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【摘 要】 本文以现有的沥青-集料粘附性机理为基础，提出合成抗剥落剂的可行方案。通过实验室合成试验，合成出胺类抗剥落剂，然后将其加入沥青中检验抗剥落剂对基质沥青与改性沥青基本性能的影响;并对沥青与集料的黏附性进行测试。结果表明：自合成胺类抗剥落剂对沥青结合料的粘附性提高有显著效果。
【关键词】 抗剥落剂;合成;性能评价
前言：
沥青路面早期水损坏一直以来都是公路建设中的一大难题。随着公路建设的迅猛发展，对沥青路面的水稳性也提出更高的要求，由此人们通过运用抗剥落剂来改善沥青路面的水稳性。其不但可以改善沥青和集料间的粘附力，还可以降低工程造价，如今已成为沥青改性剂研究的热点之一。本课题以沥青与集料为研究对象，进行沥青与集料的粘附性的研究。通过掺加合成的抗剥落剂，进行沥青粘附性能的研究，用以指导公路建设，重点研究使用抗剥落剂改善沥青与集料粘附性的情况。本文通过了解沥青-集料粘附机理，选择可行的抗剥落剂合成方案，并对既定方案合成产物，利用现有仪器对其进行性能检测。将产物掺入基质沥青中，制成改性沥青，检测改性沥青与集料的粘附性等级。本研究拟用红外分析、荧光检测、沥青“三大指标”检测试验及水煮法等试验完成对产物性能和沥青-集料粘附等级的检测。
1 实验部分
1.1原材料及仪器
1）合成原料
十八酸，化学纯;二乙烯三胺，化学纯;环氧氯丙烷，化学纯：甲苯，化学纯;氢氧化钠，化学纯。
2）试验仪器
250mL/24mm×3标准磨口三颈烧瓶一个;300mm球形冷凝器一支;300mm直形冷凝器一支;60mL滴液漏斗一个;250mL分液漏斗一个;200℃温度计一支;接液管一个;250mL具塞锥形瓶四个;100mL量筒一个;100mL容量瓶一个;800mL烧杯两个;50mL烧杯一個;10mL刻度吸管一支;15mL移液管一支;50mL碱式滴定管一支;100mL广口试剂瓶一个;电动搅拌器一套;水浴锅一个。
1.2合成工艺
1.3抗剥落剂制备工艺
1.将十八酸和环氧氯丙烷加入三颈烧瓶中，装好仪器。用油浴加热，搅拌下升温至70～75℃，使酸全部溶解。
2.氢氧化钠中加入去离子水，配成10mol/L的碱液。用滴液漏斗向三颈瓶中滴加碱液，使温度控制在75℃。滴加完碱液，在75℃下回流1.5h（温度不要超过80℃），观察体系性状及颜色。
3.回流完毕，加入去离子水45mL和甲苯90mL，搅拌均匀后倒入分液漏斗中，静止片刻。待液体分层后，分去下层水层。重复加入去离子水30mL、甲苯60mL剧烈摇荡，静止片刻，分去水层。用60～70℃温水洗涤两次，有机相转入相关装置中。
4.常压下蒸馏，控制蒸馏的最终温度为120℃，观察并记录所得物质性状，蒸馏完毕，将中间产物倒入试剂瓶中备用。
5.将中间产物与二乙烯三胺按设计比例很好地混合30s，将混合物在70～80℃下加热1h，即得所需物质，观察并记录产物。
2 结果与讨论
2.1自制抗剥落剂产物性状
130℃时呈液态;凝固后为乳白色蜡状固体。
2.2产物红外光谱分析
采用红外光谱分析仪对合成的抗剥落剂做红外光谱试验。所得红外光谱图如图1所示。
图1 自制抗剥落剂红外光谱图
从图1可以看出：自制抗剥落剂中有3409.44cm-1、2919.40cm-1、1732.54cm-1、1633.87cm-1、1455.31cm-1、721.62cm-1六处吸收峰，由此可知产物中可能含有羟基、C-H单键、羰基（C=O）、N-H键，1455.31cm-1处为CH2剪式振动峰，反应较为完全，可初步得出结论产物中有理想产物的存在。
2.3荧光分析
抗剥落剂属于沥青改性剂中表面活性剂的一种。要评价其改性效果，首先的检测它是否满足改性剂的基本要求[1]。
