“大油大肉”的濃汁肉排和一盤用人造脂肪做出來的炸薯?xiàng)l之間進(jìn)行取舍，那么選擇前者更有利于健康。5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響小常識：反式脂肪酸脂肪酸是一類羧酸化合物，由碳?xì)浣M成小常識：反式脂肪酸

常見含反式脂肪酸的加工食品有：珍珠奶茶，薯?xiàng)l，薯片；蛋黃派或草莓派；大部分餅干；方便面；泡芙，薄脆餅，油酥餅，麻花；巧克力，沙拉醬；奶油蛋糕，奶油面包；冰淇淋；咖啡伴侶或速溶咖啡。據(jù)報(bào)道：目前市面的珍珠奶茶多是用奶精、色素、香精和木薯粉(指奶茶中的珍珠)及自來水制成。而奶精主要成分氫化植物油，是一種反式脂肪酸。專家指出：每天一杯500毫升珍珠奶茶中反式脂肪酸含量已超出正常人體承受極限，飲用者易患心血管疾病。記者暗訪得知：1公斤奶精可調(diào)配100杯奶茶，其成本只有4至6角錢，而售價高達(dá)3至6元不等。可謂一本萬利。

當(dāng)看到人造黃油時，使用最軟的一種，通常這種含最少量的反式脂肪酸。最后，記住多吃水果，蔬菜和全谷物，這些食物中含少量或不含反式脂肪酸和飽和脂肪。含反式脂肪酸的食物-珍珠奶茶

反式脂肪酸的來源：氫化植物油；牛、羊等反芻動物的肉和奶；溫度過高的油（精煉油及烹調(diào)油加熱溫度過高時，部分順式脂肪酸會轉(zhuǎn)變?yōu)榉词街舅幔?乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響小常識：反式脂肪酸常見含反式脂肪酸的加工食品有：珍珠結(jié)構(gòu)決定乳液的拌合破乳速度快慢固定胺基頭部固定脂肪酸尾部簡單直鏈脂肪酸尾部改性多齒脂肪酸尾部短鏈季銨鹽頭部長鏈多胺頭部5.1乳化劑的基本特點(diǎn)5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響結(jié)構(gòu)決定乳液的拌合破乳速度快慢固定胺基頭部固定脂肪酸尾部簡單多頭乳化劑結(jié)構(gòu)示意圖慢快乳液凝固時間5.1乳化劑的基本特點(diǎn)結(jié)構(gòu)決定乳液的拌合破乳速度5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響多頭乳化劑結(jié)構(gòu)示意圖慢快乳液凝固時間5.1乳化劑的基本特點(diǎn)Rapid-settingemulsifiersaresingle-headed,unbranchedmolecules,whichpackcloselyattheoil-waterinterface,leadingtoahighpositivechargedensity.Continuous-phaseconcentrationsoftheseunbranchedmoleculestendtobelowbecauseoftheirlowwatersolubility.Hydrodynamicvolumesarealsolow.Single-headedemulsifiersbreakuponlossofthesinglepositivechargeontheheadgroup.Slow-setting,fatty-amidoamineemulsifiersaremulti-headed,branchedmolecules.Suchstructurespacklesstightlyattheoil-waterinterface,leadingtoalowerpositivechargedensity(relativetotherapid-setsystem).Watersolubilityofthesebranched,multi-headedmoleculestendstobehighleadingtohighcontinuous-phaseconcentrations,whichaidinmixing.Multi-headedemulsifiersalsocanhaveoneormoreoftheheadgroupsneutralizedwithoutlosingitsemulsificationcapacityandwithoutbreaking.快裂乳化劑慢裂慢凝和慢裂快凝乳化劑STONESTONE=positively-chargedheadgroup=negatively-chargedion多頭乳化劑結(jié)構(gòu)單頭排列緊密，正離子易被中和排列松散，多頭中存留未被中和正離子5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響Rapid-settingemulsifiersare多頭乳化劑的粘附性5.1乳化劑的基本特點(diǎn)5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響多頭乳化劑的粘附性5.1乳化劑的基本特點(diǎn)5乳化劑類型及其陰離子陽離子非離子兩性離子乳化劑的類型5.2乳化劑的分類5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響陰離子乳化劑的類型5.2乳化劑的分類5乳化劑類型及其對瀝5.2乳化劑的分類世界各國常用瀝青乳化劑類型及產(chǎn)品情況5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響5.2乳化劑的分類世界各國常用瀝青乳化劑類型及產(chǎn)品情況55.2乳化劑的分類（1）陽離子瀝青乳化劑

