[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN106977432A - 一种叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂及其制备方法 - Google Patents

一种叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106977432A
CN106977432A CN201710240954.3A CN201710240954A CN106977432A CN 106977432 A CN106977432 A CN 106977432A CN 201710240954 A CN201710240954 A CN 201710240954A CN 106977432 A CN106977432 A CN 106977432A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reaction
preparation
asphalt emulsifier
asphalt
acid sodium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710240954.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106977432B (zh
Inventor
施来顺
于小梦
马存飞
张由申
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University
Original Assignee
Shandong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University filed Critical Shandong University
Priority to CN201710240954.3A priority Critical patent/CN106977432B/zh
Publication of CN106977432A publication Critical patent/CN106977432A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106977432B publication Critical patent/CN106977432B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C309/00—Sulfonic acids; Halides, esters, or anhydrides thereof
    • C07C309/01—Sulfonic acids
    • C07C309/02—Sulfonic acids having sulfo groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C309/03—Sulfonic acids having sulfo groups bound to acyclic carbon atoms of an acyclic saturated carbon skeleton
    • C07C309/13—Sulfonic acids having sulfo groups bound to acyclic carbon atoms of an acyclic saturated carbon skeleton containing nitrogen atoms, not being part of nitro or nitroso groups, bound to the carbon skeleton
    • C07C309/14—Sulfonic acids having sulfo groups bound to acyclic carbon atoms of an acyclic saturated carbon skeleton containing nitrogen atoms, not being part of nitro or nitroso groups, bound to the carbon skeleton containing amino groups bound to the carbon skeleton
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C231/00—Preparation of carboxylic acid amides
    • C07C231/12—Preparation of carboxylic acid amides by reactions not involving the formation of carboxamide groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C303/00—Preparation of esters or amides of sulfuric acids; Preparation of sulfonic acids or of their esters, halides, anhydrides or amides
    • C07C303/32—Preparation of esters or amides of sulfuric acids; Preparation of sulfonic acids or of their esters, halides, anhydrides or amides of salts of sulfonic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/03—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K23/00—Use of substances as emulsifying, wetting, dispersing, or foam-producing agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2395/00—Bituminous materials, e.g. asphalt, tar or pitch