对产物和沥青进行了荧光检测，发现它们都可以显现出荧光现象。且沥青萤光的强度显然低于产物的亮度。由此，可以对改性沥青进行荧光分析，检测沥青与产物的相容性。通过对改性沥青的荧光检测，发现改性沥青的荧光显示出一致的亮度，说明其相容性都良好。
本研究以十八酸为原料进行合成反应，十八酸可以引入长链的烷烃，而沥青组分中芳香分和饱和分所占比例较大，根据“相似相溶”的原则，长链的烷烃和芳烃都属于亲油性基团，可分别与饱和分、芳香分相溶。而合成产物中都含有长链烷烃，化学成分比较相似，所以可与基质沥青有很好的相容性。
2.4抗剥落剂对沥青路用性能的影响
表1 三大指标测试值
沥青种类 针入度（25℃，100g，5s）∕（0.1mm） 软化点∕℃ 延度（5cm/min，15℃/cm）
基质沥青 AH—70 76.5 52.5 >100
改性沥青 AH—70 76.5 52.4 >190
由表1可知：掺加了抗剥落剂后，与基质沥青相比，三大指标数值中针入度值和软化点值只发生了微小幅度的变化。其中针入度上升幅度在0.7%内，软化点变化幅度在0.6%内，而掺加抗剥落剂后延度均达到190cm。
以上数据说明本研究所合成的抗剥落剂对沥青粘滞性、热稳定性基本没影响。而延度值都较大，表明经改性后沥青的柔韧性大大增加，可使沥青的低温性能达到改善。
总的来说，抗剥落剂的加入，略微降低了沥青的高温粘度，对耐热性能影响不大，柔韧性均有所增加。由此可以推测，抗剥落剂的加入有可能会降低沥青混合料的高温稳定性，提高混合料的低温抗裂性;而由于沥青的粘滞性下降了，则混合料在高温拌和时，集料更容易被沥青裹覆，拌和更均匀，提高了沥青混合料的施工和易性。 2.5粘附性检测
本研究按照我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的规定，采用水煮法评定沥青与集料的粘附性。实验中粘附性检测选用的石料是光滑的鹅卵石，进行了在微沸水中浸煮5min、10min[2]，甚至更长时间（2h）的试验用以评价抗剥落剂的长期抗剥落效果。
依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTJ052-2000）》（T0616—1993），利用水煮法对两组沥青试样进行粘附性评价，评价结果列于表2中：
表2 各组沥青试样的粘附性等级表
沥青种类 粘附性等级（5min） 粘附性等级（10min） 粘附性等级
（2h）
基质沥青 2 2 1
改性沥青 4 4 4
用微沸水煮法进行沥青与集料粘附性试验，实际上表征了在有水存在的条件下两者粘附能力的衰变情况。水煮时间延长，可以在一定程度上表明沥青与集料间远期的粘附能力。
由表2中的结果可以看出，5min和10min水煮试验中抗剥落剂都在一定程度上提高了沥青的抗剥落等级。延长水煮时间至两小时，观察发现，改性沥青粘附性等级在水煮了2h后没有下降;从抗剥落效果看，抗剥落剂的远期改善效果较好。
3 结论
通过合成抗剥落剂及其相关性能的检测，可得以下结论：
（1）改性沥青经荧光检测得出抗剥落剂与基质沥青的相容性优良。
（2）合成的抗剥落剂，能使其粘附等级在短期内提高2～3级，且长期抗剥落效果较优良。
（3）合成的抗剥落剂在130℃度时呈现熔融状态，具有良好的高温稳定性。在水煮法检测中沥青膜的厚度只有稍微的变化。
总而言之，本研究合成抗剥落剂的工艺简单，且原料价格适中。所得产物满足改性剂与基质沥青相容性的要求，其热稳定性良好，在使用过程中始终保持良好的其性能，能将酸性石料与基质沥青的抗剥落等级提高2～3个等级，最终达到提高沥青路面水稳性、耐久性、使用寿命延长的效果。同时，在工程中运用该产物，可以在工程建设中就地取材，减少石料运输费用，可大大降低工程造價，提高经济效益。
参考文献：
[1]谭亿秋.沥青与沥青混合料[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2007，4.
