复配型烷基咪唑啉改性乳化沥青破乳速度研究_梁智清.pdf

DOI:10 13719/j cnki 1009 6825 202315028复配型烷基咪唑啉改性乳化沥青破乳速度研究收稿日期:2022 11 21作者简介:梁智清(1992 )，男，工程师，从事特种沥青的研发方面的工作梁智清(中石油燃料油有限责任公司研究院，北京100195)摘要:为提高以烷基咪唑啉乳化剂为基础乳化剂的乳化沥青破乳速度，对其复配不同乳化剂和稳定剂的乳化沥青破乳速度、储存稳定性及标准黏度进行研究。结果表明，随着复配乳化剂比例的增加，烷基咪唑啉乳化沥青的破乳速度增加，储存稳定性变差。提高复配稳定剂的比例能够提高烷基咪唑啉乳化沥青的稳定性与破乳速度，但会使标准黏度增加过大。以 3 1 比例复配烷基咪唑啉与聚氧乙烯醚类乳化剂制备的乳化沥青能够满足喷洒型改性乳化沥青 PC 的技术要求。关键词:阳离子乳化沥青;烷基咪唑啉;破乳速度;储存稳定性中图分类号:TU535文献标识码:A文章编号:1009 6825(2023)15 0108 030引言改性乳化沥青是通过机械剪切、研磨、搅拌等手段，将改性剂、乳化剂、沥青混合制成的乳状液，其兼具改性沥青与乳化沥青的特性1 2，可以应用于黏层、封层、微表处等3 4。根据乳化沥青的破乳速度，可分为快裂、中裂、慢裂 3 种类型。快裂型阳离子改性乳化沥青应用于黏层油，具有黏度大、防水性好等特性，对防止道路基层渗水、加强层间黏度具有很好的应用效果5。咪唑啉类乳化剂具有较强的水溶性与较低的成本，但其破乳速度较慢，本文采用复配乳化剂的方式探索了加快烷基咪唑啉乳化沥青破乳速度可行性。本文考察了 6 种复配剂及其用量对烷基咪唑啉改性乳化沥青破乳速度和贮存稳定性的影响，为快裂型阳离子改性乳化沥青的生产及应用提供参考。1试验部分11试验原料试验选取中燃油公司生产的 I C 级改性沥青作为基质沥青进行乳化沥青的制备;乳化剂以烷基咪唑啉(MSZ)为基础乳化剂;分别复配阳离子乳化剂 A(季铵盐类)、B(季铵盐类)，非离子乳化剂 C(聚氧乙烯醚类)、D(聚氧苯酚醚类)，有机稳定剂羟乙基纤维素(HEC)，无机稳定剂氯化钙(CaCl2);pH 调节剂为盐酸。12试验方法将一定量的乳化剂溶解于 60 水中充分搅拌，加入适量盐酸调节皂液 pH 值至 2 左右。将配制好的皂液倒入胶体磨中进行循环，最后倒入 170 的改性沥青进行乳化。2试验结果与讨论在烷基咪唑啉乳化剂 MSZ 用量为2%时，对 I C 改性沥青进行乳化，其结果如表 1 所示。表 1乳化剂为 MSZ 时改性沥青基本性质配比(质量分数)/%固含量(质量分数)/%1 d 稳定性/%5 d 稳定性/%标准黏度C25，3/s破乳速度20 MSZ64205711254慢裂可见单独使用 MSZ 乳化剂时，改性乳化沥青为慢裂型，并且标准黏度较高。21阳离子乳化剂对烷基咪唑啉乳化沥青破乳速度的影响在保持乳化剂用量为 2%条件下，将 MSZ 分别复配阳离子乳化剂 A，B 进行了改性乳化沥青的制备，考察了不同配比下乳化沥青的 1 d 储存稳定性、5 d 储存稳定性与破乳速度，结果如表 2，表 3 所示。表 2乳化剂 MSZ 与 A 复配对改性乳化沥青破乳速度的影响质量比固含量(质量分数)/%1 d 稳定性/%5 d 稳定性/%破乳速度m(MSZ)m(B)=31621快速破乳m(MSZ)m(B)=11607快速破乳m(MSZ)m(B)=13619快速破乳表 3乳化剂 MSZ 与 B 复配对改性乳化沥青破乳速度的影响质量比固含量(质量分数)/%1 d 稳定性/%5 d 稳定性/%破乳速度m(MSZ)m(A)=31608092784慢裂m(MSZ)m(A)=11614263915慢裂m(MSZ)m(A)=136033981141中裂由表 2，表 3 可见，阳离子乳化剂 A 和 B 的加入可将MSZ 改性乳化沥青的破乳速度由慢裂向快裂方向转变。但是制得的改性乳化沥青会快速破乳无法储存或者稳定性显著降低，难以满足使用要求。