一种水溶性柴油改性环保沥青隔离剂

技术领域

本发明属于道路工程沥青材料技术领域，具体的，涉及一种水溶性柴油改性环保沥青隔离剂。

背景技术

沥青路面因其平整度高、噪音小、行车舒适等优点，已经越来越多地应用于高级公路，沥青是一种典型的粘弹性材料，具有较好的粘附性，在沥青路面材料中充当粘结剂，沥青混合料在运输和碾压过程中，部分沥青混合料会粘附在运输设备和碾压机械上。运输设备上粘附的沥青混合料不易清理，在清理过程中会增加设备的损耗和人工成本，同时也消费了部分沥青混合料，在沥青路面施工过程中，碾压结果的好坏直接影响到沥青混凝土路面的行车舒适性、力学性能和服役周期。碾压设备上粘附有沥青混合料会严重影响沥青路面的碾压效果，破坏路面的沥青膜，降低沥青路面的压实度、平整度和力学性能，所以提高沥青路面碾压质量是确保高质量沥青路面的重要因素。

隔离剂是一种介于模具和试样之间的功性能物质，用在两个彼此易于粘接的物体表面的一个界面膜层，防止试样和模具粘结的一类加工助剂。隔离剂作为涂覆在模具表面的材料，具有较低的表面能，在模具表面能形成微米级厚度、热稳定的膜层，可以让成型试样快速轻易脱离，且隔离剂的成分对试样影响较小，目前采用的有汽柴油处理，成本高，使用不安全，对沥青混合料不利，造成污染、毁坏路面；采用植物油(地沟油)不利于环保，浪费资源，洒水严重降低沥青混合料的温度，导致混合料压实度变差，破坏沥青混合料的水稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水溶性柴油改性环保沥青隔离剂。

本发明需要解决的技术问题为：

现有技术中，目前采用的隔离剂有汽柴油处理，成本高，使用不安全，对沥青混合料不利，造成污染、毁坏路面；采用植物油(地沟油)不利于环保，浪费资源，洒水严重降低沥青混合料的温度，导致混合料压实度变差，破坏沥青混合料的水稳定性。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种水溶性柴油改性环保沥青隔离剂，包括以下重量份原料：甲基硅烷1-3份、改性二硫化钼1份、聚四氟乙烯纤维1份、柴油1.5-2份、海带提取物8-10份、聚乙烯二醇1-3份、氨三乙酸钠1-3份、明胶0.1-0.3份和去离子水60-70份；

该水溶性柴油改性环保沥青隔离剂制备步骤如下：

将甲基硅烷、柴油、海带提取物、聚乙烯二醇、氨三乙酸钠、明胶和去离子水加入反应釜中，室温条件下，转速200-300r/min搅拌反应30-60min后，向反应釜中加入改性二硫化钼和聚四氟乙烯纤维，保持转速不变，继续搅拌1-3h后，向反应釜中添加调节剂调节pH值为7，即得一种水溶性柴油改性环保沥青隔离剂。

进一步地，所述改性二硫化钼的制备方法包括以下步骤：

步骤S11、将钼酸钠、硫脲铵和羟基硅酸盐加入反应釜中，再向反应釜加入去离子水、无水乙醇和十二烷基苯环酸钠，控制反应温度185-190℃，转速100-200r/min搅拌反应24h后，降至室温，于转速8000r/min条件下离心5-10min后，过滤，滤饼用蒸馏水和无水乙醇分别清洗5次，先于50℃下真空干燥5h后，再于500℃氮气保护下煅烧3h，得到二硫化钼纳米微球；

步骤S12、将海藻酸钠和去离子水加入烧杯中，于50℃下机械搅拌30-60min，然后向烧杯中加入二硫化钼纳米微球，保持温度不变，频率20-40kHz下超声分散5-6h，超声分散过程中每20min机械搅拌1min，超声结束后，以6000r/min转速离心10min，沉淀用蒸馏水洗涤3-5次，最后于-45℃下冷冻干燥12h，得到功能化二硫化钼；

