雙季銨鹽慢裂快凝瀝青乳化劑的合成工藝的製作方法
2023-06-06 00:28:06
專利名稱：雙季銨鹽慢裂快凝瀝青乳化劑的合成工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及精細有機化學品領域，具體的是涉及一種雙季銨鹽慢裂快凝浙青乳化劑的合成工藝，使用這種乳化劑製備的陽離子浙青乳液具有水溶性好、儲存穩定性高和應用面廣的特性。
背景技術：
石油浙青是交通建築及其他一些行業常用的原材料。20世紀初期石油浙青作為道路工程材料得到迅速發展，品種和質量不斷提高，應用範圍日益廣泛。但是，在道路浙青的使用過程中，為了保持浙青的流動性，要消耗大量的能源，並產生環境汙染等問題。乳化浙青，尤其是陽離子乳化浙青具有容易乳化、節能環保、與石料粘附力強、對施工條件要求不苛刻等諸多優良的性能和特點，廣泛應用於道路建設和路面維護及養護。目前國內外陽離子浙青乳化劑的主要品種有烷基胺類、咪唑啉類、胺化木質素類、醯胺類、環氧乙烷雙胺類和季銨鹽類。美國專利USP4338136報導了一種以長鏈脂肪酸與二乙烯三胺反應製備的乳化劑，該乳化劑的缺點是用於稀漿封層施工時，破乳時間長，成型時間慢；US5443632報導了一種慢裂快凝型陽離子乳化劑，是通過脂肪酸或樹脂的聚胺縮合物與季銨劑反應得到的。該方法的缺點在於價格昂貴，產品的改進餘地不大；USP5137572報導了一種新型陽離子浙青乳化劑，該乳化劑具有較強的使用靈活性，製備時可通過調整配方和工藝以適應複雜多變的施工條件，但由於該方法工藝較複雜，原料來源有限且價格昂貴，推廣應用受到很大限制；CN101712625報導了一種新型兩性慢裂快凝浙青乳化劑，是通過油酸和多胺反應生成的醯胺多胺與氯乙酸發生滷代反應製得的。該乳化劑在稀漿封層中擴大了對石料的選擇性，但該乳化劑在分子結構的設計上缺乏靈活性，在適應不同結構及產地的浙青乳化方面具有局限性；CN1861721報導了由松香、烯基多胺得到松香中間體，再與季銨鹽中間體縮合製備的一種松香型陽離子浙青乳化劑，該乳化劑的缺點是需要改性才能用於稀漿封層，產品實用性不太理想；CN1096714報導了一種由環烷酸與烯基多胺製備的浙青乳化劑，但該方法的缺點是乳化劑原料來源受限制，無法有效地改進產品性能。目前市場上急需一種原料來源廣泛、合成工藝簡單和性價比高的慢裂快凝型浙青乳化劑。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在於針對上述現有技術而提供一種雙季銨鹽慢裂快凝浙青乳化劑的合成工藝，其原料來源廣泛、合成工藝簡單和性價比高。本發明解決上述技術問題所採用的技術方案是雙季銨鹽慢裂快凝浙青乳化劑的製備方法，其特徵在於包括有以下步驟
1)將飽和脂肪酸和不飽和有機酸摩爾比為廣5:5 1的混合脂肪酸、長鏈脂肪胺與混合脂肪酸摩爾比為1 4:1的長鏈脂肪胺、佔反應物總重量20% 60%的芳烴類溶劑及佔反應物總重量0. 5% 5%的催化劑加入到反應容器中，於80 150°C回流反應3 8h，然後減壓蒸餾去除溶劑，降溫到70°C以下，加入佔反應物總重量50 100%的醇類溶劑，得到醯胺或多醯基胺中間體；
