摘 要

沥青是一种憎水材料，几乎不溶于水，可以作为很好的防水材料。沥青又能跟砂石等建筑材料有很好的粘接力，所以被广泛地用于铺路建设。其中，乳化沥青在常温下是一种流动性好的液体，既可以直接喷洒使用，也能与矿物质搅拌混合使用，具有诸多优点。由于具有良好的可流动性，其在道路施工时不仅能节省沥青材料而且能提高路面质量。

本文从乳化剂分子结构出发，以十二烷基苯磺酸、混合脂肪酸、三甲胺、三乙胺等为原料，合成十二烷基苯磺酸三甲铵盐、混合脂肪酸三甲铵盐、混合脂肪酸三乙铵盐阴离子乳化剂，通过改变苯磺酸、混合脂肪酸、三甲胺反应的摩尔比，对比其产物乳化性能，探索出最佳摩尔比。再以两种三甲胺系列合成的乳化剂为主剂，通过控制苯磺酸与混合脂肪酸的摩尔比，制备复合型乳化剂，测试了产物的乳化性能，优化了工艺条件和配方。

主要结论如下：

1.三甲胺与十二烷基苯磺酸摩尔比为1.8-2.2，反应温度为40-50℃，反应时间3-4小时，所制备的乳化剂乳化能力强，沥青乳液的储存稳定性好，拌和实验、摊铺实验均能满足道路施工及使用的需要。

2. 混合脂肪酸与三甲胺摩尔比为1:1.3，反应温度为35-45℃，反应时间3-4小时，所制备的乳化剂具有一定的乳化性能，胶体磨研磨效果较差，沥青乳液的储存稳定性、拌合、摊铺均不能满足道路施工及使用的需要。

3. 混合脂肪酸与十二烷基苯磺酸最优摩尔比为1:1.9，反应温度为30-40℃，反应时间3-4小时，制备的乳化剂乳化能力强，沥青乳液的储存稳定性好，拌和实验、摊铺实验均能满足道路施工及使用需要。

关键词：乳化沥青，阴离子乳化剂，合成，复合

Abstract

Asphalt is a hydrophobic material, almost insoluble in water, it can serve as a good waterproof material. Asphalt with gravel and other building materials can have good adhesion, it is widely used in paving construction. Wherein the emulsified asphalt at room temperature is a free flowing liquid, either directly use the spray can also be mixed with mineral stirring, it has many advantages. Due to its good flowability, which can not only save bituminous materials at road construction but also improve the quality of the road.

In this paper, starting from the molecular structure of the emulsifier, dodecylbenzene sulfonic acid, mixed fatty acids, trimethylamine, triethylamine, etc. as raw materials, synthesis of dodecylbenzenesulfonic acid trimethyl ammonium salt, mixed fatty acid trimethyl ammonium salt, mixed fatty acids triethylammonium salt anionic emulsifier, by changing the acid and mixed fatty acids, the molar ratio of trimethylamine reaction product comparison its emulsifying properties, explore the optimum ratio. Then two trimethylamine series synthetic emulsifier-based agent, by controlling the mixed fatty acid and the molar ratio of preparing a composite emulsifier, emulsifying properties of the product tested to optimize the process conditions and recipes.

The main conclusions are as follows:
1. dodecylbenzenesulfonic acid with trimethylamine molar ratio of 1.8-2.2, the reaction temperature was 40-50 degree centigrade, the reaction time is 3-4 hours, the emulsifying ability strong prepared, good storage stability of bitumen emulsions , mixing experiment, paving the experiment can meet the needs of road construction and use.

2. The mixed fatty acid with trimethylamine molar ratio of 1: 1.3, the reaction temperature was 35-45 degree centigrade, the reaction time is 3-4 hours, the prepared emulsifier has some emulsifying properties, poor grinding effect colloid mill, bitumen emulsion storage stability, mixing, paving can not meet the needs of road construction and use.

3. The mixed fatty acid and dodecylbenzenesulfonic acid optimum molar ratio of 1: 1.9, the reaction temperature was 30-40 degree centigrade, the reaction time is 3-4 hours, the ability to make strong emulsifiers, storage stability of bitumen emulsions well, mixing experiment, paving the experiment can meet the needs of road construction and use.