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂及其制备方法，该沥青乳化剂是由以下摩尔配比的原料制备而成：十八胺、醇类溶剂、N,N‑二甲基丙烯酰胺、环氧氯丙烷、亚硫酸氢钠的摩尔比为1mol：(4.00‑9.00)mol：(2.00‑2.10)mol：(1.00‑1.15)mol：(1.05‑1.25)mol。所述醇类溶剂为乙醇、甲醇或异丙醇。本发明的沥青乳化剂的合成原料易得、生产成本低、工艺简单、不需要高温反应。可乳化多种不同型号的沥青，制备的乳化沥青细腻均匀，储存稳定性好，可以制备出阳离子型乳化沥青。

Description

一种叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂及其制备方法，属于精细化工技术领域。
背景技术
乳化剂是由非极性的疏水基和极性的亲水基组成的两亲性分子，这种结构使乳化剂在溶液表(界)面形成定向紧密排列，改变了体系的表(界)面化学性质。当乳化剂的浓度超过其临界胶束浓度CMC，表(界)面张力降至最低，从而具有乳化、消泡、分散等功能，在建材化工、石油开采、日用品、纺织印染等领域有广泛的应用。
按照乳化剂亲水基性质的不同，乳化剂分为阴离子型、阳离子型、两性离子型、非离子乳化型以及复合离子型等。其中，两性乳化剂同时携带正负离子电荷，它的表面活性离子的亲水基既具有阴离子部分，又具有阳离子部分；它的结构既不同于阴离子型乳化剂，又有别于阳离子型乳化剂，因此，具有许多优异的性能，如：(1)良好的乳化性和分散性；(2)低毒性；(3)耐硬水、钙分散能力较强，与其他各类型的乳化剂具有良好的配伍性。
但有关两性沥青乳化剂的开发较晚，品种和数量都不多；目前已报道的两性沥青乳化剂主要有甜菜碱型、氨基酸型、咪唑啉型等。美国专利USP3342840介绍合成了一种亲水基为氨基和羟基同时存在的两性型乳化剂，由于两性离子的带电状态可以随环境的变化而变化，故应用范围较广；但该乳化剂的制备成本较高。中国专利CN101712625A涉及一种两性慢裂快凝沥青乳化剂合成方法，采用油酸与多胺反应生成酰胺多胺，然后加入氯乙酸发生卤代反应，制得沥青乳化剂。该方法的缺点是制备时需要高温反应。
本申请发明人在前期研究中提出了一种两性甜菜碱型沥青乳化剂的制备方法，该乳化剂采用椰油酰基丙基二甲基叔胺为原料，在醇类溶剂中，与环氧氯丙烷反应得到中间体；继续与二甲胺水溶液、氯乙酸钠反应，得到两性甜菜碱型沥青乳化剂。该沥青乳化剂的合成原料易得、生产成本低、工艺简单、不需要高温反应。但该两性甜菜碱型沥青乳化剂制备得到的为中裂型阳离子乳化沥青。
本申请发明人在早期研究中还提出了双阳离子双阴离子型沥青乳化剂，是一种非酰胺型两性沥青乳化剂，该乳化剂以丙烯酸为原料，在醇类溶剂中，与十八胺反应得到十八烷基胺基丙酸；低碳数叔胺，加入浓盐酸，再逐渐加入环氧氯丙烷，反应得到环氧丙基三烷基氯化铵盐酸盐中间体I，将环氧丙基三烷基氯化铵盐酸盐中间体加入十八烷基胺基丙酸中得到中间体II；将中间体II的反应液加入氯乙酸钠溶液，得到双阳离子双阴离子型沥青乳化剂。该双阳离子双阴离子型沥青乳化剂的优点是：合成原料易得、生产成本低、不需要高温反应。但是经过研究发现，该双阳离子双阴离子型沥青乳化剂的性能还有待进一步提高；还有，以丙烯酸为原料，其刺激性较大，不利于生产工人的身体健康。
上述两性沥青乳化剂及其制备方法普遍存在的不足是：制备乳化剂的原料成本较高，来源受到限制，制备时需要高温反应，对生产实验设备要求较高。
因此，有必要开发和研究新的两性沥青乳化剂，以丰富两性沥青乳化剂的种类，使得沥青乳化剂的成本更加低廉、工艺更加简单，满足道路建设和路面维护的不同应用要求。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种生产成本低、工艺简单、不需要高温反应的叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂及其制备方法和相应的乳化沥青。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
为了丰富两性沥青乳化剂的种类，本发明的第一个方面，提供一种叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂，其分子结构式为：
该叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂在制备乳化沥青中的应用，尤其是，在制备快裂型阳离子乳化沥青中的应用。
本发明的第二个方面，提供一种叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将十八胺、醇类溶剂和N,N-二甲基丙烯酰胺混合反应，得到反应中间体I，中间体I为
C18H37N(CH2CH2CON(CH3)2)2；
(2)将反应中间体II加入到反应中间体I中，反应，即得到叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂；其中，所述中间体II为
本发明的第三个方面，提供一种阳离子乳化沥青的制备方法，包括如下步骤：沥青乳化剂的用量为制备的乳化沥青总质量的1.0-3.0％，将上述沥青乳化剂加水配制成水溶液，用工业盐酸调节pH值至2-3，加热至60-70℃，制得皂液；将加热后的沥青和乳化剂皂液通过胶体磨乳化制备出阳离子乳化沥青。
上述制备方法制备得到的阳离子乳化沥青。
