乳化稳定剂在软饮料中的应用（精选5篇）

第一篇：乳化稳定剂在软饮料中的应用

乳化稳定剂在软饮料中的应用

在这里，我们主要介绍乳化稳定剂在果汁饮料、植物蛋白饮料、含乳饮料这三类软饮料的应用

乳化稳定剂在果汁饮料中的应用

果汁饮料在生产和储藏中，经常发生分层和水分析出等不稳定现象。引起不稳定的因素是多方面的。因为在饮料中，既有果肉微粒形成的悬浮液，又有果胶、蛋白质等形成的胶体溶液，还有糖、盐等形成的真溶液，甚至还有脂类物质形成的乳浊液。在这个混合体系中，悬浮液、乳浊液的微粒与饮料汁液之间存在较大的密度差，这是不稳定的主要原因。此外，饮料中所含的蛋白质受物理、化学等因素的作用都会引

起果汁饮料不稳定。

为了保证饮料在保质期内不发生分层、沉淀等现象，在生产中常使用增稠剂和乳化剂。

增稠剂提高饮料汁液的黏度，使其有足够的浮力保证微粒的均匀悬浮；而乳化剂提高饮料中脂类物质的亲水性，阻止脂肪球的聚集上浮。因此，添加适当的增稠剂或乳化剂可以达到一定的稳定效果。

果汁饮料常用的增稠剂有果胶、琼脂、羧甲基纤维素钠、黄原胶、海藻酸钠等。

有些果蔬汁饮料属于低酸性饮料牞其杀菌对象为耐热的嗜热细菌，必须采用高压杀菌。因此要选用热稳定的稳定剂。有些蔬菜汁含有较多的蛋白质、脂类，还应选用对蛋白质和脂类稳定的稳定剂。蔬菜汁饮料常用的增稠剂是黄原胶CMC-Na牞有时也选用有乳化性能的藻酸丙二醇脂。饮料中还常用β-环状糊精消除

和掩盖特异的臭味和苦味。用β-环状糊精包合以提高天然色素稳定性，改善其溶解性能。

好的饮料产品应是色泽鲜明，不易褪色和变色；香气柔和协调；口味酸甜适口；有一定的营养成分；卫生安全可靠。所以饮料的设计应考虑安全、卫生、口味、营养、香气、形态、色泽诸方面的因素。果汁饮料制造工艺的关键是果汁成分以外的各种成分的调和技术，目的在于如何突出新鲜和清凉感，突出原汁特色。特别要注意成品和生产过程中微生物污染、生产用水的物理化学变化、酶作用引起的果汁分

离和褐变现象。

对于果汁饮料最重要的工艺是调和。砂糖尽可能不用加热溶解，以搅拌溶解为好。

果汁饮料主要突出圆润的天然果汁感，不宜太刺激。酸甜度配合要恰当。果汁的加入量应能产生天然的果汁香味。

常用的调味剂如食盐、味素在果汁饮料中尤为合适，可使风味更圆润。

调和后的果汁原液应进行脱气除氧。脱气应在0.08～0.093MPa下进行。

果汁饮料是以香气和维生素C为主要特征成分。如果杀菌后停放时间较长，不能及时冷却会导致果汁品

质的劣化。杀菌后应使果汁温度迅速降到40℃以下。

乳化稳定剂在植物蛋白饮料中的应用

目前，我国的植物蛋白饮料每年在以30％的速度增长，工业生产工艺日臻成熟。产品开发花色繁多，如可可豆奶、椰汁豆奶、果汁豆奶和花生豆奶等极大地丰富了饮品市场，也对产品开发的色香味和组织状态提出了更高的要求。为了开发出口感协调、组织稳定的植物蛋白饮料，充分应用合理的乳化稳定剂尤为

重要。

复配乳化稳定剂有很多优越性，它具有协同增效的作用，具有改善风味、口味，提高质量的作用。复配的形式多种多样，有同类产品相复配，有相近一类相复配，也有不同功能相复配。如花生乳饮料生产，为了保证其产品乳化稳定性，突出产品风味和具备稳定的组织状态，防止蛋白颗粒沉降分层，采用“二因素四水平”正交实验，确定花生乳饮料复配乳化稳定剂用量配比：单甘酯0.1％，蔗糖酯0.1％，CMC 0.15％，黄原胶0.1％。采用这一配比，能较好地保持花生乳的乳化稳定性，并对口感有协同增效作用。又如朱古力乳酸豆奶饮料，复合稳定剂用量配比为：CMC（Fh9）0.26％，单甘酯0.12％，明胶0.05％，卡拉胶0.01％，按质量比26∶12∶5∶1，此乳化稳定剂复配使用可改变可可粉颗粒和植物蛋白沉降速度，并具有较好的悬

浮效果，提高了产品质量，延长了保质期

乳化稳定剂在乳饮料中的应用

乳饮料是指以新鲜牛乳为原料（含乳30％以上）加入水与适量辅料，如可可、咖啡、果汁和蔗糖等物质，经有效杀菌而成的具有相应风味的含乳饮料。它是一种客观不稳定分散体系，既有蛋白质及果汁微粒形成的悬浮液、脂肪的乳浊液，又有以糖类、盐类形成的真溶液。实际生产中采用最先进的加工机械和加工工艺，也很难达到饮料的质量要求，常发生油脂上浮和蛋白质沉淀等质量问题。所以要添加适量的乳化剂、增稠剂等，使饮料保持稳定。

调配型中性乳饮料（以巧克力乳饮料为例）可可奶乳饮料是以奶粉（或鲜牛乳）、可可粉、蔗糖等为主要原料调配而成。其一般的生产工艺为：原乳的标准化或乳粉的还原→可可粉预处理→稳定剂的溶解→混

合配料→高压均质→灭菌→冷却→成品。

由于可可奶乳饮料含奶量一般在30％以上，且可可粉不仅含有脂肪，还含有丰富的蛋白质和碳水化合物。所以可可奶生产中容易出现以下主要质量问题：1.可可粉和蛋白质沉淀；2.絮凝；3.可可粉结块；4.水析；