步骤S13、将功能化二硫化钼、二氯亚砜和N,N-二甲基甲酰胺按照用量比0.5g：85mL：4mL加入三口烧瓶中，于70℃下回流反应24h，然后过滤，滤饼于50℃恒温干燥箱中干燥24h，得到活化二硫化钼；

步骤S14、将活化二硫化钼和N,N-二甲基甲酰胺加入烧杯中，于频率20-40kHz下超声分散20min后，向烧杯中加入三乙醇胺，升温至105℃，转速100-200r/min条件下，搅拌反应3h后升温至130℃，向烧杯中加入油酸转速不变继续反应3h，冷却至室温，于8000r/min转速下离心10-20min，沉淀用质量分数40％的乙醇溶液洗涤3-5次，最后于-45℃下冷冻干燥5-10h，得到改性二硫化钼。

进一步地，步骤S11中所述钼酸钠、硫脲铵、羟基硅酸盐、去离子水、无水乙醇和十二烷基苯环酸钠的用量比为0.2-0.3g：0.1-0.2g：0.3g：20mL：20mL：10mL；步骤S12中所述海藻酸钠、去离子水和硫化钼纳米微球的用量比为0.1g：100-200mL：1g；步骤S14中所述活化二硫化钼、N,N-二甲基甲酰胺、三乙醇胺和油酸用量比为0.5g：10mL：20g：10-13g。

以十二烷基磺酸钠为表面活性剂，以羟基硅酸盐作为载体，在氮气氛围下煅烧得到二硫化钼纳米微球，并将其分散于海藻酸钠溶液中，使二硫化钼纳米微球表面包覆海藻酸钠，进而使二硫化钼纳米微球表面具有羟基和羧基功能化基团，羧基上的活性羟基能被二氯亚砜的氯原子取代，得到活化二硫化钼，将活化二硫化钼分散于DMF溶液中，活化二硫化钼的氯原子与三乙醇胺上的氢发生取代反应，使活化二硫化钼分子上接枝三乙醇胺，进而三乙醇胺的-0H与油酸分子的-COOH发生酯化反应，最后通过离心、过滤、洗涤、干燥，得到改性二硫化钼，其作为无机填料不仅具有良好的承载外力能力，而且可极大减少实际相对摩擦面积，由于接枝了油酸三乙醇胺酯，提高二硫化钼在基体中的分散，实现隔离剂各组分均匀分散，成分稳定。

进一步地，所述聚四氟乙烯纤维由以下步骤制成：

步骤S21、将聚氧化乙烯和去离子按照质量比4:100加入反应釜中，室温条件下，磁力搅拌24h后，向反应釜中加入聚四氟乙烯浓缩分散液，转速200-300r/min条件下，搅拌混合4-6h，得到纺丝液；

步骤S22、将步骤S21得到的纺丝液通过静电纺丝得到粗纤维，将粗纤维于40℃真空烘箱中干燥12h，最后于马弗炉中380-420℃下烧结10-20min，得到聚四氟乙烯纤维。

进一步地，步骤S21中所述聚氧化乙烯和聚四氟乙烯浓缩分散液的用量比为4g：20-40mL。

聚氧化乙烯是一种水溶性良好的高分子链聚合物，将其与聚四氟乙烯浓缩分散液混合制备出纺丝液，进而通过静电纺丝制备出粗纤维，由于聚氧化乙烯高温下易分解，通过煅烧除去粗纤维表面的聚氧化乙烯，得到表面粗糙、比表面积大的聚四氟乙烯纤维，将聚四氟乙烯纤维加入隔离剂中，隔离剂中的甲基硅油和柴油等浸润于纤维内部，甲基硅油是一类主链为Si-O键、有机基团连接在主链上的硅原子上的聚合物，具有优异的润滑性能和化学惰性，将其浸润于聚四氟乙烯纤维内部，使润滑液体注入并锁定于多孔结构中，构成仿猪笼草超润滑表面，并且赋予润滑表面优异的流动性，由于沥青小分子等污垢在超润滑表面的粘附性极弱，因此实现有效的隔离性能。

