一種陽離子-非離子復合型瀝青溫拌劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種復合離子型浙青溫拌劑及其制備方法，尤其涉及一種陽離子-非 離子復合型浙青溫拌劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 目前道路工程中使用的浙青混合料根據拌和施工溫度一般分為兩種類型：冷拌浙 青混合料CM (Cold Mix Asphalt)和熱拌浙青混合料HMA (Hot Mix Asphalt)。冷拌浙青混 合料一般采用乳化浙青或者液體浙青與集料在常溫狀態下拌和、鋪筑，無需對集料和結合 料進行加熱，這樣可節約大量能源。但是冷拌浙青混合料初期路用性能差，難以滿足高速公 路、重載交通道路等重要工程的要求。熱拌浙青混合料是應用最為廣泛、路用性能最為良好 的一種混合料。但是在熱拌浙青混合料生產過程中，浙青與石料需要在150?180°C高溫條 件下拌和。將石料、浙青加熱到如此高的溫度，消耗了大量能源。另外在熱拌浙青混合料生 產過程中產生了大量的CO 2、煙塵和有害氣體（CO、S02、NOx等），不僅污染了環境，而且也影 響了工作人員的身體健康。同時，高溫條件下的拌和也造成了浙青的老化，降低了浙青混合 料的路用性能。
[0003] 為保護環境、節約能源，在20世紀90年代中后期歐洲及美國等國家開展了溫拌浙 青混合料WMA (Warm Mix Asphalt)的研究，其目的是通過降低浙青混合料的拌和與攤鋪溫 度，達到降低浙青混合料生產過程中的能耗，減少CO2等氣體及粉塵排放量，同時保證溫拌 浙青混合料具有與熱拌浙青混合料基本相同的路用性能和施工和易性。
[0004] 目前，溫拌浙青混合料技術主要有三種方式：一是預先在浙青中添加一種能夠降 低浙青135 °C粘度的添加劑，從化學角度來改變浙青的粘溫曲線，從而降低浙青與石料的拌 和溫度，但此方法通常也會降低浙青的60°C粘度即降低了混合料的高溫穩定性；二是采用 固含量較高的乳化浙青，在80?120°C溫度下與石料拌和，該方式較熱拌浙青的溫度低約 30?50°C;三是在拌制混合料時把水和浙青同時加入拌和罐中，由于水的存在使浙青發泡， 達到降粘效果。但該方法若加水量過大，則會產生大量的水蒸氣或引起暴沸，若水量過少， 則發泡效果不好。
[0005] CN102268189A公開了一種溫拌浙青添加劑制備方法，它是在溶劑體系中采用一 種聚醚改性有機硅聚合物組成的添加劑。該添加劑是將一定配比的溶劑與烷氧基硅烷加 入三口燒瓶中，加熱至80°C ;加入酸催化劑、堿催化劑、去離子水的混合物，恒溫80°C反應 90min ;升溫至100°C，冷凝回流120min,收取饋分55ml左右；再加入酸催化劑及定量的聚 醚于燒瓶中，升溫酯化反應180min，抽真空，冷凝回流30min ;降溫至室溫，加入定量的三聚 氰胺甲醛樹脂攪拌均勻；最后加入適量堿催化劑調整pH=8左右，即得成品。該添加劑制 備方法復雜，需要多次升溫加料及冷凝回流，且涉及較長時間的酯化反應及抽真空，而且缺 乏相關性能驗證方法及實例數據支持，此外該添加劑采用的酸堿催化劑等刺激性和毒性較 大，易造成人體危害和環境污染。
[0006] CN101899218A公開了一種浙青溫拌劑及其混合料制備方法。該溫拌劑是將一定配 比的烷基胺類、酰胺類陽離子表面活性劑與水混合，加入季銨鹽類陽離子表面活性劑，再加 入氯化鈣，混合均勻即得浙青溫拌劑。該浙青混合料的制備方法是將浙青和礦料加入至預 設溫度，在拌合機中先加入浙青，在添加后的3?5秒開始加入溫拌劑，且溫拌劑的加入時 間要小于10秒，且要求在浙青添加完成之前完成溫拌劑的添加，在浙青添加完成后的5? 10秒添加礦料。該溫拌劑中加入三種不同的陽離子表面活性劑，能夠在一定程度上起到抗 剝離的效果，但所述的降粘和發泡的效果缺乏根據；該浙青混合料的制備過程對于時間的 要求過于苛刻，在實際操作尤其是工業應用時難以準確操控。
[0007] 本發明所涉及的浙青混合料具備與傳統熱拌浙青混合料基本相同的路用性能，且 拌合、施工溫度降低20?50°C,通過降低拌合溫度實現了節能減排、延長施工季節、減少浙 青老化、更容易壓實的目的，而且鋪筑后路面的密實度、水穩定性、高溫性能、低溫性能等指 標不低于相同級配的熱拌浙青混合料，有效保證了浙青路面的使用壽命。
【發明內容】
[0008] 針對現有技術的不足，本發明提供了一種陽離子-非離子復合型浙青溫拌劑及其 制備方法。本發明的浙青溫拌劑能夠有效降低浙青的高溫粘度，并且具有性能穩定，原料易 采集，生產成本低，制備方法簡便以及應用范圍廣泛等優點。
