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由于阳离子乳化沥青具有稳定性好、粘附性强、对沥青性质影响小及适应各种施工天气等优点,在道路建设及路面养护中得到广泛的应用。目前国内应用最广泛的阳离子乳化剂为季铵盐类和木质胺类。本论文针对目前阳离子乳化沥青在道路施工应用中存在的问题,从乳化剂分子结构设计出发,合成了几种新型阳离子沥青乳化剂,主要研究工作如下:
1.采用文献方法,用三甲胺水溶液与环氧氯丙烷反应,合成出环氧丙基三甲基氯化铵中间体,并通过红外光谱对其进行了结构表征。
2.采用十八胺及十八烷基丙撑二胺分别与氯乙醇反应,合成羟乙基取代长链烷基胺中间体及羟乙基取代长链烷基二胺中间体,然后分别与环氧丙基三甲基氯化铵中间体反应,合成羟乙基取代双阳离子沥青乳化剂及羟乙基取代多阳离子沥青乳化剂,对乳化剂分子结构进行了红外表征。测试了乳化剂的表面活性、乳化性能及乳化沥青的储存稳定性及道路施工使用性能,探讨了影响中间体合成、乳化剂制备及乳化剂性能的各种因素,优化了合成工艺和配方。
结果表明:①合成羟乙基取代长链烷基胺中间体的最佳工艺条件及配方为:十八胺:氯乙醇(摩尔比)=1:1.15,反应温度为80℃、反应时间为4h、反应溶剂为异丙醇。合成羟乙基取代双阳离子型沥青乳化剂的最佳工艺条件及配方为:羟乙基取代长链烷基胺中间体:环氧丙基三甲基氯化铵=1:1.3,反应温度80℃、反应时间4h。②合成羟乙基取代长链烷基二胺中间体的最佳工艺条件及配方为:十八烷基丙撑二胺:氯乙醇=1:2.2,反应温度85℃、反应时间5h、反应溶剂为异丙醇。合成羟乙基取代多阳离子型沥青乳化剂的最佳工艺条件及配方为:羟乙基取代长链烷基二胺中间体:环氧丙基三甲基氯化铵=1:1.25,反应温度85℃、反应时间4h。
3.采用十八胺及十八烷基丙撑二胺分别与氯乙酸反应,合成长链烷基胺甜菜碱中间体及长链烷基二胺甜菜碱中间体,然后分别与环氧丙基三甲基氯化铵中间体反应,合成甜菜碱型双阳离子沥青乳化剂及甜菜碱型多阳离子沥青乳化剂,对乳化剂分子结构进行了红外表征。测试了乳化剂的表面活性、乳化性能及乳化沥青的储存稳定性及道路施工使用性能,探讨了影响中间体合成、乳化剂制备及乳化剂性能的各种因素,优化了合成工艺和配方。
结果表明:①合成长链烷基胺甜菜碱中间体的最佳工艺条件及配方为:十八胺:氯乙酸(摩尔比)=1:1.2,反应温度为75℃,反应时间为4h,反应溶剂为无水乙醇。合成甜菜碱型双阳离子型沥青乳化剂的最佳工艺条件及配方为:长链烷基胺甜菜碱中间体:环氧丙基三甲基氯化铵=1:1.3,反应温度80℃,反应时间4h。②合成长链烷基二胺甜菜碱中间体的最佳工艺条件及配方为:十八烷基丙撑二胺:氯乙酸=1:2.2,反应温度85℃、反应时间5h、反应溶剂为无水乙醇。合成甜菜碱型多阳离子型沥青乳化剂的最佳配方为:长链烷基胺中间体:环氧丙基三甲基氯化铵=1:1.2,最佳工艺条件为:反应温度80℃、反应时间5h。