◆烷基胺類

烷基胺類，環(huán)氧乙烷二胺類，酰胺基胺類，咪唑啉類，木質(zhì)胺類，季銨鹽類，脂肪酸酯季銨鹽等H3C(CH2)nCH2NHCH2CH2CH2NH2(n=14～16)◆酰胺基胺類RCONH(CH2)2NH(CH2)2NH2

對酰胺基胺類乳化劑合成原料進(jìn)行選擇及改性可制得快、中、慢裂快凝型。5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響5.2乳化劑的分類（1）陽離子瀝青乳化劑◆烷基胺類5.2乳化劑的分類（1）陽離子瀝青乳化劑

◆咪唑啉類◆木質(zhì)胺類是國內(nèi)慢裂乳化劑的主要品種。

◆季銨鹽型

5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響5.2乳化劑的分類（1）陽離子瀝青乳化劑◆咪唑啉類◆5.2乳化劑的分類（1）陽離子瀝青乳化劑

◆雙季銨鹽型

◆脂肪酸酯季銨鹽型5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響5.2乳化劑的分類（1）陽離子瀝青乳化劑◆雙季銨鹽型5.2乳化劑的分類（1）陽離子瀝青乳化劑

◆陽離子乳化劑的使用條件

不同類型的陽離子乳化劑有差異。如咪唑啉類，水溶液pH值在2.5—3.5時，所得瀝青乳液的pH值正好落在5～6的范圍內(nèi)，此時瀝青殘留物的粘附性、針入度、延伸度和軟化點(diǎn)均符合路用瀝青的技術(shù)指標(biāo)。過高過低均不合適。5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響5.2乳化劑的分類（1）陽離子瀝青乳化劑◆陽離子乳化劑5.2乳化劑的分類（2）陰離子瀝青乳化劑

◆脂羧酸鹽

主要包括羧酸鹽類、磺酸鹽類、硫酸酯鹽類、磷酸脂鹽類等◆烷基磺酸鹽

◆烷基苯磺酸鹽

◆烷基硫酸酯鹽

◆妥爾油酸

松香酸、脂肪酸（油酸、亞油酸）5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響5.2乳化劑的分類（2）陰離子瀝青乳化劑◆脂羧酸鹽主5.2乳化劑的分類（2）陰離子瀝青乳化劑

陰離子乳化劑的使用條件不同類型陰離子瀝青乳化劑使用條件有差異：羧酸鹽：pH值12-13磺酸鹽和硫酸鹽：pH值10-12堿過量會對瀝青殘留物使用性能造成傷害5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響5.2乳化劑的分類（2）陰離子瀝青乳化劑陰離子乳化劑的使5.2乳化劑的分類（3）非離子瀝青乳化劑

一般有C12～C18

的脂肪醇和C8～

C10

的烷基酚的環(huán)氧乙烷加成物是優(yōu)良的乳化劑，環(huán)氧數(shù)低于5～6的為油溶性。常用的烷基酚聚氧乙烯醚（OP）的烴基一般含有C8～C20，氧化乙烯的含量在85%～99%左右。

非離子乳化劑常與其它類型的乳化劑復(fù)合使用，用于調(diào)整離子乳化劑的乳化性能。陽離子乳化性能差、穩(wěn)定性差、耐硬水、鈣分散能力較強(qiáng)；陰離子型乳化能力強(qiáng)、粒度細(xì)、耐鹽和硬水能力差；非離子乳化瀝青粒度大、耐鹽耐硬水能力強(qiáng)、乳化能力強(qiáng)。陰離子易起泡、非離子易穩(wěn)泡。5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響5.2乳化劑的分類（3）非離子瀝青乳化劑一般有C5.2乳化劑的分類（4）兩性離子瀝青乳化劑