2)將摩爾比為1:1 2的脂肪族叔胺和鹽酸於25-50°C混合，然後滴加與脂肪族叔胺摩爾比為1 1 2的環氧氯丙烷，於30 60°C攪拌反應3 8h，冷卻到室溫，得到季銨鹽中間體，
3)將上述製備得到的季銨鹽中間體滴加至70 90°C步驟1)所製備得到的醯胺或多醯基胺中間體中，並在此溫度下反應3 8h，即得到雙季銨鹽型陽離子浙青乳化劑。按上述方案，所述的飽和脂肪酸為Cltl-C2tl的長鏈脂肪酸，所述的不飽和有機酸為丙烯酸、α -甲基丙烯酸、肉桂酸、衣康酸、松香酸、2-丁烯酸、油酸、蓖麻酸、桐油酸、順丁烯二酸中的一種或多種的組合。按上述方案，所述的催化劑為苯磺酸、對甲苯磺酸或強酸性離子交換樹脂。按上述方案，所述的長鏈脂肪胺為Cltl-C2tl的一元伯胺、二元胺、多乙烯多胺中的一種或多種的組合。按上述方案，所述的脂肪族叔胺為三甲胺、三乙胺、含有一個Cltl-C^l長鏈烷基的二甲基叔胺、二乙基叔胺中的一種或多種的組合。按上述方案，所述的芳烴類溶劑為苯、甲苯、二甲苯、三甲苯中的一種或多種的組
I=I O按上述方案，所述的醇類溶劑為甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇中的一種或多種的組合。本發明的創新點在於乳化劑分子結構設計上的靈活性和乳化劑的廣泛適用性，通過調節混合有機酸和長鏈脂肪胺的摩爾比和脂肪鏈長度及季銨鹽中間體中的脂肪鏈長度，可調節乳化劑中季銨鹽陽離子的電荷強度和空間位阻效應，改善乳化劑的乳化效果、慢裂性能、儲存穩定性和對各種石料的適應性，調節飽和脂肪酸和不飽和有機酸的摩爾比可改善乳化劑的快凝性能，調節親油基的長度、種類和比例，以適用不同產地和組成的浙青的乳化。本發明的優點在於原料來源廣泛，性價比高，適用範圍廣，便於推廣應用。乳化劑乳化能力強，浙青乳液顆粒均勻細膩，儲存穩定性好。通過合理的調節電荷強度，空間位阻的大小，親油基長度、種類和比例，可獲得慢裂快凝和廣泛的使用性能。
具體實施例方式下面的實施例是為了進一步說明本發明的具體內容，本發明的使用範圍不受實施例的限制，具體的實施方式可根據本發明的技術方案和實際情況來確定。實施例1
乳化劑的製備將16. 3g十八烷基-1，3-丙撐二胺，7. Og油酸，7. 4g肉桂酸，l.Og對甲基苯磺酸，20g 二甲苯加入到反應容器中，在125°C攪拌回流反應4h後蒸出二甲苯，降溫至65°C，加入20g異丙醇，得到醯胺中間體；
將5. Ig三乙胺和5g濃鹽酸在40°C下混合均勻，然後滴加4. 6g環氧氯丙烷到反應容器中，在45°C攪拌反應4h，冷卻到室溫，得到季銨鹽中間體；
將上述製備得到的季銨鹽中間體滴加到8(T85°C前述製備得到的醯胺中間體中，並在此溫度下攪拌反應4h，即得到雙季銨鹽型陽離子浙青乳化劑產品。乳化劑水溶液的製備將2. Og該乳化劑用IOOg溫水溶解，將皂化液加熱到65 80°C，待乳化劑溶解後用鹽酸調溶液的pH為2. 0 2. 5，即得到乳化劑水溶液。浙青乳液的製備開啟膠體磨，先用60 80°C的熱水將膠體磨預熱後，將上述乳化劑水溶液加入膠體磨中，然後將150g溫度為130 140°C的70#石油浙青快速連續加入，循環研磨lmin，即得到均勻、細膩的浙青乳液。浙青乳液性能測定
