[發明專利]月桂酸新型甜菜堿型瀝青乳化劑的合成工藝

在審

• 申請號: 201310647060.8
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號: CN104693055A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發明（設計）人: 邵星紅;程濤;李艷
• 申請（專利權）人: 青島惠城石化科技有限公司
• 主分類號: C07C229/12
• 分類號: C07C229/12;C07C227/18;C08J3/03;C08L95/00;C04B24/12;C04B24/36
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及有機化工產品的合成與實際應用，屬于精細化工與基建材料領域。

背景技術

瀝青是石油和煤蒸餾以后產生的殘渣。瀝青使用有兩種形式，即乳化瀝青和熱瀝青。瀝青直接加熱即是熱瀝青。乳化化瀝青是由瀝青、乳化劑、水和其他添加劑組成。與熱瀝青相比，乳化瀝青可在常溫下應用，具有與石料更好的粘合能力、低能耗以及環境污染小等優點，廣泛應用于公路和防水材料。

乳化瀝青為水包油型乳液，瀝青乳化劑可分為陽離子型、陰離子型、兩性型及非離子型。研究初期使用的主要是陰離子型乳化劑，如長鏈磺酸鹽、木質素的堿金屬鹽和羧酸鹽等。陽離子型乳化劑近年來發展迅速，陽離子瀝青乳化劑具有很好的乳化性能及對石料較強的黏附力。大多數石料具有負電荷，陽離子乳化瀝青可以迅速吸附并粘結在其表面。主要的陽離子乳化劑為含氮有機胺衍生物。

此類乳化劑發展較晚，但實踐發現它與各種礦料有更好的粘附性，用量少等優點，得到了更廣泛的應用。主要有烷基胺類、酰胺類、咪唑啉類、季銨鹽類、環氧乙烷雙胺、胺化木質素等。其中二烷基或三烷基胺類一般沒有乳化性，含有Cl2～C22的單烷基胺類乳化劑效果較好，但是烷基單胺缺乏足夠的乳化能力，所以現在常用有CI2～C22烷基、2～4個亞甲基的N-烷基聚亞甲基二胺鹽類乳化劑。烷基丙烯二胺常由丙烯腈與伯胺加成還原得到，而鹵代烷同乙二胺反應也是合成N-烷基乙二胺的最普通方法。同樣，鹵代烷與多亞甲基多胺(二亞甲基三胺、三亞甲基四胺等)反應，可以得到N-烷基多胺。實踐證明，有Cl6～C20的脂肪烴基取代的乙撐或丙撐二胺是性能良好的陽離子乳化劑。

季銨鹽類乳化劑是應用最為廣泛的陽離子乳化劑。主要有烷基季銨鹽(如1831、18331、1621等)，雜環結構的季銨鹽，通過酰胺、酯、醚等基團連接的季銨鹽(如ArOC₂H₄OC₂H₄N+MeEtCV)等。特別是含氯烷基季銨鹽類，如烷基吡啶氯化物，用于稀漿封層中能減少快裂型瀝青乳液的流失。連有C8～C22鏈的芳基或環烷基季銨鹽，可以減慢瀝青的破乳，并有改善與石料、混凝土等粘附性的作用。盡管季銨鹽類的乳化能力與二胺類相當，但與石料等基體結合破乳后形成的覆蓋膜層較薄。

本發明合成了一種具有很好乳化性能的季銨鹽陽離子型瀝青乳化劑，并對合成路線進行了優化。

發明內容

本發明涉及一種新型陽離子瀝青乳化劑的制備方法。合成的乳化劑是一種慢裂型瀝青乳化劑?？蓮V泛應用于粘層、霧封層和無溶劑冷拌以及用于瀝青再回收利用和瀝青路面基層穩定。

本發明的技術方案如下：

一種新型陽離子瀝青乳化劑的制備方法，采用分步法合成，以月桂酸、環氧氯丙烷、二甲胺、氯乙酸鈉經三步反應合成出一種新型甜菜堿型瀝青乳化劑月桂酸-3-(N,N,N-二甲基乙酸基氯化銨)-2-羥基丙基酯。確定最佳合成工藝條件，步驟如下：

（1）月桂酸-2-羥基-3-氯丙酯(a)：在三口燒瓶中加入物質的量比為1:1.4的月桂酸和環氧氯丙烷再加入0.4～0.5%四丁基溴化銨(TBAB)，在80℃水浴中攪拌反應5～6h?；旌衔锝洔p壓蒸餾得到產物(a)。

（2）月桂酸-3-(N,N-二甲基胺基鹽酸鹽)-2-羥基丙基酯(b)：將50ml無水乙醇，少量NaOH和一定量的水加入到以上合成的月桂酸-2-羥基-3-氯丙酯(a)中，再將與月桂酸物質的量比為1.4的33%二甲胺水溶液逐滴加入，65～75℃水浴攪拌反應4h。產物經減壓蒸餾除去溶劑，然后用乙醇和丙酮的混合液重結晶，得到產物(b)。

（3）月桂酸-3-(N,N,N-二甲基乙酸基氯化銨)-2-羥基丙基酯(c)：由物質的量比為1:1.2的氯乙酸和氫氧化鈉與30～50g水反應制備氯乙酸鈉水溶液。將氯乙酸鈉水溶液逐滴加入到上述合成的月桂酸-3-(N,N-二甲基胺基鹽酸鹽)-2-羥基丙基酯(b)中，在75℃水浴中攪拌反應6～8h。產物經減壓蒸餾除去溶劑，然后用乙醇和乙酸乙酯的混合液重結晶，得到產物(c)。

根據本發明優選的，步驟(1)月桂酸和環氧氯丙烷的物質的量比為1:1.4；

根據本發明優選的，步驟(1)中四丁基溴化銨(TBAB)的用量為0.4%，反應溫度80℃，反應時間為5h；

根據本發明優選的，步驟(2)中月桂酸與二甲胺的物質的量比1.4，反應溫度為65℃，反應時間為4h。

根據本發明優選的，步驟（3）中氯乙酸鈉水溶液配置需要的氯乙酸和氫氧化鈉物質的量比為1:1.2，水浴溫度為75℃，反應時間為8h。