專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種非離子型非胺類(lèi)瀝青抗剝落劑及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種瀝青抗剝落劑及其制備方法，尤其是一種非離子型非胺類(lèi)的環(huán)境友好型、高效瀝青抗剝落劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著高等級(jí)公路的建設(shè)與發(fā)展，半剛性基層瀝青路面得到了廣泛的應(yīng)用，但這種路面結(jié)構(gòu)的耐久性和早期損害問(wèn)題也日益突出。許多高等級(jí)公路通車(chē)不久，路面就產(chǎn)生了大量松散、唧漿、坑洞、開(kāi)裂、車(chē)轍等早期破壞，大大降低了瀝青路面的使用性能和使用壽命，影響了公路行業(yè)的形象。研究表明，瀝青路面水損害是其中首要的也是最嚴(yán)重的破壞形式。瀝青路面水損害是指瀝青路面在有孔隙水的工作條件下，由于交通動(dòng)荷載和溫濕脹縮的反復(fù)作用，進(jìn)入路面孔隙的水不斷產(chǎn)生動(dòng)水壓力或真空負(fù)壓抽吸的循環(huán)作用，致使水分逐漸侵入瀝青與集料的界面，造成瀝青膜從集料表面剝落、瀝青混合料內(nèi)部逐漸喪失粘結(jié)力、路面結(jié)構(gòu)使用性能下降，并伴隨麻面、松散、掉粒、坑洞或唧漿、網(wǎng)裂、轍槽等病害發(fā)生，同時(shí)誘發(fā)其他路面病害的損壞現(xiàn)象。研究減少路面水損害的措施對(duì)于提高瀝青路面使用性能，延長(zhǎng)使用壽命具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。通常，預(yù)防瀝青路面水損壞有兩個(gè)途徑①采用密實(shí)型的混合料，增加混合料的壓實(shí)度，降低路面的空隙率，從而減少水分進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的通道；②提高混合料中集料與瀝青的粘附性。對(duì)于提高瀝青與集料的粘附性，目前有兩種方法一是使集料堿化，即用一部分消石灰、水泥等代替礦粉，這種方法對(duì)消石灰的消化質(zhì)量及水泥的品質(zhì)要求較高，且需要增加一套礦粉添加與計(jì)量系統(tǒng)裝置，操作較困難；二是應(yīng)用胺類(lèi)與金屬皂類(lèi)抗剝落劑，但胺類(lèi)遇熱分解的特性使其抗剝落性降低，而陽(yáng)離子抗剝落劑與堿性石料又產(chǎn)生排斥問(wèn)題，影響瀝青混合料性能。
發(fā)明內(nèi)容為了解決瀝青路面水損壞問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種高效的非離子型非胺類(lèi)新型瀝青抗剝落劑，該產(chǎn)品能顯著提高瀝青與集料的粘附性，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、使用方便。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的一種非離子型非胺類(lèi)新型瀝青抗剝落劑所采用的技術(shù)方案如下—種非離子型非胺類(lèi)瀝青抗剝落劑，由正多元醇、多聚磷酸和固體酸催化劑反應(yīng)生成，以摩爾比例計(jì)由下列原料反應(yīng)生成正多元醇0.81.5;多聚磷酸中磷元素1;固體酸催化劑0.0020.006。所述正多元醇通式為(;11211+1011，其中6《n《18。所述固體酸催化劑為市售固體酸催化劑P-SBA-15分子篩、S042-/Ti02-Al203固體酸催化劑或S02-4/Zr02/Fe304/Ti02固體酸催化劑。根據(jù)上述一種非離子型非胺類(lèi)瀝青抗剝落劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)將多聚磷酸和正多元醇混合后按照80100r/min的速度攪拌1015min，得到混合液；(2)在上述混合液中加入固體酸催化劑，按照120150r/min的速度攪拌1015minj(3)加熱至100105t:，進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為46小時(shí)，冷卻后得到非離子型非胺類(lèi)瀝青抗剝落劑。實(shí)施效果采用實(shí)施例1制得的瀝青抗剝落劑，從瀝青和礦料的粘附性能及瀝青混合料的抗水損害能力兩個(gè)方面，進(jìn)行了抗剝落劑性能評(píng)價(jià)。試驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明的瀝青抗剝落劑可以顯著的提高瀝青和礦料的粘附性能，瀝青經(jīng)過(guò)老化后，瀝青混合料抗水損害性能表現(xiàn)依然優(yōu)秀，表明本發(fā)明的抗剝落劑具有很好的長(zhǎng)期性能。具體評(píng)價(jià)過(guò)程及試驗(yàn)結(jié)果如下(1)瀝青與礦料的粘附性能比較瀝青和礦料粘附性能采用礦料為花崗巖，瀝青為70#道路石油瀝青，比較方案為瀝青里面分別添加和不添加實(shí)施例1制得的瀝青抗剝落劑，抗剝落劑摻量為瀝青用量的0.4%，表1為試驗(yàn)結(jié)果。表1瀝青與礦料粘附性試驗(yàn)結(jié)果表比較方案粘附性70#道路石油瀝青2級(jí)70#道路石油瀝青+本發(fā)明抗剝落劑5級(jí)試驗(yàn)結(jié)果表明，原樣瀝青和礦料的粘附性?xún)H有2級(jí)，摻加本發(fā)明所示的抗剝落劑后，試驗(yàn)礦料和瀝青的粘附性能達(dá)到5級(jí)。