一种阴离子乳化沥青及其制备方法

摘要

本发明提供了一种阴离子乳化沥青及其制备方法。按照重量百分比计，所述水泥乳化沥青包括如下组成：沥青：55％-65％；阴离子表面活性剂：0.5％-5％；助剂：0.02％-4％；和余量的水。所述阴离子表面活性剂可为妥尔油磺酸盐类、烷基磺酸盐类、烷基苯磺酸盐类、烷基硫酸盐类和木质素磺酸盐类中至少一种。本发明提供的乳化沥青具有贮存稳定性好，温度适应范围宽，与水泥适应性强，相容性好等优点；而且，使用该乳化沥青制备的水泥乳化沥青砂浆具有流动性能好，可工作时间长，温度适应范围宽，不产生离析分层，物理力学性能优良，充分满足施工的需要，从而使本产品能够有效地用于高速铁路板式无砟轨道中的水泥乳化沥青砂浆。

权利要求

1.一种水泥乳化沥青，按照重量百分比计，所述水泥乳化沥青包括如下组分：沥青：60.2%；阴离子表面活性剂：2.5%；非离子表面活性剂：1.0%；助剂：0.45%；和余量的水；

所述阴离子表面活性剂为妥尔油磺酸盐；所述助剂为数均分子量为6000的聚乙二醇和数均分子量为2000～20000的聚氨酯；所述非离子表面活性剂为数均分子量430的失水山梨醇单硬脂酸酯；所述沥青为中海油36-1SBS改性沥青，其针入度为5.0mm～12.0mm，含蜡量＜2.2%。

2.权利要求1所述乳化沥青的制备方法，包括如下步骤：

（1）将上述沥青加热至165℃，计量好备用；

（2）将聚乙二醇溶于95℃左右的热水中，按1：10的比例稀释，冷却至室温，备用；

（3）按照上述重量配比将妥尔油磺酸盐、失水山梨醇单硬脂酸酯、聚氨酯和稀释后的聚乙二醇溶于60℃左右的水中，配制成皂液，并用2mol/l的NaOH水溶液调pH值到11左右；

（4） 将计量好的沥青和皂液同时经过胶体磨，乳化得到沥青乳液，冷却至室温制得乳化沥青成品。

说明书

一种阴离子乳化沥青及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种阴离子乳化沥青及其制备方法，适于城际高速铁路、城市高速轻轨和城市地铁用。

背景技术

[0002] 板式无砟轨道是高速铁路或城市轻轨无砟轨道中重要的结构形式之一，在国际上技术最为成熟，其特点是，在路基上铺设混凝土底座，在底座上放置预置的轨道板，两者之间预留3cm～5cm的空隙，灌注水泥乳化沥青砂浆，固化后形成均匀的兼具刚性和弹性的填充垫层。水泥乳化沥青砂浆是板式无砟轨道的核心技术。而乳化沥青是水泥乳化沥青砂浆的关键组成材料，其性能直接影响着水泥乳化沥青砂浆的工作性能与耐久性能。水泥乳化沥青砂浆专用阴离子乳化沥青除应满足良好的贮存稳定性、高低温稳定性、均匀性等常规性能外，还应具有与强碱性的水泥砂浆干料体系相容性好，稳定性强，不明显影响水泥的水化速度等性能，且配制的砂浆能在较长的时间内保持良好的流动性能。

[0003] 一般的乳化沥青由于未考虑水泥乳化沥青砂浆的特殊要求，不能满足使用需要，易出现工作时间短，温度适应范围窄，充盈性差等问题。中国专利200710149995.8、中国专利200710078508.3和中国专利200710078480.3分别公开了一种乳化沥青，其都是采用阳离子乳化剂与非离子乳化剂的复合作为乳化剂制备乳化沥青，部分乳化沥青已进行了实际应用，效果良好。但是，上述乳化沥青是用在单元板无砟轨道水泥乳化沥青砂浆中，而对于纵连板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆不适用。另外，中国专利200910076818.0公开了一种乳化沥青，用于纵连板式无砟轨道。但是，其乳化沥青的高、低温稳定性差，水泥乳化沥青砂浆的早期强度较低，在水泥乳化沥青砂浆的稳定性和高低温施工性能上有待提高。

