化合物、温拌沥青、沥青混合料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种化合物、温拌沥青、沥青混合料及其制备方法和应用。所述化合物的结构式如式I‑a、式I‑b、式I‑c或式I‑d所示，其中，n为1～4的整数；R

Compound, warm mix asphalt, asphalt mixture, preparation method and application thereof

The invention discloses a compound, a warm mix asphalt, an asphalt mixture, a preparation method and an application thereof. The structure of the compounds such as I a, I B, I C or I D shows, among them, n is 1 ~ 4 integer; R

【技术实现步骤摘要】
化合物、温拌沥青、沥青混合料及其制备方法和应用
本专利技术涉及道路沥青
，具体的涉及化合物、温拌沥青、沥青混合料及其制备方法和应用。
技术介绍
目前用于沥青路面建设、养护的沥青混合料主要有两类：热拌沥青混合料和冷拌(常温)沥青混合料。热拌沥青混合料是指沥青与矿料在高温(150℃～185℃)状况下拌和的混合料；冷拌(常温)沥青混合料是指以乳化沥青或稀释沥青与矿料在常温(10℃～40℃)状态下拌和、铺筑的混合料。热拌沥青混合料使用最多，但在拌和、运输及摊铺过程中出现的有害气体排放、过多能耗以及热老化等问题比较突出；而冷拌沥青混合料，尽管在环保、能耗等方面有很大优势，但由于其路用性能与热拌沥青混合料相比还有较大差距，因此只能用于沥青路面的养护、低交通量路面、中重交通量路面的下面层和基层。正是在这样的背景下，20世纪90年代欧洲开始了温拌沥青混合料的研究，它是一类拌和温度介于热拌沥青混合料(150℃～185℃)和冷拌(10℃～40℃)沥青混合料之间，性能达到或接近热拌沥青混合料的新型沥青混合料，其拌和压实温度一般为110℃～130℃。相对普通沥青而言，改性沥青的拌和温度还需要提高一些，欧美等国家较少采用改性沥青采用温拌沥青混合料可很好地缓解热拌沥青混合料由于高温拌和而导致的几个问题：1)高温下的有害气体排放问题。据国外的检测报告，沥青混合料从热拌转为温拌可使二氧化碳CO2排放减少约1/2，一氧化碳CO排放减少约2/3，二氧化硫SO2减少40％，氧化氮NOx类减少近60％，采用温拌沥青混合料技术的环保效益是非常明显的。2)能耗问题。据国外文献报道，采用温拌沥青混合料可降低燃油消耗30％以上。3)高温施工导致的沥青老化问题。沥青温拌技术根据工作机理，可以分为三大类：发泡沥青技术；发泡沥青技术；Sasobit蜡技术和基于表面活性剂平台的Evotherm技术。1)发泡沥青降粘技术：国内外产品以Aspha-Min、易铺130及搅拌设备DoubleBarrelGreen为主，利用水对沥青进行发泡，从而降低沥青粘度，提高沥青混合料和易性。Eurovia公司建议的Aspha-Min用量为混合料质量的0.3％，比典型的热拌沥青混合料的生产温度减少12℃，施工温度可降低30℃。据报道，生产温度降低12℃，耗能将减少约30％。通过国内外学者研究表明，不添加抗剥落剂的情况下，含有Aspha-Min沸石的混合料比普通沥青混合料的抗水损坏能力差。另外这种技术对拌合设备的要求较高。2)有机降粘温拌技术：通过使用有机降粘剂，降低热沥青拌合时的粘度，以蜡或蜡状物为主；其中以Sasobit合成蜡为主，Sasobit是SasolWax公司的产品，它是一种聚烯烃类费托合成蜡，可以有效降低改性沥青高温粘度，降低拌合及成型温度，Hurley等人系统地评价了使用Sasobit的温拌沥青混合料的性能，认为在沥青中掺加2.5％的Sasobit合成蜡后，推荐的最低拌合温度129℃，最低碾压温度110℃。然而，过低的拌合及碾压温度将增加车辙病害发生的可能性，而过高的掺量会增大低温开裂的风险。3)表面活性温拌技术：该方法是由美国美德维实伟克公司(MeadWestvaco)于2003年起开始研究并逐步投入应用的技术，在美国称为Evotherm温拌技术。该方法可在混合料性能达到热拌沥青混合料的同时，将拌和温度降至110℃～130℃。Evotherm温拌技术已经发展到第三代温拌技术，而在中国比较熟悉的是第二代的表面活性温拌技术，其采用水基乳化分散技术的Evotherm为主，其作用原理是水基乳化剂在沥青中形成结构水膜，增加混合料的和易性，来达到降低混合料拌合温度，但拌合过程中温拌剂水分大量挥发，易造成设备的腐蚀和滤布袋的频繁更换，同时由于其温拌作用机理，不能直接制备温拌沥青，而是在拌合过程中与沥青同时喷洒入拌合锅，造成了添加改造设备造成施工费用增加，综合使用成本较高。而第三代产品，为无水型表面活性类温拌剂，直接加入沥青胶结料中，在混合料拌合之前，将温拌剂加入至沥青罐中，充分搅拌保证温拌剂均匀分散于沥青中。在拌和过程中，在机械拌和力的作用下，温拌剂发生非极性头部反转，在沥青内部形成大量结构性润滑结构。该润滑结构在拌和过程中将避免沥青胶结料的团聚效应，能够显著增加沥青混合料在较低温度时的拌和工作性。在压实过程中，在钢轮压路机的振动碾压和胶轮压路机的揉搓碾压作用下，润滑作用得到最大程度的发挥，集料位置调整和骨架结构形成更加容易，促进沥青混合料压实。压实终了时，在机械撕扯力以及环境因素的作用下，胶团润滑结构逐渐散失，其中的表面活性类化学物质发生界面转移，转移至沥青与集料交界面上，形成化学锚固结构，加强集料与沥青胶结料的粘结性能，提高了道路的使用寿命。所以第三代无水型表面活性类温拌剂的综合性能更具有优势。我国在温拌领域的研究起步较晚，目前温拌技术以国外产品为主，成本较高，因此开发一种高效、成本相对较低的温拌沥青添加剂是亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为了克服现有温拌技术存在的成本高，使用时设备要求高等缺陷，而提供了一种化合物、温拌沥青、沥青混合料及其制备方法和应用。本专利技术提供的化合物不仅能降低沥青混合料发生水损害及低温开裂的风险，保证其各项性能均满足路用沥青的性能要求，而且制备工艺简单且成本较低，利用现有的设备即可使用。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案之一是：提供了一种化合物，其结构式如式I-a、式I-b、式I-c或式I-d所示：其中，n为1～4的整数；R1为y为0～6的整数；z为0～5的整数；R5为饱和或不饱和的C10～30脂肪烷基；所述的不饱和的C10～30脂肪烷基中的不饱和基团为烯基；R2为m为0～6的整数；R3或R4各自独立地为氢、-COOH或C1～C4烷基，但R3和R4不同时为氢。本专利技术中，所述的n优选1或2；所述的y优选1、2或3；所述的z优选0、1或2；所述的m优选0、1或2。本专利技术中，所述的C1～C4烷基优选甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基。本专利技术中，所述的饱和的C10～30脂肪烷基是指包括10～30个碳原子的支链或直链的饱和脂族烷基；所述的饱和的C10～30脂肪烷基较佳地为10～29个碳原子，更佳地为17～28个碳原子的饱和脂族烷基；所述的不饱和C10～30脂肪烷基中，所述的烯基的位置和数量没有特殊限定，所述烯基的数量可为1～5的整数(例如1、2、3、4或5)；进一步地，所述的不饱和C10～30脂肪烷基较佳地为CH3(CH2)a(CH＝CH)(CH2)c，a与c之和为7～26；所述的不饱和C10～30脂肪烷基更佳地为CH3(CH2)7(CH＝CH)(CH2)7。本专利技术的技术方案之二是：提供了一种所述化合物的制备方法，当所述的化合物为I-a或I-b时，所述制备方法包括以下步骤：(1)以脂肪酸与乙烯胺反应得到的酰胺基胺或咪唑啉基胺V为原料，与卤代烷基酸IV-a发生烷基化反应；所述的化合物V与卤代基酸的物质的量之比为1:0.1～1:3；(2)所得的烷基酸III-a与乙烯胺II反应，即得所述化合物I-a或I-b；所述的烷基酸III-a与乙烯胺II的物质的量之比为1:0.1～1:3；所述反应的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化合物，其特征在于，其结构式如式I‑a、式I‑b、式I‑c或式I‑d所示：