Key Words：Emulsified asphalt, anionic emulsifier, synthesis, composite

目录

第1章 前言 1

1.1 沥青 1

1.2 乳化沥青 1

1.2.1 乳化沥青机理 1

1.2.2 乳化沥青的发展 2

1.3 沥青乳化剂 2

1.3.1 沥青乳化剂的分类 2

1.3.2 沥青乳化剂的研究现状 3

1.3.3 沥青乳化剂的复配 4

1.4 课题研究项目及意义 4

1.5 研究思路及主要研究内容 4

第2章 十二烷基苯磺酸三甲胺乳化剂的合成及性能表征 6

2.1 乳化剂的合成原理 6

2.2 试剂及仪器 6

2.2.1 主要试剂及理化性质 6

2.2.2 仪器及设备 6

2.3 乳化剂的合成 6

2.3.1 制备工艺探索 6

2.3.2 制备工艺 7

2.4 乳化剂性能测试 7

2.4.1 乳化剂水溶液制备 7

2.4.2 沥青乳液制备 7

2.4.3 沥青乳液使用性能测试 7

2.5 结果讨论 7

2.5.1 温度对乳化性能的影响 8

2.5.2 时间对乳化性能的影响 8

2.5.3 摩尔比对乳化性能的影响 9

2.6 本章小结 10

第3章 混合脂肪酸三甲胺乳化剂、混合脂肪酸三乙胺乳化剂的合成及性能表征 11

3.1 乳化剂的合成原理 11

3.2 试剂及仪器 11

3.2.1 主要试剂及理化性质 11

3.2.2 仪器及设备 11

3.3 乳化剂的合成 11

3.3.1 制备工艺探索 11

3.3.2 制备工艺 12

3.4 乳化剂性能测试 12

3.4.1 乳化剂水溶液制备 12

3.4.2 沥青乳液制备 12

3.4.3 沥青乳液使用性能测试 12

3.5 结果讨论 13

3.5.1 温度对乳化性能的影响 13

3.5.2 时间对乳化性能的影响 14

3.5.3 摩尔比对乳化性能的影响 15

3.6 本章小结 15

第4章 十二烷基苯磺酸系列、混合脂肪酸系列复合乳化剂优化 17

4.1 乳化剂的合成原理 17

4.2 试剂及仪器 17

4.2.1 试剂及原料 17

4.2.2 仪器及设备 17

4.3 乳化剂的合成 17

4.3.1 制备工艺探索 17

4.3.2 制备工艺 18

4.4 乳化剂性能测试 18

4.4.1 乳化剂水溶液制备 18

4.4.2 沥青乳液制备 18

4.4.3 沥青乳液使用性能测试 18

4.5 结果讨论 18

4.5.1 温度对乳化性能的影响 19

4.5.2 时间对乳化性能的影响 19

4.5.3 摩尔比对乳化性能的影响 20

4.6 本章小结 21

第5章 结论 22

第6章 致谢 23

第7章 参考文献 24

前言

沥青

沥青是一种黑褐色的有机胶凝状物质，主要是由不同分子量的碳氢化合物和非金属衍生物的复杂有机混合物组成。具有防水、防腐、韧性，耐磨等特殊性质。生活中常用的沥青主要有天然沥青、石油沥青、煤焦油沥青以及聚合物沥青，各种沥青中石油沥青来源比较广泛，是通过原油蒸馏所得的残渣。因为沥青各种特性，以及来源广泛，使其成为交通、建筑及其它土建设施等行业所不可缺少的基建材料。由于沥青的憎水特性，使得其几乎不溶于水，同时又能跟砂石等建筑材料有很好的粘接力，所以被广泛的用于铺路建设中^[1]。

沥青的使用及施工形式主要分为热沥青和冷沥青两种。热沥青法是先将沥青高温加热至流动状态，然后与建筑材料搅拌混合后施工，通过自然冷却后恢复到固体状态，从而加工成型。冷沥青法有稀释沥青和乳化沥青两种方法，稀释沥青使用时会浪费资源，而且其溶剂也会大量挥发有害物质，对施工人员健康产生危害，对大气产生污染，并相继产生各类环境污染等问题^[2]。由于沥青在常温下流动性极差，几乎是以固态存在，而传统的溶剂法和高温熔融法在使用的过程中又需要消耗大量的能量，所以在道路施工及沥青的使用过程中，如何解决沥青的流动性、保护环境资源、少能减耗等问题已经引起人们的普遍重视。目前在公路铺筑和路面养护等领域，沥青乳液铺路技术已经在国内外道路施工中得到了广泛的使用，从而使乳化沥青迅速的在各国发展起来^[3]。

乳化沥青

乳化沥青是先将沥青加热到大约130℃，高温熔融并且具有很好的流动性时，再通过高速的机械力剪切作用，使沥青通过以微小液滴的形式，均匀地分散在乳化剂水相中，形成性质稳定、均匀、常温下为液态的沥青乳液^[4]。这种工艺与热沥青相比，可以冷施工，能够降低能耗；与稀释沥青相比，具有以水代油、节约了成本、保护了环境等优点。同时，乳化沥青还具有较好的粘附能力，可以和石料，砂石等矿物质很好的粘合，拥有着良好的渗透能力，使得乳化沥青混合料具有优良的密闭性能和填充性能，从而使施工产物具有良好的密度。并且生产乳化沥青时候温度要求不是太高，很好地避免了温度过高而造成沥青性能下降的问题。同时乳化沥青常温条件下的可流动性特点使道路工程施工更为便利，提高了工程质量^[5.6]。

乳化沥青机理

在沥青乳化中，沥青小液滴被剪切成小微粒，均匀的分散在水中。由于沥青和水两个相之间的表面张力相差很大 ，导致整个体系处于热力学不稳定状态，这时需要在其中加入适当的乳化剂，降低界面张力，从而保证乳液的稳定性。