一种泡沫温拌沥青用发泡剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种泡沫温拌沥青用发泡剂，属于泡沫温拌沥青路面技术领域，其包括以下重量分数的成分：阳离子表面活性剂：1.5-5.0份，稳定剂：0.1-0.5份，调节剂：0.01-0.10份，水：94-98份。本发明还公开了温拌沥青用发泡剂的制备方法。本发明泡沫温拌沥青用发泡剂所制备的泡沫温拌沥青具有膨胀率高、半衰期长、性能稳定等优点；本发明的泡沫温拌沥青用发泡剂的制备方法，步骤简单，易于操作，具备很好的实用性。

说明书

技术领域

本发明专利属于泡沫温拌沥青路面技术领域，具体涉及一种泡沫温拌沥青用 发泡剂及其制备方法。

背景技术

环境污染和能源的日益枯竭是当今全球普遍关注的两大热点，随着人们对 环保、健康意识的日益提高，“环保、绿色、低碳”技术是社会经济发展的一大趋 势。热拌沥青混合料在施工过程中因拌合施工温度高会产生大量的有毒有害烟气， 消耗大量的能源，释放温室气体等缺点，为此兼具降低生产能耗、减少废气和粉 尘排放等优点的温拌沥青混合料技术迅速发展为沥青路面材料领域一项很有前 景的新兴材料。温拌沥青混合料比热拌沥青混合料的施工温度降低20-30℃，但 还能保持热拌沥青混合料的使用性能，为此备受青睐。

目前较为成熟的温拌技术有以下三种：泡沫温拌技术、有机降黏温拌技术、 化学降黏温拌技术。其中不掺加任何化学稳定剂、成本降低的绿色温拌技术—— 泡沫温拌沥青越来越受专家学者的关注。所谓的泡沫温拌沥青是指向高温的沥青 中掺加一定比例的水，使沥青急剧汽化，体积迅速膨胀，生成泡沫沥青，沥青以 泡沫沥青的形式喷入拌缸与集料拌合成沥青混合料，此时泡沫沥青的黏度比沥青 低很多，为此和易性大大增加，可以在较低的温度下充分裹覆集料，进而降低了 沥青混合料的拌合温度。

对于泡沫温拌沥青而言，两个重要的性能参数为膨胀率和半衰期，其对泡 沫沥青混合料的拌合和施工过程有着非常重要的影响。为了提高其混合料的路用 性能，泡沫温拌沥青的膨胀率应尽可能的大、半衰期应尽可能延长。《公路沥青 路面再生技术规范》(JTJF41-2008)中要求膨胀率不小于10倍同时半衰期不低 于10s。但是目前单纯用水发泡所制备的泡沫温拌沥青的膨胀率和半衰期均相对 较小。现有技术中，CN102505608B提出了一种泡沫沥青的制备方法，所制备的 泡沫沥青的膨胀率不小于10，半衰期不小于8s，通过调整沥青发泡温度和用水 量也很难得到明显改善。CN104448865A制备了一种发泡改性沥青组合物，其中 含有沥青改性剂、乳化剂等组分，所制备的泡沫沥青的膨胀率最高可至12倍， 半衰期最长至10s。为此单纯的用水发泡来提高膨胀率和半衰期的能力是有限的， 同时也需要加入降低泡沫沥青中油包水气泡的界面张力的发泡剂来改善发泡效 果，目前对该方面的研究较少。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种泡沫温拌沥青用发泡剂；本发明的另 一目的是提供一种泡沫温拌沥青用发泡剂的制备方法。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种泡沫温拌沥青用发泡剂，其包括以下重量分数的成分：阳离子表面活 性剂：1.5-5.0份，稳定剂：0.1-0.5份，调节剂：0.01-0.10份，水：94-98份。

所述的阳离子表面活性剂为十二烷基三甲基氯化铵、咪唑啉系表面活性剂、 聚丙烯酰胺、十八烷基胺基-2-羟基丙基-三乙基氯化铵中的一种或者几种的混合 物。

所述的咪唑啉系表面活性剂为十二烷基羧甲基钠型咪唑啉醋酸盐、1-N-羟乙 基-2-烷基咪唑啉季铵盐、2-烷基-N-羟乙基-N-羟丙基磺基咪唑啉中的一种或者几 种的混合物。

所述的稳定剂为CaCl₂、羟乙基纤维素、木质素中的一种或者几种的混合物。

所述的调节剂为盐酸。

所述的调节剂调节发泡剂pH为2～4。

一种泡沫温拌沥青用发泡剂的制备方法，将阳离子表面活性剂、稳定剂、 调节剂和水，按比例在搅拌均匀混合得到温拌沥青用发泡剂。

发明原理：对于泡沫温拌沥青而言，其膨胀率和半衰期对泡沫沥青的性能影 响较大。其中泡沫的破裂的原因主要分为以下两个方面，首先是泡沫内的温度和 压力的降低超过了泡沫表面张力恢复的速度，进而泡沫破裂；再者是泡沫内的压 力超过了其表面张力的极限时，泡沫也会破裂。为此泡沫沥青所形成的油包水体 系中气泡表面张力的大小是一个非常关键的指标。