进一步地，所述聚乙烯二醇的分子量为20000，所述调节剂为植酸。

本发明的有益效果：

本发明以甲基硅烷、柴油、改性二硫化钼和聚四氟乙烯纤维以及助剂为原料，制备出一种水溶性柴油改性环保沥青隔离剂，以十二烷基磺酸钠为表面活性剂，以羟基硅酸盐作为载体，在氮气氛围下煅烧得到二硫化钼纳米微球，并将其分散于海藻酸钠溶液中，使二硫化钼纳米微球表面包覆海藻酸钠，进而使二硫化钼纳米微球表面具有羟基和羧基功能化基团，羧基上的活性羟基能被二氯亚砜的氯原子取代，得到活化二硫化钼，将活化二硫化钼分散于DMF溶液中，活化二硫化钼的氯原子与三乙醇胺上的氢发生取代反应，使活化二硫化钼分子上接枝三乙醇胺，进而三乙醇胺的-0H与油酸分子的-COOH发生酯化反应，最后通过离心、过滤、洗涤、干燥，得到改性二硫化钼，其作为无机填料不仅具有良好的承载外力能力，而且可极大减少实际相对摩擦面积，由于接枝了油酸三乙醇胺酯，提高二硫化钼在基体中的分散，实现隔离剂各组分均匀分散，成分稳定，改性改性二硫化钼的添加增强隔离剂的润滑性能，在沥青道路碾压过程中，涂覆隔离剂能够使碾压辊表面形成滑动膜减少摩擦系数，进而减弱碾压辊对沥青材料的粘黏；

聚氧化乙烯是一种水溶性良好的高分子链聚合物，将其与聚四氟乙烯浓缩分散液混合制备出纺丝液，进而通过静电纺丝制备出粗纤维，由于聚氧化乙烯高温下易分解，通过煅烧除去粗纤维表面的聚氧化乙烯，得到表面粗糙、比表面积大的聚四氟乙烯纤维，将聚四氟乙烯纤维加入隔离剂中，隔离剂中的甲基硅油和柴油等浸润于纤维内部，甲基硅油是一类主链为Si-O键、有机基团连接在主链上的硅原子上的聚合物，具有优异的润滑性能和化学惰性，将其浸润于聚四氟乙烯纤维内部，使润滑液体注入并锁定于多孔结构中，构成仿猪笼草超润滑表面，并且赋予润滑表面优异的流动性，由于沥青小分子等污垢在超润滑表面的粘附性极弱，因此实现有效的隔离性能；

平平加为脂肪醇聚氧乙烯醚，是一种非离子型表面活性剂，氨三乙酸钠具有非常强的络合能力，能与金属离子络合形成稳定的螯合物，能够有效去除金属材料表面的锈蚀及其杂质，使金属材料表面更加光滑，本发明制备的隔离剂中性、安全、环保，无挥发气味、对沥青功能无任何影响，可有效防止其对摊铺接触部位、碾压设备、运输工具、辅助小型工具等粘附。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种水溶性柴油改性环保沥青隔离剂，包括以下重量份原料：甲基硅烷1份、改性二硫化钼1份、聚四氟乙烯纤维1份、柴油1.5份、海带提取物8份、聚乙烯二醇1份、氨三乙酸钠1份、明胶0.1份和去离子水60份；

该水溶性柴油改性环保沥青隔离剂制备步骤如下：

将甲基硅烷、柴油、海带提取物、聚乙烯二醇、氨三乙酸钠、明胶和去离子水加入反应釜中，室温条件下，转速200r/min搅拌反应30min后，向反应釜中加入改性二硫化钼和聚四氟乙烯纤维，保持转速不变，继续搅拌1h后，向反应釜中添加调节剂调节pH值为7，即得一种水溶性柴油改性环保沥青隔离剂。

