沥青乳化剂乳化原理

沥青乳化剂乳化原理

武城县博斯特筑路机械有限公司

沥青乳化剂定义：沥青乳化剂就是表面活性剂得一种类型。它就是能吸附在沥青颗粒与水界面，从而显著降低沥青与水界面得自由能，使其构成均匀而稳定得乳浊液得一种表面活性剂。

在水中加入沥青乳化剂以后，乳化剂得亲水基与水分子之间有很强得吸引力，乳化剂分子在液体表面上基本就是无一定方向得，多处于平躺状态。由于溶液中乳化剂得浓度由小变大，亲油基得烃基部分，因憎水性排斥于水体系之外，产生疏水效应。这样就使乳化剂产生了一个方向性，水面上溶解得就是亲水基，水面最远方向为亲油基，形成了乳化剂定向排列于界面上，使自由能趋于最小，保持了最稳定位置。这样乳化剂与空气界面上形成了一层单分子膜。这种有规则得分子排列现象称作分子定向排列或配位。这种单分子定向排列现象称为单分子吸附膜。

沥青乳化剂分子在水溶液中定向排列得吸附现象，不仅在空气与水相之间，也可发生在空气以外得沥青相中。这种吸附现象有物理吸附与化学吸附，以化学吸附为主，随着亲油基碳链长度增加吸附速度加快，分子定向排列得吸附速度加快，最后水得表面形成单分子层，使水得表面张力下降。

在乳化剂水溶液中加入过量得乳化剂，不仅可以形成单分子定向得吸附膜，而且能形成复杂得多层吸附膜与乳化剂分子集束，以尽量保持最小得自由能。如果沥青液经高速剪切成细小微粒（0、01mm-0、001mm）而均匀得分散在水中，溶入水中得乳化液分子会立即在沥青微粒界面被吸附，从而产生新得吸附排列，亲油基一段吸附于沥青内部，亲水基一端吸附于水中，以钳形固定于界面上，从而降低了沥青与水得界面张力。当吸附得乳化剂分子达到饱与状态时，在沥青微粒表面形成一层被乳化剂分子包封得有一定机械强度得坚固得分子薄膜，使沥青微粒具有亲水性，而均匀稳定地分散在水中，形成乳化沥青。

沥青乳液就是一个多相分相体系，沥青就是以微粒形式均匀分散于水中得稳定乳状液，其稳定度因乳化剂大大加强。其中沥青为分散相，为不连续相或称内相；水为分散介质，为连续相或称外相，为水包油（O/W）型乳化沥青。也就就是我们平时使用得乳化沥青。

阴离子乳化剂

阴离子乳化剂在水中溶解后，其活性部分倾向离解成负电离子得表面活性物质，其特征表现为具有一个大得有机阴离子，能与碱作用生成盐。根据带负电离子部分得结构不同，可分为羧酸盐型、磺酸盐型及硫酸盐型三大类。

阴离子乳化剂得缺点就是抗硬水能力较差；优点就是来源广、种类多、价格便宜。可用于碱性矿物集料。

一、羧酸盐型乳化剂，它就是由大分子链得羧酸与碱作用而生成得阴离子沥青乳化剂。常用得有脂肪酸盐与环烷酸盐。其化学结构为：RCOOM

R为憎水烃基，为长烃脂肪烃或环烷烃基，碳原子个数为9-21、

M为金属离子，包括K+Na+

在羧酸盐型沥青乳化剂中应用最多得为油酸钠、松香酸钠、月桂酸钠、环烷酸钠等。脂肪酸得碳链越长，亲油性越强，凝固点越高，制成得脂肪酸皂越硬，在水中得溶解性越差。脂肪酸得碳链越短在水中得溶解性越好，亲油性越差，对沥青得乳化效果越差。选择脂肪酸盐乳化剂一般选择碳数为12-20之间，其中应用最多得碳原子为12-18、

环烷酸存在于很多沥青中，可以从沥青中提取。用作沥青乳化剂得环烷酸得酸值应在75-175之间，沥青酸值在0、75KOH/g左右或更高得环烷酸沥青，可简单得用碱性乳化剂所乳化，可获得较满意得环烷皂乳化沥青。

（一）油酸皂

油酸皂就是用天然油脂与氢氧化钠进行化学反应而生成得一种阴离子型乳化剂，学名为顺-9-十八碳烯酸盐，就是含一个双键得不饱与脂肪皂。其化学式为：

CH3(CH2)7-CH=CH-(CH2)7COONa

油酸就是橄榄油、牛脂得主要成分，碳数均为18，由于分子中含有双键，增加了亲水性，在水中溶解性增强，具有极强得表面活性，就是乳化沥青中常用得沥青乳化剂。但在硬水中与铝、镁等离子形成不溶性得铝皂、镁皂，影响乳化效果。

