本發(fā)明涉及一種伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑及其制備方法，屬于精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
瀝青乳化劑是一種具有疏水基和親水基的兩親性分子，瀝青乳化劑在乳化瀝青生產(chǎn)和應(yīng)用中起著決定性作用，它不僅關(guān)系到乳化瀝青的制備、儲(chǔ)存穩(wěn)定性的好壞，還直接決定了乳化瀝青的破乳速度和凝結(jié)時(shí)間等重要指標(biāo)。
瀝青乳化劑按照離子電荷性質(zhì)的不同分為陽離子型和陰離子型乳化劑，其中，陽離子型瀝青乳化劑發(fā)展較晚，但在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)陽離子型瀝青乳化劑與各種礦料有更好的粘附性，而且用量少，得到了廣泛的應(yīng)用。
目前國內(nèi)外已報(bào)道的陽離子型瀝青乳化劑主要品種有烷基胺或烷基多胺類、氧化胺類、季銨鹽類、木質(zhì)胺類等。其中，烷基胺或烷基多胺類瀝青乳化劑主要包括烷基丙撐二胺、牛脂四胺等，該系類乳化劑屬于快裂型瀝青乳化劑；氧化胺類瀝青乳化劑通常以烷基丙撐二胺和環(huán)氧乙烷為原料，反應(yīng)得到羥乙基烷基丙撐二胺，再經(jīng)過氧化物氧化制得；季銨鹽類瀝青乳化劑包括單季銨鹽和雙季銨鹽類，是目前我國生產(chǎn)和應(yīng)用最多的乳化劑品種；木質(zhì)胺類乳化劑是以造紙廢液中主要成分木質(zhì)素為原料，成本比較低，但乳化劑的性能受原料來源影響，十分不穩(wěn)定。
美國專利usp4338136以c12-18長碳鏈脂肪酸與二乙烯三胺在一定條件下反應(yīng)制備瀝青乳化劑。該方法的缺點(diǎn)是制備的瀝青乳化劑價(jià)格昂貴，用于稀漿封層施工時(shí)，破乳時(shí)間長，成型時(shí)間慢，開放交通時(shí)間長。中國專利cn1096714利用煉油廠副產(chǎn)環(huán)烷酸與烯基多胺反應(yīng)，制備瀝青乳化劑。該方法的缺點(diǎn)是乳化劑的原料供應(yīng)受到很大制約，不利于推廣應(yīng)用。中國專利cn1861721a涉及一種松香陽離子瀝青乳化劑。該乳化劑是由松香和烯基多胺反應(yīng)，得到松香中間體，然后，與不同類型的季銨鹽中間體縮合，制得性能優(yōu)良的松香陽離子瀝青乳化劑。這一方法的缺點(diǎn)是反應(yīng)步驟繁瑣，需要高溫反應(yīng)。中國專利cn101745340a涉及一種陽離子瀝青乳化劑制備方法，主劑由混合有機(jī)酸和有機(jī)胺反應(yīng)得到中間體，再進(jìn)行季銨化反應(yīng)制得，輔劑為非離子表面活性劑和改性助劑。該方法的缺點(diǎn)是制備步驟繁瑣，成本較高，需要高溫反應(yīng)。
上述陽離子型瀝青乳化劑及其制備方法普遍存在的不足是：制備乳化劑的原料成本較高，來源受到限制，制備時(shí)需要高溫反應(yīng)，對(duì)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求較高。
乳化瀝青的發(fā)展受多方面的影響，合乎要求的材料是關(guān)鍵，因此，開發(fā)新的質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的乳化劑，得到性能優(yōu)異的乳化瀝青，以滿足道路建設(shè)和路面維護(hù)的不同應(yīng)用需求。
3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉是一種含羥基和磺酸基團(tuán)的氯代烷，其分子結(jié)構(gòu)中既含有親水性的磺酸鹽基團(tuán)，又含有活性較強(qiáng)的鹵原子和羥基，是重要的有機(jī)化工中間體，可與咪唑啉發(fā)生烷基化反應(yīng)制備含磺酸基的兩性表面活性劑；同時(shí)又是合成高聚物的重要原料，可在堿性條件下制備稠化劑、降濾失水劑、印染保護(hù)劑等。但目前還未有利用3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉作為反應(yīng)中間體或原料來制備伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑的報(bào)道。
綜上，在開發(fā)新型瀝青乳化劑的過程中，由于反應(yīng)原料與制備的瀝青乳化劑的乳化性能的不可預(yù)期性，這就極大的增加了新型瀝青乳化劑開發(fā)的難度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的是提供一種伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑及其制備方法。本發(fā)明瀝青乳化劑的生產(chǎn)成本低、工藝簡單、不需要高溫反應(yīng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑，其分子結(jié)構(gòu)為：
