一种樟树籽阳离子乳化剂及其制备方法和应用技术领域
本发明涉及阳离子乳化剂技术领域，尤其涉及一种樟树籽阳离子乳化剂及其制备
方法和应用。
背景技术
沥青乳化剂是能用于沥青乳化的表面活性剂，在加入很少量时就能使水的表面张
力大幅度的降低，能明显改变体系的界面性质和状态，从而产生润湿、乳化、起泡、洗涤、分
散、抗静电、润滑和加溶等一系列作用，以达到实际应用的要求。
沥青乳化剂按离子类型分类可分为：阴离子乳化剂、阳离子乳化剂、两性乳化剂和
非离子型乳化剂。其中，阳离子乳化剂在实践中由于与石料粘合性更好，且用料更少，得到
了广泛的应用。现有技术中，阳离子乳化剂主要包括：烷基胺类乳化剂、酰胺类乳化剂、胺化
木质素类乳化剂和季铵盐类乳化剂。
然而，传统的沥青阳离子乳化剂的制备来源有限，且多为化工产品，不仅成本高，
还会对环境造成一定的污染。樟树籽是樟科植物樟树的果实，目前为止，现有技术中尚未有
以樟树籽为原料制备沥青阳离子乳化剂的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种樟树籽阳离子乳化剂及其制备方法和应用。本发明以
樟树籽油为原料制备阳离子乳化剂，不仅能够拓展制备阳离子乳化剂的原料，还能够合理
利用樟树籽，减少了浪费。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种樟树籽阳离子乳化剂的制备方法，包含以下步骤：
(1)对樟树籽油进行加氢处理，得到饱和十二脂肪酸；
(2)将所述饱和十二脂肪酸和N,N-二甲基-1,3-丙二胺在混合溶液中进行缩合酰
化反应，得到酰胺中间体；
所述混合溶液为碱金属氢氧化物和甲苯的混合溶液；
(3)将所述酰胺中间体在无水甲苯中与氯化氢反应，得到酰胺中间体盐酸盐；
(4)将所述酰胺中间体、酰胺中间体盐酸盐和表氯醇进行加热处理，得到樟树籽阳
离子乳化剂。
优选的，所述碱金属氢氧化物在混合溶液中的体积浓度为0.1～1％。
优选的，所述步骤(2)中，饱和十二脂肪酸和N,N-二甲基-1,3-丙二胺的质量比为
1:(1～3)；
所述饱和十二脂肪酸在混合溶液中的体积浓度为20～25％。
优选的，所述缩合酰化反应的温度为75～85℃；
所述缩合酰化反应的时间为10～20小时。
优选的，以1g酰胺中间体计，所述氯化氢的流速为160～200mL/h。
优选的，所述步骤(4)中，酰胺中间体、酰胺中间体盐酸盐和表氯醇的质量比为
(240～260):(290～310):(90～110)。
优选的，所述加热处理的温度为75～85℃；
所述加热处理的时间为3～10小时。
本发明提供了一种上述技术方案所述制备方法得到的樟树籽阳离子乳化剂。
本发明提供了一种上述技术方案所述樟树籽阳离子乳化剂作为乳化沥青用乳化
剂的用途。
本发明提供了一种由上述技术方案所述樟树籽阳离子乳化剂得到的乳化沥青作
为路面磨耗层的应用。
本发明提供了一种樟树籽阳离子乳化剂及其制备方法和应用。本发明对樟树籽油
进行加氢处理，得到饱和十二脂肪酸；将所述饱和十二脂肪酸和N,N-二甲基-1,3-丙二胺在
混合溶液中进行缩合酰化反应，得到酰胺中间体；所述混合溶液为碱金属氢氧化物和甲苯
的混合溶液；将所述酰胺中间体在无水甲苯中与氯化氢反应，得到酰胺中间体盐酸盐；将所
述酰胺中间体、酰胺中间体盐酸盐和表氯醇进行加热处理，得到樟树籽阳离子乳化剂。本发
明以樟树籽为原料，不仅拓展了制备阳离子乳化剂的原料、降低了成本，同时由于减少了化
工原料的使用量，绿色环保，减少了对环境的污染。此外，由本发明提供的乳化剂得到的乳
化沥青具有优异的性能，软化点约为81％，弹性强度约为97％，粘性强度约为0.65MPa。