或者，提供一种阴离子乳化沥青的制备方法，包括如下步骤：沥青乳化剂的用量为制备的乳化沥青总质量的1.0-3.0％，将上述沥青乳化剂加水配制成水溶液，用氢氧化钠调节pH值至10-11，加热至60-70℃，制得皂液；将加热后的沥青和乳化剂皂液通过胶体磨乳化制备出阴离子乳化沥青。
上述制备方法制备得到的阴离子乳化沥青。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
(1)本发明的原料中通过加入N,N-二甲基丙烯酰胺，使得本发明制备得到的沥青乳化剂分子的亲水性较大；环氧氯丙烷和亚硫酸氢钠的加入，使制备得到的沥青乳化剂分子具有叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠化学结构，增强了沥青乳化剂分子的电荷强度。
本发明中的沥青乳化剂为两性型，本发明乳化剂分子中的亲水基会在水中发生电离，由于是两性型的乳化剂，电离作用较强，使界面膜携带相应的较多的正电荷，出现了一层界面电荷，由此出现了界面电荷层。界面电荷层的形成通过让沥青微粒相互排斥，使它们保持一定距离，从而让沥青颗粒维持分散状态，对沥青乳液起到了分散作用。界面电荷层的出现，对于沥青的乳化、沥青在水相中的分散、保持沥青乳液的稳定具有至关重要的作用。由于本发明的乳化剂在水中可电离较多离子，所以界面电荷层作用较强，从而使得本发明的沥青乳化剂乳化沥青后其体系更加稳定。
另外，本发明的沥青乳化剂结构式中含有的亲水基较多，羟基、磺酸盐、季铵盐和酰胺基，使得界面膜、水合层和界面电荷层都相应的增强，提高了乳液的稳定性。
(2)本发明采用特定的原料N,N-二甲基丙烯酰胺、十八胺、环氧氯丙烷和亚硫酸氢钠，生成具有一定HLB值的沥青乳化剂，采用本发明制备的叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂具有很好的乳化性能，制备得到的乳化沥青的各项性能指标优良，可乳化多种不同型号的沥青，制备的乳化沥青细腻均匀，具有良好的集料裹附性和储存稳定性。制得的乳化沥青按中国交通部制订的阳离子乳化沥青行业标准(JTJ052-2000)进行检测，各项性能均能满足标准要求。适用于公路透层油或粘层油的洒布，以及用于碎石封层、石屑封层、雾封层及修复路面轻微网裂等，具有快裂沥青乳化剂的特性。
(3)本发明以N,N-二甲基丙烯酰胺作为沥青乳化剂的反应原料，由于N,N-二甲基丙烯酰胺在常温下的物料状态为液体，方便计量加料，而且更方便与其他反应原料混合均匀。
此外，N,N-二甲基丙烯酰胺的反应过程为放热反应，能够自身提供反应所需的热量，减少了反应过程中外源热量的引入，降低了反应的能耗。
本发明以3-氯-2-羟基丙基磺酸钠为中间体或反应原料，其制备方法简单、易行，其中原料亚硫酸氢钠极易溶于水且价格低廉。
(4)本发明的叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂的原料十八胺相对于目前的阳离子型沥青乳化剂所用的原料便宜、来源广泛，沥青乳化剂生产成本低，并且为制备叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂提供良好基础。
(5)现有技术中酰胺基胺类乳化剂反应温度一般控制在140～180℃，而本发明的叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂的制备方法工艺简单、不需要高温反应，降低能耗，大大节约生产成本。
(6)本发明所述乳化剂分子结构中同时具有阴离子基团和阳离子基团，两性乳化剂可适用于不同的环境，在酸性溶液中呈现阳离子型表面活性剂的特征，在碱性溶液中呈现阴离子型表面活性剂的特征。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、组件和/或它们的组合。
本发明实施例中所用到的原料、试剂均为常规化学产品，均能通过市场购买得到。
为了丰富两性沥青乳化剂的种类，本发明提供一种叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂，其分子结构式为：
分析该叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂的结构，其将羟基、磺酸盐、季铵盐和酰胺基亲水基团以一定的基团形式有效结合起来，再加之合适的碳链结构和其他亲油基团(比如N,N-二甲基丙烯酰胺的两个甲基，十八烷基)，共同形成这一新型结构的沥青乳化剂。
针对以上沥青乳化剂，本发明还提供它的制备方法，包括以下步骤：
(1)将十八胺、醇类溶剂和N,N-二甲基丙烯酰胺混合反应，得到反应中间体I，中间体I为
C18H37N(CH2CH2CON(CH3)2)2；
(2)将3-氯-2-羟基丙基磺酸钠加入到反应中间体I中，反应，即得到叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂。
在本发明优选的技术方案中，所述3-氯-2-羟基丙基磺酸钠的制备方法包括以下步骤：
将亚硫酸氢钠溶于水中，加热至一定温度，再逐渐加入环氧氯丙烷，混合反应，得到反应中间体II，中间体II为3-氯-2-羟基丙基磺酸钠
优选的，反应的温度为40-85℃，进一步优选为55-75℃，反应的时间为3-6h。
在本发明一些优选的技术方案中，十八胺、醇类溶剂、N,N-二甲基丙烯酰胺、环氧氯丙烷、亚硫酸氢钠的摩尔比为1mol：(4.00-9.00)mol：(2.00-2.10)mol：(1.00-1.15)mol：(1.05-1.25)mol。
经过大量实验验证与分析，上述摩尔比例的各原料使得本发明制备得到的叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂的性能较理想，不合适的配比关系的原料不能形成叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂。
在本发明一些优选的技术方案中，所述醇类溶剂为乙醇、甲醇或异丙醇，经过大量实验验证与分析，并根据本发明制得的叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂的需要，选择上述醇类溶剂制得的沥青乳化剂的效果较好。