優(yōu)選的，本發(fā)明所述的伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑，由以下摩爾配比的原料制備而成：
n-氫化牛脂基-1,3-丙撐二胺、醇類溶劑、丙烯酰胺、環(huán)氧氯丙烷、亞硫酸氫鈉的摩爾比為1mol：(5.00-11.00)mol：(3.00-3.10)mol：(2.00-2.30)mol：(2.10-2.50)mol。
所述醇類溶劑為乙醇、甲醇或異丙醇。
本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供上述伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)將n-氫化牛脂基-1,3-丙撐二胺、醇類溶劑和丙烯酰胺混合反應(yīng)，得到反應(yīng)中間體i，所述反應(yīng)中間體i的結(jié)構(gòu)式為：
(2)將亞硫酸氫鈉溶于水中，加熱攪拌溶解，再逐漸加入環(huán)氧氯丙烷，混合反應(yīng)，得到反應(yīng)中間體ii，所述反應(yīng)中間體ii的結(jié)構(gòu)式為：
(3)將反應(yīng)中間體ii滴加到反應(yīng)中間體i中，反應(yīng)，即得到伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑。
上述制備方法中，n-氫化牛脂基-1,3-丙撐二胺、醇類溶劑、丙烯酰胺、環(huán)氧氯丙烷、亞硫酸氫鈉的摩爾比為1mol：(5.00-11.00)mol：(3.00-3.10)mol：(2.00-2.30)mol：(2.10-2.50)mol。
經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析，上述摩爾比例的各原料使得本發(fā)明制備得到的伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑的性能較理想，不合適的配比關(guān)系的原料不能形成伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑。
優(yōu)選的，所述醇類溶劑為乙醇、甲醇或異丙醇，經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析，并根據(jù)本發(fā)明制得的伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑的需要，選擇上述醇類溶劑制得的瀝青乳化劑的效果較好。
優(yōu)選的，步驟(1)中，反應(yīng)的溫度為60-80℃，進(jìn)一步優(yōu)選為65-75℃，反應(yīng)的時(shí)間為2-4h。
優(yōu)選的，步驟(2)中，反應(yīng)的溫度為40-85℃，進(jìn)一步優(yōu)選為55-75℃，反應(yīng)的時(shí)間為3-6h。
優(yōu)選的，步驟(3)中，反應(yīng)的溫度為60-80℃，進(jìn)一步優(yōu)選為65-75℃，反應(yīng)的時(shí)間為3-6h。
上述伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑的制備方法，具體包括如下步驟：
(1)將n-氫化牛脂基-1,3-丙撐二胺加入到反應(yīng)容器中，加入醇類溶劑，加熱攪拌溶解，再分批加入丙烯酰胺，加入完畢后，在60-80℃攪拌反應(yīng)2-4h，得到反應(yīng)中間體i；
(2)將亞硫酸氫鈉加入到另一反應(yīng)容器中，加水，加熱攪拌溶解，再分批加入環(huán)氧氯丙烷，加入完畢后，在40-85℃攪拌反應(yīng)3-6h，得到反應(yīng)中間體ii(3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉)；
(3)將反應(yīng)中間體ii分批加入到反應(yīng)中間體i中，在60-80℃反應(yīng)3-6h，即得到伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑。
上述伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑在制備乳化瀝青中的應(yīng)用，特別是在制備快裂型陽離子乳化瀝青中的應(yīng)用。
本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供一種陽離子乳化瀝青的制備方法，步驟如下：
將上述伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑加水配制成水溶液，用工業(yè)鹽酸調(diào)節(jié)ph至2-3，加熱至60-70℃，制得皂液；將加熱后的瀝青和乳化劑皂液通過膠體磨乳化制備出陽離子乳化瀝青；
