專利名稱：改善用于筑路材料的含瀝青混合物性能的改性劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及改善用于筑路材料的含瀝青混合物性能的改性劑。
現(xiàn)有技術(shù)描述如人們所知，具有比通常瀝青混合物性能優(yōu)良的道路用瀝青混合物的需求，導(dǎo)致往所述的混合物添加不同的物質(zhì)。
在筑路材料的現(xiàn)有技術(shù)中，使用加入纖維的含瀝青混合物是人們所熟知的。這些纖維是石棉、纖維素、丙烯酸類樹(shù)脂等。US 3864157提到在筑路材料中使用石棉?？梢钥吹皆贓 & FN Spon于《第二屆國(guó)際Rilem會(huì)議會(huì)議錄(Proceedings of the Second InternationalRilem Conference)(1993)中使用塑料纖維的實(shí)施例。這些實(shí)踐有雙重目的第一個(gè)目的是在該混合物中達(dá)到較好粘結(jié)性，得到的混合物具有較高的空隙含量而沒(méi)有崩解；另一個(gè)目的是能夠生產(chǎn)具有非常低的密度和高瀝青含量的混合物，以防止快速老化以及快速疲軟斷裂。
這種實(shí)踐的一個(gè)主要缺陷是含瀝青混合物生產(chǎn)廠的產(chǎn)率大大降低，因?yàn)楸匦杓臃浅Ｉ俚睦w維以防止結(jié)塊。
加纖維帶來(lái)的另一個(gè)缺陷是纖維對(duì)于瀝青來(lái)說(shuō)是非均勻產(chǎn)品，不能與纖維生成相容的膠粘劑，因此必須加大量的纖維，這樣纖維才是有效的。此外，在許多情況下，瀝青未使纖維充分潤(rùn)濕，于是曾檢測(cè)出粘著性問(wèn)題。
另外的選擇是在生產(chǎn)該混合物期間使用與瀝青均化的各種不同的低熔點(diǎn)聚合物。在歐洲專利申請(qǐng)81 40 0820中可以見(jiàn)到這種技術(shù)的實(shí)例。但是，如同纖維一樣，這種實(shí)踐需要大量的聚合物和長(zhǎng)時(shí)間的混合。如果混合時(shí)間短，得到非常不均勻的產(chǎn)物，這些產(chǎn)物是難以壓實(shí)的。
第三種選擇是使用聚合物改性的瀝青。這種廣泛使用的選擇的缺陷是在Asphalt生產(chǎn)廠需要另加儲(chǔ)槽，而這種儲(chǔ)槽必需保持在高溫下。必需使用大量改性瀝青，這種實(shí)踐才是有利的。還必需使用非常相容的系統(tǒng)以防止瀝青儲(chǔ)存時(shí)出現(xiàn)相分離。
同樣地，生產(chǎn)聚合物改性瀝青需要復(fù)雜而又昂貴的設(shè)備，這又是一個(gè)缺陷。
這種有改性劑的含瀝青混合物因此應(yīng)該是滿意的，這些混合物應(yīng)該令人滿意地解決前面指出的現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種改性劑，這種改性劑很容易地以任何比例分散在含瀝青的混合物中，這種改性劑使得含瀝青混合物具有比通常瀝青混合物更好的性質(zhì)。
發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明改性劑的優(yōu)點(diǎn)之一是它可以小粒使用與儲(chǔ)存。本發(fā)明改性劑的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是很容易地分散在含瀝青混合物中，因此避免長(zhǎng)的分散時(shí)間，也不需要使用另外的加熱槽。本發(fā)明改性劑的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是含瀝青混合物在其生產(chǎn)時(shí)不會(huì)結(jié)塊，因此避免長(zhǎng)的生產(chǎn)時(shí)間。