5.油析；6.黏度太大。根据斯托克斯定律可知，提高可可奶饮料的黏度，缩小液体与可可颗粒之间的密度差，才能减少可可粒子的沉降速度。所以一般通过细化可可颗粒和增加体系黏度的方法来解决可可粉沉淀的问题。可可粉粒度较大，经过预处理、高压均质后，其粒度仍在2～50μm，虽然减少了可可颗粒的沉淀，但仍不能完全避免。实际生产中，一般采用添加乳化稳定剂的方法，乳化剂常选用卵磷脂和高HLB值的乳化剂，如蔗糖脂肪酸酯和多聚甘油脂肪酸酯。增稠剂常选用黄原胶、刺槐豆胶、罗望子胶、卡拉胶，尤其是卡拉胶牞一方面它能与牛乳蛋白质相结合成网状结构牞另一方面它能形成触变性凝胶结构，从而达到悬

浮可可粉的效果，另外还可以赋予可可奶饮料润滑的口感。

调配型酸性含乳饮料在乳饮料市场中，调配型酸性含乳饮料占领了很大一部分市场。它一般是用酸溶液

或果汁，将牛乳的pH从6.6～6.8调整到4.0～4.2制成的一种乳饮料，其典型工艺如下：

原料乳（或还原乳）→标准化→加稳定剂、糖混合→冷却到40℃以下→酸化→定容→巴氏杀菌→加香→

均质→灌装→二次灭菌→冷却→成品。

一般先将稳定剂与5～10倍的白糖干混均匀，加入冷水或温水溶解，过胶体磨，待用。

由于调配酸乳饮料的主要成分是水、蛋白质、脂肪、糖、盐等，是以水为分散介质，以蛋白质、脂肪为分散相的宏观分散体系，呈乳状液态。而牛乳的乳蛋白中，80％为酪蛋白质，属于高分子两性电解质。在制作酸性饮料时，由于加入了酸，pH会下降（一般酸性蛋白饮料pH为3.3—4.0）。当pH值降低到接近酪蛋白的等电点4.6，酪蛋白几乎完全凝聚沉淀。进一步增加酸性，则碱基的解离占优势。蛋白质粒子整体

带上正电荷，即酪蛋白趋向分散溶解，使一度凝聚的大粒子分散开，形成不稳定的溶胶。

另外，由斯托克斯定律可知，为防止蛋白质粒子沉降，要减少蛋白质粒子的直径，减少蛋白质粒子和分散介质的密度差，增加分散介质的黏度系数，故应选用添加一些耐酸性稳定剂来增加黏度，如CMC（Fh9）、黄原胶、PGA、果胶。它们都是耐酸性强的亲水胶体，具有稳定作用的酸性多糖，在酸性乳饮料中，可补偿蛋白质的阴离子电荷，由于静电排斥作用，使附近的不稳定蛋白质进行再分散，防止蛋白质凝聚作用的发生，因而防止产生沉淀，使产品更稳定，在pH4左右时能产生良好风味。选用的乳化剂常有三聚甘油单硬脂酸酯、分子蒸馏单甘酯和蔗糖脂肪酸酯等。可根据复合乳化剂的加和性，选用两种或多种乳化剂进行

复配。

第二篇：乳化沥青在道路养护中的应用

乳化沥青在道路养护中的应用

【摘要】该文详细论述了应用乳化沥青进行路面养护及发展情况，举例说明了乳液的生产情况、乳液的配方、乳液的各种撒布和乳液在道路养护中的应用情况。

【关键词】乳化沥青 道路养护 应用

１ 乳化沥青

乳化沥青是由两种互不相溶的物质——沥青和水组成的混合物。其主要特性表现为它的储存稳定性、在混合过程中设稳定性、表面处治和粘度特性及养护速度。在这些特性中有许多是随着微粒尺寸和微粒在乳液中的分布情况而起作用的。该变化是一种随沥青型号、级配乳液生产所使用的设备和化学试剂的使用稳定性而变化设。

乳液的颗粒尺寸大小是比较重要的参数，因为粒径变得越单

一、分散，乳液的粘度越好，破乳率和粘结性能也越合适。然而这也限制了乳液中的沥青含量，并且能够影响养护速度，在一般情况下，通过VSS发现颗粒直径在1～5μｍ范围内时具有最好的总体特性。

沥青的组成和化学特性都很复杂。具有较高的极性（偏光性）和较高的芳香族沥青，通常较容易乳化。使用添加剂可以用来提高乳化作用，一般来讲，高针入度的沥青比低针入度的沥青容易乳化。

乳化沥青中化学制品的选择依赖于道路的撒布情况，阴离子乳化剂和阳离子乳化剂两者都依赖于盐的碳氢化合物的长链，这可能是石油中发现的合成脂肪酸类的转生物、多脂肪酸或木材纸浆中的木质素的混合物。

一般乳液是通过设备和配方来控制掺量。采用合适的乳化剂、正确的控制乳化剂效果的乳液配方，对于生产出满足需要设乳液是至关重要的。乳化沥青的优点和经济性

2．1 节能

稀释沥青中的煤油或汽油含量可以达到50％，而乳化沥青中则只含0～2％。所以，这是一项在白色燃料生产利用方面具有重要价值的节约行为，仅仅依靠增加轻制油溶剂来减少沥青的粘度标准，沥青就能够被浇灌和撒布，并希望使用后的轻制油能够挥发进入大气中。事实上，如果轻制油不能够挥发，那么沥青就太软了，在交通荷载作用下，道路表面就可能泛油或变形。现将乳液和具有同样固体的轻制油进行比较，结果如下。

轻制油（轻制沥青）：

加工1L摊铺用的轻制沥青大约需要能量700KJ，再加上切削器等增加的能量，即40000KJ/L，生产这样１Ｌ60％的轻制沥青乳液设整个能量需求是：700+4.4x40000=16700(KN)

