复合型乳化沥青的研制 - 副本

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2005年5月ChemicalIndustryTimesMay.5.2005

复合型乳化沥青的研制

王洪国　石洪波　廖克俭　丛玉风　闫　峰　魏　毅

(辽宁石油化工大学石油化工学院,辽宁抚顺113001)

摘要　在先进生产工艺———预混法条件下,研究了以AH—90重交沥青、稳定剂,阳离子乳化剂和非离子乳化剂复配制备复合型乳化沥青的方法。根据正交实验确定乳化工艺条件,考察不同乳化剂和稳定剂对乳化沥青性能的影响,确定了适宜的制备工艺和配方。

关键词　阳离子　非离子　乳化剂　乳化沥青

ManufactureofCompoundEmulsionAsphalt

WangHongguo　ShiHongbo　LiaoKejian3　CongYufeng　YanFeng　WeiYi

(SchoolofPetrochemicalTechnology,LiaoningUniversityofPetroleum&ChemicalTechnology,LiaoningFushun113001)

Abstract　Thecompoundemulsionasphaltwaspreparedbymixing,heavyasphalt,emulsifiersandstabilizerinad2vance.Theoptimumprocessconditionsweredetermindthroughnormaliationexperiments.

Keywords　cation　nonionic　emulsifier　emulsionasphalt

　　近10年来,乳化沥青得到迅速发展,2000年全国

乳化沥青用量约为170万t[1]。

制备乳化沥青的较先进的生产工艺———预混法是将沥青加热到80～100℃(不需脱水)和75～90℃含有乳化剂的水溶液,按比例预先混合,经充分搅拌后利用高剪切混合乳化机乳化即得乳化沥青。乳化沥青的关键材料是乳化剂,它决定乳化沥青颗粒表面电荷的性质、破乳速度、乳化沥青颗粒大小、储存稳定性、沥青与骨材料粘附力等,对乳化沥青的质量起着决定性作用。

河生产的AH—90号重交沥青,其3大指标分别为针

)大入度818mm,软化点(环球法)4615℃,延度(15℃

于150cm。11112　稳定剂

氯化钙、氯化铵,化学纯;CMC,工业级,市售。11113　乳化剂

试验用乳化剂性质见表1:

表1　乳化剂性质

乳化剂

1831

活性物含量

/(%)40999999

pH值5～77～87～87～8

外观乳白、乳黄蜡状物

白色粘稠液体白色粘稠液体淡黄色粘稠液体

1试验部分OP—10AEO—9CMEE—8

111　原　料11111　石油沥青

我国的道路沥青已基本完成了由普通道路沥青

到重交沥青的升级换代,高等级路面的铺筑与维修必须用重交沥青,重交沥青与普通道路沥青最显著的差别是蜡含量低、低温延度大、综合性能好。为得到高性能的产品,应选用优质的基础沥青,本试验选用辽

112　设　备

高剪切混合乳化机,沥青延度测定仪,针入度测定仪,沥青软化点测定仪。113　复合型乳化沥青的制备

通过将沥青热融、机械剪切、研磨,使沥青的大颗

收稿日期:2005-01-18

基金项目:中国石油化工股份有限公司资助项目,(合同号X501030)

作者简介:王洪国(1971～),男,硕士,工程师。从事石油化学品的研制。Email:whgtom@163.com

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王洪国等　复合型乳化沥青的研制　　　　　　　　　　　　　　　　2005.Vol.19,No.5　化工时刊粒变成小微粒,分散在含有乳化剂的水溶液中,形成水包油状的沥青乳化液,其工艺过程见图1。

化剂胶束吸附沥青颗粒,包围沥青颗粒,乳化剂亲油基嵌入沥青颗粒中定向排列,同时借助于亲水基分散溶解于水溶液中,形成以沥青为胶核的沥青乳化剂胶束,也就是沥青乳液。

图1　复合型乳化沥青制备工艺流程图

2结果与讨论图2　1831加入量对乳化沥青稳定性的影响

213　不同辅助乳化剂对乳化沥青稳定性的影响

制备稳定的沥青乳液,必须考虑乳化剂的协同效应。图2结果表明,单一乳化剂制备的沥青乳液的稳定性不好,这是由于单一乳化剂本身具有固定的HLB值,不可能完全满足成分复杂的沥青所需的HLB值,因此选用第二种辅助乳化剂,试验结果如图3:

211　复合型乳化沥青制备工艺条件的确定乳化沥青制备的主要工艺条件有乳化液温度、沥青温度、乳化机转速及乳化时间。其中沥青和水的温度是比较重要的:温度过高或过低都影响沥青的乳化效果[2]。因此在沥青∶乳化剂水溶液=60∶40的条件下,通过正交试验L9(34),确定适宜的乳化沥青制备工艺条件为乳化液温度80℃,沥青温度85℃,乳化机转速3000r/min,乳化时间6min。212　基础乳化剂1831加入量对乳化沥青稳定性的影响

乳化沥青主要由沥青,乳化剂和水组成,沥青乳化剂包括基础乳化剂和辅助乳化剂,它能够吸附于沥青和水相互排斥的界面上,从而降低它们之间的界面张力,形成沥青乳液。

乳化剂按离子类型分类主要包括阳离子,阴离子,非离子和两性离子表面活性剂。由于阳离子乳化剂制备的乳化沥青与阴离子乳化剂制备的乳化沥青相比,具有黏附性好,对骨料的适应性强,可以在潮湿及低温的天气中使用,自身储存稳定性能好等优点[3]。故采用阳离子表面活性剂作为基础乳化剂。实验中十八烷基三甲基氯化铵(1831)的用量对沥青稳定性的影响如图2。