因此，本發(fā)明改性劑具有下述優(yōu)點(diǎn)-呈小粒狀，容易分散在含瀝青混合物中，在每個(gè)施用點(diǎn)，按照制造筑路材料的要求可以以任何比例加改性劑，-容易分散，不需要任何大的加熱槽，使用其他改性劑時(shí)這些加熱槽是必不可少，因此該方法便宜得多；-與其他瀝青混合物相比，使用這種產(chǎn)品，其性質(zhì)獲得改善。
發(fā)明的詳細(xì)描述首先，本發(fā)明提供一種改性劑，在生產(chǎn)用于道路的含瀝青混合物時(shí)使用的那些填充劑存在下，改性劑由聚合物在來(lái)自石油精煉操作的重油餾份中的濃分散液組成。除了這三種主要組分外(聚合物、重油餾份和填充劑)，如果希望的話，本發(fā)明的改性劑可以含有其他的添加劑，例如粘著促進(jìn)劑。這些組分在例如化合物橡膠使用的那些設(shè)備中進(jìn)行混合。
更具體地，根據(jù)所述的第一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種改性劑以改善用于筑路材料的含瀝青混合物的性能，其特征在于-以重量計(jì)10-75％聚合物，該聚合物選自天然橡膠、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯和丙烯共聚物、(A-B)n或(A-B)n-A類合成橡膠，其中n等于或大于1,A對(duì)應(yīng)于聚苯乙烯鏈，B對(duì)應(yīng)于聚丁二烯或聚異戊二烯鏈，這些橡膠具有氫化或未氫化的嵌段、部分嵌段或隨機(jī)嵌段結(jié)構(gòu)的直鏈或輻射狀建筑結(jié)構(gòu)，所述的聚合物以任何比例的混合物；-以重量計(jì)10-75％來(lái)自石油精煉操作的重油餾份，和選自來(lái)自真空蒸餾單元，或脫瀝青單元，或減粘裂化單元的瀝青，來(lái)自潤(rùn)滑劑真空單元的中等中性油或重中性油；來(lái)自脫瀝青單元的光亮油和來(lái)自糠醛單元的光亮油提取物；所述餾份以任何比例的混合物的重油餾份；-1-75％無(wú)機(jī)填充劑，它們選自任何級(jí)別的波特蘭(Portland)水泥、石灰石、工業(yè)碳酸鈣、玄武巖、石英巖、飛灰、滑石和所述填充劑以任何比例的混合物；-任選地，促進(jìn)粘著的添加劑。
關(guān)于本發(fā)明改性劑的聚合物組分，如已經(jīng)指出的，優(yōu)選地，它們的使用量是以重量計(jì)為20-70％，這種組分可以由所述聚合物混合物組成。
關(guān)于本發(fā)明改性劑的重油餾份組分，當(dāng)這些化合物由所提到石油精煉操作單元得到時(shí)，不必使用這些化合物。在很多情況下，將一種或多種組分混合可能是滿意的。因此，鑒于說(shuō)明性而非限制性的目的，來(lái)自脫瀝青工藝的瀝青可以與光亮油提取物混合，得到適宜作為重油餾份的產(chǎn)物。
在本發(fā)明改性劑中使用的填充劑可以是在道路用混合物中使用的任何填充劑。這些填充劑應(yīng)該具有的特征之一是它們100％通過(guò)UNE0.08mm篩。在這個(gè)意義上，所提到的單個(gè)或以任何比例混合的填充劑都是合適的。作為在本發(fā)明改性劑中使用的無(wú)機(jī)填充劑百分?jǐn)?shù)優(yōu)選地是5-70％。曾發(fā)現(xiàn)，如果無(wú)機(jī)填充劑的孔隙百分?jǐn)?shù)很高，產(chǎn)品在含瀝青混合物中分散就很快。
使用填充劑具有下述兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)-防止小粒在儲(chǔ)存期間結(jié)塊；-在填充劑與部分粘結(jié)劑之間生成預(yù)先的膠粘劑。