乳化沥青：生产1Ｌ乳化沥青需要能量576KJ，生产１Ｌ乳化沥青的设乳化剂能量为584KJ，这样生产1Ｌ乳化沥青的总能量为1160KJ。

由此可以看出，大部分能量是被燃料消耗掉了。

2．2 多用途性

乳化沥青有许多种应用方法，应用时要选择合适设方法，因为它们有一个非常广设应用范围。同样设乳液既能够作大面积的封层撤布，也能够用来进行小范围设坑槽修补工作。因为它们能够长期储存在储罐中，在偏远地区应用时，利用滚筒洒布应用起来非常容易。

2．3 使用方便

乳液设专业化撒布，需要专业化设设备，如撒布机。然而，小面积设乳液应用可直接采用手工

浇灌和手工撒布，如小面积设坑槽补工作、裂缝填缝料等，小数量设冷拌混合料只需要基本设备就行。例如，一只带挡板的洒水壶和一个铁锹就能够进行小面积的封层和裂缝修补，采用灌入式坑槽修补方法填充路面坑洞等应用简单易行。乳液的养护方法和应用

在ＳＨＲＰ计划中，美国和加拿大已经将路面设预防性养护计划进行了试验，效果比较好。持续时间较长设养护方法是稀浆封层、石屑罩面和灌入式坑洞修补方法。

路面损坏设分类如下：

a）变形或扭曲

路面的塑性变形是由于车辆超载造成的。包括车辙、挤浆和搓板现象及路面推挤。

ｂ）裂缝

路面裂缝是由许多因素产生的，其中有许多是结构上设原因。例如，疲劳裂缝是由于路面刚度丧失和交通车辆的反复碾压引起的；纵裂缝、网裂缝和温缩裂缝是由于材料和设计因素引起的，既有路面的原因，也有材料老化和环境方面的原因。反射裂缝是由于已存在的裂缝损坏或在水泥混凝土路面中连接起来引起的。

c）破裂

随着时间的推移，道路面层逐渐老化、沥青的老化在不同程度上取决于环境和沥青的化学性质，这些老化将导致路面断裂、面层结构丧失和通常的裂缝和坑洞。坑洞是由于混合料中细料的丧失或路面粒料较小及路面下沉造成的。

d)剥离——水分侵蚀

由于一些沥青对水的敏感性，特别是在车辆和孔隙水压力的作用下，引起沥青的粘附性丧失和路面坍陷。

为了发挥乳化沥青养护的优点，目前正在研究几种重要的养护方法，其中ＳＨＲＰ计划已经确认裂缝填缝料、稀浆封层、石屑罩面和喷射坑洞修补等四种方法是比较好的乳液养护方法。

3.1 稀浆封层

稀浆封层是一种冷拌沥青混合料，具有骨料和沥青混合的优点，在通常情况下，相似的级配稀浆封层具有比热拌沥青混合料高的模量，所以常用它来填充路面车辙。比较高的稳定度具有较高的抗变形能力。

混合料通常是由较硬设细骨料级配和耐磨的具有高砂当量的骨料组成，特别是微观封层和聚合物改性封层这种情况极大地增加了路面的强度和完整性。这使路面具有高磨损阻力和极好的变形阻力。

乳化沥青乳液也容易在移动的稀浆封层摊铺机上使用，在该机器上进行拌和及运用掺加剂进行化学控制来满足养护的需要。

3．1．1 经济性

ａ）车辙修补

采用微观封层混合料进行路面车辙修补将使路面持续较长的时间，对热拌沥青混合料来讲，将持续大约8～10年的时间。显而易见，正确的混合料设计和铺筑是非常重要的，采用微观封层进行路面车辙修补的相对费用比热拌沥青混合料要少，这主要是不需要脱离拌和设备现场；对通常的车辙道路表面不需要研磨，这是因为乳化沥青允许潮湿的道路表面和较好的粘附性，没有粘结层；现场使用的材料基本费用比较少。

b)面层修整

通常情况下，在居民住宅区、稀浆封层根据原有的道路表面使用寿命可以持续4～8年。在高速公路上应用微观封层或者聚合物改性稀浆封层，其使用寿命将达到8年。

3．1．2 投资成本

建设一座乳液生产车间大约需要联邦政府30万美元、这样才能提供撒布用的各种各样的乳液；一套微观封层机械需要16万美元。另外，承包商还需要罐车来运水和乳液，还需要1台压路机及辅助设备用于修补路面车辙。复合式机械工作效率高，运用2台机器每天可比较容易地完成501676．2m2，使用连续工作的机器需要专业化的管理机构，所以这些只适合于高速公路工程。

3.2 石屑罩面

目前，世界上有各种各样的道路表面处治方法，其中石屑罩面、撒布封层是最常用的路面养护方法。

石屑罩面是在道路面层上使用一种标准的沥青撒布机洒布一层粘结料，然后铺一层同粒径的比较好的骨料。这种方法可以根据交通类型进行调整，粘结料和石料两者的撒布率必须符合设计要求，所采用的粘结料和石料必须经过严格的筛选（粘结料在粘度、附着力、模量和适当的弹性及石屑的形状、结构、大小和干净程度等方面都应严格要求）。

石屑罩面的复合封层如果在比较好的道路基层上进行，处理后的道路表面可承受的交通量将达到40000辆/日，同时也能够通行大型载重车。

石屑罩面是一个高沥青含量的薄表面处治层，但是这种处治层是柔性的和耐磨的。掺加聚合物能够增加粘结力、粘附性、耐磨性和路面的抗裂性能。这使石屑罩面既能够用于道路养护，又可以用于道路重建，尤其是在道路的抗裂方面有重要作用。另外，使用SBR或SBS改性能够进行道路封层和桥梁裂缝修补，尤其重要的是可以减少路面的反射裂缝。