(2)瀝青混合料抗水損害性能比較瀝青和礦料粘附性能采用礦料為花崗巖，瀝青為70#道路石油瀝青。評(píng)價(jià)對(duì)象分別是瀝青摻加抗剝落劑和不摻加抗剝落劑兩種情況分別拌制的混合料。瀝青抗水損害性能試驗(yàn)分別采用浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)，試驗(yàn)方法按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程(JTJ052-2000)》進(jìn)行。評(píng)價(jià)過(guò)程瀝青混合料級(jí)配采用AC-13C型，最佳瀝青用量為4.9%，設(shè)計(jì)配合比見(jiàn)表2，設(shè)計(jì)指標(biāo)見(jiàn)表2。表2AC-13型瀝青混合料設(shè)計(jì)級(jí)配組成計(jì)算結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>為了評(píng)價(jià)抗剝落劑的長(zhǎng)期性能，對(duì)膠結(jié)料分別采用原樣、經(jīng)過(guò)短期老化的和經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期老化三種情況。表3是浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果匯總，表4是凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果匯總。表3浸水馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表4凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>試驗(yàn)結(jié)果表明，在瀝青中摻加抗剝落劑后，瀝青混合料的浸水馬歇爾試驗(yàn)的殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂試驗(yàn)的TSR指標(biāo)均有大幅度提高；對(duì)比未摻加抗剝落劑的情況，摻加本發(fā)明所示的抗剝落劑后，無(wú)論是瀝青經(jīng)過(guò)短期老化還是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期老化后的情況，瀝青混合料抗水損害性能試驗(yàn)均有優(yōu)良的試驗(yàn)結(jié)果。表明本發(fā)明所示的抗剝落劑具有優(yōu)秀的長(zhǎng)期性具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例的方式，對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。實(shí)例一(1)將2.4摩爾正十二醇和l摩爾三聚磷酸置于帶有攪拌器的不銹鋼反應(yīng)釜中，按照80100r/min的速度攪拌10min，得到混合液；(2)在上述反應(yīng)混合液中加入0.006摩爾的市售固體酸催化劑P-SBA-15分子篩，按照120150r/min的速度攪拌15min;(3)加熱至10(TC，進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為6.O小時(shí)，冷卻即得到本發(fā)明瀝青抗剝落劑。實(shí)例二(1)將6摩爾正十六醇和l摩爾四聚磷酸置于帶有攪拌器的不銹鋼反應(yīng)釜中，按照80100r/min的速度攪拌12min，得到混合液；(2)在上述反應(yīng)混合液中加入0.024摩爾的S042-/Ti02-Al203固體酸催化劑，按照120150r/min的速度攪拌15min;(3)加熱至103t:，進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為4.5小時(shí)，冷卻即得到本發(fā)明瀝青抗剝落劑。實(shí)例三(1)將4.5摩爾正十八醇和l摩爾三聚磷酸置于帶有攪拌器的不銹鋼反應(yīng)釜中，按照80100r/min的速度攪拌15min，得到混合液；(2)在上述反應(yīng)混合液中加入0.018摩爾的S02-4/Zr02/Fe304/Ti02固體酸催化劑，按照120150r/min的速度攪拌15min;(3)加熱至105t:，進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為4.O小時(shí)，冷卻即得到本發(fā)明瀝青抗剝落劑。實(shí)例四(1)將3.2摩爾正十二醇和l摩爾四聚磷酸置于帶有攪拌器的不銹鋼反應(yīng)釜中，按照80100r/min的速度攪拌15min，得到混合液；(2)在上述反應(yīng)混合液中加入0.008摩爾的S02-4/Zr02/Fe304/Ti02固體酸催化劑，按照120150r/min的速度攪拌12min;(3)加熱至105t:，進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為4.5小時(shí)，冷卻即得到本發(fā)明瀝青抗剝落劑。實(shí)例五(1)將4摩爾正六醇和1摩爾四聚磷酸置于帶有攪拌器的不銹鋼反應(yīng)釜中，按照80100r/min的速度攪拌15min，得到混合液；(2)在上述反應(yīng)混合液中加入0.012摩爾的S02_4/Zr02/Fe304/Ti02固體酸催化劑，按照120150r/min的速度攪拌12min;(3)加熱至105t:，進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為4.5小時(shí)，冷卻即得到本發(fā)明瀝青抗剝落劑。