微表處和稀漿封層浙青乳液技術指標
權利要求
1.雙季銨鹽慢裂快凝浙青乳化劑的製備方法，其特徵在於包括有以下步驟1)將飽和脂肪酸和不飽和有機酸摩爾比為廣5:5 1的混合脂肪酸、長鏈脂肪胺與混合脂肪酸摩爾比為1 4:1的長鏈脂肪胺、佔反應物總重量20% 60%的芳烴類溶劑及佔反應物總重量0. 5% 5%的催化劑加入到反應容器中，於80 150°C回流反應3 8h，然後減壓蒸餾去除溶劑，降溫到70°C以下，加入佔反應物總重量50 100%的醇類溶劑，得到醯胺或多醯基胺中間體；2)將摩爾比為1:1 2的脂肪族叔胺和鹽酸於25-50°C混合，然後滴加與脂肪族叔胺摩爾比為1:1 2的環氧氯丙烷，於30 60°C攪拌反應3 他，冷卻到室溫，得到季銨鹽中間體，3)將上述製備得到的季銨鹽中間體滴加至70 90°C步驟1)所製備得到的醯胺或多醯基胺中間體中，並在此溫度下反應3 8h，即得到雙季銨鹽型陽離子浙青乳化劑。
2.按權利要求1所述的雙季銨鹽慢裂快凝浙青乳化劑的製備方法，其特徵在於所述的飽和脂肪酸為Cltl-C2tl的長鏈脂肪酸，所述的不飽和有機酸為丙烯酸、α -甲基丙烯酸、肉桂酸、衣康酸、松香酸、2- 丁烯酸、油酸、蓖麻酸、桐油酸、順丁烯二酸中的一種或多種的組合。
3.按權利要求1或2所述的雙季銨鹽慢裂快凝浙青乳化劑的製備方法，其特徵在於所述的催化劑為苯磺酸、對甲苯磺酸或強酸性離子交換樹脂。
4.按權利要求1或2所述的雙季銨鹽慢裂快凝浙青乳化劑的製備方法，其特徵在於所述的長鏈脂肪胺為Cltl-C2tl的一元伯胺、二元胺、多乙烯多胺中的一種或多種的組合。
5.按權利要求1或2所述的雙季銨鹽慢裂快凝浙青乳化劑的製備方法，其特徵在於所述的脂肪族叔胺為三甲胺、三乙胺、含有一個Cici-C2tl長鏈烷基的二甲基叔胺、二乙基叔胺中的一種或多種的組合。
6.按權利要求1或2所述的雙季銨鹽慢裂快凝浙青乳化劑的製備方法，其特徵在於所述的芳烴類溶劑為苯、甲苯、二甲苯、三甲苯中的一種或多種的組合。
7.按權利要求1或2所述的雙季銨鹽慢裂快凝浙青乳化劑的製備方法，其特徵在於所述的醇類溶劑為甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇中的一種或多種的組合。
全文摘要
本發明涉及一種雙季銨鹽慢裂快凝瀝青乳化劑的合成工藝，包括有以下步驟1)將混合脂肪酸、長鏈脂肪胺、芳烴類溶劑及催化劑加入到反應容器中，回流反應，然後減壓蒸餾去除溶劑，降溫，加入醇類溶劑，得到醯胺或多醯基胺中間體；2)將脂肪族叔胺和鹽酸混合，然後滴加環氧氯丙烷，攪拌反應，冷卻到室溫，得到季銨鹽中間體，3)將季銨鹽中間體滴加至醯胺或多醯基胺中間體中，反應，即得到雙季銨鹽型陽離子瀝青乳化劑。本發明的優點在於原料來源廣泛，性價比高，適用範圍廣，便於推廣應用。瀝青乳液顆粒均勻細膩，儲存穩定性好；可獲得慢裂快凝和廣泛的使用性能。
文檔編號B01F17/18GK102580607SQ20111045387
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者劉軍, 龐金興, 邱輝, 靳素榮, 韓秀, 黃紅明 申請人:武漢理工大學