由于乳液具有极好的潮湿性、化学粘附性和乳化剂系统及对路面的修补养护性质，所以乳液比较适合于路面撒布。根据天气和交通情况，路面洒布时要求比较好的交通控制及比较好的封层条件。

3．2．1 经济性

a)路面养护应用

石屑罩面的目的是要增加路面的使用寿命。路面养护应用石屑罩面，在现场不需要限制沥青拌和设备，同时采用石屑封层的路面不会出现反射裂缝和微裂缝，防止了路面的进一步老化和水浸破坏。在美国，据记载在基层上进行石屑罩面养护，可以使路面的使用寿命增加到10年以上。b)填充裂缝和桥梁修补

对于乳化沥青来讲，掺加聚合物增加了粘结料的成本（甚至达到了两倍以上），但是它可以明显地延长路面寿命，澳大利亚有关机构研究发现：通过这种方法设计重建的乡村道路，可以使损坏比较严重的道路寿命增加10～15年。对路面的反射裂缝进行处理，也可以使路面的使用寿命增加5～8年。

c)粘层油

粘层油是指在封层之间或者是在具有裂缝的路面层和其他路面层之间的涂刷层,这种方法可以使路面使用寿命延长5～8年。而且它也能够消除反射裂缝（尤其是水泥处治或再生路面），运用这种完整的养护体系，能够减少重建费用一半以上。采用这种方法可以对新的路面进行有效的处治。d)高浓度乳液

对于城乡道路来讲，采用高浓度乳液对路面进行处治是一种非常快的养护方法，一天可以处治16～25 km的道路，只需1台乳化沥青洒布机和装水的罐车，成本相应地比较低。在低交通量的道路上，使用寿命可以延长3～5年（主要损坏类型是路面老化）。

3．2．2投资成本

在现场进行石屑封层处理，需要1台洒布机（大约300 000美元/台）、1台自动化的摊铺机（大约：150000美元/台）、或1台简单的滚筒式拌和机（大约15000美元/台）、两台碎石压路机和装载其他设备的辅助设备即可。

3．3 Cape封层

Cape封层是石屑罩面的稀浆封层的组合（附图）。这种封层具有表面光滑的特点，在一层耐磨的稀浆封层下面有一层柔性的石屑罩面。这就为具有一个稀浆封层面层的同时，为减缓组合裂缝的继续发展创造了有利条件。

附图cape封层

采用Cape封层进行路面处治的方法在南非和美国经常使用。在南非，这种方法首先在道路建设时应用，现在已经应用到主要货运道路养护、重建上。目前，在美国的住宅区街道和主干线道路上也在应用这种方法。

3．3．1 经济性

Cape封层比单独使用稀浆封层或石屑罩面成本高得多，然而这种封层非常耐磨。石屑罩面中的大骨料具有比较好的抗滑性和承载性能，稀浆封层具有平整度好和比较低的车辆营运费，Cape封层具有两者的优点:

a)应用于住宅区街道

Ｃaｐe封层在基层上应用能够使道路的使用寿命延长5～8年。

b)公路及主干道公路

南非声称其交通量为10000辆/日的道路使用寿命为10～15年，使用寿命的延长说明道路正确的设计和建设，而并非单纯养护造成的。

3．3．2 投资成本

参看稀浆封层和石屑罩面。

3．4 喷射修补坑洞

喷射修补坑洞是采用一种特殊的机器对路面坑洞和凹地及破裂地带进行修补。

首先，修补机中的压缩空气将坑洞吹干净，除去坑洞里任何松散的材料，得到一个干净的表面。然后，将坑洞的内表面涂上一层乳液。再利用修补机上的操作装置，向坑洞里填上骨料，从喷嘴中喷出的热乳液和骨料混合，坑洞填充料，采用该方法修补的坑洞既防水又具有比较好的强度。修补坑洞的骨料要求单个尺寸为7mm、10mm或14mm的石料，这也是进行封层时常使用的骨料级配。最后在坑洞上面铺一层干骨料，使它具有一个表面封层，这样就完成了封层工作，但是也有再铺一层细砂的情况。

采用这种方法几乎不需要进行任何压实工作。

如果经常使用快凝型乳液和改性聚合物乳液，就能够使修补的坑洞具有比较高的强度，或者在冬季条件下，比较快地修补路面坑洞。DURAPATCHER设备是用来修补路面坑洞的，该设备也能够修补路面裂缝。

3．4．1 经济性

喷射坑洞修补的主要特点是生产和输出比较容易，每天修补坑洞需要2300Ｌ乳液和20t的其他材料，需要两个人和1台机器。应用这种方法具有显著的经济效益。对路面修补来讲，要保证道路的畅通，在很大程度上依赖于所修补的坑洞范围和坑洞在多快的时间内修补完成。如果道路已经特别潮湿，这时坑洞的修补可以说是一种浪费。

延长路面的使用寿命在于坑洞的及时修补，即在坑洞直径不超过15ｃm就需加以修补，坑洞的使用寿命等于整个路面的剩余使用寿命。

3．4．2 投资成本

喷射坑洞修补只需要1台合适的修补机即可，该机大约是50000美元/台，整个养护程序的完成只需1个人即可。另外，需要１台大型的载重车，但是它不是修补机械的一部分。此外还可能将该设备提供给其他地方，甚至作为租赁设备使用。结论

a)一种合适的养护方案加上良好的检测系统或ＰＭＳ系统能够明显地延长路面的使用寿命。b)乳化沥青是一种便利的和有效的粘结料。

c)稀浆封层、石屑罩面、ｃａｐｅ封层和喷射坑洞修补被证明是路面养护的好方法，只要进行合适的设计，路面的损坏就能够鉴定和进行处治。

d)以上的路面处治方法是比较经济的，从一开始就具有最少的投资成本。

第三篇：乳化沥青在道路养护中的应用

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乳化沥青在道路养护中的应用

作者：朱青松

来源：《沿海企业与科技》2005年第05期

[摘 要]文章详细论述了应用乳化沥青进行路面养护及发展情况，举例说明了乳液的生产情况、乳液的配方、乳液的各种撒布和乳液在道路养护中的应用情况。

[关键词]乳化沥青；道路养护；应用

[中图分类号]TB3

[文献标识码]A

第四篇：乳化沥青在公路养护上的应用探讨

一、乳化沥青及其特点

（一）乳化沥青的概念

乳化沥青是将沥青分散于有乳化剂的水中而形成沥青乳液，这种乳液称为乳化沥青，乳化沥青是由两种互不相溶的物质——沥青和水组成的混合物，主要特性表现为它的储存稳定性、混合过程中设稳定性、表面处治和粘度特性及养护速度，在这些特性中有许多是随着微粒尺寸和微粒在乳液中的分布情况而起作用的。