其中，所述改性二硫化钼的制备方法包括以下步骤：

步骤S11、将钼酸钠、硫脲铵和羟基硅酸盐加入反应釜中，再向反应釜加入去离子水、无水乙醇和十二烷基苯环酸钠，控制反应温度185℃，转速100r/min搅拌反应24h后，降至室温，于转速8000r/min条件下离心5min后，过滤，滤饼用蒸馏水和无水乙醇分别清洗5次，先于50℃下真空干燥5h后，再于500℃氮气保护下煅烧3h，得到二硫化钼纳米微球；

步骤S12、将海藻酸钠和去离子水加入烧杯中，于50℃下机械搅拌30min，然后向烧杯中加入二硫化钼纳米微球，保持温度不变，频率20kHz下超声分散5h，超声分散过程中每20min机械搅拌1min，超声结束后，以6000r/min转速离心10min，沉淀用蒸馏水洗涤3次，最后于-45℃下冷冻干燥12h，得到功能化二硫化钼；

步骤S13、将功能化二硫化钼、二氯亚砜和N,N-二甲基甲酰胺按照用量比0.5g：85mL：4mL加入三口烧瓶中，于70℃下回流反应24h，然后过滤，滤饼于50℃恒温干燥箱中干燥24h，得到活化二硫化钼；

步骤S14、将活化二硫化钼和N,N-二甲基甲酰胺加入烧杯中，于频率20kHz下超声分散20min后，向烧杯中加入三乙醇胺，升温至105℃，转速100r/min条件下，搅拌反应3h后升温至130℃，向烧杯中加入油酸转速不变继续反应3h，冷却至室温，于8000r/min转速下离心10min，沉淀用质量分数40％的乙醇溶液洗涤3次，最后于-45℃下冷冻干燥5h，得到改性二硫化钼。

其中，步骤S11中所述钼酸钠、硫脲铵、羟基硅酸盐、去离子水、无水乙醇和十二烷基苯环酸钠的用量比为0.2g：0.1g：0.3g：20mL：20mL：10mL；步骤S12中所述海藻酸钠、去离子水和硫化钼纳米微球的用量比为0.1g：100mL：1g；步骤S14中所述活化二硫化钼、N,N-二甲基甲酰胺、三乙醇胺和油酸用量比为0.5g：10mL：20g：10g。

其中，所述聚四氟乙烯纤维由以下步骤制成：

步骤S21、将聚氧化乙烯和去离子按照质量比4:100加入反应釜中，室温条件下，磁力搅拌24h后，向反应釜中加入聚四氟乙烯浓缩分散液，转速200r/min条件下，搅拌混合4h，得到纺丝液；

步骤S22、将步骤S21得到的纺丝液通过静电纺丝得到粗纤维，将粗纤维于40℃真空烘箱中干燥12h，最后于马弗炉中380℃下烧结10min，得到聚四氟乙烯纤维。

其中，步骤S21中所述聚氧化乙烯和聚四氟乙烯浓缩分散液的用量比为4g：20mL。

其中，所述聚乙烯二醇的分子量为20000，所述调节剂为植酸。

实施例2

一种水溶性柴油改性环保沥青隔离剂，包括以下重量份原料：甲基硅烷2份、改性二硫化钼1份、聚四氟乙烯纤维1份、柴油1.8份、海带提取物9份、聚乙烯二醇2份、氨三乙酸钠2份、明胶0.2份和去离子水65份；

该水溶性柴油改性环保沥青隔离剂制备步骤如下：

将甲基硅烷、柴油、海带提取物、聚乙烯二醇、氨三乙酸钠、明胶和去离子水加入反应釜中，室温条件下，转速250r/min搅拌反应50min后，向反应釜中加入改性二硫化钼和聚四氟乙烯纤维，保持转速不变，继续搅拌2h后，向反应釜中添加调节剂调节pH值为7，即得一种水溶性柴油改性环保沥青隔离剂。