或者，提供一種陰離子乳化瀝青的制備方法，包括如下步驟：將上述瀝青乳化劑加水配制成水溶液，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)ph值至10-11，加熱至60-70℃，制得皂液；將加熱后的瀝青和乳化劑皂液通過膠體磨乳化制備出陰離子乳化瀝青；
所述伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑的用量為制備的乳化瀝青總質(zhì)量的1.0-3.0％。
本發(fā)明的有益效果：
(1)本發(fā)明通過對(duì)反應(yīng)原料的合理選擇，制備得到了一種具有全新結(jié)構(gòu)的伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑。其中，本發(fā)明的原料中通過加入丙烯酰胺，使得本發(fā)明制備得到的瀝青乳化劑分子的親水性較大；環(huán)氧氯丙烷和亞硫酸氫鈉的加入，使制備得到的瀝青乳化劑分子具有伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉化學(xué)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了瀝青乳化劑分子的電荷強(qiáng)度。
本發(fā)明中的瀝青乳化劑為兩性型，本發(fā)明乳化劑分子中的親水基會(huì)在水中發(fā)生電離，由于是兩性型的乳化劑，電離作用較強(qiáng)，使界面膜攜帶相應(yīng)的較多的正電荷，出現(xiàn)了一層界面電荷，由此出現(xiàn)了界面電荷層。界面電荷層的形成通過讓瀝青微粒相互排斥，使它們保持一定距離，從而讓瀝青顆粒維持分散狀態(tài)，對(duì)瀝青乳液起到了分散作用。界面電荷層的出現(xiàn)，對(duì)于瀝青的乳化、瀝青在水相中的分散、保持瀝青乳液的穩(wěn)定具有至關(guān)重要的作用。由于本發(fā)明的乳化劑在水中可電離較多陽離子，所以界面電荷層作用較強(qiáng)，從而使得本發(fā)明的瀝青乳化劑乳化瀝青后其體系更加穩(wěn)定。
另外，本發(fā)明的瀝青乳化劑結(jié)構(gòu)式中含有的親水基較多，羥基、磺酸鹽、季銨鹽和酰胺基，使得界面膜、水合層和界面電荷層都相應(yīng)的增強(qiáng)，提高了乳液的穩(wěn)定性。
(2)本發(fā)明采用特定的原料丙烯酰胺、n-氫化牛脂基-1,3-丙撐二胺、環(huán)氧氯丙烷和亞硫酸氫鈉，生成具有一定hlb值的瀝青乳化劑，采用本發(fā)明制備的伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑具有很好的乳化性能，制備得到的乳化瀝青的各項(xiàng)性能指標(biāo)優(yōu)良，可乳化多種不同型號(hào)的瀝青，制備的乳化瀝青細(xì)膩均勻，具有良好的集料裹附性和儲(chǔ)存穩(wěn)定性。制得的乳化瀝青按中國交通部制訂的陽離子乳化瀝青行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(jtj052-2000)進(jìn)行檢測，各項(xiàng)性能均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。適用于公路透層油或粘層油的灑布，以及用于碎石封層、石屑封層、霧封層及修復(fù)路面輕微網(wǎng)裂等，具有快裂瀝青乳化劑的特性。
(3)本發(fā)明的伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑的原料n-氫化牛脂基-1,3-丙撐二胺相對(duì)于目前的陽離子型瀝青乳化劑所用的原料便宜、來源廣泛，瀝青乳化劑生產(chǎn)成本低，并且為制備伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑提供良好基礎(chǔ)。
(4)現(xiàn)有技術(shù)中酰胺基胺類乳化劑反應(yīng)溫度一般控制在140～180℃，而本發(fā)明的伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑的制備方法工藝簡單、不需要高溫反應(yīng)，降低能耗，大大節(jié)約生產(chǎn)成本。
(5)本發(fā)明所述瀝青乳化劑分子結(jié)構(gòu)中同時(shí)具有陰離子基團(tuán)和陽離子基團(tuán)，兩性乳化劑可適用于不同的環(huán)境，在酸性溶液中呈現(xiàn)陽離子型表面活性劑的特征，在堿性溶液中呈現(xiàn)陰離子型表面活性劑的特征。
具體實(shí)施方式