（二）乳化沥青的主要特点

1．节约能源，稀释沥青中的煤油或汽油含量可以达到50%，而乳化沥青中则只含0～2%。所以，这是一项在白色燃料生产利用方面具有重要价值的节约行为，仅仅依靠增加轻制油溶剂来减少沥青的粘度标准，沥青就能够被浇灌和撒布，并希望使用后的轻制油能够挥发进入大气中。事实上，如果轻制油不能够挥发，那么沥青就太软了，在交通荷载作用下，道路表面就可变形，使用乳化沥青一般可以节省沥青用量的10%～20%，采用乳化沥青筑路的经济效益非常显著。另外，阳离子沥青乳液与各种骨料都有良好的粘附效果，从而扩大了骨料的来源，更便于就地取材，减少材料的运输，降低工程造价。

2．使用方便，乳液设专业化撒布，需要专业化设设备，如撒布机，然而小面积设乳液应用可直接采用手工浇灌和手工撒布，如小面积坑槽补工作、裂缝填缝料等，小数量设冷拌混合料只需要基本设备就行。例如，一只带挡板的洒水壶和一个铁锹就能够进行小面积的封层和裂缝修补，采用灌入式坑槽修补方法填充路面坑洞等应用简单易行。而且可以冷态施工，现场无需加热设备和能源消耗，扣除制备乳化沥青所消耗的能源后，仍然可以节约大量能源，由于乳化沥青黏度低、和易性好、施工方便。

二、乳化沥青稀浆封层技术

（一）乳化沥青稀浆封层概念

乳化沥青稀浆封层是一种冷拌沥青混合料，具有骨料和沥青混合的优点，它是将适当级配的骨料、填料、乳化沥青、水、添加剂等几种原材料，按一定比例掺配拌和，制成均匀的稀浆混合料，并按要求的厚度和宽度摊铺在路面上。稀浆封层施工法无论是对低等级道路或高等级道路，无论是对城市道路或郊区道路，都可以产生显著的经济效益和社会效益。稀浆封层可以使磨损、老化、裂缝、光滑、松散等病害，迅速得到修复，起到防水、防滑、平整、耐磨等作用。

（二）乳化沥青稀浆封层应用范围

1．旧沥青路面的维修养护，沥青路面由于长期暴露在自然环境下，受到日晒、风吹、雨淋和冻融的作用，同时还要承受车辆的重复载荷作用。路面经过一段时期的使用后，会出现疲劳，路面会呈现开裂、松散、老化和磨损等现象，如不及时维修处理，破损路面受地表水的侵蚀，将使基层软弹，路面的整体强度下降，导致路面的破坏。如果沥青路面在没有破坏前就采取必要的预防性养护措施—乳化沥青稀浆封层，将会使旧路面焕然一新，并使维修后的路面具有防水、抗滑、耐磨等特点，是一种优良的保护层，起到了延长路面使用寿命的作用。

2．新铺沥青路面的封层，在新铺筑的粗粒式沥青混凝土路面上，为了增加路面的防水和磨耗性能，可在该路面上加铺一层乳化沥青稀浆封层保护层，其厚度为5mm，仅为热沥青砂厚度的一半，可以节省资金，并具有施工简便和工效高的特点。

3．在砂石路面上的铺磨耗层，在平整压实后的砂石路面上铺筑乳化沥青稀浆封层，可使砂石路面外观具有沥青路面的特征，提高砂石路面的抗磨耗性能，防止扬尘、改善行车条件。

（三）对材料的要求

1．骨料，骨料的选择范围比较广泛，可以是酸性的，也可以是碱性的，一般可就地取材，多数用于热沥青面层的骨料均可使用。级配应符合规定要求，应选择质地坚硬、带有棱角、硬度大、耐磨的骨料；使用天然砂时，应选择坚硬、干燥、无杂质、无风化、清洁的天然砂，且砂当量不低于45；含水量不宜过大，否则会影响输送及拌和。在施工中严格控制级配，根据工程量大小一次备齐，且要拌和均匀，否则将会造成封层各段外观不一致，如果细料过多，表面易脆裂；粗料过多则与原路面结合不牢，混合料的和易性不好，摊铺时产生离析，影响工程质量。

2．乳化沥青。乳化沥青的质量技术要求的主要控制指标是粘度，乳化沥青分阴离子型和阳离子型两种。阴离子型带有负电荷，而骨料和填料多为碱性材，两者不易结合，水分完全靠自然蒸发，破乳的时间较长；阳离子乳化沥青带有正电荷，与骨料拌和产生化学变化，水分被挤出，强度形成较快。因此大多稀浆封层都使用阳离子乳化沥青，我们的实际应用中也采用了阳离子乳化沥青，并采用了慢裂型乳化沥青，以利于有充足的时间拌和及摊铺。严格控制乳化沥青的油水比，沥青的含量应在55%～60%之间，最佳沥青用量一般由图解法求得，如果沥青含量过低，拌成的混合料含水量不好控制，不能达到要求的油石比。

3．填料，最常用的填料为普通水泥，也可用石灰粉，使用石灰粉要做筛分试验，小于0.07mm的颗粒不小于80%。填料的作用主要是：改善级配、调节破乳速度、提高稀浆封层的稳定性和早期强度，填料的用量不大于3%（占干骨料的百分比），在实际应用中有时也不掺填料。

4．水，稀浆混合料使用的水为洁净水，不得使用含有杂质或受化学污染的脏水，混合料中的水包括骨料中的水、乳液中的水和外加水，外加水的用量为干骨料的6%～11%，而混合料总的含水量为干骨料的12%～20%之间。

三、应用乳化沥青进行石屑罩面

（一）石屑罩面的特点分析

目前，世界上有各种各样的道路表面处治方法，其中石屑罩面、撒布封层是最常用的路面养护方法。而石屑罩面特点为：石屑罩面是一个高沥青含量的薄表面处治层，但是这种处治层是柔性的和耐磨的，掺加聚合物能够增加粘结力、粘附性、耐磨性和路面的抗裂性能。这使石屑罩面既能够用于道路养护，又可以用于道路重建，尤其是在道路的抗裂方面有重要作用。石屑罩面的复合封层如果在比较好的道路基层上进行，处理后的道路表面可承受的交通量为40000辆/日，同时也能够通行大型载重车。路面养护应用石屑罩面，在现场不需要限制沥青拌和设备，同时采用石屑封层的路面不会出现反射裂缝和微裂缝，防止了路面的进一步老化和水浸破坏。

（二）材料配制

石屑罩面采用乳化沥青洒布型，乳液用量1.8kg/m2。先在调配池内加入一定量水40℃～50℃，使乳化剂全部溶解，以防止影响使用效果。选用优质的100#石油沥青，软化点（环球法）45.3℃，延度（25T，5cm/min）98.6cm，将沥青加热至120℃～130℃，按油水质量比60：40与上述乳化剂溶液混合，高速剪切搅拌3～5min得到固含量60%的沥青乳液。储存在密闭容器内，尽可能减少乳液与空气的接触面积。我们采用立式贮存罐，为防止沉淀备有搅拌设施，搅拌时应防止带入空气以免造成乳液分解破乳。贮存温度与洒布温度相近为50℃～85℃，液位较高时自流罐车内，0～5mm石料6m3/km2，所用石屑质地坚硬、清洁无杂质、干燥、无风化的石灰岩，严格控制粉料含量，沿路两侧堆放。

（三）撒布乳液、撒料

用扫帚清除表面的所有杂物（必要使用铁锹铲除严重污染处）后，用水冲洗干净，最后用道路清扫专用鼓风机将表面的浮尘吹干净，以利于乳化沥青与基层的粘结。清扫路面后，撒布乳化沥青，当乳液运至工地，从运油罐车移至洒油车内，采用管道直接泵送，每输送一车时间50min，乳化沥青的撒布量为1.8kg/m2。喷洒过程中乳液分布均匀，无泡沫粘附在石料表面导致空白。洒布后约25min破乳，立即人工撒料，检测到厚度一致，集料不重叠，也

露不出乳化沥青。然后用6～8t胶轮压路机碾压1～3遍，碾压时先路边后中心，每次轮迹重叠约30cm，碾压速度开始不宜超过2km/h，以后适当增加，碾压后为使其良好粘结，应使石料嵌挤紧密而又不致有较多压碎为宜。

（四）封层

这种方法主要是解决网裂和不规则裂缝问题，因为网裂和不规则裂缝初期对路面的损坏程度不大，但一般都是形成后扩散速度快，易形成较大规模病害。过去一直没有好的解决方法，只有等路面破坏后再进行修补，而且修补时投入大，效果差。如果在路面产生病害的初期用小型洒布机进行预防性维护，则既可减少投入，又可延长路面的使用寿命。施工工艺如下：

（1）喷洒前用安全标志放在待喷洒一侧，并由现场负责人指挥车辆靠一侧行驶；

（2）清扫路面杂物后即可喷洒，迅速将石屑均匀地撒在喷洒面上，乳化沥青的用量应控制在0.5千克/平方米左右，石屑的用量为1.2～1.5千克/平方米，乳液的喷洒及石屑撒布要均匀，乳液撒布既不能流淌，也不能露出原地面，石屑不能有漏撒的地方，要将乳化沥青全部盖住，且边缘要整齐。对于此项操作，操作人员须经过一段时间的训练，才能达到标准的要求，如果操作过程中有欠缺，应等到喷洒完成后再进行修补；

（3）作业完成后，所有人员要共同维护交通，待乳化沥青风干后，石屑与沥青粘结好后再撤离或转移现场；

（4）施工时最后要有道班人员配合工作，一方面可以帮助维护交通秩序，另一方面待放行后可及时清扫粘结不实的石屑。

第五篇：光稳定剂的应用与技术发展

光稳定剂的应用与技术发展

摘要：随着国际工业的快速发展，我国光稳定剂在工业产能、产量、品种数量、国内消费量、出口量均有大幅增长。光稳定剂可以明显地延长塑料制品的使用寿命，有效的提高塑料制品的使用价值，具有十分重要的社会和经济价值。本文主要论述了光稳定剂的一些应用和现今的技术发展状况。

关键词：光稳定剂、PVC、HALS，UVC。

涂料、塑料、橡胶、合成纤维等制品在日光或强的荧光下，因吸收紫外线而引发自动氧化，导致聚合物降解，使制品的外观和物理机械性能恶化，这一过程称为光氧化或光老化。而光稳定剂可以提高高分子材料的光稳定性，能够防止高分子材料发生光氧化和光老化，大大延长它们的使用寿命。光稳定剂的用量极少、价格高、用途广泛，目前，在各种塑料制品、纤维、橡胶制品、涂料、油漆粘合剂中，光稳定剂是必不可少的添加组分。在汽车部件的塑料化发展中，对耐候性的要求更高，随之对光稳定剂的需求量也更大。目前，全球光稳定剂市场以高于整个塑料助剂市场2%的速度增长。可以预期，随着聚合物材料应用领域的不断拓宽，光稳定剂的重要作用将进一步显示出来。