[2]钱晓鸥.抗剥落剂改善沥青与青海地区酸性石料粘附性的研究[J].中国市场，2010，45.
【关键词】 抗剥落剂;合成;性能评价
前言：
沥青路面早期水损坏一直以来都是公路建设中的一大难题。随着公路建设的迅猛发展，对沥青路面的水稳性也提出更高的要求，由此人们通过运用抗剥落剂来改善沥青路面的水稳性。其不但可以改善沥青和集料间的粘附力，还可以降低工程造价，如今已成为沥青改性剂研究的热点之一。本课题以沥青与集料为研究对象，进行沥青与集料的粘附性的研究。通过掺加合成的抗剥落剂，进行沥青粘附性能的研究，用以指导公路建设，重点研究使用抗剥落剂改善沥青与集料粘附性的情况。本文通过了解沥青-集料粘附机理，选择可行的抗剥落剂合成方案，并对既定方案合成产物，利用现有仪器对其进行性能检测。将产物掺入基质沥青中，制成改性沥青，检测改性沥青与集料的粘附性等级。本研究拟用红外分析、荧光检测、沥青“三大指标”检测试验及水煮法等试验完成对产物性能和沥青-集料粘附等级的检测。
1 实验部分
1.1原材料及仪器
1）合成原料
十八酸，化学纯;二乙烯三胺，化学纯;环氧氯丙烷，化学纯：甲苯，化学纯;氢氧化钠，化学纯。
2）试验仪器
250mL/24mm×3标准磨口三颈烧瓶一个;300mm球形冷凝器一支;300mm直形冷凝器一支;60mL滴液漏斗一个;250mL分液漏斗一个;200℃温度计一支;接液管一个;250mL具塞锥形瓶四个;100mL量筒一个;100mL容量瓶一个;800mL烧杯两个;50mL烧杯一個;10mL刻度吸管一支;15mL移液管一支;50mL碱式滴定管一支;100mL广口试剂瓶一个;电动搅拌器一套;水浴锅一个。
1.2合成工艺
1.3抗剥落剂制备工艺
1.将十八酸和环氧氯丙烷加入三颈烧瓶中，装好仪器。用油浴加热，搅拌下升温至70～75℃，使酸全部溶解。
2.氢氧化钠中加入去离子水，配成10mol/L的碱液。用滴液漏斗向三颈瓶中滴加碱液，使温度控制在75℃。滴加完碱液，在75℃下回流1.5h（温度不要超过80℃），观察体系性状及颜色。
3.回流完毕，加入去离子水45mL和甲苯90mL，搅拌均匀后倒入分液漏斗中，静止片刻。待液体分层后，分去下层水层。重复加入去离子水30mL、甲苯60mL剧烈摇荡，静止片刻，分去水层。用60～70℃温水洗涤两次，有机相转入相关装置中。
4.常压下蒸馏，控制蒸馏的最终温度为120℃，观察并记录所得物质性状，蒸馏完毕，将中间产物倒入试剂瓶中备用。
5.将中间产物与二乙烯三胺按设计比例很好地混合30s，将混合物在70～80℃下加热1h，即得所需物质，观察并记录产物。
2 结果与讨论
2.1自制抗剥落剂产物性状
130℃时呈液态;凝固后为乳白色蜡状固体。
2.2产物红外光谱分析
采用红外光谱分析仪对合成的抗剥落剂做红外光谱试验。所得红外光谱图如图1所示。
图1 自制抗剥落剂红外光谱图
从图1可以看出：自制抗剥落剂中有3409.44cm-1、2919.40cm-1、1732.54cm-1、1633.87cm-1、1455.31cm-1、721.62cm-1六处吸收峰，由此可知产物中可能含有羟基、C-H单键、羰基（C=O）、N-H键，1455.31cm-1处为CH2剪式振动峰，反应较为完全，可初步得出结论产物中有理想产物的存在。
2.3荧光分析
抗剥落剂属于沥青改性剂中表面活性剂的一种。要评价其改性效果，首先的检测它是否满足改性剂的基本要求[1]。
对产物和沥青进行了荧光检测，发现它们都可以显现出荧光现象。且沥青萤光的强度显然低于产物的亮度。由此，可以对改性沥青进行荧光分析，检测沥青与产物的相容性。通过对改性沥青的荧光检测，发现改性沥青的荧光显示出一致的亮度，说明其相容性都良好。