正如已經(jīng)指出的，除三個(gè)主要組分外，本發(fā)明改性劑可以包括(如果希望的話)改善粘著的添加劑，例如加到含瀝青混合物中瀝青的那些添加劑。作為粘著促進(jìn)劑，作為實(shí)例可以提到下述促進(jìn)劑支化或未支化的單胺、二胺、三胺、酰氨基胺和咪唑啉，它們由具有至少10個(gè)碳原子的脂肪酸得到，可為單個(gè)或以任何比例混合。作為非限制實(shí)例，動(dòng)物脂二胺，其中烷基鏈具有16-18個(gè)碳原子，可以提到樹(shù)脂酸酰氨基胺和樹(shù)脂酸咪唑啉。同樣地，可以使用妥爾油和松香。在本發(fā)明改性劑中使用的這些添加劑百分?jǐn)?shù)是以重量計(jì)0-5％。
根據(jù)第二方面。本發(fā)明提供一種制備所述改性劑的方法，該方法包括將改性劑組分分別加到混合設(shè)備中，或首先用全部或部分最終改性劑的組分制備干摻混物?？梢允褂迷诠I(yè)上通常使用的任何設(shè)備或系統(tǒng)制備這種干摻混物，例如槳葉混合器或螺旋槳混合器、轉(zhuǎn)鼓混合器等。
為了得到本發(fā)明的最終改性劑，在適當(dāng)?shù)臈l件下可以使用在橡膠工業(yè)中通常使用的任何混合方法或系統(tǒng)。
這些方法可以是連續(xù)的或間斷的。
混合改性劑組分的敞口研磨混合器、內(nèi)混合器等可看作是間斷方法。然后，為了得到小粒，通常將得到的摻混物送到配備必要系統(tǒng)的擠出機(jī)。在混合方法中，或者分別加入改性劑組分，或者由前面制備的含有所需濃度的所有組分的干摻混物開(kāi)始加入改性劑組分。取決改性劑的組成，制備該改性劑所使用的加工溫度可以是80-200℃。對(duì)于產(chǎn)品制粒的方法，使用的溫度范圍可以是80-150℃。關(guān)于混合時(shí)間，可以應(yīng)用在生產(chǎn)橡膠化合物時(shí)使用的基本標(biāo)準(zhǔn)。
擠出法可認(rèn)為是連續(xù)法，該方法使用單螺桿或多螺桿設(shè)備；推薦的是雙螺桿設(shè)備，因?yàn)樗鼈兊幕旌夏芰Ρ容^大，得到比較均勻的產(chǎn)物。根據(jù)所描述的間斷混合器的過(guò)程，可以將這些組分加到擠出機(jī)。此外，還可以在擠出機(jī)任何點(diǎn)加一種或幾種組分，在特定類型摻混物或它們的組分相對(duì)濃度的情況下，擠出機(jī)可能在組合物質(zhì)量或非常便利的加工方面有改善。
擠出機(jī)的長(zhǎng)度/直徑(L/D)比可以是15-40，這取決于該擠出機(jī)是單螺桿還是多螺桿，建議在單螺桿擠出機(jī)中螺桿較長(zhǎng)，以保證樣品最佳的質(zhì)量。在單螺桿擠出機(jī)的情況下，壓縮比可以是1∶2至1∶5。多螺桿擠出機(jī)應(yīng)有一個(gè)或多個(gè)共享區(qū)域，總長(zhǎng)度可以是1-6個(gè)直徑，這取決于組成和其他的混合條件。在擠出機(jī)中使用的溫度可以是80-200℃。
關(guān)于改性劑制粒，可以使用冷卻法，該方法是讓擠出物通過(guò)水浴，接著干燥和使用為軟物質(zhì)設(shè)計(jì)的刀成粒，優(yōu)選地，可以使用水下制粒機(jī)，使用這種制粒機(jī)可以達(dá)到比較均勻的粒度分布。
在含瀝青混合物生產(chǎn)期間，將得到的改性劑加到所述的含瀝青混合物中。這種操作典型地通過(guò)填料加料系統(tǒng)或通過(guò)安裝在工廠里的任何其他合適的設(shè)備完成。對(duì)于制備這些混合物來(lái)說(shuō)，溫度和混合時(shí)間都是常規(guī)的。
這樣，根據(jù)第三方面，本發(fā)明提供使用所述改性劑改性的道路用含瀝青混合物，使含瀝青混合物具有較大的粘著性，以及改善其車轍性能。