在本发明一些优选的技术方案中，步骤(1)中，反应的温度为60-80℃，优选为65-75℃，反应的时间为2-4h。
在本发明一些优选的技术方案中，步骤(2)中，反应的温度为60-80℃，优选为65-75℃，反应的时间为3-6h。
在本发明的一些优选的技术方案中，该叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)将十八胺加入到反应容器中，加入醇类溶剂，加热搅拌溶解，再分批加入N,N-二甲基丙烯酰胺，加入完毕后，在60-80℃搅拌反应2-4h，得到反应中间体I；
(2)将亚硫酸氢钠加入到另一反应容器中，加水，加热搅拌溶解，再分批加入环氧氯丙烷，加入完毕后，在40-85℃搅拌反应3-6h，得到反应中间体II(3-氯-2-羟基丙基磺酸钠)；
(3)将反应中间体II分批加入到反应中间体I中，在60-80℃反应3-6h，即得到叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂。
上述叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂在制备乳化沥青中的应用，尤其是，在制备快裂型阳离子乳化沥青中的应用。
本发明以N,N-二甲基丙烯酰胺作为沥青乳化剂的反应原料，在沥青乳化剂的分子结构中通过加入N,N-二甲基丙烯酰胺引入了酰胺基，增加了沥青乳化剂的亲水性，以及乳化剂与沥青的相容性。另外，综合考虑碳链长度对于沥青乳化剂的HLB值(亲水/亲油平衡值)和CMC(临界胶束浓度)的影响，选择以十八胺、环氧氯丙烷和亚硫酸氢钠作为反应的原料，使制备的沥青乳化剂的HLB值在最佳范围以内，提高了对沥青的乳化性能。
针对本发明中的叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂，本发明还提供一种阳离子乳化沥青的制备方法，包括如下步骤：沥青乳化剂的用量为制备的乳化沥青总质量的1.0-3.0％，将上述沥青乳化剂加水配制成水溶液，用工业盐酸调节pH值至2-3，加热至60-70℃，制得皂液；将加热后的沥青和乳化剂皂液通过胶体磨乳化制备出阳离子乳化沥青。
上述制备方法制备得到的阳离子乳化沥青。
针对本发明中的叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂，本发明还提供一种阴离子乳化沥青的制备方法，包括如下步骤：沥青乳化剂的用量为制备的乳化沥青总质量的1.0-3.0％，将上述沥青乳化剂加水配制成水溶液，用氢氧化钠调节pH值至10-11，加热至60-70℃，制得皂液；将加热后的沥青和乳化剂皂液通过胶体磨乳化制备出阴离子乳化沥青。
上述制备方法制备得到的阴离子乳化沥青。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本申请的技术方案。
实施例1
(1)叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂的制备：
1)在反应器中加入269.5g十八胺，260g异丙醇，加热搅拌溶解。然后逐渐加入203.2g N,N-二甲基丙烯酰胺，70℃搅拌反应3h。
合成的上述中间产物经重结晶分离提纯后进行FTIR检测，结果如下：2910cm-1为亚甲基的非对称伸缩振动吸收峰，2840cm-1为亚甲基的对称伸缩振动收峰，1650cm-1和1625cm-1为酰胺基中C＝O伸缩振动吸收峰，1460cm-1为亚甲基的非对称弯曲振动，1390cm-1为甲基的非对称弯曲振动，1263cm-1和1153cm-1为C-N伸缩振动吸收峰，777cm-1和719cm-1为亚甲基面内摇摆振动吸收峰。
2)在另一反应器中加入122.6g亚硫酸氢钠和392.7g水，搅拌溶解，加热至75℃。再滴加98.9g环氧氯丙烷，75℃搅拌反应3.5h，得到3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液。
合成的上述中间产物经重结晶分离提纯后进行FTIR检测，结果如下：3592cm-1和3522cm-1为游离O-H伸缩振动吸收峰，3362cm-1为缔合O-H伸缩振动吸收峰，2923cm-1为亚甲基的非对称伸缩振动吸收峰，2840cm-1为亚甲基的对称伸缩振动收峰，1635cm-1为C-O不对称伸缩振动吸收峰，1425cm-1为亚甲基的非对称弯曲振动，1239cm-1和1188cm-1为磺酸盐S＝O伸缩振动吸收峰，1049cm-1为磺酸盐RSO3不对称伸缩振动吸收峰，812cm-1为C-H面外弯曲振动吸收峰，730cm-1为C-Cl伸缩振动吸收峰，621cm-1为和545cm-1为O-H面外弯曲振动吸收峰。
3)将步骤2)制备的3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液滴加到上述步骤1)合成产物中，65℃搅拌反应4h。得到叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂，留作乳化沥青试验。
合成产物经重结晶分离提纯后进行FTIR检测，结果如下：3372cm-1为O-H伸缩振动吸收峰，2924cm-1和2858cm-1分别为亚甲基非对称和对称伸缩振动吸收峰，1643cm-1处为酰胺基中C＝O伸缩振动吸收峰，1460cm-1为亚甲基的非对称弯曲振动，1424cm-1为甲基的非对称弯曲振动，1240cm-1为C-N伸缩振动吸收峰，1178cm-1为磺酸盐S＝O伸缩振动吸收峰，1048cm-1为磺酸盐RSO3不对称伸缩振动吸收峰，856cm-1和810cm-1为C-H面外弯曲振动吸收峰，728cm-1为亚甲基面内摇摆振动吸收峰，618cm-1和545cm-1为O-H面外弯曲振动吸收峰。
反应方程式如下：
C18H37NH2+2CH2＝CHCON(CH3)2→C18H37N(CH2CH2CON(CH3)2)2 (1)
(2)乳化沥青的制备：
取AH-90#沥青300g，加热至125℃，将12.5g本实施例制备的沥青乳化剂加入到200g水中，用工业盐酸调节pH值至2-3，加热至65℃，制得皂液。将沥青和乳化剂皂液通过胶体磨乳化制备出阳离子型乳化沥青。