[0004] 总之，现存水泥乳化沥青砂浆用乳化沥青主要存在着稳定性差，离子强度过高，与水泥体系的适应性差，使得制备的水泥乳化沥青砂浆可工作时间短，温度适应范围窄，易分层，填充性能差，早期强度低等一系列问题。国外虽有类似报道，但存在价格高，原料来源受限，生产工艺复杂等问题。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种阴离子乳化沥青，避免水泥乳化沥青砂浆分层，可使温度适应性强，可工作时间适宜，填充性能好，使之实用化；所提供的乳化沥青本身贮存稳定性好，与水泥适应性强，与骨料粘附力强。本发明还提供所述阴离子乳化沥青的制备方法。

[0006] 本发明提供的水泥乳化沥青，按照重量百分比计，水泥乳化沥青包括如下组分：

[0007] 沥青：55％-65％；

[0008] 阴离子表面活性剂：0.5％-5％；

[0009] 助剂：0.02％-4％；和

[0010] 余量的水。

[0011] 上述的乳化沥青中，按照重量百分比计，所述水泥乳化沥青包括如下组分：

[0012] 沥青：60％-65％；

[0013] 阴离子表面活性剂：1％-4％；

[0014] 助剂：0.04％-3.5％；和

[0015] 余量的水。

[0016] 上述的乳化沥青中，所述沥青可为重交道路沥青，其针入度可为4.0mm～14.0mm，含蜡量为＜2.2％；具体可为中海油36-1AH-70、中海油36-1AH-90和中海油36-1SBS改性沥青中任一种，其针入度为5.0mm～12.0mm，含蜡量＜2.2％；沥青材料的选择对于所述乳化沥青制备的难易程度，乳化沥青的稳定性，和温度适应性起着决定性的作用。中海油重交道路沥青由于制备沥青的油源稳定，不同批次之间的沥青性能差别很小，具有与骨料的粘附力强，高低温性能优良等特点，这对于制备出合格的水泥乳化沥青砂浆专用乳化沥青提供了保障。

[0017] 上述的乳化沥青中，所述阴离子表面活性剂可为妥尔油磺酸盐类、烷基磺酸盐类、烷基苯磺酸盐类、烷基硫酸盐类和木质素磺酸盐类中至少一种；所述阴离子乳化剂中的每个烷基的链长可为8～18个碳原子。

[0018] 上述的乳化沥青中，所述助剂为铵盐、钙盐、锶盐、羧甲基纤维素钠(数均分子量为6400±1000)、羟乙基纤维素(数均分子量为250000)、聚乙烯醇(数均分子量为80000左右)、聚丙烯酰胺(数均分子量为600万～2000万)、聚乙二醇(数均分子量为1000～10000)、聚氨酯(数均分子量为2000～20000)和膨润土中至少一种；所述膨润土具体可为钠基膨润土或钙基膨润土。

[0019] 上述的乳化沥青中，所述乳化沥青还可包括非离子表面活性剂；所述非离子表面活性剂的质量百分含量可为0.04％-3.5％。

[0020] 上述的乳化沥青中，所述非离子表面活性剂可为烷基酚聚氧乙烯醚(烷基碳链长度为8-18个碳原子，PEO数为10-18)、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯(数均分子量可为430左右)、失水山梨醇脂肪酸酯和脂肪醇聚氧乙烯醚(碳链长度为8-18个碳原子)中至少一种。

[0021] 上述的乳化沥青中，聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯具体可为聚氧乙烯失水山梨醇月桂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯或聚氧乙烯失水山梨醇油酸酯；所述失水山梨醇脂肪酸酯具体可为失水山梨醇月桂酸酯、失水山梨醇单油酸酯或失水山梨醇单硬脂酸酯；所述脂肪醇聚氧乙烯醚中的脂肪醇可为碳原子为12-18的醇。

[0022] 上述乳化沥青的组成具体可为：沥青：60％；阴离子表面活性剂：1.5％；非离子表面活性剂：0.5％；助剂：0.1％；和余量的水、沥青：60％；阴离子表面活性剂：1.65％；非离子表面活性剂：0.6％；助剂：0.3％；和余量的水、沥青：60％；阴离子表面活性剂：2.0％；非离子表面活性剂：1.0％；助剂：0.2％；和余量的水、沥青：60％；阴离子表面活性剂：1.5％；非离子表面活性剂：1.0％；助剂：0.25％；和余量的水、沥青：60％；阴离子表面活性剂：
2.0％；非离子表面活性剂：2.0％；助剂：0.4％；和余量的水、沥青：60％；阴离子表面活性剂：3.0％；非离子表面活性剂：0.6％；助剂：0.5％；和余量的水、沥青：60％；阴离子表面活性剂：3.6％；非离子表面活性剂：0.4％；助剂：0.25％；和余量的水、沥青：60％；阴离子表面活性剂：2.5％；非离子表面活性剂：1.0％；助剂：0.45％；和余量的水、沥青：64％；阴离子表面活性剂：3.0％；助剂：0.35％；和余量的水或沥青：60.1％；阴离子表面活性剂：3.5％；
助剂：0.45％；和余量的水。

