沥青乳化剂的发展现状及应用展望

沥青乳化剂的发展现状及应用展望

沥青乳化剂是表面活性剂的一种类型，它具有表面活性剂的基本特性。由于带有亲油基与亲水基，在这两个基团作用下，使它能够吸附在沥青和水的相互排斥的界面上，从而降低它们之间的界面张力。

所谓乳化沥青就是将沥青热熔，经过机械的作用，以细小的微滴状分散于含有乳化剂的水溶液中，形成水包油状的沥青乳液。使用这种沥青乳液修路时，不需加热，可以在常温状态进行喷洒，贯入或拌和摊铺，铺筑各种结构路面的面层及基层，也可用作透层油、粘层油以及用于各种稳定基层的养护。

在世界性的能源危机影响下，在筑路工程中要求节省能源、节省资源、减少污染的呼声越来越高，已引起人们的高度重视。在这种形势下，人们经过长期筑路实践，发展应用阳离子乳化沥青铺筑路面是达到上述要求的可取途径。

采用乳化沥青铺路，现场施工简化，不需将沥青加热到170~180℃高温后再去使用，砂石等矿料也不需烘干加热，可以节省大量的燃料与热能。由于沥青乳液具有良好的工作度，可以均匀地分布在骨料表面上，并与其产生较好的粘附性，因而可节省沥青用量，简化施工程序，改善施工条件，也减少对周围环境的污染。由于这些优点，乳化沥青不仅适用于铺筑路面，而且在填方路堤的边坡保护，建筑屋面及洞库防水，金属材料表面防腐，农业土壤改良及植物养生，铁路的整体道床，沙漠固沙等许多工程中得到广泛的应用。由于乳化沥青既能改善热沥青的施工技术，又使沥青的应用范围得到不断扩大，因此乳化沥青得到迅速的发展。

一、乳化沥青的发展历程

从本世纪初就进行乳化沥青的研究，自商品化的乳化沥青生产以来，至今已有60多年的历史。在前40年的发展中主要是阴离子乳化沥青，但这种阴离子乳化沥青的微粒带有阴离子电荷，当乳液与骨料表面接触时，由于湿润骨料表面也带有因离子电荷，同性相斥的原因，致使沥青微粒不能尽快地粘附到骨料表面上。若使沥青微粒裹覆到骨料表面必须待乳液中水分的蒸发。

随着近代界面与胶体化学的进展，近20年来，阳离子乳化沥青发展速度很快。这种沥青乳液是使沥青微粒带有阳离子电荷，当与骨料表面接触时，异性相吸的作用，使沥青微粒吸附在骨料表面上。

日本使用沥青乳化剂是在1925年东京大地震恢复时期。1930年开始有商品提供市场，战后有得到迅速恢复与发展。

1951年法国开始研制阳离子乳化剂。1957年美国把阳离子乳化剂应用在道路施工上，并于1959年开始商业化。

60年代苏联仅应用阴离子乳化剂，随着化学工业的发展开始试制某些类型的阳离子表面活性剂，并发现了它作为道路沥青乳化剂是可行的。于1972年试制阳离子乳化剂烷基三甲基氯化铵，利用它作为沥青乳化剂。

80年代以后，阳离子沥青乳化剂又有新应用，它可防止原子铀尾渣的放射性污染，采用阳离子沥青乳化剂和水泥砂浆混合物制成的密封剂，可减少99.9%氡放射物密封的长期稳定性试验正在进行中。

我国阳离子沥青乳化剂的研制和应用起步较晚，1977年研制成功，1978年由交通部组织完成了“阳离子乳化沥青及其路用性能研究”课题协作组。为发展我国阳离子乳化沥青做了大量工作。1981年列为交通部重点科研项目，1983年列为国家计委与经委的节能应用项目。1985年由交通部进行了技术鉴定。并决定“七五”期间