具体实施方式
本发明提供了一种樟树籽阳离子乳化剂的制备方法，包含以下步骤：
(1)对樟树籽油进行加氢处理，得到饱和十二脂肪酸；
(2)将所述饱和十二脂肪酸和N,N-二甲基-1,3-丙二胺在混合溶液中进行缩合酰
化反应，得到酰胺中间体；
所述混合溶液为碱金属氢氧化物和甲苯的混合溶液；
(3)将所述酰胺中间体在无水甲苯中与氯化氢反应，得到酰胺中间体盐酸盐；
(4)将所述酰胺中间体、酰胺中间体盐酸盐和表氯醇进行加热处理，得到樟树籽阳
离子乳化剂。
本发明对樟树籽油进行加氢处理，得到饱和十二脂肪酸。本发明对所述樟树籽油
的来源没有特殊的要求，具体的可以为市售的樟树籽油，或者直接从樟树籽中提取的樟树
籽油。本发明对所述樟树籽的来源没有任何的特殊要求，采用本领域技术人员所熟知来源
的樟树籽即可，具体的如自采或者市售。在本发明中，所述樟树籽优选为樟树青籽。在本发
明中，所述樟树籽的油含量优选的≥40％，更优选的≥45％，最优选的≥50％。
在本发明中，所述提取优选为超临界二氧化碳萃取。在本发明中，所述超临界二氧
化碳萃取的萃取温度优选为35～45℃，更优选为38～43℃，最优选为40℃；所述超临界二氧
化碳萃取的萃取压力优选为15～25MPa，更优选为18～23MPa，最优选为20MPa；所述超临界
二氧化碳萃取的二氧化碳的流量优选为30～40kg/h，更优选为33～38kg/h，最优选为35kg/
h；所述超临界二氧化碳萃取的萃取时间优选为100～120min，更优选为105～112min，最优
选为110min。
本发明对所述加氢处理没有任何的特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的有机
物加氢方法进行即可。在本发明中，所述加氢处理优选为常压加氢，即在常压条件下向樟树
籽中通入氢气进行加氢处理。在本发明中，所述加氢处理过程氢气的流量优选为40～60mL/
min，更优选为45～55mL/min，最优选为50mL/min。在本发明中，所述加氢处理无需催化剂催
化即可进行。
得到所述饱和十二脂肪酸后，本发明将所述饱和十二脂肪酸和N,N-二甲基-1,3-
丙二胺在混合溶液中进行缩合酰化反应，得到酰胺中间体。在本发明中，所述缩合酰化反应
过程中饱和十二脂肪酸和N,N-二甲基-1,3-丙二胺的质量比优选为1:(1～3)，具体的可以
为1:1、1:2或1:3。在本发明中，所述饱和十二脂肪酸在混合溶液中的体积浓度优选为20～
25％，更优选为21～24％，最优选为22～23％。
在本发明中，所述混合溶液为碱金属氢氧化物和甲苯的混合溶液。在本发明中，所
述碱金属氢氧化物在混合溶液中的体积浓度优选为0.1～1％，更优选为0.3～0.8％，最优
选为0.5％。在本发明中，所述碱金属氢氧化物优选为氢氧化钾或氢氧化钠。
在本发明中，所述缩合酰化反应的温度优选为75～85℃，更优选为78～83℃，最优
选为80℃；所述缩合酰化反应的时间优选为10～20小时，更优选为12～18小时，最优选为15
小时。
所述缩合酰化反应后，本发明优选对所述缩合酰化反应的产物进行减压蒸馏，以
除去甲苯，得到酰胺中间体。本发明对所述减压蒸馏的方法和参数没有任何的特殊要求，采
用本领域技术人员所熟知的甲苯的减压蒸馏方法即可。
所述减压蒸馏后，本发明优选使用碳酸盐溶液对得到的固体物质进行洗涤，以除
去未反应的饱和十二脂肪酸，得到纯净的酰胺中间体。在本发明中，所述碳酸盐优选为碳酸
钠或碳酸钾；所述碳酸盐溶液的质量浓度优选为0.1～5％，更优选为0.5～3％，最优选为
1％。
在本发明中，所述酰胺中间体主要为十二酰胺丙基二甲基叔胺。