本發(fā)明含瀝青混合物中使用的改性劑百分?jǐn)?shù)是可變的，盡管加到含瀝青混合物中的改性劑典型量按混合物總瀝青計(jì)聚合物百分?jǐn)?shù)是1-10％。
可加本發(fā)明改性劑的筑路混合物可以是任何熱瀝青混合物；非限制實(shí)例是密實(shí)、半密實(shí)、疏松的、導(dǎo)流的或斷續(xù)的混合物。
鋪和壓實(shí)這些類型的混合物不需要任何特定的機(jī)械，可以使用任何通常類型的機(jī)械就可完成。
現(xiàn)在，通過(guò)下述非-限制性實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例1將在槳葉混合器中得到的干摻混物加到雙螺桿擠出機(jī)中。所述的干摻混物具有下述的組成-35％苯乙烯-丁二烯熱塑性彈性體SBS，輻射狀結(jié)構(gòu)，其分子量為255000(重均分子量，Mw)，苯乙烯含量為30％；-35％光亮油提取物；和-30％Porland水泥，CEMⅡ型。
在溫度100℃和螺桿速度為75轉(zhuǎn)/分的條件下，制備該混合物。擠出的產(chǎn)物再經(jīng)冷卻、干燥后，切成小粒。
然后，為了比較起見(jiàn)，按照西班牙公路與高速路局(SpanishDepartment of Roads and Highways)制定的規(guī)格制備了三種導(dǎo)流混合物。使用8％的按本發(fā)明得到的改性劑改性其中一種混合物；使用與本實(shí)施例相當(dāng)?shù)?％熱塑性苯乙烯-丁二烯共聚物(SBS)改性的瀝青改性另一種混合物；在制備混合物時(shí)，將2％為這些應(yīng)用推薦使用的市售纖維素纖維加到第三種混合物中。
在所有上述情況下使用的集合體粒度分布是相同的，在混合物中最終瀝青百分?jǐn)?shù)含量調(diào)節(jié)到5％。
所有混合物都進(jìn)行Cantabrian試驗(yàn)(NLT362)。加有本發(fā)明改性劑的混合物表明損失5％；用改性瀝青生產(chǎn)的混合物表明損失18％，最后，用纖維改性的混合物損失20％。
在下述條件下，前兩種混合物進(jìn)行了循環(huán)蠕變?cè)囼?yàn)試驗(yàn)溫度40℃壓力400千帕t-升高 0.2秒t-停頓 0.8秒在7200次負(fù)載重復(fù)后，含有本發(fā)明改性劑的混合物的變形是1.5％，而含有改性瀝青的混合物的變形是2.0％。
實(shí)施例2將用槳葉混合器得到的其組成如下的干摻混物加到雙螺桿擠出機(jī)中-35％苯乙烯-丁二烯熱塑性彈性體SBS，輻射狀結(jié)構(gòu)，其分子量為110000(重均分子量，Mw)，苯乙烯含量為30％；-35％光亮油提取物；和-30％Porland水泥，CEMⅡ型。
在溫度90℃和螺桿速度為125轉(zhuǎn)/分的條件下，制備該混合物。擠出的產(chǎn)物再經(jīng)冷卻、干燥后，切成小粒。
然后，按照西班牙公路與高速路局制定的規(guī)格制備了三種斷續(xù)細(xì)混合物，F(xiàn)10型一種混合物使用5％在本實(shí)施例中得到的改性劑改性；第二種混合物使用與本實(shí)施例相當(dāng)?shù)?％SBS改性的瀝青改性；第三種混合物加1％適合這種應(yīng)用的市售纖維素纖維。
在所有上述情況下使用的集合體粒度分布的相同的，在混合物中使用的瀝青的最后百分?jǐn)?shù)含量調(diào)節(jié)到5.5％。
所有三種混合物都進(jìn)行西班牙車輪軌跡試驗(yàn)(Spanish WheelTracking Test)(NLT173)。加有本發(fā)明改性劑的混合物表明變形速率為4微米/分；用改性瀝青生產(chǎn)的混合物表明變形速率為8微米/分，用纖維制備的混合物表明變形速率為12微米/分。