應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是示例性的，旨在對(duì)本發(fā)明提供進(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。
需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、組件和/或它們的組合。
正如背景技術(shù)所介紹的，現(xiàn)有技術(shù)中制備陽離子瀝青乳化劑仍存在一些不足，為了解決如上的技術(shù)問題，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑，其分子結(jié)構(gòu)為：
在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，提供了上述伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑的制備方法，包括如下步驟：
(1)將n-氫化牛脂基-1,3-丙撐二胺加入到反應(yīng)容器中，加入醇類溶劑，加熱攪拌溶解，再分批加入丙烯酰胺，加入完畢后，在60-80℃攪拌反應(yīng)2-4h，得到反應(yīng)中間體i；
(2)將亞硫酸氫鈉加入到另一反應(yīng)容器中，加水，加熱攪拌溶解，再分批加入環(huán)氧氯丙烷，加入完畢后，在40-85℃攪拌反應(yīng)3-6h，得到反應(yīng)中間體ii(即3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉)；
(3)將反應(yīng)中間體ii分批加入到反應(yīng)中間體i中，在60-80℃反應(yīng)3-6h，即得到伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑。
本申請(qǐng)?jiān)谠囼?yàn)過程中意外的發(fā)現(xiàn)，3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉作為反應(yīng)中間體ii，與另一反應(yīng)中間體i進(jìn)行反應(yīng)，可以制備得到瀝青乳化劑，而且所制備的瀝青乳化劑中含有較多的親水基團(tuán)，包括羥基、磺酸鹽、季銨鹽和酰胺基，使得界面膜、水合層和界面電荷層都相應(yīng)的增強(qiáng)，提高了乳化能力。
而且，本申請(qǐng)進(jìn)一步的試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，只有特定結(jié)構(gòu)的反應(yīng)中間體i和作為反應(yīng)中間體ii的3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉進(jìn)行反應(yīng)才能制備得到具有較好乳化性能的伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑。若將制備反應(yīng)中間體i的反應(yīng)原料(n-氫化牛脂基-1,3-丙撐二胺、丙烯酰胺)替換為十八胺和丙烯酸(或環(huán)氧丙烷)，則制備的乳化劑無法對(duì)瀝青進(jìn)行乳化。
在本申請(qǐng)的另一種實(shí)施方案中，提供了一種陽離子乳化瀝青的制備方法，步驟如下：
將上述伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑加水配制成水溶液，調(diào)節(jié)ph至2-3，加熱至60-70℃，制得皂液；將加熱后的瀝青和乳化劑皂液通過膠體磨乳化制備出陽離子乳化瀝青；
所述伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑的用量為制備的乳化瀝青總質(zhì)量的1.0-3.0％。
為了使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更加清楚地了解本申請(qǐng)的技術(shù)方案，以下將結(jié)合具體的實(shí)施例與對(duì)比例詳細(xì)說明本申請(qǐng)的技術(shù)方案。
本發(fā)明實(shí)施例和對(duì)比例中所用到的原料、試劑均為常規(guī)化學(xué)產(chǎn)品，均能通過市場購買得到。
實(shí)施例1：
(1)伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑的制備：
1)在反應(yīng)器中加入326.0gn-氫化牛脂基-1,3-丙撐二胺，330g異丙醇，加熱攪拌溶解。然后逐漸加入216.8g丙烯酰胺，70℃攪拌反應(yīng)3h。