其中，所述改性二硫化钼的制备方法包括以下步骤：

步骤S11、将钼酸钠、硫脲铵和羟基硅酸盐加入反应釜中，再向反应釜加入去离子水、无水乙醇和十二烷基苯环酸钠，控制反应温度188℃，转速150r/min搅拌反应24h后，降至室温，于转速8000r/min条件下离心8min后，过滤，滤饼用蒸馏水和无水乙醇分别清洗5次，先于50℃下真空干燥5h后，再于500℃氮气保护下煅烧3h，得到二硫化钼纳米微球；

步骤S12、将海藻酸钠和去离子水加入烧杯中，于50℃下机械搅拌45min，然后向烧杯中加入二硫化钼纳米微球，保持温度不变，频率30kHz下超声分散5.5h，超声分散过程中每20min机械搅拌1min，超声结束后，以6000r/min转速离心10min，沉淀用蒸馏水洗涤4次，最后于-45℃下冷冻干燥12h，得到功能化二硫化钼；

步骤S13、将功能化二硫化钼、二氯亚砜和N,N-二甲基甲酰胺按照用量比0.5g：85mL：4mL加入三口烧瓶中，于70℃下回流反应24h，然后过滤，滤饼于50℃恒温干燥箱中干燥24h，得到活化二硫化钼；

步骤S14、将活化二硫化钼和N,N-二甲基甲酰胺加入烧杯中，于频率30kHz下超声分散20min后，向烧杯中加入三乙醇胺，升温至105℃，转速150r/min条件下，搅拌反应3h后升温至130℃，向烧杯中加入油酸转速不变继续反应3h，冷却至室温，于8000r/min转速下离心15min，沉淀用质量分数40％的乙醇溶液洗涤4次，最后于-45℃下冷冻干燥8h，得到改性二硫化钼。

其中，步骤S11中所述钼酸钠、硫脲铵、羟基硅酸盐、去离子水、无水乙醇和十二烷基苯环酸钠的用量比为0.2g：0.5g：0.3g：20mL：20mL：10mL；步骤S12中所述海藻酸钠、去离子水和硫化钼纳米微球的用量比为0.1g：150mL：1g；步骤S14中所述活化二硫化钼、N,N-二甲基甲酰胺、三乙醇胺和油酸用量比为0.5g：10mL：20g：12g。

其中，所述聚四氟乙烯纤维由以下步骤制成：

步骤S21、将聚氧化乙烯和去离子按照质量比4:100加入反应釜中，室温条件下，磁力搅拌24h后，向反应釜中加入聚四氟乙烯浓缩分散液，转速250r/min条件下，搅拌混合5h，得到纺丝液；

步骤S22、将步骤S21得到的纺丝液通过静电纺丝得到粗纤维，将粗纤维于40℃真空烘箱中干燥12h，最后于马弗炉中400℃下烧结15min，得到聚四氟乙烯纤维。

其中，步骤S21中所述聚氧化乙烯和聚四氟乙烯浓缩分散液的用量比为4g：30mL。

其中，所述聚乙烯二醇的分子量为20000，所述调节剂为植酸。

实施例3

一种水溶性柴油改性环保沥青隔离剂，包括以下重量份原料：甲基硅烷3份、改性二硫化钼1份、聚四氟乙烯纤维1份、柴油2份、海带提取物10份、聚乙烯二醇3份、氨三乙酸钠3份、明胶0.3份和去离子水70份；

该水溶性柴油改性环保沥青隔离剂制备步骤如下：

将甲基硅烷、柴油、海带提取物、聚乙烯二醇、氨三乙酸钠、明胶和去离子水加入反应釜中，室温条件下，转速300r/min搅拌反应60min后，向反应釜中加入改性二硫化钼和聚四氟乙烯纤维，保持转速不变，继续搅拌3h后，向反应釜中添加调节剂调节pH值为7，即得一种水溶性柴油改性环保沥青隔离剂。

