瀝青乳化劑定義：瀝青乳化劑是表面活性劑的一種類(lèi)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(gòu)成均勻而穩(wěn)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(qiáng)的吸引力，乳化劑分子在液體表面上基本是無(wú)一定方向的，多處于平躺狀態(tài)。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(chǎn)生疏水效應(yīng)。這樣就使乳化劑產(chǎn)生了一個(gè)方向性，水面上溶解的是親水基，水面**遠(yuǎn)方向?yàn)橛H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(wěn)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(guī)則的分子排列現(xiàn)象稱(chēng)作分子定向排列或配位。這種單分子定向排列現(xiàn)象稱(chēng)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(xiàn)象，不僅在空氣和水相之間，也可發(fā)生在空氣以外的瀝青相中。這種吸附現(xiàn)象有物理吸附和化學(xué)吸附，以化學(xué)吸附為主，隨著親油基碳鏈長(zhǎng)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(guò)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(fù)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(jīng)高速剪切成細(xì)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(huì)立即在瀝青微粒界面被吸附，從而產(chǎn)生新的吸附排列，親油基一段吸附于瀝青內(nèi)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(dāng)吸附的乳化劑分子達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，在瀝青微粒表面形成一層被乳化劑分子包封的有一定機(jī)械強(qiáng)度的堅(jiān)固的分子薄膜，使瀝青微粒具有親水性，而均勻穩(wěn)定地分散在水中，形成乳化瀝青。
瀝青乳液是一個(gè)多相分相體系，瀝青是以微粒形式均勻分散于水中的穩(wěn)定乳狀液，其穩(wěn)定度因乳化劑 大大加強(qiáng)。其中瀝青為分散相，為不連續(xù)相或稱(chēng)內(nèi)相；水為分散介質(zhì)，為連續(xù)相或稱(chēng)外相，為水包油（O/W）型乳化瀝青。也就是我們平時(shí)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(fù)電離子的表面活性物質(zhì)，其特征表現(xiàn)為具有一個(gè)大的有機(jī)陰離子，能與堿作用生成鹽。根據(jù)帶負(fù)電離子部分的結(jié)構(gòu)不同，可分為羧酸鹽型、磺酸鹽型及硫酸鹽型三大類(lèi)。
陰離子 乳化劑的缺點(diǎn)是抗硬水能力較差；優(yōu)點(diǎn)是來(lái)源廣、種類(lèi)多、價(jià)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(huán)烷酸鹽。其化學(xué)結(jié)構(gòu)為：RCOOM   
R為憎水烴基，為長(zhǎng)烴脂肪烴或環(huán)烷烴基，碳原子個(gè)數(shù)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(yīng)用**多的為油酸鈉、松香酸鈉、月桂酸鈉、環(huán)烷酸鈉等。脂肪酸的碳鏈越長(zhǎng)，親油性越強(qiáng)，凝固點(diǎn)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(duì)瀝青的乳化效果越差。選擇脂肪酸鹽乳化劑一般選擇碳數(shù)為12-20之間，其中應(yīng)用**多的碳原子為12-18.
