[发明专利]一种双阳离子叔酰胺型沥青乳化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双阳离子叔酰胺型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

乳化沥青尤其是阳离子乳化沥青由于具有节能环保，可以改善施工条件，并能有效减少沥青过度老化等许多优良的应用特点，而被广泛的应用于道路建设和路面维护中。

影响乳化沥青路用性能的最关键因素就是沥青乳化剂，目前国内外阳离子型沥青乳化剂主要品种有有机胺类、季铵盐类、咪唑啉类、酰胺类等，其中季铵盐类乳化剂应用最广泛。随着阳离子乳化沥青的应用，沥青乳化剂的品种也逐渐丰富。

美国专利USP4338136以C_12-18长碳链脂肪酸与二乙烯三胺在一定条件下反应制备沥青乳化剂。该方法的缺点是制备的沥青乳化剂价格昂贵，用于稀浆封层施工时，破乳时间长，成型时间慢，开放交通时间长。中国专利CN1096714利用炼油厂副产环烷酸与烯基多胺反应，制备沥青乳化剂。该方法的缺点是乳化剂的原料供应受到很大制约，不利于推广应用。中国专利CN1861721A涉及一种松香阳离子沥青乳化剂。该乳化剂是由松香和烯基多胺反应，得到松香中间体，然后，与不同类型的季铵盐中间体缩合，制得性能优良的松香阳离子沥青乳化剂。这一方法的缺点是反应步骤繁琐，需要高温反应。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。中国专利CN101745340A涉及一种阳离子沥青乳化剂制备方法，主剂由混合有机酸和有机胺反应得到中间体，再进行季铵化反应制得，辅剂为非离子表面活性剂和改性助剂。该方法的缺点是制备步骤繁琐，成本较高，需要高温反应。中国专利201310722961.9公开的是一种酸改性淀粉阳离子慢裂慢凝沥青乳化剂的制备方法，为沥青乳液提供慢裂慢凝性能。

上述阳离子型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。

本申请发明人在前期研究中提出了一种双阳离子酰胺型沥青乳化剂，其首次以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丙烯酰胺对称引入了双酰胺基，增加了沥青乳化剂的亲水性，以及乳化剂与沥青的相容性。但在后续进一步的研究中发现，以丙烯酰胺为原料制备沥青乳化剂仍存在一些需要改进的地方，例如：丙烯酰胺为固体原料，不方便加料以及与其他的原料混合；另外，丙烯酰胺参与的反应为吸热反应，因此在沥青乳化剂的制备过程中需要增加引入外源热量，增加了能耗。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种双阳离子叔酰胺型沥青乳化剂及其制备方法。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，其为液体原料，方便加料和其他原料混合；而且反应过程为放热反应，降低了反应能耗。本发明沥青乳化剂的生产成本低、工艺简单、不需要高温反应。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种双阳离子叔酰胺型沥青乳化剂，其分子结构为：

其中，R＝甲基(-CH₃),乙基(-C₂H₅)，羟乙基(-C₂H₄OH)。

优选的，本发明所述的双阳离子叔酰胺型沥青乳化剂，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、低碳数叔胺、工业盐酸、环氧氯丙烷的摩尔比为1mol：(4.00-9.00)mol：(2.00-2.10)mol：(1.02-1.10)mol：(1.02-1.10)mol：(1.02-1.08)mol。

所述醇类溶剂为乙醇、甲醇或异丙醇。

所述低碳数叔胺为三甲胺水溶液、三乙胺或三乙醇胺水溶液。

本发明还提供上述双阳离子叔酰胺型沥青乳化剂的制备方法，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，所述反应中间体I的分子式为：C₁₈H₃₇N(CH₂CH₂CON(CH₃)₂)₂；

(2)将低碳数叔胺、工业盐酸和环氧氯丙烷混合，反应，得到反应中间体II，所述反应中间体II的结构式为：