(3)乳化沥青性能检测：
制得的乳化沥青按中国交通部制订的阳离子乳化沥青行业标准(JTJ052-2000)进行检测，结果如下：本实施例制备的乳化沥青均匀、细腻，沥青含量为58％，筛上剩余量为0.02％，与矿料裹覆面积大于2/3，电荷为阳离子；采用拌和料进行拌和，可拌和时间为38秒。表明该乳化剂制备的沥青乳液为快裂型阳离子乳化沥青，各项性能均能满足标准要求。
实施例2
(1)叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂的制备：
1)在反应器中加入269.5g十八胺，260g无水乙醇，加热搅拌溶解。然后逐渐加入203.2g N,N-二甲基丙烯酰胺，70℃搅拌反应3h。
2)在另一反应器中加入122.6g亚硫酸氢钠和392.7g水，搅拌溶解，加热至75℃。再滴加98.9g环氧氯丙烷，75℃搅拌反应3.5h，得到3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液。
3)将步骤2)制备的3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液滴加到上述步骤1)合成产物中，75℃搅拌反应3h。得到叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂，留作乳化沥青试验。
(2)乳化沥青的制备：
取AH-70#沥青300g，加热至125℃，将12.5g本实施例制备的沥青乳化剂加入到200g水中，用工业盐酸调节pH值至2-3，加热至65℃，制得皂液。将沥青和乳化剂皂液通过胶体磨乳化制备出阳离子型乳化沥青。
(3)乳化沥青性能检测：
检测方法同实施例1，检测结果为：乳化沥青均匀、细腻，沥青含量为60％，筛上剩余量为0.02％，与矿料裹覆面积大于2/3，电荷为阳离子；采用拌和料进行拌和，可拌和时间为5秒。表明该乳化剂制备的沥青乳液为快裂型阳离子乳化沥青，各项性能均能满足标准要求。
实施例3
(1)叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂的制备：
1)在反应器中加入269.5g十八胺，260g甲醇，加热搅拌溶解。然后逐渐加入203.2gN,N-二甲基丙烯酰胺，63℃搅拌反应4h。
2)在另一反应器中加入122.6g亚硫酸氢钠和392.7g水，搅拌溶解，加热至75℃。再滴加98.9g环氧氯丙烷，75℃搅拌反应3.5h，得到3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液。
3)将步骤2)制备的3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液滴加到上述步骤1)合成产物中，60℃搅拌反应6h。得到叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂，留作乳化沥青试验。
(2)乳化沥青的制备：
取A-100#沥青300g，加热至125℃，将12.5g本实施例制备的沥青乳化剂加入到200g水中，用工业盐酸调节pH值至2-3，加热至65℃，制得皂液。将沥青和乳化剂皂液通过胶体磨乳化制备出阳离子型乳化沥青。
(3)乳化沥青性能检测：
检测方法同实施例1，检测结果为：乳化沥青均匀、细腻，沥青含量为59％，筛上剩余量为0.03％，与矿料裹覆面积大于2/3，电荷为阳离子；采用拌和料进行拌和，可拌和时间为5秒。表明该乳化剂制备的沥青乳液为快裂型阳离子乳化沥青，各项性能均能满足标准要求。
对比例1
(1)羧酸季铵盐型羟丙基磺酸钠乳化剂的制备：
1)在反应器中加入269.5g十八胺，260g异丙醇，加热搅拌溶解。然后逐渐加入147.7g丙烯酸，70℃搅拌反应3h。
2)在另一反应器中加入122.6g亚硫酸氢钠和392.7g水，搅拌溶解，加热至75℃。再滴加98.9g环氧氯丙烷，75℃搅拌反应3.5h，得到3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液。
3)将步骤2)制备的3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液滴加到上述步骤1)合成产物中，65℃搅拌反应4h。得到羧酸季铵盐型羟丙基磺酸钠乳化剂，留作乳化沥青试验。
合成产物经重结晶分离提纯后进行FTIR检测，结果如下：3430cm-1为O-H伸缩振动吸收峰，2920cm-1为亚甲基的非对称伸缩振动吸收峰，2853cm-1为亚甲基的对称伸缩振动收峰，1740cm-1为羧基中C＝O伸缩振动吸收峰，1615cm-1为羧基中C-O不对称伸缩振动吸收峰，1474cm-1为亚甲基的非对称弯曲振动，1398cm-1为甲基的非对称弯曲振动，1305cm-1为C-N伸缩振动吸收峰，1180cm-1为磺酸盐S＝O伸缩振动吸收峰，1040cm-1为磺酸盐RSO3不对称伸缩振动吸收峰，723cm-1为亚甲基面内摇摆振动吸收峰。
反应方程式如下：
C18H37NH2+2CH2＝CHCOOH→C18H37N(CH2CH2COOH)2 (4)
(2)乳化沥青的制备：
取AH-90#沥青300g，加热至125℃，将12.5g本实施例制备的乳化剂加入到200g水中，用工业盐酸调节pH值至2-3，加热至65℃，制得皂液。将沥青和乳化剂皂液通过胶体磨乳化制备出阳离子型乳化沥青。结果：不能乳化。
对比例2
(1)季铵盐型羟丙基磺酸钠乳化剂的制备：
1)在反应器中加入269.5g十八胺，260g异丙醇，加热搅拌溶解。然后逐渐加入122.0g环氧丙烷，70℃搅拌反应3h。
2)在另一反应器中加入122.6g亚硫酸氢钠和392.7g水，搅拌溶解，加热至75℃。再滴加98.9g环氧氯丙烷，75℃搅拌反应3.5h，得到3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液。