【技术特征摘要】
1.一种化合物，其特征在于，其结构式如式I-a、式I-b、式I-c或式I-d所示：其中，n为1～4的整数；R1为y为0～6的整数；z为0～5的整数；R5为饱和或不饱和的C10～30脂肪烷基；所述的不饱和的C10～30脂肪烷基中的不饱和基团为烯基；R2为m为0～6的整数；R3或R4各自独立地为氢、-COOH或C1～C4烷基，但R3和R4不同时为氢。2.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，所述的n为1或2；所述的y为1、2或3；所述的z为0、1或2；所述的m为0、1或2；和/或，所述的C1～C4烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基；和/或，所述的饱和的C10～30脂肪烷基为10～29个碳原子，较佳地为17～28个碳原子的饱和脂族烷基；所述的不饱和C10～30脂肪烷基中所述烯基的数量为1～5的整数；所述的不饱和C10～30脂肪烷基较佳地为CH3(CH2)a(CH＝CH)(CH2)c，a与c之和为7～26；所述的不饱和C10～30脂肪烷基更佳地为CH3(CH2)7(CH＝CH)(CH2)7。3.一种权利要求1或2所述化合物的制备方法，其特征在于，当所述的化合物为I-a或I-b时，所述制备方法包括以下步骤：(1)以脂肪酸与乙烯胺反应得到的酰胺基胺或咪唑啉基胺V为原料，与卤代烷基酸IV-a发生烷基化反应；所述的化合物V与卤代基酸的物质的量之比为1:0.1～1:3；(2)所得的烷基酸III-a与乙烯胺II反应，即得所述化合物I-a或I-b；所述的烷基酸III-a与乙烯胺II的物质的量之比为1:0.1～1:3；所述反应的温度为180-190℃时，脱水量为卤代烷基酸IV-a的物质的量的1倍，产物为所述化合物I-a；所述反应的温度为260-270℃，脱水量为卤代烷基酸IV-a的物质的量的2倍产物为所述化合物I-b；其中，X为Cl、Br和I中的一种；当所述的化合物为I-c或I-d时，所述制备方法包括以下步骤：(S1)以脂肪酸与乙烯胺反应得到的酰胺基胺或咪唑啉基胺V为原料，与α，β-不饱和酸IV-c进行迈克尔加成反应，所述的化合物V与α，β-不饱和酸的物质的量之比为1:0.1～1:2；(S2)所得的烷基酸III-c与乙烯胺II反应，即得所述化合物I-c或I-d；所述的烷基酸III-c与乙烯胺II的物质的量之比为1:1～1:3；所述反应的温度为180-190℃时，脱水量为α，β-不饱和酸IV-c的物质...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩开震，
申请(专利权)人：上海龙孚材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31