環(huán)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(huán)烷酸的酸值應(yīng)在75-175之間，瀝青酸值在0.75KOH/g左右或更高的環(huán)烷酸瀝青，可簡(jiǎn)單的用堿性乳化劑所乳化，可獲得較滿意的環(huán)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(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而生成的一種陰離子型乳化劑，學(xué)名為順-9-十八碳烯酸鹽，是含一個(gè)雙鍵的不飽和脂肪皂。其化學(xué)式為：
      CH3(CH2)7-CH=CH-(CH2)7COONa
油酸是橄欖油、牛脂的主要成分，碳數(shù)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(qiáng)，具有極強(qiáng)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(xué)式為CH3(CH2)16Na
硬脂酸鈉多數(shù)是含有十八碳的飽和脂肪酸皂。其碳鏈越長(zhǎng)，憎水性越強(qiáng)，親水性羧酸基僅為一個(gè)，親水性不足，顧在冷水中溶解性較差，易溶于熱水。但對(duì)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(gè)碳組成，但因含有雙鍵，其性質(zhì)很不相同。由于受雙鍵的影響，親水性較好，易溶于水，對(duì)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(xué)式為
                         C11H23COONa
月桂酸脂主要存在于椰子油中，由于碳數(shù)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(xué)式為C19H29COONa。
松香是從切開(kāi)針葉樹(shù)干滲出的粘稠性樹(shù)脂類(lèi)物質(zhì)，在室溫下呈半透明狀態(tài)，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(gè)松香酸皂分子中含有兩個(gè)不飽和雙鍵，由于雙鍵的存在可增強(qiáng)對(duì)水的親和力，但影響瀝青的乳化性能，通常是加氫除去雙鍵。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
松香皂易溶于水，有較好的水溶性和抗硬水能力，潤(rùn)濕能力較好，為瀝青常用的陰離子乳化劑。
二、磺酸鹽型乳化劑
磺酸鹽型陰離子乳化劑是直鏈烷烴、烷基苯、烷基萘等與硫酸或發(fā)煙硫酸經(jīng)磺化和堿中和而制成的表面活性劑，其化學(xué)式為：R-SO3Na   R為碳原子數(shù)為8-20中間的碳鏈。
在瀝青乳化劑中常用的磺酸鹽型乳化劑只要有烷基苯磺酸鹽、烷基磺酸鹽和植物油磺酸鹽。
（一） 烷基苯磺酸鹽
烷基苯磺酸鹽又稱(chēng)石油苯磺酸鹽，這是因?yàn)樗迷贤榛拖N是由天然或人造石油的餾分制的。其分子式為：
 

R為CnH2n+1的長(zhǎng)鏈烷基，以C10-C18應(yīng)用**多；
M為金屬離子Na、K，以Na應(yīng)用**多。
從烷基苯磺酸鈉分子中可以看出，是由烷基苯磺化，直接引入磺酸基經(jīng)堿中和而成。其他親油基（或稱(chēng)憎水劑、疏水基）為烷基苯（C₁₂H_2n＋1－C₆H₄）,親水基為磺酸鹽。在個(gè)烷基苯鏈細(xì)長(zhǎng)（鏈長(zhǎng)為13-20Å,直徑小于4.9Å）。由于合成工藝與原料的不同烷基鏈的鏈長(zhǎng)及支鏈情況不同，苯環(huán)和烷基連接位置不同，以及磺酸基引入苯環(huán)的多少和位置不同等，烷基苯磺酸鈉不是單一成分，而是一個(gè)復(fù)雜的含異構(gòu)體的體系。