合成的上述中間產(chǎn)物經(jīng)重結(jié)晶分離提純后進(jìn)行ftir檢測，結(jié)果如下：3440cm-1和3369cm-1處為o-h伸縮振動(dòng)吸收峰，3190cm-1處為n-h伸縮振動(dòng)吸收峰，2916cm-1和2850cm-1分別為亞甲基非對(duì)稱和對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，1669cm-1為酰胺基c＝o伸縮振動(dòng)吸收峰，1471cm-1為亞甲基的非對(duì)稱彎曲振動(dòng)，1409cm-1處為甲基的非對(duì)稱彎曲振動(dòng)，1261cm-1和1076cm-1為c-n伸縮振動(dòng)吸收峰，719cm-1為亞甲基面內(nèi)搖擺振動(dòng)，644cm-1為酰胺n-h面外變形振動(dòng)。
2)在另一反應(yīng)器中加入245.2g亞硫酸氫鈉和785.4g水，攪拌溶解，加熱至75℃。再滴加197.8g環(huán)氧氯丙烷，75℃攪拌反應(yīng)3.5h，得到3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉水溶液。
合成的上述中間產(chǎn)物經(jīng)重結(jié)晶分離提純后進(jìn)行ftir檢測，結(jié)果如下：3592cm-1和3522cm-1為游離o-h伸縮振動(dòng)吸收峰，3362cm-1為締合o-h伸縮振動(dòng)吸收峰，2923cm-1為亞甲基的非對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，2840cm-1為亞甲基的對(duì)稱伸縮振動(dòng)收峰，1635cm-1為c-o不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，1425cm-1為亞甲基的非對(duì)稱彎曲振動(dòng)，1239cm-1和1188cm-1為磺酸鹽s＝o伸縮振動(dòng)吸收峰，1049cm-1為磺酸鹽rso3不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，812cm-1為c-h面外彎曲振動(dòng)吸收峰，730cm-1為c-cl伸縮振動(dòng)吸收峰，621cm-1為和545cm-1為o-h面外彎曲振動(dòng)吸收峰。
3)將步驟2)制備的3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉水溶液滴加到上述步驟1)合成產(chǎn)物中，65℃攪拌反應(yīng)4h。得到伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑，留作乳化瀝青試驗(yàn)。
合成產(chǎn)物經(jīng)重結(jié)晶分離提純后進(jìn)行ftir檢測，結(jié)果如下：3515cm-1為o-h伸縮振動(dòng)吸收峰，3368cm-1為n-h伸縮振動(dòng)吸收峰，2924cm-1為亞甲基的非對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，2850cm-1為亞甲基的對(duì)稱伸縮振動(dòng)收峰，1680cm-1為酰胺基中c＝o伸縮振動(dòng)吸收峰，1460cm-1為亞甲基的非對(duì)稱彎曲振動(dòng)，1423cm-1為甲基的非對(duì)稱彎曲振動(dòng)，1240cm-1為c-n伸縮振動(dòng)吸收峰，1176cm-1為磺酸鹽s＝o伸縮振動(dòng)吸收峰，1049cm-1為磺酸鹽rso3不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，856cm-1和810cm-1為c-h面外彎曲振動(dòng)吸收峰，728cm-1為亞甲基面內(nèi)搖擺振動(dòng)吸收峰，618cm-1為酰胺n-h面外變形振動(dòng)，545cm-1為o-h面外彎曲振動(dòng)吸收峰。
反應(yīng)方程式如下：
(2)乳化瀝青的制備：
取ah-90#瀝青300g，加熱至125℃，將12.5g本實(shí)施例制備的瀝青乳化劑加入到200g水中，用工業(yè)鹽酸調(diào)節(jié)ph值至2-3，加熱至65℃，制得皂液。將瀝青和乳化劑皂液通過膠體磨乳化制備出陽離子型乳化瀝青。
(3)乳化瀝青性能檢測：
制得的乳化瀝青按中國交通部制訂的陽離子乳化瀝青行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(jtj052-2000)進(jìn)行檢測，結(jié)果如下：本實(shí)施例制備的乳化瀝青均勻、細(xì)膩，瀝青含量為59％，篩上剩余量為0.01％，與礦料裹覆面積大于2/3，電荷為陽離子；采用拌和料進(jìn)行拌和，可拌和時(shí)間為4秒。表明該乳化劑制備的瀝青乳液為快裂型陽離子乳化瀝青，各項(xiàng)性能均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
實(shí)施例2：
(1)伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑的制備：