3)将步骤2)制备的3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液滴加到上述步骤1)合成产物中，65℃搅拌反应4h。得到季铵盐型羟丙基磺酸钠乳化剂，留作乳化沥青试验。
合成产物经重结晶分离提纯后进行FTIR检测，结果如下：3434cm-1为O-H伸缩振动吸收峰，2916cm-1为亚甲基的非对称伸缩振动吸收峰，2849cm-1为亚甲基的对称伸缩振动收峰，1652cm-1为C-O不对称伸缩振动吸收峰，1464cm-1为亚甲基的非对称弯曲振动，1407cm-1为甲基的非对称弯曲振动，1208cm-1为磺酸盐S＝O伸缩振动吸收峰，1040cm-1为磺酸盐RSO3不对称伸缩振动吸收峰，785cm-1为C-H面外弯曲振动吸收峰，728cm-1为亚甲基面内摇摆振动吸收峰，624cm-1和535cm-1为O-H面外弯曲振动吸收峰。
反应方程式如下：
(2)乳化沥青的制备：
取AH-90#沥青300g，加热至125℃，将12.5g本实施例制备的乳化剂加入到200g水中，用工业盐酸调节pH值至2-3，加热至65℃，制得皂液。将沥青和乳化剂皂液通过胶体磨乳化制备出阳离子型乳化沥青。结果：不能乳化。
对比例3
(1)季铵盐型羟丙基磺酸钠乳化剂的制备：
1)在反应器中加入269.5g十八胺，260g异丙醇，加热搅拌溶解。然后逐渐加入238.1g环氧丙烷，70℃搅拌反应3h。
2)在另一反应器中加入122.6g亚硫酸氢钠和392.7g水，搅拌溶解，加热至75℃。再滴加98.9g环氧氯丙烷，75℃搅拌反应3.5h，得到3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液。
3)将步骤2)制备的3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液滴加到上述步骤1)合成产物中，65℃搅拌反应4h。得到季铵盐型羟丙基磺酸钠乳化剂，留作乳化沥青试验。
合成产物经重结晶分离提纯后进行FTIR检测，结果如下：3445cm-1为O-H伸缩振动吸收峰，2924cm-1为亚甲基的非对称伸缩振动吸收峰，2851cm-1为亚甲基的对称伸缩振动收峰，1643cm-1为C-O不对称伸缩振动吸收峰，1551cm-1为亚甲基的非对称弯曲振动，1469cm-1为甲基的非对称弯曲振动，1195cm-1为磺酸盐S＝O伸缩振动吸收峰，1039cm-1为磺酸盐RSO3不对称伸缩振动吸收峰，783cm-1为C-H面外弯曲振动吸收峰，720cm-1为亚甲基面内摇摆振动吸收峰，627cm-1和527cm-1为O-H面外弯曲振动吸收峰。
反应方程式如下：
(2)乳化沥青的制备：
取AH-90#沥青300g，加热至125℃，将12.5g本实施例制备的乳化剂加入到200g水中，用工业盐酸调节pH值至2-3，加热至65℃，制得皂液。将沥青和乳化剂皂液通过胶体磨乳化制备出阳离子型乳化沥青。结果：不能乳化。
对比例4
(1)季铵盐型羟丙基磺酸钠乳化剂的制备：
1)在反应器中加入269.5g十八胺，260g异丙醇，加热搅拌溶解。然后逐渐加入354.3g环氧丙烷，70℃搅拌反应3h。
2)在另一反应器中加入122.6g亚硫酸氢钠和392.7g水，搅拌溶解，加热至75℃。再滴加98.9g环氧氯丙烷，75℃搅拌反应3.5h，得到3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液。
3)将步骤2)制备的3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液滴加到上述步骤1)合成产物中，65℃搅拌反应4h。得到季铵盐型羟丙基磺酸钠乳化剂，留作乳化沥青试验。
合成产物经重结晶分离提纯后进行FTIR检测，结果如下：3427cm-1为O-H伸缩振动吸收峰，2933cm-1为亚甲基的非对称伸缩振动吸收峰，2851cm-1为亚甲基的对称伸缩振动收峰，1652cm-1为C-O不对称伸缩振动吸收峰，1542cm-1为亚甲基的非对称弯曲振动，1469cm-1为甲基的非对称弯曲振动，1205cm-1为磺酸盐S＝O伸缩振动吸收峰，1039cm-1为磺酸盐RSO3不对称伸缩振动吸收峰，791cm-1为C-H面外弯曲振动吸收峰，718cm-1为亚甲基面内摇摆振动吸收峰，618cm-1和527cm-1为O-H面外弯曲振动吸收峰。
反应方程式如下：
(2)乳化沥青的制备：
取AH-90#沥青300g，加热至125℃，将12.5g本实施例制备的乳化剂加入到200g水中，用工业盐酸调节pH值至2-3，加热至65℃，制得皂液。将沥青和乳化剂皂液通过胶体磨乳化制备出阳离子型乳化沥青。结果：不能乳化。
结论：基于以上实施例和对比例可以得到，本发明以筛选出优异的沥青乳化剂为出发点，对反应原料进行合理的选择，制备得到各项性能均能满足标准要求的乳化沥青。本发明选择特定的原料N,N-二甲基丙烯酰胺和十八胺从而形成特定的反应中间体I，以反应中间体I和3-氯-2-羟基丙基磺酸钠(中间体II，亦可直接作为反应原料)为原料才能得到新型结构的叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂，在实验研究过程中，本发明人意外发现该沥青乳化剂具有优异的乳化性能，而对比例1～4中由其他的反应中间体I得到的乳化剂不能乳化沥青。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂，其特征是，所述叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂的分子结构为：
2.权利要求1所述的叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)将十八胺、醇类溶剂和N,N-二甲基丙烯酰胺混合反应，得到反应中间体I，中间体I为
C18H37N(CH2CH2CON(CH3)2)2；
(2)将反应中间体II加入到反应中间体I中，反应，即得到叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂；其中，所述中间体II为