在支鏈烷基苯磺酸鹽中，表面張力以14碳**低，12碳次之，以直鏈18個(gè)碳乳化能力強(qiáng)。各種不同異構(gòu)體的C12，以n=12為**好。苯核在烷基鏈上結(jié)合位置，以苯環(huán)移向中心的為好，以3-苯基異構(gòu)體的**好。
烷基苯磺酸鈉與羧酸鹽相比，磺酸鹽不易與酸及金屬離子反應(yīng)，可在寬的PH值范圍內(nèi)及相當(dāng)?shù)慕饘匐x子濃度下保持活性。簡(jiǎn)單的苯基磺酸鹽沒(méi)有太大的表面活性，其核上有一個(gè)或幾個(gè)短鏈的烷基取代基對(duì)界面活性就有不同程度的提高，取代的烷基使陰離子的非極性部分的憎水性增大。
烷基苯磺酸鈉為白色或淡黃色粉末或片狀固體，對(duì)酸、堿或硬水都比較穩(wěn)定，但在240℃時(shí)極易發(fā)生分解，表面張力為0.3Mn/cm。
十二烷基苯磺酸鈉、雙十二烷基苯基醚二磺酸鈉是乳化瀝青中常用的陰離子乳化劑。用平均分子量400-500單烷基和雙烷基苯磺酸鈉，可制得貯存穩(wěn)定性好的瀝青乳液。如果與凝結(jié)劑（如氯化鈣或水泥）混合，可控制其分裂速度。與其他某些陰離子乳化劑混合 使用時(shí)，所發(fā)揮的乳化效果比單獨(dú)使用時(shí)，其乳化效果更好，具有選擇性的協(xié)同效應(yīng)，也是乳化瀝青中常用的陰離子乳化劑。
在苯環(huán)上的烷基碳原子很少，甚**為零時(shí)（或僅有兩個(gè)甲基），如苯磺酸鈉、甲基磺酸鈉、二甲基苯磺酸鈉和異丙磺酸鈉，能增大烷基苯磺酸鈉及其他組分在水溶液中的溶解度，常作表面活性劑的助溶劑。
（二） 烷基磺酸鈉
 烷基磺酸鈉又稱(chēng)為石油磺酸鈉，俗稱(chēng)石油皂。它是由高沸點(diǎn)石油餾分（230℃-320℃）先行氫化或用濃硫酸處理除去不飽和烴而得到的純烷基，在紫外光照射下與氯和二氧化硫作用生成一氯化合物，再用燒堿皂化而成。其化學(xué)式為：R－SO₃Na
R為C13-C18的烷基或烷基苯稠環(huán)結(jié)構(gòu)。
烷基磺酸鈉的表面活性與烷基苯磺酸鈉接近，它在堿性、中性和弱酸性溶液中較為穩(wěn)定，在硬水中仍具有較好的乳化能力。支鏈烷基苯磺酸鈉溶液的溶解度及臨界膠束濃度、表面張力和碳原子數(shù)有關(guān)，乳化能力以C15-C16為好。
烷基磺酸鈉為 或淡黃色粉末，易溶于水，是乳化瀝青中常用的乳化劑。該產(chǎn)品有效物為28±1%，不皂化物（以100%有效物計(jì)）≦6%，1%水溶液PH值為7-8，NaCl含量小于6%。
（三） 拉開(kāi)粉
拉開(kāi)粉的學(xué)名為二丁基萘磺酸鈉，屬于烷基萘基磺酸鹽中的一種。由醇、萘與發(fā)煙硫酸作用后即可得二丁基萘磺酸，再經(jīng)燒堿處理而制得萘磺酸鹽表面活性劑，拉開(kāi)粉為俗名。其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：     CH₂CH₂CH₂CH₃
                          
 

 
拉開(kāi)粉為白色或微黃色粉末，液體呈淺橙色透明液體，易溶于水。固狀物加熱**100℃不熔化而磺化，并逸出堿性氣體，對(duì)酸堿和硬水都穩(wěn)定，活性物含量為60±1%,PH值為7-8.
將兩個(gè)烷基化的萘磺酸鹽用亞烷基連接起來(lái)得到的化合物具有較大的分散效果，是良好的分散劑。例如，亞甲基二異丙基萘磺酸鈉、亞甲基二異丙基萘磺酸鉀等。
（四） 木質(zhì)素磺酸鹽
木質(zhì)素磺酸鹽又稱(chēng)磺化木質(zhì)素。木質(zhì)素是愈瘡木基（4-羥基-3-甲氧基苯基）的多聚物，是從造紙工業(yè)廢液中提取的瀝青乳化劑，其基本化學(xué)結(jié)構(gòu)單元為：

    
     