1)在反應(yīng)器中加入326.0gn-氫化牛脂基-1,3-丙撐二胺，330g無水乙醇，加熱攪拌溶解。然后逐漸加入216.8g丙烯酰胺，70℃攪拌反應(yīng)3h。
2)在另一反應(yīng)器中加入245.2g亞硫酸氫鈉和785.4g水，攪拌溶解，加熱至75℃。再滴加197.8g環(huán)氧氯丙烷，75℃攪拌反應(yīng)3.5h，得到3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉水溶液。
3)將步驟2)制備的3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉水溶液滴加到上述步驟1)合成產(chǎn)物中，75℃攪拌反應(yīng)3h。得到伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑，留作乳化瀝青試驗(yàn)。
(2)乳化瀝青的制備：
取ah-70#瀝青300g，加熱至125℃，將12.5g本實(shí)施例制備的瀝青乳化劑加入到200g水中，用工業(yè)鹽酸調(diào)節(jié)ph值至2-3，加熱至65℃，制得皂液。將瀝青和乳化劑皂液通過膠體磨乳化制備出陽離子型乳化瀝青。
(3)乳化瀝青性能檢測：
檢測方法同實(shí)施例1，檢測結(jié)果為：乳化瀝青均勻、細(xì)膩，瀝青含量為60％，篩上剩余量為0.03％，與礦料裹覆面積大于2/3，電荷為陽離子；采用拌和料進(jìn)行拌和，可拌和時(shí)間為4秒。表明該乳化劑制備的瀝青乳液為快裂型陽離子乳化瀝青，各項(xiàng)性能均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
實(shí)施例3：
(1)伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑的制備：
1)在反應(yīng)器中加入326.0gn-氫化牛脂基-1,3-丙撐二胺，330g甲醇，加熱攪拌溶解。然后逐漸加入216.8g丙烯酰胺，63℃攪拌反應(yīng)4h。
2)在另一反應(yīng)器中加入245.2g亞硫酸氫鈉和785.4g水，攪拌溶解，加熱至75℃。再滴加197.8g環(huán)氧氯丙烷，75℃攪拌反應(yīng)3.5h，得到3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉水溶液。
3)將步驟2)制備的3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉水溶液滴加到上述步驟1)合成產(chǎn)物中，60℃攪拌反應(yīng)6h。得到伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑，留作乳化瀝青試驗(yàn)。
(2)乳化瀝青的制備：
取a-100#瀝青300g，加熱至125℃，將12.5g本實(shí)施例制備的瀝青乳化劑加入到200g水中，用工業(yè)鹽酸調(diào)節(jié)ph值至2-3，加熱至65℃，制得皂液。將瀝青和乳化劑皂液通過膠體磨乳化制備出陽離子型乳化瀝青。
(3)乳化瀝青性能檢測：
檢測方法同實(shí)施例1，檢測結(jié)果為：乳化瀝青均勻、細(xì)膩，瀝青含量為60％，篩上剩余量為0.01％，與礦料裹覆面積大于2/3，電荷為陽離子；采用拌和料進(jìn)行拌和，可拌和時(shí)間為4秒。表明該乳化劑制備的瀝青乳液為快裂型陽離子乳化瀝青，各項(xiàng)性能均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
對(duì)比例1：
(1)羧酸季銨鹽型羥丙基磺酸鈉乳化劑的制備：
1)在反應(yīng)器中加入269.5g十八胺，260g異丙醇，加熱攪拌溶解。然后逐漸加入147.7g丙烯酸，70℃攪拌反應(yīng)3h。
2)在另一反應(yīng)器中加入122.6g亞硫酸氫鈉和392.7g水，攪拌溶解，加熱至75℃。再滴加98.9g環(huán)氧氯丙烷，75℃攪拌反應(yīng)3.5h，得到3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉水溶液。
3)將步驟2)制備的3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉水溶液滴加到上述步驟1)合成產(chǎn)物中，65℃攪拌反應(yīng)4h。得到羧酸季銨鹽型羥丙基磺酸鈉乳化劑，留作乳化瀝青試驗(yàn)。