[0009] 本發明的陽離子-非離子復合型浙青溫拌劑，以重量百分比計，包括如下組分： (1) 高分子陽離子型組分：〇· lwt%?10wt% (2) 低分子陽離子型組分：0· lwt%?10wt% (3) 高分子非離子型組分：0. lwt%?10wt% (4) 低分子非離子型組分：0· lwt%?15wt% (5) 水：65wt % ?99. 6wt%。
[0010] 本發明的陽離子-非離子復合型浙青溫拌劑，以重量百分比計優選組成包括： (1) 高分子陽離子型組分：2wt%?5wt% (2) 低分子陽離子型組分：2wt%?5wt% (3) 高分子非離子型組分：2wt%?5wt% (4) 低分子非離子型組分：2wt%?8wt% (5) 水：77wt% ?92wt%。 toon] 所述的高分子陽離子型組分包括：聚乙烯亞胺、聚乙烯基吡咯烷酮、聚馬來酰亞胺 及其衍生物、季銨化聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡啶鹽、聚二甲胺環氧氯丙烷中的一種或多種， 分子量均在1000?20000,優選4000?10000。
[0012] 所述的低分子陽離子型組分包括：脂肪胺、烷基二胺、烷基多胺、丙烯酰胺、卡洛 胺、三乙基胺、十二烷基二甲基芐基氯化銨、烷基三甲基鹵化銨、雙十八烷基二甲基氯化銨、 乙氧化胺、丙氧化胺、吡啶鹵化銨、咪唑啉、妥爾油酰胺中的一種或多種，分子量一般在1000 以下。
[0013] 所述的高分子非離子型組分包括：聚環氧乙烷-環氧丙烷、水溶性酚醛樹脂、聚丙 烯酸酯、氨基樹脂、聚醚、聚乙烯醇及其部分酯化或縮醛化產物中的一種或多種，分子量均 在 2000 ?30000,優選 5000 ?20000。
[0014] 所述的低分子非離子型組分包括：椰油脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、 烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、烷基醇酰胺聚氧乙烯醚、嵌段聚氧乙烯-聚氧丙烯 醚、烷基多苷、多元醇硬脂酸酯、山梨醇脂肪酸酯、脂肪酸環氧乙烷縮合物、蓖麻油聚氧乙烯 醚、聚乙二醇雙油酸酯以及Spans系列和Tweens系列的酯化和醚化產物中的一種或多種， 分子量均在2000以下。
[0015] 本發明的陽離子-非離子復合型浙青溫拌劑中，也可以根據實際應用需要加入重 量百分比為0. lwt%?9. 9wt%的其它添加劑，如分散劑、抗剝落劑、發泡劑、抗老化劑、聚合 物改性劑等。
[0016] 本發明陽離子-非離子復合型浙青溫拌劑的制備方法，包括如下內容： 按配比先將水加入容器中，加入高分子陽離子型組分和高分子非離子型組分，分別恒 溫攪拌0. 5?1小時，控制溫度為40?60°C，然后按配比將低分子陽離子型組分和低分子 非離子型組分加入，繼續恒溫攪拌0. 5?1小時，得到復合型浙青溫拌劑。
[0017] 本發明陽離子-非離子復合型浙青溫拌劑在浙青混合料拌和中的應用，包括如下 步驟：當石料達到設定溫度，均勻拌合攪拌1?5分鐘，加入浙青，并將復合型浙青溫拌劑加 入到浙青混合料中，均勻拌和1?5分鐘，加入礦粉，均勻拌和1?5分鐘即可。其中復合 型浙青溫拌劑按照浙青用量的2wt%?10wt%加入。
[0018] 本發明浙青溫拌劑與傳統浙青溫拌劑比較，具有以下優點： (1)本發明的復合離子型浙青溫拌劑中，陽離子和非離子組分可以較好的復配，分散效 果好，穩定性好，形成穩定的陽離子-非離子復合型浙青溫拌劑。
[0019] (2)本發明的復合離子型浙青溫拌劑中，陽離子和非離子二組分可以起到加和增 效作用，即協同效應。復配后得到的溫拌劑在與浙青拌和時可以明顯降低浙青的表面張力 和臨界膠束濃度，使得拌和更加容易，即比原來單一組分的性能更加優良，可以起到" 1+1 > 2"的效果。
[0020] (3)本發明的復合離子型浙青溫拌劑中，高低分子組分之間分散效果好，穩定性 好，且高低分子組分優勢互補，能夠起到"潤滑"效果，使浙青在拌和時更加容易。
[0021] (4)本發明的復合離子型浙青溫拌劑中，陽離子組分能夠起到抗剝離劑的作用，能 夠很好地增強石料、石粉與浙青的粘結力，提高混合料的抗剝離性，能夠有效地預防大交通 量和重載交通條件下浙青路面的車轍破壞。同時減少了拌和過程中的浙青老化，延長路面 使用壽命。
[0022] (5)本發明復合離子型浙青溫拌劑，能和浙青形成微乳型乳液，極大地降低浙青的 高溫粘度，且非離子組分性質溫和，能夠減少對人體的刺激性。
[0023] (6)本發明的復合離子型浙青溫拌劑，原料簡單，生產成本低，