在α-碳原子上引入磺酸基，則成為磺酸鹽，它是由亞硫酸鹽制漿廢液經(jīng)石灰乳沉淀酸溶，轉(zhuǎn)化而制得的。其分子式為：
 
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針葉樹(shù)含一個(gè)甲氧基，闊葉樹(shù)含有兩個(gè)甲氧基，側(cè)鏈雙鍵發(fā)生加合反應(yīng)。**普通的磺酸鹽相對(duì)分子量約為4000.一般來(lái)說(shuō)低分子量木質(zhì)素磺酸鹽多為直鏈，在水溶液中締合在一起；高分子量木質(zhì)素磺酸鹽多為支鏈，在水溶液中顯示出聚合電解質(zhì)行為，并且高分子量部分很難生物降解。
木質(zhì)素磺酸鹽呈黃色固體，有良好的分散性，是固體在介質(zhì)中的較好分散劑。通常用來(lái)制造慢裂型乳化瀝青。
此外，磺化妥爾油皂、磺化琥珀酸、α-烯烴磺酸鹽、磺化松香、磺化棉籽油等，都可用作陰離子乳化瀝青的乳化劑，有的還可改善瀝青對(duì)礦物集料的粘附性。
三、硫酸酯鹽
硫酸酯鹽是用硫酸與含烴基烷烴或烯烴發(fā)生硫酸化反應(yīng)而在羥基上引入磺酸基（-Os₃M)親水基團(tuán)的表面活性劑。其化學(xué)式為：R－OsO₃M
R為含烴基的烷烴或烯烴，碳原子個(gè)數(shù)在C12-C18.  M為金屬離子（K^＋、Na^＋)。
從化學(xué)式中可以看出，硫酸酯鹽陰離子乳化劑是一個(gè)具有ROsO₃^-離子的瀝青乳化劑。其主要性能取決于脂肪醇的鏈長(zhǎng)及支鏈度。具有較長(zhǎng)碳鏈或支鏈的表面活性劑才具有較好的表面活性，且直鏈的表面活性比支鏈大，乳化能力強(qiáng)，不飽和的C16-C18鏈硫酸鹽比飽和烷基硫酸鹽有較大的溶解度。一般碳原子數(shù)大于14時(shí)，在室溫下，在水中的溶解度是很小的。
硫酸酯鹽乳化劑與磺酸鹽乳化劑的區(qū)別是硫酸酯鹽的親水基通過(guò)氧原子即C-O-S鍵與憎水基聯(lián)結(jié)。而磺酸鹽乳化劑是通過(guò)C-S鍵直接與憎水基聯(lián)結(jié)，附加的氧使硫酸酯鹽的溶解度比磺酸鹽型乳化劑更強(qiáng)，但C-O-S比C-S鍵更易水解，硫酸酯鹽在酸性 中對(duì)水解的敏感性使它的應(yīng)用受到限制。
硫酸酯鹽更易溶于水，表面活性不受硬水、金屬離子的影響，缺點(diǎn)是遇酸性水溶液會(huì)發(fā)生水解，生成硫酸和原來(lái)含羥基的烷烴或烯烴，而磺酸鹽（R－SO₃M)則遇酸不會(huì)水解，是穩(wěn)定的乳化劑，但對(duì)硬水性能欠佳。
在硫酸酯鹽乳化劑中**具代表性的是十二烷基硫酸鈉。其結(jié)構(gòu)式為：CH₃(CH₂)₁₁OsO₃Na
它是以椰子油氫化得到的月桂酸，用三氧化硫或氯磺酸酸化、中和制得十二烷基硫酸鈉。呈白色或微黃色粉末，或淺黃色透明液體。優(yōu)等品的有效活性含量達(dá)90%以上，一等品達(dá)86%以上，三等品82%以上，液體產(chǎn)品達(dá)28%以上。PH=7.5-9.5，具有輕微的特殊氣味，易溶于水，無(wú)毒，180-185℃時(shí)會(huì)分解。
用硫酸酯鹽乳化劑制得的乳化瀝青與石料拌合是比較穩(wěn)定的，屬于滿了吧乳化瀝青。由于分裂速度慢，施工后不能盡快硬化，如加入帶多價(jià)離子的石灰或氯化銨，乳化瀝青即可急速分裂，利用這個(gè)特點(diǎn)可制得筑路用的乳化瀝青。
還可用豆蔻醇、鯨蠟醇及牛油制得的高碳醇等經(jīng)硫酸化，再用堿中和，即可制得各種脂肪醇硫酸鹽。其水溶液呈中性，在硬水中穩(wěn)定，同樣可用作瀝青乳化劑。隨著碳鏈的增長(zhǎng)，熔點(diǎn)增高，吸濕性隨著鏈的增長(zhǎng)而增加，溶解性減弱。