从图2可知1831的用量很少时,乳化沥青的稳定性(5d)非常大。在这种乳化剂浓度很低时,沥青和水的界面,还没有聚集很多的沥青乳化剂,沥青和水几乎是直接接触,乳化效果不好,所以稳定性差。随着乳化剂量的增加,储存稳定性急剧下降,乳化剂分子的亲水和亲油基团分别和水、沥青结合,稍微增加乳化剂用量,乳化沥青稳定性的变化不大时,说明沥青乳液中乳化剂含量已经达到临界胶束浓度,沥青乳

图3　辅助乳化剂对乳化沥青稳定性的影响从图3可看出,辅助乳化剂脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO—9)、壬基酚聚氧乙烯醚(OP—10)和脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚(CMEE—8)按不同比例与基本乳化剂混合时,都能显著降低CMC浓度,缩小油水两者之间的相对密度差及粘度的差值,在两相之间乳化剂定向排列时,增强沥青微粒的电势,形成双电层,增加颗粒之间的相互排斥力,阻碍沥青的聚集倾向,形成较为稳定的乳化沥青。但辅助乳化剂CMEE—8的效果比较理想,选择辅助乳化剂CMEE—8适宜量为012%。214　不同稳定剂对乳化沥青稳定性的影响

不添加稳定剂的乳化沥青颗粒粗大而不均匀,乳液容易发生絮凝或沉淀,因此选择适宜的稳定剂是保证乳化沥青稳定的重要措施[4]。

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2005.Vol.19,No.5　　　　　　　　　　　　　　　　　工艺・试验《Technology&Testing》化工时刊　

乳化沥青常用的稳定剂有有机稳定剂和无机稳

定剂。有机稳定剂包括聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠(CMC)、淀粉和聚丙烯酰胺等。无机稳定剂包括氯化铵、氯化钙和无机稳定剂。采用氯化铵、氯化钙、CMC稳定剂,它们对乳化沥青的稳定性影响如图4:

定指标,说明乳化沥青具有优异的综合性能。

表2　沥青的乳化结果及与乳化沥青质量要求的比较项　目

恩氏粘度

筛上剩余量,%不大于

附着度不小于电荷

蒸发残留物含量,不小于蒸发残留物针入度蒸发残留物残留延度比,不小于溶解度(三氯乙

G—13～150132/3+6080～20040985

乳化沥青

11

0112/3+6098)>150(25℃

>992

测定标准

SH/T009911

SH/T009912SH/T009917SH/T009913SH/T009914GB/T4509GB/T4508GB/T11148SH/T009915

图4　稳定剂对乳化沥青稳定性的影响图图4表明,沥青乳液中加入高分子CMC稳定剂,可以提高水相粘度,能在分散的微粒上形成界面膜,使其微粒相互碰撞时不易聚结,减小沥青微粒的沉降速度。界面膜由密排的定向分子组成,膜的强度较大,沥青微粒聚结需要克服的阻力也大,因而沥青乳液越能稳定,但超过0115%,其稳定性反而下降。氯化铵、氯化钙可以增大水相密度,减小与沥青相的密度差,能够增强乳液颗粒周围的双电层效应,增大ξ电位,增加颗粒之间的相互排斥力,减缓颗粒之间的合一凝聚速度,提高乳化能力,也能改善乳液的稳定性,增强与骨料的粘附能力。3种稳定剂均对乳化沥青体系具有稳定作用。根据效果及综合因素考虑,选择CMC,其适宜的加入量为0115%。215　复合型乳化沥青的性质

烯),不小于

贮存稳定性(5

d),%不大于

冷冻安定性无粗粒无结块无粗粒无结块SH/T009918

注:G—1代表适用于贯入式路面及表面处治。

3结　论8,　　(1)以基础乳化剂1831,辅助乳化剂CHEE—

稳定剂CMC和AH—90号沥青制备的复合乳化沥青的性能符合石油化工行业标准要求。

(2)不同的辅助乳化剂对乳化沥青性能的影响很大,辅助乳化剂CMEE—8对乳化沥青综合效果较好。

(3)通过预混法制备复合型乳化沥青是可行的,并且工艺简单,易于操作,成本较低,性能稳定,具有较好的经济效益。

参考文献

[1]　沈金安.改性沥青与SMA路面,北京,人民交通出版社,1999[2]　陈惠敏1石油沥青,2003,17(1):1～6

[3]　张得勤,范耀华,师洪俊1石油沥青的生产与应用,北京:中国石

在沥青∶乳化剂水溶液=60∶40的条件下,十八

烷基三甲基氯化铵(1831)的用量014%。CMEE—8用量为012%,乳化液温度80℃,沥青温度85℃,乳化机转速3000r/min,乳化时间6min,试验得到的乳化沥青,分析结果及中石化行业标准见表2。　　从表2可以看出,90号沥青乳化后得到的沥青乳液质量合格,达到石油化工行业乳化沥青的质量标准要求,特别是稳定性、筛上剩余量大大超过标准规

化出版礼,2001

[4]　周鸿顺,汤发有1精细石油化工,1996,(3):5～8

[5]　张敬义,达建文,高淑美,等1石油沥青,2002,16(4):20～26

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