本研究以十八酸为原料进行合成反应，十八酸可以引入长链的烷烃，而沥青组分中芳香分和饱和分所占比例较大，根据“相似相溶”的原则，长链的烷烃和芳烃都属于亲油性基团，可分别与饱和分、芳香分相溶。而合成产物中都含有长链烷烃，化学成分比较相似，所以可与基质沥青有很好的相容性。
2.4抗剥落剂对沥青路用性能的影响
表1 三大指标测试值
沥青种类 针入度（25℃，100g，5s）∕（0.1mm） 软化点∕℃ 延度（5cm/min，15℃/cm）
基质沥青 AH—70 76.5 52.5 >100
改性沥青 AH—70 76.5 52.4 >190
由表1可知：掺加了抗剥落剂后，与基质沥青相比，三大指标数值中针入度值和软化点值只发生了微小幅度的变化。其中针入度上升幅度在0.7%内，软化点变化幅度在0.6%内，而掺加抗剥落剂后延度均达到190cm。
以上数据说明本研究所合成的抗剥落剂对沥青粘滞性、热稳定性基本没影响。而延度值都较大，表明经改性后沥青的柔韧性大大增加，可使沥青的低温性能达到改善。
总的来说，抗剥落剂的加入，略微降低了沥青的高温粘度，对耐热性能影响不大，柔韧性均有所增加。由此可以推测，抗剥落剂的加入有可能会降低沥青混合料的高温稳定性，提高混合料的低温抗裂性;而由于沥青的粘滞性下降了，则混合料在高温拌和时，集料更容易被沥青裹覆，拌和更均匀，提高了沥青混合料的施工和易性。 2.5粘附性检测
本研究按照我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的规定，采用水煮法评定沥青与集料的粘附性。实验中粘附性检测选用的石料是光滑的鹅卵石，进行了在微沸水中浸煮5min、10min[2]，甚至更长时间（2h）的试验用以评价抗剥落剂的长期抗剥落效果。
依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTJ052-2000）》（T0616—1993），利用水煮法对两组沥青试样进行粘附性评价，评价结果列于表2中：
表2 各组沥青试样的粘附性等级表
沥青种类 粘附性等级（5min） 粘附性等级（10min） 粘附性等级
（2h）
基质沥青 2 2 1
改性沥青 4 4 4
用微沸水煮法进行沥青与集料粘附性试验，实际上表征了在有水存在的条件下两者粘附能力的衰变情况。水煮时间延长，可以在一定程度上表明沥青与集料间远期的粘附能力。
由表2中的结果可以看出，5min和10min水煮试验中抗剥落剂都在一定程度上提高了沥青的抗剥落等级。延长水煮时间至两小时，观察发现，改性沥青粘附性等级在水煮了2h后没有下降;从抗剥落效果看，抗剥落剂的远期改善效果较好。
3 结论
通过合成抗剥落剂及其相关性能的检测，可得以下结论：
（1）改性沥青经荧光检测得出抗剥落剂与基质沥青的相容性优良。
（2）合成的抗剥落剂，能使其粘附等级在短期内提高2～3级，且长期抗剥落效果较优良。
（3）合成的抗剥落剂在130℃度时呈现熔融状态，具有良好的高温稳定性。在水煮法检测中沥青膜的厚度只有稍微的变化。
总而言之，本研究合成抗剥落剂的工艺简单，且原料价格适中。所得产物满足改性剂与基质沥青相容性的要求，其热稳定性良好，在使用过程中始终保持良好的其性能，能将酸性石料与基质沥青的抗剥落等级提高2～3个等级，最终达到提高沥青路面水稳性、耐久性、使用寿命延长的效果。同时，在工程中运用该产物，可以在工程建设中就地取材，减少石料运输费用，可大大降低工程造價，提高经济效益。
参考文献：
[1]谭亿秋.沥青与沥青混合料[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2007，4.
[2]钱晓鸥.抗剥落剂改善沥青与青海地区酸性石料粘附性的研究[J].中国市场，2010，45.