[0023] 本发明还提供了上述乳化沥青的制备方法，包括如下步骤：

[0024] (1)将所述沥青加热至120℃～180℃；

[0025] (2)将所述助剂用水稀释得到稀释后的助剂；

[0026] (3)将所述阴离子表面活性剂和所述稀释后的助剂，或所述阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和稀释后的助剂溶于40℃～80℃的水中，配制成皂液，并调pH值到10～13之间；

[0027] (4)将所述沥青和所述皂液进行混合后经乳化即得所述乳化沥青。

[0028] 上述制备方法中，当选用中海油36-1AH-70沥青或者中海油36-1AH-90沥青制备所述乳化沥青时，所述沥青的加热温度可控制在120℃～150℃；当采用中海油36-1SBS改性沥青制备乳化沥青时，所述沥青的加热温度可控制在140℃～180℃之间。

[0029] 本方明提供的乳化沥青制备工艺先进，采用国外进口胶体磨设备，制备的乳化沥青均质性好，颗粒分散均匀，粒径小，平均粒径≤4μm，模数粒径≤3μm。

[0030] 本发明提供的乳化沥青具有贮存稳定性好，温度适应范围宽，与水泥适应性强，相容性好等优点；而且，使用该乳化沥青制备的水泥乳化沥青砂浆具有流动性能好，可工作时间长，温度适应范围宽，不产生离析分层，物理力学性能优良，充分满足施工的需要，从而使本产品能够有效地用于高速铁路板式无砟轨道中的水泥乳化沥青砂浆。

具体实施方式

[0031] 下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

[0032] 下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

[0033] 本发明下述实施例和对比例中所用的中海油36-1AH-70、中海油36-1AH-90和中海油36-1SBS改性沥青均取自中海油气开发利用公司，其针入度军为5.0mm～12.0mm，含蜡量小于2.2％。

[0034] 实施例1、乳化沥青的制备

[0035] 本实施提供的乳化沥青中所采用原料如下：沥青为中海油36-1AH-90；阴离子表面活性剂为十六烷基磺酸盐类；非离子表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚(数均分子量为646)；助剂1为羧甲基纤维素钠(数均分子量为6400±1000)，上述组分的重量百分比如表
1中所示。

[0036] 具体制备方法包括以下步骤：

[0037] (1)将上述沥青加热至130℃，计量好备用；

[0038] (2)将上述羧甲基纤维素钠溶于冷水中，按1∶100的比例稀释，备用；

[0039] (3)按照上述重量配比将十六烷基磺酸盐类、辛基酚聚氧乙烯醚和稀释后的羧甲基纤维素钠溶于60℃左右的水中，配制成皂液，并用2mol/l的NaoH水溶液调pH值到11左右；

[0040] (4)将计量好的沥青和皂液同时经过胶体磨，乳化得到沥青乳液，冷却至室温制得乳化沥青成品。

[0041] 本实施例制备的乳化沥青的性能参数如表2所示。

[0042] 实施例2、乳化沥青的制备

[0043] 本实施提供的乳化沥青中所采用原料如下：沥青为中海油36-1AH-90；阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸盐类；非离子表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚(数均分子量为694)；助剂1为氯化钙，助剂2为聚丙烯酰胺(数均分子量为600万～2000万)，上述组分的重量百分比如表1中所示。

[0044] 具体制备方法包括以下步骤：

[0045] (1)将上述沥青加热至130℃，计量好备用；

[0046] (2)将上述聚丙烯酰胺溶于冷水中，按1∶100的比例稀释，备用；

[0047] (3)按照上述重量配比将十二烷基硫酸盐类、月桂醇聚氧乙烯醚、氯化钙和稀释后的聚丙烯酰胺溶于60℃左右的水中，配制成皂液，并用2mol/l的NaoH水溶液调pH值到11左右；

[0048] (4)将计量好的沥青和皂液同时经过胶体磨，乳化得到沥青乳液，冷却至室温制得乳化沥青成品。

[0049] 本实施例制备的乳化沥青的性能参数如表2所示。

[0050] 实施例3、乳化沥青的制备

[0051] 本实施提供的乳化沥青中所采用原料如下：沥青为中海油36-1AH-70；阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸盐类；非离子表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚(数均分子量为660)；助剂1为聚乙烯醇(数均分子量为600万～2000万)，上述组分的重量百分比如表1中所示。