得到所述酰胺中间体后，本发明将所述酰胺中间体在无水甲苯中与氯化氢反应，
得到酰胺中间体盐酸盐。本发明中将氯化氢气体通入到酰胺中间体的无水甲苯溶液中进行
反应。在本发明中，以1g酰胺中间体计，所述氯化氢的流速优选为160～200mL/h，更优选为
170～190mL/h，最优选为180mL/h。
本发明对所述酰胺中间体和无水甲苯的相对添加量没有任何的特殊要求，能够使
得添加的酰胺中间体全部溶解于无水甲苯中即可。本发明选择以无水甲苯作为溶剂，能够
使得酰胺中间体和氯化氢反应的更加充分。
所述酰胺中间体与氯化氢反应后，本发明优选对得到的产物进行减压蒸馏，以除
去甲苯，得到酰胺中间体盐酸盐。本发明对所述减压蒸馏的方法和参数没有任何的特殊要
求，采用本领域技术人员所熟知的甲苯的减压蒸馏方法即可。
所述减压蒸馏后，本发明优选对得到的固体物质进行重结晶，以得到纯净的酰胺
中间体盐酸盐。在本发明中，所述重结晶用溶剂优选为乙酸乙酯。在本发明中，所述重结晶
的次数可以为1次、2次、3次、4次或5次。
得到所述酰胺中间体盐酸盐后，本发明将所述酰胺中间体、酰胺中间体盐酸盐和
表氯醇进行加热处理，得到樟树籽阳离子乳化剂。在本发明中，所述酰胺中间体、酰胺中间
体盐酸盐和表氯醇的质量比优选为(240～260):(290～310):(90～110)，更优选为(245～
255):(295～305):(95～105)，最优选为250:300:100。
在本发明中，所述酰胺中间体盐酸盐可以溶于水中后以酰胺中间体盐酸盐溶液形
式进行添加。本发明对所述酰胺中间体盐酸盐溶液的浓度没有特殊要求，能够使得所述酰
胺中间体盐酸盐全部溶解即可。本发明优选将所述酰胺中间体溶于酰胺中间体盐酸盐溶液
后，再加入表氯醇。
在本发明中，所述加热处理的温度优选为75～85℃，更优选为78～83℃，最优选为
80℃；所述加热处理的时间优选为3～10小时，更优选为4～8小时，最优选为5～6小时。
本发明优选对所述加热处理后的产物进行除水，得到樟树籽阳离子乳化剂。在本
发明中，所述除水操作优选为减压蒸馏除水。本发明对所述减压蒸馏除水的方法和参数没
有任何的特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的水的减压蒸馏方法即可。
除水后，本发明优选对除水得到的固体产物进行重结晶，以得到纯净的樟树籽阳
离子乳化剂。在本发明中，所述重结晶用溶剂优选为乙酸乙酯和乙醇的混合溶剂。在本发明
中，所述混合溶剂中乙酸乙酯和乙醇的体积比优选为(22～26):1，更优选为(23～25):1，最
优选为24:1。
本发明还提供了一种上述技术方案所述制备方法得到的樟树籽阳离子乳化剂。在
本发明中，所述樟树籽阳离子乳化剂为淡黄色、固体状物质。
本发明还提供了一种上述技术方案所述樟树籽阳离子乳化剂作为乳化沥青用乳
化剂的用途。本发明对所述由樟树籽阳离子乳化剂制备乳化沥青的制备方法没有任何的特
殊要求，采用本领域技术人员所熟知的乳化沥青的制备方法即可。
在本发明中，所述制备乳化沥青的方法优选包含以下步骤：
将樟树籽阳离子乳化剂溶于水中，调节溶液的pH值为2～3，得到乳化剂水溶液；
对所述乳化剂水溶液和沥青进行热混合，得到乳化沥青。
在本发明中，所述樟树籽阳离子乳化剂的水溶液的体积浓度优选为15～20％，更
优选为16～19％，最优选为17～18％。本发明通过添加碳酸氢钠调节所述樟树籽阳离子乳
化剂的水溶液的pH值为2～3，具体的可以为2、2.5或3。
得到所述乳化剂水溶液后，本发明对所述乳化剂水溶液和沥青进行热混合，得到
乳化沥青。本发明优选对所述乳化剂水溶液进行预热后再与沥青混合。在本发明中，所述预