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征是，反应中间体II的制备方法包括以下步骤：
将亚硫酸氢钠溶于水中，加热至一定温度，再逐渐加入环氧氯丙烷，混合反应，得到反应中间体II；
优选的，反应的温度为40-85℃，进一步优选为55-75℃，反应的时间为3-6h。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征是，十八胺、醇类溶剂、N,N-二甲基丙烯酰胺、环氧氯丙烷、亚硫酸氢钠的摩尔比为1mol：(4.00-9.00)mol：(2.00-2.10)mol：(1.00-1.15)mol：(1.05-1.25)mol；
优选的，醇类溶剂为乙醇、甲醇或异丙醇。
5.如权利要求2所述的制备方法，其特征是，步骤(1)中，反应的温度为60-80℃，优选为65-75℃，反应的时间为2-4h；
步骤(2)中，反应的温度为60-80℃，优选为65-75℃，反应的时间为3-6h。
6.如权利要求2所述的制备方法，其特征是，具体包括以下步骤：
(1)将十八胺加入到反应容器中，加入醇类溶剂，加热搅拌溶解，再分批加入N,N-二甲基丙烯酰胺，加入完毕后，在60-80℃搅拌反应2-4h，得到反应中间体I；
(2)将亚硫酸氢钠加入到另一反应容器中，加水，加热搅拌溶解，再分批加入环氧氯丙烷，加入完毕后，在40-85℃搅拌反应3-6h，得到反应中间体II(3-氯-2-羟基丙基磺酸钠)；
(3)将反应中间体II分批加入到反应中间体I中，在60-80℃反应3-6h，即得到叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂。
7.权利要求1所述的叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂在制备乳化沥青中的应用。
8.如权利要求7所述的应用，其特征是：所述沥青乳化剂在制备快裂型阳离子型乳化沥青中的应用。
9.一种阳离子乳化沥青的制备方法，其特征是，包括以下步骤：沥青乳化剂的用量为制备的乳化沥青总质量的1.0-3.0％，将权利要求1所述的沥青乳化剂加水配制成水溶液，用工业盐酸调节pH值至2-3，加热至60-70℃，制得皂液；将加热后的沥青和乳化剂皂液通过胶体磨乳化制备出阳离子乳化沥青。
10.采用权利要求9所述的制备方法制备得到的阳离子乳化沥青。
CN201710240954.3A 2017-04-13 2017-04-13 一种叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂及其制备方法 Expired - Fee Related CN106977432B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710240954.3A CN106977432B (zh) 2017-04-13 2017-04-13 一种叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710240954.3A CN106977432B (zh) 2017-04-13 2017-04-13 一种叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106977432A true CN106977432A (zh) 2017-07-25
CN106977432B CN106977432B (zh) 2018-11-02

Family

ID=59345191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710240954.3A Expired - Fee Related CN106977432B (zh) 2017-04-13 2017-04-13 一种叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106977432B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107827772A (zh) * 2017-11-16 2018-03-23 江苏苏博特新材料股份有限公司 一种阳离子改性沥青乳化剂、其制备方法及其应用
CN107892753A (zh) * 2017-11-20 2018-04-10 山东大学 一种仲酰胺季铵盐型羟丙基磷酸酯钠沥青乳化剂及其制备方法
CN108047269A (zh) * 2018-01-05 2018-05-18 山东大学 一种季铵盐型羟丙基磷酸酯钠快裂型沥青乳化剂及其制备方法
CN109456498A (zh) * 2017-10-20 2019-03-12 山东大学 一种酰胺季铵盐型羟丙基磷酸酯钠沥青乳化剂及其制备方法
CN113750906A (zh) * 2021-03-17 2021-12-07 山东大学 一种两性型表面活性剂及其制备方法与应用
CN113979899A (zh) * 2021-03-26 2022-01-28 山东大学 一种季铵盐磺酸型表面活性剂及其制备方法与应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102580607A (zh) * 2011-12-30 2012-07-18 武汉理工大学 双季铵盐慢裂快凝沥青乳化剂的合成工艺
CN105399645A (zh) * 2015-12-21 2016-03-16 山东大学 一种多阳离子酰胺型沥青乳化剂及其制备方法
CN105418942A (zh) * 2015-12-21 2016-03-23 山东大学 一种双阳离子酰胺型沥青乳化剂及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102580607A (zh) * 2011-12-30 2012-07-18 武汉理工大学 双季铵盐慢裂快凝沥青乳化剂的合成工艺
CN105399645A (zh) * 2015-12-21 2016-03-16 山东大学 一种多阳离子酰胺型沥青乳化剂及其制备方法