22非离子乳化剂对乳化沥青破乳速度的影响在乳化剂用量为 2%条件下，分别复配非离子乳化剂 C，D 进行了改性乳化沥青的制备，考察了不同配比下乳化沥青的 1 d 储存稳定性、5 d 储存稳定性、破乳速度和标准黏度，结果如表 4，表 5 所示。801第 49 卷 第 15 期2 0 2 3 年 8 月山西建筑SHANXIACHITECTUEVol 49 No 15Aug2023表 4乳化剂 MSZ 与 C 复配对改性乳化沥青破乳速度的影响质量比固含量(质量分数)/%1 d 稳定性/%5 d 稳定性/%破乳速度标准黏度 C25，3/sm(MSZ)m(C)=41638028158快裂336m(MSZ)m(C)=31610038140快裂234m(MSZ)m(C)=21619095337快裂236m(MSZ)m(C)=1161226715快裂169m(MSZ)m(C)=12608111941快裂198由表 4 可见，少量非离子乳化剂 C 的加入即可将MSZ 改性乳化沥青的破乳速度由慢裂向快裂转变，且乳液的标准黏度呈现减小的趋势。这是由于非离子乳化剂所形成的沥青微粒不带电荷，减弱了阳离子乳化剂 MSZ形成的带电荷沥青微粒的排斥作用，这也导致乳化沥青储存稳定性降低。当 C 与 MSZ 采用合适的复配比时，改性乳化沥青的破乳速度和稳定性可以达到快裂型乳化沥青的要求。表 5乳化剂 MSZ 与 D 复配对改性乳化沥青破乳速度的影响质量比固含量(质量分数)/%1 d 稳定性/%5 d 稳定性/%破乳速度标准黏度 C25，3/sm(MSZ)m(D)=31600365763中裂232m(MSZ)m(D)=11625524987快裂207m(MSZ)m(D)=136036171211快裂193由表 5 可见，非离子乳化剂 D 的加入可将 MSZ 改性乳化沥青的破乳速度由慢裂向快裂转变，但是 D 的加入不利于改性乳化沥青的稳定性，所测试的三个配方的 1 d和 5 d 稳定性均不满足 PC 乳化沥青的要求。23稳定剂对乳化沥青破乳速度的影响在乳化剂用量为 2%条件下，分别复配稳定剂 HEC，CaCl2进行了阳离子改性乳化沥青的制备，考察了不同配比下乳化沥青的 1 d 储存稳定性、5 d 储存稳定性、破乳速度和标准黏度，结果如表 6，表 7 所示。由表 6，表 7 可见，稳定剂的加入可将 MSZ 改性乳化沥青的破乳速度由慢裂向快裂转变，且随着添加量提高，改性乳化沥青的储存稳定性提高。但稳定剂的加入导致乳化沥青标准黏度显著提高。其原因是助剂 HEC 的加入使水相黏度增大，导致乳液标准黏度值逐渐增大。同时 HEC 能够在改性沥青颗粒表面形成水化膜，随着添加量的增加水化膜的强度会逐渐增大，从而阻碍改性沥青颗粒之间的聚沉，改善了乳液体系的稳定性。而随着 CaCl2掺量的增加，导致乳液颗粒的双电层效应增大，电位增强，进而增加颗粒间的排斥力，减缓颗粒凝聚的速度，乳液稳定性变好，黏度升高。表 6乳化剂 MSZ 与 HEC 复配对改性乳化沥青破乳速度的影响配比(质量分数)/%固含量(质量分数)/%1 d 稳定性/%5 d 稳定性/%破乳速度标准黏度C25，3/s2 0 MSZ0 02 HEC63 80 733 75快裂45 12 0 MSZ0 04 HEC65 60 692 88快裂54 92 0 MSZ0 06 HEC63 80 471 86快裂69 72 0 MSZ0 08 HEC65 60 321 25快裂83 5表 7乳化剂 MSZ 与 CaCl2复配对改性乳化沥青破乳速度的影响配比(质量分数)/%固含量(质量分数)/%1 d 稳定性/%5 d 稳定性/%破乳速度标准黏度C25，3/s2 0 MSZ0 015 CaCl260 81 36 7慢裂21 32 0 MSZ0 03 CaCl260 61 04 9慢裂24 92 0 MSZ0 04 CaCl261 60 622 23中裂36 92 0 MSZ0 05 CaCl261 30 181 57中裂51 5综上，阳离子乳化剂不适合与 MSZ 进行复配来调节改性乳化沥青的破乳速度。