主要有甜菜堿型、氨基酸型、咪唑啉型等，也有雜元素代替N、P的，如S為陽離子基團(tuán)活性中心的兩性表面活性劑。其耐硬水、鈣分散能力較強(qiáng)，與其他各類型的乳化劑有良好的配伍性，但價格較高。兩性離子乳化劑如：5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響5.2乳化劑的分類（4）兩性離子瀝青乳化劑主要有5.3乳化劑的復(fù)配乳化瀝青的制備目標(biāo)◆乳化瀝青技術(shù)性能達(dá)到規(guī)范要求◆能滿足施工對乳化瀝青的使用性能要求◆乳化瀝青的生產(chǎn)成本低

乳化劑開發(fā)的目標(biāo)◆乳化能力要強(qiáng)◆破乳可控：慢裂、快裂、中裂、慢裂快凝等破乳速度要求◆能滿足瀝青微粒的電荷要求，形成雙電層◆價格低廉、使用方便

由于瀝青材料組成的復(fù)雜性及多樣性，很多情況下需要乳化劑復(fù)配才能達(dá)到目標(biāo)要求。（如HLB）5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響5.3乳化劑的復(fù)配乳化瀝青的制備目標(biāo)◆乳化瀝青技術(shù)性能達(dá)5.3乳化劑的復(fù)配（1）非離子型與離子型乳化劑復(fù)配

離子型乳化瀝青中的粒子，由于靜電斥力而產(chǎn)生一定的張力，使瀝青乳液的穩(wěn)定性降低。而與非離子型乳化劑復(fù)合使用時，二者將交替吸附在顆粒表面，大大降低了顆粒之間的靜電張力，另外非離子乳化劑水化作用形成的水化層，對乳液的穩(wěn)定性也有一定的協(xié)同效應(yīng)。

◆十二烷基硫酸鈉（SDS）中加入少量十二烷基聚氧乙烯醚（C12E5），可大大降低

CMCSDS及γSDS◆季胺鹽或其他胺類表面活性劑和聚醚類非離子型乳化劑配合使用以延緩乳液破乳時間

◆

木質(zhì)素與長鏈脂肪胺、甲醛以及非離子表面活性劑壬基酚聚氧乙烯醚通過曼尼西反應(yīng)可合成出新型木質(zhì)素類陽離子瀝青乳化劑。該乳化劑在木質(zhì)素分子中引入長鏈脂肪親油基，與瀝青具有更好的親和力，因此比單獨(dú)木質(zhì)胺產(chǎn)品乳化能力更強(qiáng)，同時由于木質(zhì)素基團(tuán)的存在，具有慢裂性能，制備乳化瀝青粘度高，與石料的粘附性很強(qiáng)。

非離子乳化劑的濁點(diǎn)CP

和離子型乳化劑的三相平衡點(diǎn)KP

對溫度的響應(yīng)不同，所以復(fù)合使用過程中應(yīng)注意溫度的控制。5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響5.3乳化劑的復(fù)配（1）非離子型與離子型乳化劑復(fù)配◆十二5.3乳化劑的復(fù)配（2）陰/陽離子乳化劑復(fù)配?一定條件下，使陰/陽離子乳化劑的復(fù)配體系有很高的活性，顯示出極大的增效作用

。

◆如C12H25-O-SO3Na和C12H25-N-(CH3)3Br以1：1摩爾混合，只需要單一表面活性劑的干分之一，即可得到同樣的表面活性。

陰、陽離子混合表面活性劑的增效作用主要取決于陰、陽離子表面活性劑的合理搭配(即陰、陽離子表面活性劑的成份、比例等等)，搭配不合適不但沒有協(xié)同效應(yīng)，還會出現(xiàn)對抗性。(兩組分中，其中一種起乳化作用、另一種起增效作用，如乳液粒子顯示正電荷)5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響5.3乳化劑的復(fù)配（2）陰/陽離子乳化劑復(fù)配?◆如C125.3乳化劑的復(fù)配（3）膨潤土與陽離子乳化劑復(fù)配