热的温度优选为60～65℃，更优选为61～64℃，最优选为62～63℃。本发明对所述沥青的种
类没有特殊要求，可以为任意种类的沥青。在本发明中，所述沥青优选为改性SBS沥青。
在本发明中，所述热混合的温度优选为130～135℃，更优选为131～134℃，最优选
为132～133℃。在本发明中，所述热混合优选在胶体磨中进行。在本发明中，所述胶体磨的
转速优选为60～100转/分，更优选为70～90转/分，最优选为80转/分；所述胶体磨的运行时
间优选为0.5～2小时，更优选为1～1.5小时。在本发明中，所述乳化沥青的固含量优选为30
～70％，更优选为40～60％，最优选为45～55％。
本发明还提供了一种上述技术方案所述乳化沥青作为路面磨耗层的应用。本发明
对所述路面磨耗层的制备方法没有任何的特殊要求，将所述乳化沥青涂覆于路面即可。本
发明对所述路面磨耗层的厚度没有任何的特殊要求，根据不同的技术要求进行设置即可。
下面结合实施例对本发明提供的樟树籽阳离子乳化剂及其制备方法和应用进行
详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
以樟树青籽为原料，经超临界二氧化碳萃取得到樟树籽油。其中，超临界二氧化碳
萃取的温度为35℃，压力为15MPa，二氧化碳流量为40kg/h，时间为100min。向得到的樟树籽
油中通入氢气，在常压、无催化剂的条件下进行加氢反应，得到饱和十二脂肪酸。
将得到的饱和十二脂肪酸与N,N-二甲基-1,3-丙二胺按质量比为1:2，在含0.5％
(体积分数)的氢氧化钾的甲苯溶液中，在75℃下反应14小时，减压蒸去甲苯，得到固体残留
物。其中，所述饱和十二脂肪酸在氢氧化钾的甲苯溶液中的体积浓度为20％。再用质量分数
为1％的碳酸钠水溶液洗涤未反应的十二酸，得到酰胺中间体。
将得到的酰胺中间体溶于无水甲苯中，室温下以每克中间体l80mL/h的流速不断
通入氯化氢气体，之后减压蒸馏除去甲苯，得到固体残留物，再用乙酸乙酯重结晶3次，得到
酰胺中间体盐酸盐。
按酰胺中间体、酰胺中间体盐酸盐和表氯醇的质量比为250:300:100投料。在反应
器中，将酰胺中间体盐酸盐先溶解在水中，加入酰胺中间体，溶液透明后，加入表氯醇。在80
℃下反应6h后减压蒸去水，用体积比为24:1的乙酸乙酯乙醇溶剂重结晶，得到淡黄色、固体
状的樟树籽阳离子乳化剂。
将樟树籽阳离子乳化剂溶于水中，调节pH值为2，加热至63℃，与90#沥青混合后加
热至133℃，通过胶体磨制备出乳化沥青。
本发明对本实施例得到的乳化沥青的力学性能进行了测试，结果显示，乳化沥青
的软化点为81％，弹性强度为97％，粘性强度为0.65MPa。
将得到的乳化沥青制备厚度约为1cm的路面超薄磨耗层，路面摩擦系数值>70BPN；
封水能力显著，路段渗水系数均为0。
实施例2
以樟树青籽为原料，经超临界二氧化碳萃取得到樟树籽油。其中，超临界二氧化碳
萃取的温度为45℃，压力为25MPa，二氧化碳流量为30kg/h，时间为120min。向得到的樟树籽
油中通入氢气，在常压、无催化剂的条件下进行加氢反应，得到饱和十二脂肪酸。
将得到的饱和十二脂肪酸与N,N-二甲基-1,3-丙二胺按质量比为1:1，在含0.5％
(体积分数)的氢氧化钾的甲苯溶液中，在75℃下反应18小时，减压蒸去甲苯，得到固体残留
物。其中，所述饱和十二脂肪酸在氢氧化钾的甲苯溶液中的体积浓度为23％。再用质量分数
为1％的碳酸钠水溶液洗涤未反应的十二酸，得到酰胺中间体。
将得到的酰胺中间体溶于无水甲苯中，室温下以每克中间体l75mL/h的流速不断