其中，所述改性二硫化钼的制备方法包括以下步骤：

步骤S11、将钼酸钠、硫脲铵和羟基硅酸盐加入反应釜中，再向反应釜加入去离子水、无水乙醇和十二烷基苯环酸钠，控制反应温度190℃，转速200r/min搅拌反应24h后，降至室温，于转速8000r/min条件下离心10min后，过滤，滤饼用蒸馏水和无水乙醇分别清洗5次，先于50℃下真空干燥5h后，再于500℃氮气保护下煅烧3h，得到二硫化钼纳米微球；

步骤S12、将海藻酸钠和去离子水加入烧杯中，于50℃下机械搅拌60min，然后向烧杯中加入二硫化钼纳米微球，保持温度不变，频率40kHz下超声分散6h，超声分散过程中每20min机械搅拌1min，超声结束后，以6000r/min转速离心10min，沉淀用蒸馏水洗涤5次，最后于-45℃下冷冻干燥12h，得到功能化二硫化钼；

步骤S13、将功能化二硫化钼、二氯亚砜和N,N-二甲基甲酰胺按照用量比0.5g：85mL：4mL加入三口烧瓶中，于70℃下回流反应24h，然后过滤，滤饼于50℃恒温干燥箱中干燥24h，得到活化二硫化钼；

步骤S14、将活化二硫化钼和N,N-二甲基甲酰胺加入烧杯中，于频率40kHz下超声分散20min后，向烧杯中加入三乙醇胺，升温至105℃，转速200r/min条件下，搅拌反应3h后升温至130℃，向烧杯中加入油酸转速不变继续反应3h，冷却至室温，于8000r/min转速下离心20min，沉淀用质量分数40％的乙醇溶液洗涤5次，最后于-45℃下冷冻干燥10h，得到改性二硫化钼。

其中，步骤S11中所述钼酸钠、硫脲铵、羟基硅酸盐、去离子水、无水乙醇和十二烷基苯环酸钠的用量比为0.3g：0.2g：0.3g：20mL：20mL：10mL；步骤S12中所述海藻酸钠、去离子水和硫化钼纳米微球的用量比为0.1g：200mL：1g；步骤S14中所述活化二硫化钼、N,N-二甲基甲酰胺、三乙醇胺和油酸用量比为0.5g：10mL：20g：13g。

其中，所述聚四氟乙烯纤维由以下步骤制成：

步骤S21、将聚氧化乙烯和去离子按照质量比4:100加入反应釜中，室温条件下，磁力搅拌24h后，向反应釜中加入聚四氟乙烯浓缩分散液，转速300r/min条件下，搅拌混合6h，得到纺丝液；

步骤S22、将步骤S21得到的纺丝液通过静电纺丝得到粗纤维，将粗纤维于40℃真空烘箱中干燥12h，最后于马弗炉中420℃下烧结20min，得到聚四氟乙烯纤维。

其中，步骤S21中所述聚氧化乙烯和聚四氟乙烯浓缩分散液的用量比为4g：40mL。

其中，所述聚乙烯二醇的分子量为20000，所述调节剂为植酸。

对比例1

将实施例1中的改性二硫化钼去除，其余原料及制备过程不变。

对比例2

将实施例2中的聚四氟乙烯纤维去除，其余原料及制备过程不变。

对比例3

本对比例为市场上一种常见的沥青隔离剂。

将实施例1-3和对比例1-3的沥青隔离剂按照JTG F40-2004进行测试，测试结果如下表所示：

由上表可以看出，实施例1-3在粘度、稳定性以及耐高温性能测试过程中，测试结果均优于对比例1-3，说明本发明制备的沥青隔离剂不仅具有适宜的粘度，还具有长期稳定性以及耐高温性能，本发明沥青隔离剂的使用方法为：将沥青隔离剂均匀的喷洒或涂抹于运输车箱、摊铺机、熨平机、施工工具、脚轮和钢轮压路机表面，也可以按照质量比10:100比例加入钢轮压路机水箱中稀释后喷洒使用，可以长期存储，使用前搅拌均匀即可。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。