如膨潤土復(fù)合季銨鹽(NOT)陽離子乳化劑的雙陽離子型乳化瀝青。膨潤土是我國蘊(yùn)藏量十分豐富的自然資源，它有諸多優(yōu)良的技術(shù)特性，它既可以作為乳化劑，也可以作為分散劑、穩(wěn)定劑和增粘劑。它與NOT復(fù)合使用的效果，不僅提高了乳液性能和路用性能，而且明顯改善了乳液的貯存穩(wěn)定性。

5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響5.3乳化劑的復(fù)配（3）膨潤土與陽離子乳化劑復(fù)配如5.4乳化劑的現(xiàn)狀（1）國內(nèi)瀝青乳化劑發(fā)展?jié)摿艽?。品種單一、種類不全，有效成分較低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，對瀝青品種適應(yīng)性較差。應(yīng)開發(fā)多品種、系列化、使用方便的乳化劑以滿足不同的需要。如開發(fā)液體型烷基多胺類產(chǎn)品。（2）國外瀝青乳化劑發(fā)展較早，比較成熟。品種多、質(zhì)量較好，針對不同的用途（或地區(qū)）均有多種相應(yīng)的產(chǎn)品。如Westvaco、AkzoNobel、法國羅地亞等公司都有幾十種乳化劑可供選擇。5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響5.4乳化劑的現(xiàn)狀（1）國內(nèi)瀝青乳化劑發(fā)展?jié)摿艽?。品種單5.5穩(wěn)定劑（助劑）分無機(jī)穩(wěn)定劑和有機(jī)穩(wěn)定劑。（1）無機(jī)穩(wěn)定劑：氯化銨、氯化鈣、硫酸鋁、硅酸鈉、氯化鈉和氣態(tài)二氧化硅等無機(jī)鹽類無機(jī)穩(wěn)定劑可以增大水相密度、減小水相與瀝青的密度差；能夠增強(qiáng)乳液顆粒周圍的雙電層效應(yīng)，增大ξ電位，增加顆粒之間的相互排斥力，減緩顆粒之間的凝聚速度，改善乳液的穩(wěn)定性；增強(qiáng)與骨料的粘結(jié)力。

（2）有機(jī)穩(wěn)定劑：聚乙烯醇、羧甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素、淀粉和聚丙烯酰胺等。

瀝青乳液中加入高分子穩(wěn)定劑，可以提高水相粘度，能在分散的微粒上形成界面膜。5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響5.5穩(wěn)定劑（助劑）分無機(jī)穩(wěn)定劑和有機(jī)穩(wěn)定劑。（1）無機(jī)穩(wěn)1乳化瀝青的概念及應(yīng)用2乳化瀝青的制備方法3乳化瀝青的性能及其主要影響因素4瀝青組成結(jié)構(gòu)及對瀝青乳化性能的影響5乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響6乳化瀝青的破乳及其影響因素7乳化瀝青的新用途8結(jié)語主要內(nèi)容1乳化瀝青的概念及應(yīng)用主要內(nèi)容

乳化瀝青的破乳速度與多種因素有關(guān)，既與乳化瀝青組成性質(zhì)有關(guān)，也與外界條件有關(guān)：6乳化瀝青的破乳及其影響因素瀝青組成結(jié)構(gòu)乳化劑及乳液類型乳液粒度乳液粘度pH值溫度拌合水質(zhì)集料乳化瀝青的破乳速度與多種因素有關(guān)，既與乳化瀝青組成性■

架橋擠壓機(jī)理：陽離子乳化瀝青破乳是通過乳化劑分子親水基一氨基與集料表面良好的親和性、吸附性，形成橋梁，瀝青微珠通過乳化劑分子這個橋梁到達(dá)集料表面，井與集料接觸成膜。在成膜瞬間，瀝青薄膜與集料表面產(chǎn)生較大擠壓力，將集料表面水份擠出，使之很快揮發(fā)。因此，陽離子乳化瀝青破乳、凝結(jié)、成型快。