CN105418942A (zh) * 2015-12-21 2016-03-23 山东大学 一种双阳离子酰胺型沥青乳化剂及其制备方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109456498A (zh) * 2017-10-20 2019-03-12 山东大学 一种酰胺季铵盐型羟丙基磷酸酯钠沥青乳化剂及其制备方法
CN109456498B (zh) * 2017-10-20 2020-03-10 山东大学 一种酰胺季铵盐型羟丙基磷酸酯钠沥青乳化剂及其制备方法
CN107827772A (zh) * 2017-11-16 2018-03-23 江苏苏博特新材料股份有限公司 一种阳离子改性沥青乳化剂、其制备方法及其应用
CN107827772B (zh) * 2017-11-16 2020-05-26 江苏苏博特新材料股份有限公司 一种阳离子改性沥青乳化剂、其制备方法及其应用
CN107892753A (zh) * 2017-11-20 2018-04-10 山东大学 一种仲酰胺季铵盐型羟丙基磷酸酯钠沥青乳化剂及其制备方法
CN107892753B (zh) * 2017-11-20 2019-08-20 山东大学 一种仲酰胺季铵盐型羟丙基磷酸酯钠沥青乳化剂及其制备方法
CN108047269A (zh) * 2018-01-05 2018-05-18 山东大学 一种季铵盐型羟丙基磷酸酯钠快裂型沥青乳化剂及其制备方法
CN108047269B (zh) * 2018-01-05 2019-08-13 山东大学 一种季铵盐型羟丙基磷酸酯钠快裂型沥青乳化剂及其制备方法
CN113750906A (zh) * 2021-03-17 2021-12-07 山东大学 一种两性型表面活性剂及其制备方法与应用
CN113979899A (zh) * 2021-03-26 2022-01-28 山东大学 一种季铵盐磺酸型表面活性剂及其制备方法与应用
CN113979899B (zh) * 2021-03-26 2022-07-29 山东大学 一种季铵盐磺酸型表面活性剂及其制备方法与应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN106977432B (zh) 2018-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106977432B (zh) 一种叔酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂及其制备方法
CN107383391B (zh) 一种仲酰胺双季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂及其制备方法
CN105384948B (zh) 一种双阳离子双阴离子型沥青乳化剂及其制备方法
CN105418942B (zh) 一种双阳离子酰胺型沥青乳化剂及其制备方法
CN106977431B (zh) 一种伯酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂及其制备方法
CN105399645B (zh) 一种多阳离子酰胺型沥青乳化剂及其制备方法
CN106946747B (zh) 一种羧酸双季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂及其制备方法
CN106008996B (zh) 一种木质素多胺类阳离子型沥青乳化剂及其制备方法与应用
CN107382794B (zh) 一种仲酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂及其制备方法
CN107903194B (zh) 一种酰胺季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂及其制备方法
CN106928470B (zh) 一种叔酰胺双季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂及其制备方法
CN106947093B (zh) 一种伯酰胺双季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂及其制备方法
CN106831477B (zh) 一种两性叔酰胺型沥青乳化剂及其制备方法
CN106831478B (zh) 一种多阳离子叔酰胺类中裂型或慢裂型的沥青乳化剂及其制备方法
CN105885060A (zh) 一种木质素多胺类季铵盐阳离子型沥青乳化剂及其制备方法
CN107056637A (zh) 一种双阳离子叔酰胺型沥青乳化剂及其制备方法
CN107056638A (zh) 一种双阳离子双阴离子叔酰胺型沥青乳化剂及其制备方法
CN109456499A (zh) 一种酰胺双季铵盐型羟丙基磷酸酯钠沥青乳化剂及其制备方法
CN110305336A (zh) 一种酰胺多胺型沥青乳化剂、乳化沥青及其制备方法与应用
CN109694481A (zh) 一种羧酸双季铵盐型羟丙基磷酸酯钠沥青乳化剂及其制备方法
CN105968382A (zh) 一种木质素多胺类阳离子快裂型沥青乳化剂及其制备方法
CN107880070B (zh) 一种季铵盐型羟丙基磷酸酯钠沥青乳化剂及其制备方法
CN107892753B (zh) 一种仲酰胺季铵盐型羟丙基磷酸酯钠沥青乳化剂及其制备方法
CN106995393B (zh) 一种双季铵盐型羟丙基磺酸钠沥青乳化剂及其制备方法
CN108047269B (zh) 一种季铵盐型羟丙基磷酸酯钠快裂型沥青乳化剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20181102

Termination date: 20190413

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee