根据乳化剂亲水亲油平衡值(HLB)的大小可初步确定其应用的范围,沥青用乳化剂一般在10 ~ 18之间。由于沥青乳液中沥青的比表面积很大,所以乳化剂的浓度要远大于CMC,才能达到充分乳化的目的,乳化剂用量一般控制在乳液的0.13% ~ 3%(质量分数)。
按照乳化剂亲水基性质的不同,乳化剂分为阴离子型、阳离子型、两性离子型、非离子乳化型以及复合离子型等。常用的沥青乳化剂见表1。此类乳化剂原料便宜易得,工艺简单,技术成熟,不必调节p H值就可直接使用,在乳化沥青的发展初期受到了重视。主要包括羧酸盐类、磺酸盐类、硫酸脂盐类、磷酸脂盐类等。
其中二烷基或三烷基胺类一般没有乳化性,含有C12~ C22的单烷基胺类乳化剂效果较好,但是烷基单胺缺乏足够的乳化能力,所以常用有C12~ C22烷基、2 ~ 4个亚甲基的N-烷基聚亚甲基二胺盐类乳化剂。烷基丙烯二胺常由丙烯腈与伯胺加成还原得到,而卤代烷同乙二胺反应也是合成N-烷基乙二胺的普通方法。
由脂肪酰胺的盐酸盐得到的乳液具有良好的贮存稳定性和对各种基体的粘附性能。脂肪酸的衍生物,特别是妥尔油与二乙烯三胺或四乙烯五胺的产物,是一种很有用的沥青乳化剂。另外,烷基酰胺多胺RCO-NH(C3H6NH)nC3H6NH2中含有多个亲水性胺基,所以能通过调节p H值,得到性能各异的沥青乳液。但是酰胺类乳化剂在水中有水解现象。酰胺类乳化剂经进一步加热脱水可以形成咪唑啉类阳离子乳化剂,它的无机酸盐也是很好的乳化剂。
它的活性与溶液的p H值无关,在转相点(phase inversion temperature,PIT)形成的乳液稳定。一般有C12~18的脂肪醇和C8~10的烷基酚的环氧乙烷加成物是优良的乳化剂,环氧数低于5 ~ 6的为油溶性的。常用的烷基酚聚氧乙烯醚的烃基一般含有C8~ C20,氧化乙烯的含量在85% ~ 99%左右,并且常与其它类型的乳化剂复合使用。
在实际应用中,往往采用不同种类的乳化剂混合物,以满足单一的乳化剂难以达到的效果,同时可以降低成本。非离子型与离子型乳化剂复配离子型乳化沥青中的粒子,由于静电斥力而产生一定的张力,使沥青乳液的稳定性降低。而与非离子型乳化剂复合使用时,二者将交替吸附在颗粒表面,大大降低了颗粒之间的静电张力,另外非离子乳化剂水化作用形成的水化层,对乳液的稳定性也有一定的协同效应。在十二烷基硫酸钠(SDS)中加入少量的十二烷基聚氧乙烯醚(C12E5),能使CMCSDS及γSDS大大降低:当C12E5的摩尔分数达到0.02时,CMCSDS由8×10-3mol/L降到1×10-3mol/L。