乳化沥青及其乳化剂的发展与应用

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1、第31卷第1期广州化学Vol.31，No.12006年3月GuangzhouChemistryMar.，20061乳化沥青及其乳化剂的发展与应用1,21,21,21*王长安，吴育良，郭敏怡，陈鸣才（1.中国科学院广州化学研究所，广东广州510650；2.中国科学院研究生院，北京100039）摘要：概述了国内外乳化沥青及其乳化剂在建筑防水、道路维修养护等领域的应用概况，着重论述了乳化剂的分类、选择方法以及乳化剂复配体系的应用情况。根据我国的现状，指出了乳化沥青的高性能化、沥青乳化剂多样化将是主要的发展方向。关键词：乳化剂；复配体系；协同效应；乳液稳定性+中图分类号：TE626.86文献标识码：

2、A文章编号：1009-220X(2006)01-0054-07[1]沥青是由化学成分复杂的多种高分子组成的混合物，具有独特的流变性能。因其良好的[2]粘结性、抗老化性和防水能力，长期以来被广泛地用于防水和密封材料、道路修补等。作为[3]一种传统的防水材料，沥青至今仍有巨大的应用市场。同时，因为沥青路面具有弹塑性好、有利于提高车速、降低油耗等优良性能，成为沥青的主要应用领域。另外乳化沥青在金属防[4-6]腐、沙漠固沙、边坡稳定等方面的应用亦早有报道。目前，沥青的使用形式主要有热沥青、稀释沥青、乳化沥青。与热沥青、稀释沥青相比，乳化沥青节约能源40%~50%、改善施工条件、降低工程造价20%~3

3、0%以上，并能有效地减少高温加热时引起的沥青过度老化，以及致癌物苯并吡的大量挥发。特别是随着基础设施防水要求的逐步提高，以及道路稀浆封层和微表处的迅速发展，极大地促进了乳化沥青的发展。本文针对影响沥青乳液稳定性的重要因素——乳化剂的性能，特别是对乳化剂复配体系的应用进行了较详细的论述，指出了乳化沥青及其乳化剂的主要发展趋势。1乳化沥青的发展及其应用乳化沥青是指把沥青加热熔融，在机械搅拌作用力下，以细小的微粒分散于含有乳化剂及其助剂的水溶液中形成的水包油型（O/W）乳液。根据所用乳化剂电性的不同，分为阳离子乳化沥青、阴离子乳化沥青、非离子乳化沥青等。从1914年美国的粘土乳化沥青开始，到60年

4、代开发出了多种阴离子乳化沥青产品。阴离子乳化剂品种较多，价格相对低廉，但是阴离子乳化沥青与矿料特别是潮湿矿料以及碱性矿料的粘结性较差。随着对表面活性剂认识的进一步深入以及胶体化学、界面化学的发展，20世纪60年代出现的阳离子乳化沥青有效地弥补了阴离子乳化沥青的不足，提高了成膜的早期强度，在低温、潮湿条件下使用性能较好。法国、美国在60年代就实现了阳离子沥青乳液的商品化。70年代末我国开始研究阳离子沥青乳液，对乳液的加工工艺、乳化设备以及乳液的检收稿日期：2005-03-23*通讯联系人作者简介：王长安（1978－），男，硕士研究生，山东泰安人，从事高分子材料改性的研究。第1期王长安，等：乳化

5、沥青及其乳化剂的发展与应用55测标准和方法等方面取得了一系列的成绩，为乳化沥青的推广应用奠定了良好的基础。近年来，我国防水涂料的销售量约为16万吨/年，仅乳化沥青用量达4万吨以上。另据国际稀浆封层协会报导，乳化沥青在稀浆封层中的用量由1996年的291.15万吨增加到1999年的360.34万吨。2乳化剂的应用及其对乳液稳定性的影响乳化沥青是随着沥青用表面活性剂的开发应用而发展的。除了加工工艺外，对于确定的基质沥青，乳化剂的种类、结构和组成决定了乳化沥青的基本性质及使用范围。2.1乳化剂的应用从结构来看，乳化剂是由非极性的疏水基和极性的亲水基组成的两亲性分子，这种结构使乳化剂在溶液表(界)面

6、形成定向紧密排列，改变了体系的表(界)面化学性质。当乳化剂的浓度超过其临界胶束浓度CMC(criticalmicelleconcentration)，表(界)面张力降至最低，从而具有乳化、消泡、分散等功能，在建材化工、石油开采、日用品、纺织印染等领域有广泛的用途。根据乳化剂亲水亲油平衡值（HLB）的大小可初步确定其应用的范围，沥青用乳化剂一般在10~18之间。由于沥青乳液中沥青的比表面积很大，所以乳化剂的浓度要远大于CMC，才能达到充分乳化的目的，乳化剂用量一般控制在乳液的0.13%~3%（质量分数）。2.2乳化剂的分类按照乳化剂亲水基性质的不同，乳化剂分为阴离子型、阳离子型、两性离子型、非

7、离子乳化型以及复合离子型等。世界各国常用的沥青乳化剂见表1。表1世界各国沥青乳化剂的应用概况类型国家常用乳化剂产品或代号阴离子型美国妥尔油、松香、木质素－前苏联木焦油、石油环烷皂康泰克特、阿西多尔捷克烷基芳基磺酸盐－中国肥皂、皂角、环烷酸铝皂、十二烷基磺酸钠2301阳离子型美国季铵盐Enlphalt日本丙烯二胺Asfier加拿大烷基二胺Duomeet法国酰胺Neolastic季铵盐、烷基酰胺基多胺、咪唑啉、胺