合成產(chǎn)物經(jīng)重結(jié)晶分離提純后進(jìn)行ftir檢測，結(jié)果如下：3430cm-1為o-h伸縮振動(dòng)吸收峰，2920cm-1為亞甲基的非對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，2853cm-1為亞甲基的對(duì)稱伸縮振動(dòng)收峰，1740cm-1為羧基中c＝o伸縮振動(dòng)吸收峰，1615cm-1為羧基中c-o不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，1474cm-1為亞甲基的非對(duì)稱彎曲振動(dòng)，1398cm-1為甲基的非對(duì)稱彎曲振動(dòng)，1305cm-1為c-n伸縮振動(dòng)吸收峰，1180cm-1為磺酸鹽s＝o伸縮振動(dòng)吸收峰，1040cm-1為磺酸鹽rso3不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，723cm-1為亞甲基面內(nèi)搖擺振動(dòng)吸收峰。
反應(yīng)方程式如下：
c18h37nh2+2ch2＝chcooh→c18h37n(ch2ch2cooh)2(4)
(2)乳化瀝青的制備：
取ah-90#瀝青300g，加熱至125℃，將12.5g本實(shí)施例制備的乳化劑加入到200g水中，用工業(yè)鹽酸調(diào)節(jié)ph值至2-3，加熱至65℃，制得皂液。將瀝青和乳化劑皂液通過膠體磨乳化制備出陽離子型乳化瀝青。結(jié)果：不能乳化。
對(duì)比例2：
(1)季銨鹽型羥丙基磺酸鈉乳化劑的制備：
1)在反應(yīng)器中加入269.5g十八胺，260g異丙醇，加熱攪拌溶解。然后逐漸加入122.0g環(huán)氧丙烷，70℃攪拌反應(yīng)3h。
2)在另一反應(yīng)器中加入122.6g亞硫酸氫鈉和392.7g水，攪拌溶解，加熱至75℃。再滴加98.9g環(huán)氧氯丙烷，75℃攪拌反應(yīng)3.5h，得到3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉水溶液。
3)將步驟2)制備的3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉水溶液滴加到上述步驟1)合成產(chǎn)物中，65℃攪拌反應(yīng)4h。得到季銨鹽型羥丙基磺酸鈉乳化劑，留作乳化瀝青試驗(yàn)。
合成產(chǎn)物經(jīng)重結(jié)晶分離提純后進(jìn)行ftir檢測，結(jié)果如下：3434cm-1為o-h伸縮振動(dòng)吸收峰，2916cm-1為亞甲基的非對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，2849cm-1為亞甲基的對(duì)稱伸縮振動(dòng)收峰，1652cm-1為c-o不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，1464cm-1為亞甲基的非對(duì)稱彎曲振動(dòng)，1407cm-1為甲基的非對(duì)稱彎曲振動(dòng)，1208cm-1為磺酸鹽s＝o伸縮振動(dòng)吸收峰，1040cm-1為磺酸鹽rso3不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，785cm-1為c-h面外彎曲振動(dòng)吸收峰，728cm-1為亞甲基面內(nèi)搖擺振動(dòng)吸收峰，624cm-1和535cm-1為o-h面外彎曲振動(dòng)吸收峰。
反應(yīng)方程式如下：
(2)乳化瀝青的制備：
取ah-90#瀝青300g，加熱至125℃，將12.5g本實(shí)施例制備的乳化劑加入到200g水中，用工業(yè)鹽酸調(diào)節(jié)ph值至2-3，加熱至65℃，制得皂液。將瀝青和乳化劑皂液通過膠體磨乳化制備出陽離子型乳化瀝青。結(jié)果：不能乳化。
對(duì)比例3：
(1)季銨鹽型羥丙基磺酸鈉乳化劑的制備：
1)在反應(yīng)器中加入269.5g十八胺，260g異丙醇，加熱攪拌溶解。然后逐漸加入238.1g環(huán)氧丙烷，70℃攪拌反應(yīng)3h。
2)在另一反應(yīng)器中加入122.6g亞硫酸氫鈉和392.7g水，攪拌溶解，加熱至75℃。再滴加98.9g環(huán)氧氯丙烷，75℃攪拌反應(yīng)3.5h，得到3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉水溶液。
3)將步驟2)制備的3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉水溶液滴加到上述步驟1)合成產(chǎn)物中，65℃攪拌反應(yīng)4h。得到季銨鹽型羥丙基磺酸鈉乳化劑，留作乳化瀝青試驗(yàn)。