在全国范围推广应用。1987年在杭州召开的阳离子乳化沥青推广会，并提出1990年我国有1/3路面使用阳离子沥青乳化剂。

到目前为止，全国有14个省市已广泛用于筑路修路，由于原料短缺，阳离子沥青乳化剂产量远远满足不了实际应用的需要，今后要在国内阳离子沥青乳化剂的新品种和制备工艺上加强开发和推广应用，提高我国筑路技术水平，促进国民经济的发展。

二、沥青乳化剂的分类

沥青乳化剂的分类方法很多，常用的有3种。

1.按离子类型分类

这种分类法是指沥青乳化剂溶解于水溶液时，凡能电离成离子或离子胶束的叫做离子型沥青乳化剂，凡不能点离成或胶束的叫非离子型乳化剂，离子型乳化剂又分为阴离子型、阳离子型和两性离子型。

2.按HLB值分类

这是以乳化剂的吸附薄膜被水和油湿润程度的差异来决定的分类法。当HLB值小时为油包水型，HLB值大时为水包油型。

3.按沥青乳液与矿料接触后分解破乳恢复沥青的速度分类

按这种分类法，我国现有沥青乳化剂的分类情况见表1。

表1 我国各种不同乳化剂的类型

类型沥青乳化剂代号

快裂型烷基二甲基羟乙基氯化1621

铵

烷基羟基酰胺基多胺十六烷基三甲基溴化铵十八烷基三甲基氯化铵JSA—3 1631 DT

中裂型牛脂烷基酰胺基多胺

N—烷基三甲基氯化铵

N—烷基丙撑二胺JSA—2 NDT 辽ASF DDA

慢裂型硬脂酸烷基酰胺基多胺

木质素胺类

双季铵盐

JSA—1 RH—C01

HY

三、国外阳离子沥青乳化剂开发应用概况

由于阳离子沥青乳化剂比阴离子沥青乳化剂在应用及性能上具有明显的优点（见表2），所以近年来各国均以发展阳离子型乳化剂为主。

表2 阴阳离子乳化沥青性能比较

性能乳化沥青

阴离子型阳离子型

路面成型

低温阴湿气候施工遇雨损失

适于粘附的骨料适应的沥青品种对水质要求

较慢

较差

较大

石灰石

环烷基沥青较好

软水

较快

较好

较小

石灰石、花岗岩石英石

石蜡基、环烷基均可

软、硬水均可

冷拌冷铺

制作高浓乳化沥青差

差

好

好

日本着重于研制开发贮存稳定性、低温稳定性、机械稳定性及粘结性良好的沥青乳液。乳化剂用量为沥青的0.1~0.4%。主要用于直链沥青，吹制沥青的乳化。其类型有多胺型、多胺醚型、多胺醇型、季铵盐型及混合型等。

美国沥青乳化剂有多胺型及季铵盐型等；德国沥青乳化剂除多胺醚型、季铵盐型外，还有木质素胺型；法国沥青乳化剂主要是多胺型；前苏联对沥青乳化剂的研制偏重于石油加工副产品，利用纤维素生产废液（木质素），也有多胺型及季铵盐型等，对乳化理论也有研究报道。由于C14~18脂肪酸来源广泛，因此英国、罗马尼亚、南非、捷克等国家都进行酰胺型沥青乳化剂的研究。而酰胺型乳化剂的特点适用于针入度低的吹制沥青及直链沥青，其用量为沥青的0.8%。不同结构的阳离子沥青乳化剂及其制备工艺见表3。

表3 各种阳离子沥青乳化剂的特性及制备工艺

类型品种特点制备工艺

季铵盐型（单季铵盐）（3-十八氨基-2-羟基-丙基）-

三甲基氯化铵

用量为沥青

的

0.8%

用量0.5%其

沥青乳液有

快凝特点

将环氧氯丙烷同

三甲胺级盐酸盐

反应，然后再用十

八胺反应即得产

品。也可将环氧氯

丙烷同三甲胺十

二烷基醇反应一