1.光稳定剂的类别

常用的光稳定剂按其作用机理大致可分为4类，即紫外线吸收剂、猝灭剂、自由基捕获剂和光屏蔽剂。下面介绍一下这4类光稳定剂：

1.1紫外线吸收剂（UVA）

紫外线吸收剂能有效地吸收波长为290-410nm的紫外线，而很少吸收可见光，它本身具有良好的热稳定性和光稳定性。UVA按化学结构主要可分为5 类：邻经基二苯甲酮类，如UV一，UV一531等；苯并三哇类，如tjv一P，UV一327，UV一326等；水杨酸醋类，BAD、TBS、OPS等；三嗓类，如紫外线吸收剂三嗦一5等；1/2取代丙烯睛类，如UV一Absorbe：317等。近年来，UVA常作为辅助光稳定剂与受阻胺类光稳定剂共同使用，尤其在聚烯烃或涂料中更是如此。

1.2猝灭剂

猝灭剂与紫外线吸收剂都是通过转移光能而达到光稳定目的的。猝灭剂是与

塑料材料中因光照而产生的高能量、高化学反应活性的激发态官能团发生作用，转激发态官能团的能量。目前，工业产品中的猝灭剂主要是二价镍，但由于其分子中含有重金属镍，从保护环境和人体健康的方面考虑，西欧、美国、日本等发达国家和地区已经停止使用猝灭剂，目前国内猝灭剂产量正逐渐减少，年产量在50t左右，未来应该会逐渐限制生产甚至禁止使用[1]。

1.3自由基捕获剂

这类光稳定剂能捕获高分子中所生成的活性自由基，从而抑制光氧化过程，达到稳定目的。这类光稳定剂主要是受阻胺光稳定剂(HALS)。HALS自20世纪70年代由日本首创后，在国际上受到普遍重视，是发展最快、最有前途的一类新型高效光稳定剂。其光稳定效率比二苯甲酮及苯并三哇类紫外线吸收剂要高2－3倍。在国际上，HALS平均年需求量增长率为20%-30%。HALS主要是呱咤系、呱嗦系衍生物及咪哇烷酮系衍生物。目前开发研究较多、市场需求量较大的是呱陡系和呱嗦系HALS。就其开发特征分类，有高分子量型、反应型、多功能型及非碱性型等。HALS有猝灭剂的功能，还能够分解过氧化物，而自身生成稳定的氮氧自由基，氮氧自由基又能消除在氧化过程中生成的大分子游离基和过氧游离基。因此，HALS的使用已使聚合物的紫外光稳定性能比先前由UVA或猝灭剂所达到的稳定性能显著提高了很多。

1.4光屏蔽剂

光屏蔽剂主要是炭黑、钛白粉和氧化锌等。随着纳米技术的工业化应用，大幅度提高了光屏蔽剂在塑料制品中的耐光性和耐候性能，如美国杜邦（Dupont）公司新推出的纳米级TiO2光稳定剂DLS210在农用薄膜、化纤织物、户外塑料和化纤制品等应用效果良好[2]。未来的研究方向是全纳米TiO2产品的开发，提高其在聚合物中分散性能及与其他类光稳定剂的协同使用的效果等[3]。

2.国内外光稳定剂的发展状况

我国对光稳定剂的研究和生产，始于五十年代末期。六十年代时，水扬酸醋类、二苯甲酮类、苯并三哇类和三嚓类都先后有代表性品种研制成功。七十年代有少数品种曾有小批量生产。例如武汉助剂厂、辽阳石油化工厂生产UV-9，天津力生化工厂生产UV-327。七十年代末，作为高效的猝灭剂—有机镍络合物和新型的受阻胺光稳定剂也相继试制成功。而进入八十年代后，发展变得很快，据

报导，1980年在吉林省龙县化工厂建成了年产15吨规模的三嗓一5的工业装置并投产；1984年在镇江树脂厂建成了年产10吨的二苯甲酮类UV631的生产装置。山西省化工研究所和太原溶剂厂协作研制成受阻胺类光稳定剂GW-540，于1985年5月通过年产5吨的中试定。

和国外相比，我国的光稳定剂工业还有很大差距。虽然研究试制成功的品种很多，但工业化的很少。1979年产量29吨，1980年产量却达到了85吨。无论从品种、数最、质量，还是从价格看，都远远不能适应目前合成材料工业发展的需要。我国光稳定剂工业发展较慢的主要有两个原因：一是原料不足，缺少化学中间体；二是研究力量分散，缺少统一规划。目前国内的某些光稳定剂由于质量不高、价格昂贵，致使有些用户不用或尽量少用光稳定剂，国内主要用户几乎全靠进口，这些情况应该引起我们足够重视。

3.光稳定剂在PVC中的应用

PVC是世界五大通用塑料之一，自20世纪50年代问世以来，人们一直在努力开发利用这类材料，制造出了软、硬聚氯乙烯制品。添加适量的光稳定剂，可以有效地延长PVC制品的耐候性能。二苯甲酮类和苯并三唑类紫外线吸收剂是常用的光稳定剂。而受阻胺型光稳定剂是碱性体系，通常认为与PVC的相容性很差，其胺基的存在导致PVC在高温加工过程中更容易脱掉HCL，加速制品的老化。因此，到日前为止，受阻胺型光稳定剂尚未在PVC光稳定方面得到广泛应用[4]。