實(shí)例六(1)將4.2摩爾正八醇和l摩爾四聚磷酸置于帶有攪拌器的不銹鋼反應(yīng)釜中，按照80100r/min的速度攪拌15min，得到混合液；(2)在上述反應(yīng)混合液中加入0.014摩爾的S02_4/Zr02/Fe304/Ti02固體酸催化劑，按照120150r/min的速度攪拌12min;(3)加熱至102t:，進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為5小時(shí)，冷卻即得到本發(fā)明瀝青抗剝落劑。實(shí)例七(1)將4.8摩爾正十醇和l摩爾四聚磷酸置于帶有攪拌器的不銹鋼反應(yīng)釜中，按照80100r/min的速度攪拌15min，得到混合液；(2)在上述反應(yīng)混合液中加入0.016摩爾的S02_4/Zr02/Fe304/Ti02固體酸催化劑，按照120150r/min的速度攪拌15min;(3)加熱至IO(TC，進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為6小時(shí)，冷卻即得到本發(fā)明瀝青抗剝落劑。實(shí)例八(1)將3.6摩爾正十六醇和l摩爾四聚磷酸置于帶有攪拌器的不銹鋼反應(yīng)釜中，按照80100r/min的速度攪拌15min，得到混合液；(2)在上述反應(yīng)混合液中加入0.01摩爾的S02_4/Zr02/Fe304/Ti02固體酸催化劑，按照120150r/min的速度攪拌12min;(3)加熱至105t:，進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為4.5小時(shí)，冷卻即得到本發(fā)明瀝青抗剝落劑。實(shí)例九(1)將3摩爾正十四醇和l摩爾三聚磷酸置于帶有攪拌器的不銹鋼反應(yīng)釜中，按照80100r/min的速度攪拌15min，得到混合液；(2)在上述反應(yīng)混合液中加入0.Oil摩爾的S02_4/Zr02/Fe304/Ti02固體酸催化劑，按照120150r/min的速度攪拌15min;(3)加熱至105t:，進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為4.O小時(shí)，冷卻即得到本發(fā)明瀝青抗剝落劑。實(shí)例十(1)將3.6摩爾正九醇和l摩爾三聚磷酸置于帶有攪拌器的不銹鋼反應(yīng)釜中，按照80100r/min的速度攪拌15min，得到混合液；(2)在上述反應(yīng)混合液中加入0.015摩爾的S02_4/Zr02/Fe304/Ti02固體酸催化劑，按照120150r/min的速度攪拌15min;(3)加熱至105t:，進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為4.O小時(shí)，冷卻即得到本發(fā)明瀝青抗剝落劑。權(quán)利要求一種非離子型非胺類(lèi)瀝青抗剝落劑，由正多元醇、多聚磷酸和固體酸催化劑反應(yīng)生成，其特征在于下列原料以摩爾比為正多元醇0.8～1.5；多聚磷酸中磷元素1；固體酸催化劑0.002～0.006。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非離子型非胺類(lèi)瀝青抗剝落劑，其特征在于所述正多元醇通式為CnH2^0H，其中6《n《18。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非離子型非胺類(lèi)瀝青抗剝落劑，其特征在于所述固體酸催化劑為市售固體酸催化劑P-SBA-15分子篩、5042-/110241203固體酸催化劑或S02-4/Zr02/Fe304/Ti02固體酸催化劑。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非離子型非胺類(lèi)瀝青抗剝落劑制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)將正多元醇和多聚磷酸混合后按照80100r/min的速度攪拌1015min，得到混合液；(2)在上述混合液中加入固體酸催化劑，按照120150r/min的速度攪拌1015minj(3)加熱至100105t:，進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為46小時(shí)，冷卻后得到非離子型非胺類(lèi)瀝青抗剝落劑。全文摘要本發(fā)明涉及一種非離子型非胺類(lèi)瀝青抗剝落劑及制備方法，本發(fā)明提供的瀝青抗剝落劑主要單體組分為正多元醇和多聚磷酸。制備方法為將正多元醇CnH2n+1OH(其中6≤n≤18)和多聚磷酸中置于反應(yīng)容器中混合，在反應(yīng)混合液中再加入固體酸催化劑，加熱至100～105℃，酯化反應(yīng)4～6.0小時(shí)即可得到瀝青抗剝落劑。該瀝青抗剝落劑可大幅度提高瀝青路面抗水損害的性能，延長(zhǎng)瀝青路面的使用壽命，減少維護(hù)成本。本發(fā)明所述的新型非離子型非胺類(lèi)瀝青抗剝落劑制備方法簡(jiǎn)單，并且是一種環(huán)境友好型非離子型抗剝落劑，克服了胺類(lèi)和陽(yáng)離子類(lèi)抗剝落劑的缺點(diǎn)，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害，推廣性好。文檔編號(hào)C04B24/02GK101774778SQ20101001722公開(kāi)日2010年7月14日申請(qǐng)日期2010年1月5日優(yōu)先權(quán)日2010年1月5日發(fā)明者于新申請(qǐng)人:河海大學(xué)