大量的研究发现，要使两相界面能够稳定存在必须降低其表面张力，为此本 发明从降低气泡的表面张力着手来改善泡沫沥青的发泡特性。固定工艺条件下， 单纯用水发泡所形成的泡沫的表面张力是一定的，进而其膨胀率和半衰期的变化 幅度不大。目前降低油水界面表面张力较为有效的手段是添加一定量的表面活性 剂，研究发现向体系中加入表面活性剂后对泡沫产生更加有利，且形成的泡沫更 加稳定，同时体系中掺加部分其稳定作用的稳定剂和调节剂，所制备的泡沫温拌 沥青具有膨胀率高、半衰期长、性能稳定等特征，并且方法简单，易于操作，成 本低，在实际工程中有较好的推广应用前景。

有益效果：与现有技术相比，本发明的一种泡沫温拌沥青用发泡剂，该发 泡剂所制备的泡沫温拌沥青具有膨胀率高、半衰期长、性能稳定等优点；本发明 的泡沫温拌沥青用发泡剂的制备方法，步骤简单，易于操作，具备很好的实用性。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明本发明的泡沫温拌沥青用发泡剂及其制备方法， 然后使用相应发泡剂制备泡沫温拌沥青，对其发泡特性进行了评价。但本发明并 不限于以下实施例。

一种泡沫温拌沥青用发泡剂，以重量计，原料组成包括：阳离子表面活性 剂：1.5-5.0份，稳定剂：0.1-0.5份，调节剂：0.01-0.10份，水：94-98份。

阳离子表面活性剂为十二烷基三甲基氯化铵、咪唑啉系表面活性剂、聚丙 烯酰胺、十八烷基胺基-2-羟基丙基-三乙基氯化铵中的一种或者几种的混合物。 咪唑啉系表面活性剂为十二烷基羧甲基钠型咪唑啉醋酸盐、1-N-羟乙基-2-烷基咪 唑啉季铵盐、2-烷基-N-羟乙基-N-羟丙基磺基咪唑啉中的一种或者几种的混合物。

稳定剂为CaCl₂、羟乙基纤维素、木质素中的一种或者几种的混合物。调节 剂为调整发泡剂pH值的稀盐酸。水为自来水。

一种泡沫温拌沥青用发泡剂的制备方法，将阳离子表面活性剂、稳定剂、调 节剂和水，按照上述比例在搅拌均匀混合得到温拌沥青用发泡剂。

实施例中所用基质沥青和SBS改性沥青的性质见表1。

表1基质沥青基本性能指标

按本专利所述方法和步骤，分别制备了4个泡沫温拌沥青样品，具体配方测 定结果见实施例1-4，并以用水发泡制备泡沫温拌沥青评测结果为比较例。

实施例1

按照质量份数比十二烷基三甲基氯化铵和2.0份、CaCl₂0.3份、盐酸0.02份 和水97.68份配制成发泡剂；基质沥青加热至160℃，发泡剂称取2.0wt％(内掺 法)，在一定的条件下制备泡沫沥青，其性能指标见表2所示。

实施例2

按照质量份数比咪唑啉系表面活性剂3.5份、羟乙基纤维素0.2份、盐酸0.03 份和水96.25份配制成发泡剂；基质沥青加热至150℃，发泡剂称取3.0wt％(内 掺法)，在一定的条件下制备泡沫沥青，其性能指标见表2所示。

实施例3

按照质量份数比咪唑啉系表面活性剂和聚丙烯酰胺1.5份、羟乙基纤维素 0.3份、盐酸0.02份和水96.65份配制成发泡剂；基质沥青加热至160℃，发泡 剂称取2.5％(内掺法)，在一定的条件下制备泡沫沥青，其性能指标见表2所示。

实施例4

按照质量份数比十八烷基胺基-2-羟基丙基-三乙基氯化铵和聚丙烯酰胺2.0 份、羟乙基纤维素0.4份、盐酸0.03份和水95.57份配制成发泡剂；SBS改性沥 青加热至170℃，发泡剂称取3.0wt％(内掺法)，在一定的条件下制备泡沫沥青， 其性能指标见表2所示。

比较例1

基质沥青加热至160℃，水称取2.0wt％(内掺法)，在一定的条件下制备泡 沫沥青，其性能指标见表2所示。

比较例2

SBS改性沥青加热至170℃，水称取3.0wt％(内掺法)，在一定的条件下制 备泡沫沥青，其性能指标见表2所示。

所制备的泡沫温拌沥青的主要指标测试结果见表2。

表2泡沫温拌沥青实验数据

项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 比较例1 比较例2 膨胀率/％ 15 13 16 12 10 8 半衰期/s 36 39 30 37 11 15

由以上具体实例和评价结果可知，采用本发明所配制的发泡剂所制备的泡沫 温拌沥青的膨胀率和半衰期远远高于普通泡沫沥青。整体来看，使用发泡剂所制 备的泡沫沥青其发泡特性较好，进而可以改善泡沫沥青的各项性能指标。该发泡 剂可以应用于普通道路石油沥青、SBS改性沥青、橡胶沥青等沥青泡沫温拌沥青 的制备。