3.1在PVC膜中的应用

中国科学院长春应用化学研究所在国内首先进行了受阻胺光稳定剂添加于PVC农用棚膜的研究工作。将受阻胺光稳定剂770、622、GW-540和紫外线吸收剂UV-

9、UV-531单独或复合使用，分别与PVC树脂经压延制成农用棚膜，经人工模拟气候加速老化实验、自然暴露试验和实际扣棚应用，得出的结论为：一是受阻胺型光稳定剂完全可以应用于PVC棚膜中，其光稳定效果可以同目前在PVC棚膜中普遍应用的UV-531和UV-9相媲美；二是将受阻胺光稳定剂同紫外线吸收型光稳定剂复配应用于PVC棚膜中，虽然不能延长棚膜的使用寿命，但在扣棚应用过程中，其防光老化效果优于单独使用的受阻胺型和紫外吸收型光稳定剂；三是受阻胺型光稳定剂具有防止棚膜发生“背板效应”的作用[5]。

受阻胺类光稳定剂不但可以提高光稳定效果，而且可以有效地抑制制品的变色。王佩璋等[6]将受阻胺类光稳定剂GW-944Z用于PVC型材，经紫外灯照射，其抗变色能力略有提高。汽巴精细化工公司开发的新型高效光稳定剂TinuvinXT可以针对PVC材料的类型及用途进行有效的调整，不易和HCL反应，经人工老化后制品颜色保持率和力学性能均有明显改进[7]。美国专利报道[8-10]，低分子量受阻胺Tinuvin770、Tinuvin144与荧光染料用于PVC膜中，以6500W氨弧灯照射100h，制品的颜色保留率比未添加受阻胺时提高数倍。

叶永成等[11]研究了Tinuvin770、GW540和UV9对PVC农用薄膜的光稳定性，Tinuvin770、GW540对PVC材料的光稳定性可以与传统的紫外线吸收剂UV9相媲美。汽巴公司为此研发出了针对PVC防水卷材的受阻胺类光稳定剂(Tinuvin XT833)，Tinuvin XT833在对PVC防水卷材的抗紫外老化性能方面远远优于传统的UV531、UV326等紫外线吸收剂[12]。

3.2在PVC硬制品中应用

在冲击改性硬质PVC片材(1mm厚)的光稳定试验中，测定黄色指数增加20个单位的时间，添加0.3%UV-531的样片为6000h，添加0.3%受阻胺770的样片大于7500h，添加各0.15%受阻胺770和紫外线吸收剂的样片大于7500h。这个实验表明单独使用受阻胺光稳定剂或与紫外线吸收剂复合使用时的作用效果略优于单独使用紫外线吸收剂。

塑料门窗的变色现象是常见的、多发的，一般采用在制造型材时加入荧光增白剂和钛白粉，以提高并保持制品的白度。事实上，荧光增白剂仅提高型材的初始白度，不能长期保持白度。不同型号、不同生产厂家的钛白粉对型材抗紫外线并保持白度的能力不同。选用纯度高的钛白粉，使用适当而又适量的光稳定剂，是提高并保持型材白度的根本方法。

3.3紫外线吸收型光稳定剂在PVC中的应用

紫外线吸收剂在PVC基材中的分布情况对其稳定时效也有重要影响。一般认为，光稳定剂在基体材料中的分布形式是呈一定浓度梯度的。事实上，光稳定剂的迁移具有温度依赖性。当材料受到紫外光照射时，基体内部会积聚一定的热量，这种热量会导致内层的稳定剂向表层迁移，形成浓度梯度场，不断地补给表层所散失掉的稳定剂，从而减缓材料的老化进程。

相比光稳定剂的挥发性，其溶剂的影响在实际应用中更为严重。Lamola和Sharp[13-14]发现：邻烃基芳簇羰基化合物的光谱及光化学性质和溶剂的性质有很大关系。在极性溶剂，特别是有氢键的溶剂中，分子中的一部分氢键被拉开，迅速的互变异构受到抑制，使稳定剂抗紫外老化性能劣化。而目极性溶剂易于溶胀聚合物基材，这样使紫外线吸收剂随着极性溶剂渗入PVC中而导致其散失掉。与极性溶剂相比，水对紫外线吸收剂的危害小得多，尽管如此，PVC材料的许多严重危害都是由于材料长期与水接触引起的。针对紫外线吸收剂7日前存在的问题，高分子质量以及带有反应性基团的紫外线吸收剂成为人们研究的重点。

4.光稳定剂的开发趋势

上世纪80年代以来光稳定剂开发研究领域非常活跃，其中，受阻胺光稳定剂的发展更为迅速，据综合文献报道，国外光稳定剂品种开发呈现如下趋势：

4.1受阻胺光稳定剂研究独领风骚

受阻胺光稳定剂（HALS）不过20年的历史，但其发展速度之快不能不令世人瞩目。在市场消费方面，HALS已逐步成为光稳定剂的主流.就趋势而言，HALS的开发研究集中在高分子量化、官能团结构多样化、低碱性和键合型品种开发等方面。

4.2高分子量化趋势[15]

与其它助剂一样，受性能及卫生安全等因素的制约，高分子量化亦是光稳定剂发展的主题。总体来看，聚合型品种所占比重较大。

4.3多功能化趋势

一剂多能是塑料助剂开发应用者刻意追求的目标，光稳定剂的研究亦不例外。实践证明，将具有吸收紫外线、碎灭激发态和捕获自由基功能的官能团集中在同一分子内，使一种助剂同时设置多道防线不失为提高光稳定性能的有效之举。

4.4反应型光稳定剂趋向成熟[16]

反应型光稳定剂分子内含有反应性基团，它们与聚合物基料能以化学键合的方式结合起来，因此从根本上解决了添加型光稳定剂易挥发、易迁移损失所造成的持久稳定性的不足。反应型光稳定剂开发的关键在于应用技术的完善。最近几年，国内外学者对此作了大量的基础研究，比较引人注目的表面接技化技术取得

了突破性进展。

5.小结

随着科技的进步，光稳定剂在塑料制品行业正扮演着一个重要的角色。虽然近年来世界经济的衰退给国内制造业带来了冲击，经济衰退还尚未触底，但光稳定剂的开发研究领域依然活跃，趋势不错。相信将来，光稳定剂能在制造业更多方面起到作用，新的更优良的光稳定剂更多的涌现出来。

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