当非离子乳化剂 C 与 MSZ采用合适的复配比时，改性乳化沥青的破乳速度和稳定性均满足交通部规范公路沥青路面施工技术规范 中PC 技术要求。而采用有机稳定剂 HEC 或无机稳定剂CaCl2与 MSZ 复配能调节改性乳化沥青的破乳速度，但会导致乳液黏度升高过大。24优化的复配烷基咪唑啉乳化沥青性能采用聚氧乙烯醚类非离子乳化剂 C 与 MSZ 复配制备出满足交通部公路沥青路面施工技术规范 中 PC级改性乳化沥青要求的产品，优化后的皂液配方为 MSZ与非离子乳化剂 C 以 3 1 的比例进行复配(乳化剂质量分数为 2 0)。其性质如表 8 所示。表 8优化配方的改性乳化沥青性能质量比固含量(质量分数)/%1 d 稳定性/%5 d 稳定性/%低温存储稳定性破乳速度标准黏度C25，3/s与矿料的黏附性粒子电荷筛上剩余物/%蒸发残留物25 针入度/01 mm 软化点/5 延度/cmm(MSZ)m(C)=31608031113无粗颗粒，无结块快裂2299/10阳离子(+)00485587652893结论通过对烷基咪唑啉复配乳化剂破乳速度及其稳定性的研究，得到以下结论:1)随着复配的阳离子乳化剂比例的提高，改性乳化沥青的破乳速度加快，但储存稳定性较差，或直接破乳，无法满足使用需求。2)随着复配的聚氧乙烯醚类非离子乳化剂比例的提高，改性乳化沥青破乳速度加快，黏度降低，稳定性逐渐变差。当采用 3 1 比例复配烷基咪唑啉与聚氧乙烯醚类901第 49 卷 第 15 期2 0 2 3 年 8 月梁智清:复配型烷基咪唑啉改性乳化沥青破乳速度研究乳化剂，乳化剂质量分数为 2 0 时，改性乳化沥青能够满足 F402004 公路沥青路面施工技术规范中喷洒型改性乳化沥青 PC 的技术要求。3)稳定剂与 MSZ 复配时，随着稳定剂比例的提高，改性乳化沥青的破乳速度加快，且储存稳定性提高，但黏度增加过大。参考文献:1 訾昌毓，姚鸿儒，李艳红，等 聚合物改性乳化沥青的研究进展 J 化工新型材料，2020，48(1):218223 2 邵斐 SBS 改性乳化沥青的制备工艺研究D 上海:华东理工大学，2021 3 王磊，王树杰 层间黏结对沥青路面剪切强度及疲劳性能影响研究 J 石油沥青，2017，31(5):2732 4郑木莲，高源 沥青微表处路用性能研究进展 J 中国科技论文，2020，15(12):1447 1458 5 王晶，杨炎生 基于层间黏结的高黏改性乳化沥青性能评价及应用 J 石油沥青，2020，34(4):61 64Study on demulsification rate of emulsifiedasphalt modified by compound alkyl imidazoline emulsifierLiang Zhiqing(Petrochina Fuel Oil Company Limited esearch Institute，Beijing 100195，China)Abstract:In order to improve the demulsification rate of emulsified asphalt with alkyl imidazoline emulsifier as the basic emul-sifier，the demulsification rate，storage stability and standard viscosity of emulsified asphalt with different emulsifiers and stabi-lizers were studied The results show that the demulsification rate of alkyl imidazoline emulsified asphal