[0052] 具体制备方法包括以下步骤：

[0053] (1)将上述沥青加热至135℃，计量好备用；

[0054] (2)将上述聚乙烯醇溶于冷水中，按1∶10的比例稀释，备用；

[0055] (3)按照上述重量配比将十二烷基苯磺酸盐类、壬基酚聚氧乙烯醚和稀释后的聚乙烯醇溶于60℃左右的水中，配制成皂液，并调pH值到11左右；

[0056] (4)将计量好的沥青和皂液同时经过胶体磨，乳化得到沥青乳液，冷却至室温制得乳化沥青成品。

[0057] 本实施例制备的乳化沥青的性能参数如表2所示。

[0058] 实施例4、乳化沥青的制备

[0059] 本实施提供的乳化沥青中所采用原料如下：沥青为中海油36-1AH-70；阴离子表面活性剂为木质素磺酸盐类(数均分子量为200-10000)；非离子表面活性剂为失水山梨醇月桂酸酯(数均分子量346)；助剂1为羧甲基纤维素钠(数均分子量为6400±1000)，助剂2为聚乙二醇(数均分子量为6000)，上述组分的重量百分比如表1中所示。

[0060] 具体制备方法包括以下步骤：

[0061] (1)将上述沥青加热至135℃，计量好备用；

[0062] (2)将上述羧甲基纤维素钠溶于冷水中，按1∶100的比例稀释，备用；

[0063] (3)将上述聚乙二醇溶于95℃左右的热水中，按1∶10的比例稀释，冷却至室温，备用；

[0064] (4)按照上述重量配比将木质素磺酸盐类、失水山梨醇月桂酸酯和稀释后的羧甲基纤维素钠和聚乙二醇溶于60℃左右的水中，配制成皂液，并用2mol/l的NaoH水溶液调pH值到11左右；

[0065] (4)将计量好的沥青和皂液同时经过胶体磨，乳化得到沥青乳液，冷却至室温制得乳化沥青成品。

[0066] 本实施例制备的乳化沥青的性能参数如表2所示。

[0067] 实施例5、乳化沥青的制备

[0068] 本实施提供的乳化沥青中所采用原料如下：沥青为中海油36-1AH-70；阴离子表面活性剂为妥尔油磺酸盐类；非离子表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯(数均分子量为990)；助剂1为羧甲基纤维素钠(数均分子量为6400±1000)，助剂2为聚氨酯(数均分子量为2000～20000)，上述组分的重量百分比如表1中所示。

[0069] 具体制备方法包括以下步骤：

[0070] (1)将上述沥青加热至135℃，计量好备用；

[0071] (2)将上述羧甲基纤维素钠溶于冷水中，按1∶100的比例稀释，备用；

[0072] (3)按照上述重量配比将妥尔油磺酸盐类、聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯、聚氨酯和稀释后的羧甲基纤维素钠溶于60℃左右的水中，配制成皂液，并用2mol/l的NaoH水溶液调pH值到11左右；

[0073] (4)将计量好的沥青和皂液同时经过胶体磨，乳化得到沥青乳液，冷却至室温制得乳化沥青成品。

[0074] 本实施例制备的乳化沥青的性能参数如表2所示。

[0075] 实施例6、乳化沥青的制备

[0076] 本实施提供的乳化沥青中所采用原料如下：沥青为中海油36-1AH-70；阴离子表面活性剂为妥尔油磺酸盐类；非离子表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚(数均分子量为660)；助剂1为硫酸铵，助剂2为钠基膨润土，上述组分的重量百分比如表1中所示。

[0077] 具体制备方法包括以下步骤：

[0078] (1)将上述沥青加热至135℃，计量好备用；

[0079] (2)按照上述重量配比将妥尔油磺酸盐类、壬基酚聚氧乙烯醚、硫酸铵和钠基膨润土溶于60℃左右的水中，配制成皂液，并用2mol/l的NaoH水溶液调pH值到11左右；

[0080] (3)将计量好的沥青和皂液同时经过胶体磨，乳化得到沥青乳液，冷却至室温制得乳化沥青成品。

[0081] 本实施例制备的乳化沥青的性能参数如表3所示。

[0082] 实施例7、乳化沥青的制备

[0083] 本实施例提供的乳化沥青所采用的原料如下：沥青为中海油36-1SBS改性沥青；阴离子表面活性剂为木质素磺酸盐(数均分子量为200-10000)；非离子表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚(数均分子量为646)；助剂1为羟乙基纤维素(数均分子量为250000)，上述组分的重量百分比如表1中所示。