合成產(chǎn)物經(jīng)重結(jié)晶分離提純后進(jìn)行ftir檢測，結(jié)果如下：3445cm-1為o-h伸縮振動(dòng)吸收峰，2924cm-1為亞甲基的非對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，2851cm-1為亞甲基的對(duì)稱伸縮振動(dòng)收峰，1643cm-1為c-o不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，1551cm-1為亞甲基的非對(duì)稱彎曲振動(dòng)，1469cm-1為甲基的非對(duì)稱彎曲振動(dòng)，1195cm-1為磺酸鹽s＝o伸縮振動(dòng)吸收峰，1039cm-1為磺酸鹽rso3不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，783cm-1為c-h面外彎曲振動(dòng)吸收峰，720cm-1為亞甲基面內(nèi)搖擺振動(dòng)吸收峰，627cm-1和527cm-1為o-h面外彎曲振動(dòng)吸收峰。
反應(yīng)方程式如下：
(2)乳化瀝青的制備：
取ah-90#瀝青300g，加熱至125℃，將12.5g本實(shí)施例制備的乳化劑加入到200g水中，用工業(yè)鹽酸調(diào)節(jié)ph值至2-3，加熱至65℃，制得皂液。將瀝青和乳化劑皂液通過膠體磨乳化制備出陽離子型乳化瀝青。結(jié)果：不能乳化。
對(duì)比例4：
(1)季銨鹽型羥丙基磺酸鈉乳化劑的制備：
1)在反應(yīng)器中加入269.5g十八胺，260g異丙醇，加熱攪拌溶解。然后逐漸加入354.3g環(huán)氧丙烷，70℃攪拌反應(yīng)3h。
2)在另一反應(yīng)器中加入122.6g亞硫酸氫鈉和392.7g水，攪拌溶解，加熱至75℃。再滴加98.9g環(huán)氧氯丙烷，75℃攪拌反應(yīng)3.5h，得到3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉水溶液。
3)將步驟2)制備的3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉水溶液滴加到上述步驟1)合成產(chǎn)物中，65℃攪拌反應(yīng)4h。得到季銨鹽型羥丙基磺酸鈉乳化劑，留作乳化瀝青試驗(yàn)。
合成產(chǎn)物經(jīng)重結(jié)晶分離提純后進(jìn)行ftir檢測，結(jié)果如下：3427cm-1為o-h伸縮振動(dòng)吸收峰，2933cm-1為亞甲基的非對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，2851cm-1為亞甲基的對(duì)稱伸縮振動(dòng)收峰，1652cm-1為c-o不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，1542cm-1為亞甲基的非對(duì)稱彎曲振動(dòng)，1469cm-1為甲基的非對(duì)稱彎曲振動(dòng)，1205cm-1為磺酸鹽s＝o伸縮振動(dòng)吸收峰，1039cm-1為磺酸鹽rso3不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，791cm-1為c-h面外彎曲振動(dòng)吸收峰，718cm-1為亞甲基面內(nèi)搖擺振動(dòng)吸收峰，618cm-1和527cm-1為o-h面外彎曲振動(dòng)吸收峰。
反應(yīng)方程式如下：
(2)乳化瀝青的制備：
取ah-90#瀝青300g，加熱至125℃，將12.5g本實(shí)施例制備的乳化劑加入到200g水中，用工業(yè)鹽酸調(diào)節(jié)ph值至2-3，加熱至65℃，制得皂液。將瀝青和乳化劑皂液通過膠體磨乳化制備出陽離子型乳化瀝青。結(jié)果：不能乳化。
結(jié)論：基于以上實(shí)施例和對(duì)比例可以看出，本發(fā)明以篩選出優(yōu)異的瀝青乳化劑為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)反應(yīng)原料進(jìn)行合理的選擇，制備得到各項(xiàng)性能均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的陽離子乳化瀝青。本發(fā)明選擇特定的原料(n-氫化牛脂基-1,3-丙撐二胺和丙烯酰胺)從而形成特定的反應(yīng)中間體i，以反應(yīng)中間體i和3-氯-2-羥基丙基磺酸鈉(中間體ii，亦可直接作為反應(yīng)原料)為原料才能得到新型結(jié)構(gòu)的伯酰胺雙季銨鹽型羥丙基磺酸鈉瀝青乳化劑，在實(shí)驗(yàn)研究過程中，本發(fā)明人意外發(fā)現(xiàn)該瀝青乳化劑具有優(yōu)異的乳化性能，而對(duì)比例1～4中由其他的反應(yīng)中間體i得到的乳化劑不能乳化瀝青。
以上所述僅為本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本申請(qǐng)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。