（二）硬脂酸钠

硬脂酸钠就是由硬脂酸与碱作用而生成得硬脂酸皂。其化学式为CH3(CH2)16Na

硬脂酸钠多数就是含有十八碳得饱与脂肪酸皂。其碳链越长，憎水性越强，亲水性羧酸基仅为一个，亲水性不足，顾在冷水中溶解性较差，易溶于热水。

但对沥青亲与力较大，就是沥青较好得乳化剂。

油酸皂虽与硬脂酸皂得碳链基本相等，均为18个碳组成，但因含有双键，其性质很不相同。由于受双键得影响，亲水性较好，易溶于水，对沥青得乳化能力较硬脂酸皂好。

（三）月桂酸皂

月桂酸皂就是月桂酸油脂与氢氧化钠作用而生成得一种阴离子乳化剂。其化学式为

C11H23COONa

月桂酸脂主要存在于椰子油中，由于碳数为12，疏水基较短，易溶于水，同样就是沥青乳化中较好得乳化剂。

（四）松香油皂

松香油皂就是天然松香与碱作用而生成得一种阴离子乳化剂。其化学式为C19H29COONa。

松香就是从切开针叶树干渗出得粘稠性树脂类物质，在室温下呈半透明状态，主要成分就是松香酸与松香酸酐，为不饱与化合物，活性较大，易于造化，形成松香酸皂。在每个松香酸皂分子中含有两个不饱与双键，由于双键得存在可增强对水得亲与力，但影响沥青得乳化性能，通常就是加氢除去双键。松香皂易溶于水，有较好得水溶性与抗硬水能力，润湿能力较好，为沥青常用得阴离子乳化剂。

二、磺酸盐型乳化剂

磺酸盐型阴离子乳化剂就是直链烷烃、烷基苯、烷基萘等与硫酸或发烟硫酸经磺化与碱中与而制成得表面活性剂，其化学式为：R-SO3Na R为碳原子数为8-20中间得碳链。

在沥青乳化剂中常用得磺酸盐型乳化剂只要有烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐与植物油磺酸盐。

（一）烷基苯磺酸盐

烷基苯磺酸盐又称石油苯磺酸盐，这就是因为所用原料烷基与烯烃就是由天然或人造石油得馏分制得。其分子式为：

R3M

R得长链烷基，以C10-C18应用最多；

M为金属离子Na、K，以Na应用最多。

从烷基苯磺酸钠分子中可以瞧出，就是由烷基苯磺化，直接引入磺酸基经碱中与而成。其她亲油基（或称憎水剂、疏水基）为烷基苯（C12H2n＋1－C6H4）,亲水基为磺酸盐。在个烷基苯链细长（链长为13-20Å,直径小于4、9Å）。由于合成工艺与原料得不同烷基链得链长及支链情况不同，苯环与烷基连接位置不同，以及磺酸基引入苯环得多少与位置不同等，烷基苯磺酸钠不就是单一成分，而就是一个复杂得含异构体得体系。

在支链烷基苯磺酸盐中，表面张力以14碳最低，12碳次之，以直链18个碳乳化能力强。各种不同异构体得C12，以n=12为最好。苯核在烷基链上结合位置，以苯环移向中心得为好，以3-苯基异构体得最好。

烷基苯磺酸钠与羧酸盐相比，磺酸盐不易与酸及金属离子反应，可在宽得PH值范围内及相当得金属离子浓度下保持活性。简单得苯基磺酸盐没有太大得表面活性，其核上有一个或几个短链得烷基取代基对界面活性就有不同程度得提高，取代得烷基使阴离子得非极性部分得憎水性增大。

烷基苯磺酸钠为白色或淡黄色粉末或片状固体，对酸、碱或硬水都比较稳定，但在240℃时极易发生分解，表面张力为0、3Mn/cm。

十二烷基苯磺酸钠、双十二烷基苯基醚二磺酸钠就是乳化沥青中常用得阴离子乳化剂。用平均分子量400-500单烷基与双烷基苯磺酸钠，可制得贮存稳定性好得沥青乳液。如果与凝结剂（如氯化钙或水泥）混合，可控制其分裂速度。与其她某些阴离子乳化剂混合使用时，所发挥得乳化效果比单独使用时，其乳化效果更好，具有选择性得协同效应，也就是乳化沥青中常用得阴离子乳化剂。

在苯环上得烷基碳原子很少，甚至为零时（或仅有两个甲基），如苯磺酸钠、甲基磺酸钠、二甲基苯磺酸钠与异丙磺酸钠，能增大烷基苯磺酸钠及其她