通入氯化氢气体，之后减压蒸馏除去甲苯，得到固体残留物，再用乙酸乙酯重结晶3次，得到
酰胺中间体盐酸盐。
按酰胺中间体、酰胺中间体盐酸盐和表氯醇的质量比为255:295:100投料。在反应
器中，将酰胺中间体盐酸盐先溶解在水中，加入酰胺中间体，溶液透明后，加入表氯醇。在85
℃下反应6h后减压蒸去水，用体积比为26:1的乙酸乙酯乙醇溶剂重结晶，得到淡黄色、固体
状的樟树籽阳离子乳化剂。
将樟树籽阳离子乳化剂溶于水中，调节pH值为3，加热至65℃，与90#沥青混合后加
热至135℃，通过胶体磨制备出乳化沥青。
本发明对本实施例得到的乳化沥青的力学性能进行了测试，结果显示，乳化沥青
的软化点为80.5％，弹性强度为96.7％，粘性强度为0.63MPa。
将得到的乳化沥青制备厚度约为1cm的路面超薄磨耗层，路面摩擦系数值>70BPN；
封水能力显著，路段渗水系数均为0。
实施例3
以樟树青籽为原料，经超临界二氧化碳萃取得到樟树籽油。其中，超临界二氧化碳
萃取的温度为40℃，压力为20MPa，二氧化碳流量为35kg/h，时间为110min。向得到的樟树籽
油中通入氢气，在常压、无催化剂的条件下进行加氢反应，得到饱和十二脂肪酸。
将得到的饱和十二脂肪酸与N,N-二甲基-1,3-丙二胺按质量比为1:2，在含0.5％
(体积分数)的氢氧化钾的甲苯溶液中，在75℃下反应12小时，减压蒸去甲苯，得到固体残留
物。其中，所述饱和十二脂肪酸在氢氧化钾的甲苯溶液中的体积浓度为25％。再用质量分数
为1％的碳酸钠水溶液洗涤未反应的十二酸，得到酰胺中间体。
将得到的酰胺中间体溶于无水甲苯中，室温下以每克中间体l85mL/h的流速不断
通入氯化氢气体，之后减压蒸馏除去甲苯，得到固体残留物，再用乙酸乙酯重结晶3次，得到
酰胺中间体盐酸盐。
按酰胺中间体、酰胺中间体盐酸盐和表氯醇的质量比为245:305:100投料。在反应
器中，将酰胺中间体盐酸盐先溶解在水中，加入酰胺中间体，溶液透明后，加入表氯醇。在75
℃下反应6h后减压蒸去水，用体积比为23:1的乙酸乙酯乙醇溶剂重结晶，得到淡黄色、固体
状的樟树籽阳离子乳化剂。
将樟树籽阳离子乳化剂溶于水中，调节pH值为2，加热至60℃，与90#沥青混合后加
热至130℃，通过胶体磨制备出乳化沥青。
本发明对本实施例得到的乳化沥青的力学性能进行了测试，结果显示，乳化沥青
的软化点为81％，弹性强度为97％，粘性强度为0.65MPa。
将得到的乳化沥青制备厚度约为1cm的路面超薄磨耗层，路面摩擦系数值>70BPN；
封水能力显著，路段渗水系数均为0。
由以上实施例可知，本发明提供了一种樟树籽阳离子乳化剂及其制备方法和应
用。本发明对樟树籽油进行加氢处理，得到饱和十二脂肪酸；将所述饱和十二脂肪酸和N,N-
二甲基-1,3-丙二胺在混合溶液中进行缩合酰化反应，得到酰胺中间体；所述混合溶液为碱
金属氢氧化物和甲苯的混合溶液；将所述酰胺中间体在无水甲苯中与氯化氢反应，得到酰
胺中间体盐酸盐；将所述酰胺中间体、酰胺中间体盐酸盐和表氯醇进行加热处理，得到樟树
籽阳离子乳化剂。本发明以樟树籽油为原料，不仅拓展了制备阳离子乳化剂的原料、降低了
成本，同时由于减少了化工原料的使用量，绿色环保，减少了对环境的污染。此外，由本发明
提供的乳化剂得到的乳化沥青具有优异的性能，软化点约为81％，弹性强度约为97％，粘性
强度约为0.65MPa。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人
员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应
视为本发明的保护范围。