■裹覆機(jī)理：陰離子乳化瀝青破乳是通過瀝青本身與集料的粘附性而裹覆集料。乳化劑分子本身與集料表面親和性、吸附性差，因而不起橋梁作用，在成膜時不能產(chǎn)生擠壓力把水份擠出，均勻分布在瀝青膜與集料表面間的水份是通過瀝青微珠之間的間隙逐漸揮發(fā)的。同時由于乳化劑分子親水基較多氧原子氫鍵締合形成較為牢固的結(jié)合水，所以水份揮發(fā)很慢，所需時間較長。待水份完全揮發(fā)之后，瀝青薄膜才能完全裹覆集料。因此，陰離子乳化瀝青破乳、凝結(jié)、成型慢?！?/p>

陰離子乳化瀝青與堿性石料粘附性較好，陽離子乳化瀝青與酸性石料粘附性較好（與堿性石料也有較好的粘附性）。6.1對破乳機(jī)理的解釋6乳化瀝青的破乳及其影響因素■架橋擠壓機(jī)理：陽離子乳化瀝青破乳是通過乳化劑分子親水基一■慢凝型瀝青乳液可通過加入適量的水泥加快凝固時間■陰離子乳液與石灰石集料一起使用可加快凝固時間■陽離子型乳液和硅酸鹽集料一起使用可加快凝固時間6.2破乳速度的控制■快凝型：陽離子型乳化劑分子結(jié)構(gòu)中有強(qiáng)極性的氨基，它具有極強(qiáng)的粘附性和親和力，當(dāng)乳液液滴表面親水基團(tuán)與石料表面相碰時，立即與石料表面牢固粘接而將水?dāng)D出，從而達(dá)到快凝的效果。6乳化瀝青的破乳及其影響因素■慢凝型瀝青乳液可通過加入適量的水泥加快凝固時間6.2破STONEAspHisloweredfrom2.5to1.5,theintensityofchargeonthedropletincreases.Theelectrostaticattractionbetweenthechargeddropletandstonesurfacesincrease.IfthepHisraisedabovepH3,theninsufficientelectrostaticbarrierexiststopreventasphaltdropletsfromcollidingandcoalescing.pH值和液體添加劑對延緩和加快破乳的作用6乳化瀝青的破乳及其影響因素STONEAspHisloweredfrom2.5pHMix-to-BreakTime(sec)pH值對破乳的影響ThisisasimplifiedillustrationofthepotentialeffectsofpH.Manyotherfactorsalsoaffectmix-to-breaktimes.Thesefactors,suchasaggregateandasphaltpropertiesandclimaticconditions,mustbeconsideredaswell.6乳化瀝青的破乳及其影響因素pHMix-to-pH值對破乳的影響Thisisasi水泥和鋁鹽對乳液的作用6乳化瀝青的破乳及其影響因素水泥和鋁鹽對乳液的作用6乳化瀝青的破乳及其影響因素鈣和其它金屬鹽減輕慢凝混合料的顏色6乳化瀝青的破乳及其影響因素鈣和其它金屬鹽減輕慢凝混合料的顏色6乳化瀝青的破乳及其影響AsphaltTemperature(℃)125150200MeanParticleDiameter(μm)0510AC5AC10AC20Thehardertheasphalt,thehigherthemillingenergyneededtoobtainagivenparticlesizedistribution.瀝青硬度影響乳化瀝青顆粒大小6乳化瀝青的破乳及其影響因素AsphaltTemperature125150200MeShearRate(1/seconds)2050100MeanParticleDiameter(μm)0510Recall,particlesizeisproportionaltosurfacetensiondividedbyenergy.Smallergapwidthmeanshighershearrate,whichmeanshigherenergy.Likewise,longermillingtimemaymeanhigherenergy.碾磨時剪切率影響顆粒大小6乳化瀝青的破乳及其影響因素ShearRate(1/seconds)2050100MAsphaltTemperature(℃)125150200MeanParticleDiamet