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        瀝青乳化劑乳化原理

        瀝青乳化劑定義:瀝青乳化劑是表面活性劑的一種類型。它是能吸附在瀝青顆粒與水界面,從而顯著降低瀝青與水界面的自由能,使其構成均勻而穩定的乳濁液的一種表面活性劑。
        在水中加入瀝青乳化劑以后,乳化劑的親水基與水分子之間有很強的吸引力,乳化劑分子在液體表面上基本是無一定方向的,多處于平躺狀態。由于溶液中乳化劑的濃度由小變大,親油基的烴基部分,因憎水性排斥于水體系之外,產生疏水效應。這樣就使乳化劑產生了一個方向性,水面上溶解的是親水基,水面**遠方向為親油基,形成了乳化劑定向排列于界面上,使自由能趨于**小,保持了**穩定位置。這樣乳化劑與空氣界面上形成了一層單分子膜。這種有規則的分子排列現象稱作分子定向排列或配位。這種單分子定向排列現象稱為單分子吸附膜。
        瀝青乳化劑分子在水溶液中定向排列的吸附現象,不僅在空氣和水相之間,也可發生在空氣以外的瀝青相中。這種吸附現象有物理吸附和化學吸附,以化學吸附為主,隨著親油基碳鏈長度增加吸附速度加快,分子定向排列的吸附速度加快,**后水的表面形成單分子層,使水的表面張力下降。
        在乳化劑水溶液中加入過量的乳化劑,不僅可以形成單分子定向的吸附膜,而且能形成復雜的多層吸附膜和乳化劑分子集束,以盡量保持**小的自由能。如果瀝青液經高速剪切成細小微粒(0.01mm-0.001mm)而均勻的分散在水中,溶入水中的乳化液分子會立即在瀝青微粒界面被吸附,從而產生新的吸附排列,親油基一段吸附于瀝青內部,親水基一端吸附于水中,以鉗形固定于界面上,從而降低了瀝青與水的界面張力。當吸附的乳化劑分子達到飽和狀態時,在瀝青微粒表面形成一層被乳化劑分子包封的有一定機械強度的堅固的分子薄膜,使瀝青微粒具有親水性,而均勻穩定地分散在水中,形成乳化瀝青。
        瀝青乳液是一個多相分相體系,瀝青是以微粒形式均勻分散于水中的穩定乳狀液,其穩定度因乳化劑 大大加強。其中瀝青為分散相,為不連續相或稱內相;水為分散介質,為連續相或稱外相,為水包油(O/W)型乳化瀝青。也就是我們平時使用的乳化瀝青。
         
        陰離子乳化劑
        陰離子乳化劑在水中溶解后,其活性部分傾向離解成負電離子的表面活性物質,其特征表現為具有一個大的有機陰離子,能與堿作用生成鹽。根據帶負電離子部分的結構不同,可分為羧酸鹽型、磺酸鹽型及硫酸鹽型三大類。
        陰離子 乳化劑的缺點是抗硬水能力較差;優點是來源廣、種類多、價格便宜??捎糜趬A性礦物集料。
        一、羧酸鹽型乳化劑,它是由大分子鏈的羧酸與堿作用而生成的陰離子瀝青乳化劑。常用的有脂肪酸鹽和環烷酸鹽。其化學結構為:RCOOM   
        R為憎水烴基,為長烴脂肪烴或環烷烴基,碳原子個數為9-21.
        M為金屬離子,包括K+  Na+
        在羧酸鹽型瀝青乳化劑中應用**多的為油酸鈉、松香酸鈉、月桂酸鈉、環烷酸鈉等。脂肪酸的碳鏈越長,親油性越強,凝固點越高,制成的脂肪酸皂越硬,在水中的溶解性越差。脂肪酸的碳鏈越短在水中的溶解性越好,親油性越差,對瀝青的乳化效果越差。選擇脂肪酸鹽乳化劑一般選擇碳數為12-20之間,其中應用**多的碳原子為12-18.
        環烷酸存在于很多瀝青中,可以從瀝青中提取。用作瀝青乳化劑的環烷酸的酸值應在75-175之間,瀝青酸值在0.75KOH/g左右或更高的環烷酸瀝青,可簡單的用堿性乳化劑所乳化,可獲得較滿意的環烷皂乳化瀝青。
        (一) 油酸皂
        油酸皂是用天然油脂與氫氧化鈉進行化學反應而生成的一種陰離子型乳化劑,學名為順-9-十八碳烯酸鹽,是含一個雙鍵的不飽和脂肪皂。其化學式為:
              CH3(CH2)7-CH=CH-(CH2)7COONa
        油酸是橄欖油、牛脂的主要成分,碳數均為18,由于分子中含有雙鍵,增加了親水性,在水中溶解性增強,具有極強的表面活性,是乳化瀝青中常用的瀝青乳化劑。但在硬水中與鋁、鎂等離子形成不溶性的鋁皂、鎂皂,影響乳化效果。
        (二) 硬脂酸鈉
        硬脂酸鈉是由硬脂酸和堿作用而生成的硬脂酸皂。其化學式為CH3(CH2)16Na
        硬脂酸鈉多數是含有十八碳的飽和脂肪酸皂。其碳鏈越長,憎水性越強,親水性羧酸基僅為一個,親水性不足,顧在冷水中溶解性較差,易溶于熱水。但對瀝青親和力較大,是瀝青較好的乳化劑。
        油酸皂雖與硬脂酸皂的碳鏈基本相等,均為18個碳組成,但因含有雙鍵,其性質很不相同。由于受雙鍵的影響,親水性較好,易溶于水,對瀝青的乳化能力較硬脂酸皂好。
        (三) 月桂酸皂
        月桂酸皂是月桂酸油脂與氫氧化鈉作用而生成的一種陰離子乳化劑。其化學式為
                                 C11H23COONa
        月桂酸脂主要存在于椰子油中,由于碳數為12,疏水基較短,易溶于水,同樣是瀝青乳化中較好的乳化劑。
        (四) 松香油皂
        松香油皂是天然松香和堿作用而生成的一種陰離子乳化劑。其化學式為C19H29COONa。
        松香是從切開針葉樹干滲出的粘稠性樹脂類物質,在室溫下呈半透明狀態,主要成分是松香酸和松香酸酐,為不飽和化合物,活性較大,易于造化,形成松香酸皂。在每個松香酸皂分子中含有兩個不飽和雙鍵,由于雙鍵的存在可增強對水的親和力,但影響瀝青的乳化性能,通常是加氫除去雙鍵。
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