[0084] 具体制备方法包括以下步骤：

[0085] (1)将上述沥青加热至165℃，计量好备用；

[0086] (2)将羟乙基纤维素溶于冷水中，按1∶100的比例稀释，备用；

[0087] (3)按照上述重量配比将木质素磺酸盐、辛基酚聚氧乙烯醚和稀释后的羟乙基纤维素溶于60℃左右的水中，配制成皂液，并用2mol/l的NaoH水溶液调pH值到11左右；

[0088] (4)将计量好的沥青和皂液同时经过胶体磨，乳化得到沥青乳液，冷却至室温制得乳化沥青成品。

[0089] 本实施例制备的乳化沥青的性能参数如表3所示。

[0090] 实施例8、乳化沥青的制备

[0091] 本实施例提供的乳化沥青所采用的原料如下：沥青为中海油36-1SBS改性沥青；阴离子表面活性剂为妥尔油磺酸盐；非离子表面活性剂为失水山梨醇单硬脂酸酯(数均分子量430)；助剂1为聚乙二醇(数均分子量为6000)，助剂2为聚氨酯(数均分子量为
2000～20000)，上述组分的重量百分比如表1中所示。

[0092] 具体制备方法包括以下步骤：

[0093] (1)将上述沥青加热至165℃，计量好备用；

[0094] (2)将聚乙二醇溶于95℃左右的热水中，按1∶10的比例稀释，冷却至室温，备用；

[0095] (3)按照上述重量配比将妥尔油磺酸盐、失水山梨醇单硬脂酸酯、聚氨酯和稀释后的聚乙二醇溶于60℃左右的水中，配制成皂液，并用2mol/l的NaoH水溶液调pH值到11左右；

[0096] (4)将计量好的沥青和皂液同时经过胶体磨，乳化得到沥青乳液，冷却至室温制得乳化沥青成品。

[0097] 本实施例制备的乳化沥青的性能参数如表3所示。

[0098] 实施例9、乳化沥青的制备

[0099] 本实施提供的乳化沥青中所采用原料如下：沥青为中海油36-1AH-70；阴离子表面活性剂为妥尔油磺酸盐类；助剂1为羧甲基纤维素钠(数均分子量为6400±1000)，助剂2为聚氨酯(数均分子量为2000～20000)，上述组分的重量百分比如表1中所示。

[0100] 具体制备方法包括以下步骤：

[0101] (1)将上述沥青加热至135℃，计量好备用；

[0102] (2)将上述羧甲基纤维素钠溶于冷水中，按1∶100的比例稀释，备用；

[0103] (3)按照上述重量配比将妥尔油磺酸盐类、聚氨酯和稀释后的羧甲基纤维素钠溶于60℃左右的水中，配制成皂液，并用2mol/l的NaoH水溶液调pH值到11左右；

[0104] (4)将计量好的沥青和皂液同时经过胶体磨，乳化得到沥青乳液，冷却至室温制得乳化沥青成品。

[0105] 本实施例制备的乳化沥青的性能参数如表3所示。

[0106] 实施例10、乳化沥青的制备

[0107] 本实施提供的乳化沥青中所采用原料如下：沥青为中海油中海油36-1SBS改性沥青；阴离子表面活性剂为妥尔油磺酸盐类；助剂1为羟乙基纤维素(数均分子量为250000左右)，助剂2为聚氨酯(数均分子量为2000～20000)，上述组分的重量百分比如表1中所示。

[0108] 具体制备方法包括以下步骤：

[0109] (1)将上述沥青加热至165℃，计量好备用；

[0110] (2)将上述羟乙基纤维素溶于冷水中，按1∶100的比例稀释，备用；

[0111] (3)按照上述重量配比将妥尔油磺酸盐类、聚氨酯和稀释后的羧甲基纤维素钠溶于60℃左右的水中，配制成皂液，并用2mol/l的NaoH水溶液调pH值到11左右；

[0112] (4)将计量好的沥青和皂液同时经过胶体磨，乳化得到沥青乳液，冷却至室温制得乳化沥青成品。

[0113] 本实施例制备的乳化沥青的性能参数如表3所示。

[0114] 表1实施例1-10制备的乳化沥青的各组分的重量配比(％)

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[0116] 表2实施例1-5制备的乳化沥青的性能指标

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[0119] 表3实施例6-10制备的乳化沥青的性能指标

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