第一節(jié) 乳化瀝青的概述
乳化瀝青是瀝青和乳化劑在一定工藝作用下,生成水包油或油包水(具體誰包誰要看乳化劑的種類)的液態(tài)瀝青。 乳化瀝青是將通常高溫使用的道路瀝青,經(jīng)過機械攪拌和化學穩(wěn)定的方法(乳化),擴散到水中而液化成常溫下粘度很低、流動性很好的一種道路建筑材料??梢猿厥褂?,也可以和冷、潮濕的石料一起使用。(可研報告)
第二節(jié) 乳化瀝青的制備技術(shù)
瀝青乳液的主要成分是瀝青、水、乳化劑和穩(wěn)定劑。幾乎各種標號的石油瀝青,都可用于制備瀝青乳液。國際上制備瀝青乳液的方法主要有兩種:
1、膠體磨或均勻機法
膠體磨主要包括轉(zhuǎn)子和定子兩部分,轉(zhuǎn)子在定子中高速旋轉(zhuǎn),兩者的間隙約為0.035~0.05cm。乳化效果主要視液體剪力的大小而異,而這種剪力是由于瀝青顆粒在乳化劑溶液中受到轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)表面切割而產(chǎn)生的。制備瀝青乳液時,將熱瀝青(110~120度)和熱的乳化劑水溶液(60~90度)以固定的比列分別進入轉(zhuǎn)子已經(jīng)在高速旋轉(zhuǎn)(3000~8000 r/min)的膠體磨中,瀝青通過轉(zhuǎn)子切割成粒子并與乳化劑水溶液混合后即可連續(xù)制備瀝青乳液。需要注意的是加料要適量和均衡,這是保證產(chǎn)品均勻的重要因素。水的硬度必須控制,必要時應(yīng)使用軟化設(shè)備。
2、攪拌器法
這是一種間歇式生產(chǎn)瀝青乳液的方法。攪拌器上裝有槳葉,其位置需偏離攪拌器的中心,以免形成旋渦。制備乳液時,先將定量的熱乳化劑水溶液傾入攪拌器中,然后將熱瀝青在攪拌狀態(tài)下逐漸注入攪拌器,并繼續(xù)攪拌(100~800 r/min)。采用此法制備的瀝青乳液不如上法均勻。國內(nèi)過去沒有瀝青乳化的機械設(shè)備。近年來,各單位在瀝青乳液研制工作中,也研制出不少種用于乳化的設(shè)備。除膠體磨或均勻機外,較為簡便的乳化設(shè)備為齒輪泵加噴嘴,噴嘴的形式有螺旋式、注塞式、旋轉(zhuǎn)式和噴霧式等,其中以噴霧式的乳化效果較好。
第三節(jié) 乳化瀝青的應(yīng)用
乳化瀝青是隨著瀝青用表面活性劑的開發(fā)應(yīng)用而發(fā)展的。除了加工工藝外,對于確定的基質(zhì)瀝青,乳化劑的種類、結(jié)構(gòu)和組成決定了乳化瀝青的基本性質(zhì)及使用范圍。
從結(jié)構(gòu)來看,乳化劑是由非極性的疏水基和極性的親水基組成的兩親性分子,這種結(jié)構(gòu)使乳化劑在溶液表(界)面形成定向緊密排列,改變了體系的表(界)面化學性質(zhì)。當乳化劑的濃度超過其臨界膠束濃度CMC(critical micelle concentration),表(界)面張力降至最低,從而具有乳化、消泡、分散等功能,在建材化工、石油開采、日用品、紡織印染等領(lǐng)域有廣泛的用途。
根據(jù)乳化劑親水親油平衡值(HLB)的大小可初步確定其應(yīng)用的范圍,瀝青用乳化劑一般在10 ~ 18之間。由于瀝青乳液中瀝青的比表面積很大,所以乳化劑的濃度要遠大于CMC,才能達到充分乳化的目的,乳化劑用量一般控制在乳液的0.13% ~ 3%(質(zhì)量分數(shù))。
第四節(jié) 乳化瀝青的應(yīng)用發(fā)展方向
隨著能源危機的加劇和人們環(huán)保意識的增強,以及人們對乳化瀝青認識的深入,乳化瀝青的用量逐年增加,使用的范圍進一步擴大。
國內(nèi)瀝青用乳化劑品種單一、種類不全,有效成分較低,產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,對各種瀝青的適應(yīng)性較差,應(yīng)該在對現(xiàn)有乳化劑復(fù)配改性的基礎(chǔ)上,努力開發(fā)多品種多系列的乳化劑以滿足不同的需要。與此相比,國外瀝青乳化劑的品種多、質(zhì)量較好,針對不同的用途(或地區(qū))均有多種相應(yīng)的產(chǎn)品。如Westvaco、Akzo Nobel等公司都有幾十種乳化劑可供選擇。
對于乳化瀝青的發(fā)展,主要集中在如何控制瀝青乳液的破乳時間,制備均一穩(wěn)定的精細乳液等方面。一般乳液中瀝青的含量在65%以下,但法國等國家研制出瀝青濃度高于70%,甚至高達80%的O/W型乳液。
如何進一步拓寬乳化瀝青的應(yīng)用范圍,實現(xiàn)乳化瀝青的高性能化,是世界各國共同關(guān)注的熱點之一。例如,對基質(zhì)瀝青進行改性,較好地解決瀝青高溫易流淌泛油、低溫硬脆開裂等不足。另外,阻燃瀝青乳液的出現(xiàn)不僅解決了防水問題,而且增大了阻燃效果。
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