權(quán)利要求
1.一種改善用于筑路材料的瀝青混合物性能的改性劑，其改性劑以任何比例容易分散于含瀝青的混合物中，并可得到比通常含瀝青混合物性質(zhì)獲得改善的混合物，其特征在于它含有-以重量計(jì)10-75％聚合物，該聚合物選自天然橡膠、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯和丙烯共聚物、(A-B)n或(A-B)n-A類合成橡膠，其中n等于或大于1,A對(duì)應(yīng)于聚苯乙烯鏈，B對(duì)應(yīng)于聚丁二烯或聚異戊二烯鏈，這些橡膠具有氫化或未氫化的嵌段、部分嵌段或隨機(jī)嵌段結(jié)構(gòu)的直鏈或輻射狀建筑結(jié)構(gòu)，所述的聚合物以任何比例的混合物；-以重量計(jì)10-75％來(lái)自石油精煉操作的重油餾份，和選自來(lái)自真空蒸餾單元，或脫瀝青單元，或減粘裂化單元的瀝青，來(lái)自潤(rùn)滑劑真空單元的中等中性油或重中性油；來(lái)自脫瀝青單元的光亮油和來(lái)自糠醛單元的光亮油提取物；所述餾份以任何比例的混合物的重油餾份；-1-75％無(wú)機(jī)填充劑，它們選自任何級(jí)別的波特蘭水泥、石灰石、工業(yè)碳酸鈣、玄武巖、石英巖、飛灰、滑石和所述填充劑以任何比例的混合物；-任選地，促進(jìn)粘著的添加劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性劑，其特征在于聚合物或聚合物混合物的百分?jǐn)?shù)是20-70％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性劑，其特征在于無(wú)機(jī)填料或無(wú)機(jī)填料混合物的百分?jǐn)?shù)是5-70％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性劑，其特征在于粘著促進(jìn)劑選自支化或未支化的單胺、二胺、三胺、酰氨基胺和咪唑啉，它們由具有至少10個(gè)碳原子的脂肪酸得到，可為單個(gè)或以任何比例彼此混合、妥爾油和松香。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中所述的改性劑，其特征在于粘著促進(jìn)劑或促進(jìn)劑混合物的百分?jǐn)?shù)是0-5％。
6.一種制備權(quán)利要求1-5中所述改性劑的方法，其特征在于它包括將一種聚合物或多種聚合物、一種重油餾份或多種重油餾份、填充劑以及任選地其他添加劑混合，再將得到的混合物制粒。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于混合物在敞口研磨機(jī)、內(nèi)混合器或單螺桿或雙螺桿型擠出機(jī)中實(shí)現(xiàn)。
8.權(quán)利要求1-6中所述的改性劑在筑路材料的含瀝青混合物中的應(yīng)用，使含瀝青混合物具有較好的附著性，以及改善其車轍性能。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于所述改性劑如此加入含瀝青混合物中，以按該混合物中總瀝青計(jì)聚合物百分?jǐn)?shù)是1-10％，使用通常的方法直接地將聚合物分散在該混合物中。
10.根據(jù)權(quán)利要求8和9所述的應(yīng)用，其特征在于將所述改性劑加入筑路用的熱型含瀝青混合物中。
11.一種筑路用的含瀝青混合物，其特征在于它包含權(quán)利要求1-5中所述的改性劑，或如權(quán)利要求6和7所得到的改性劑。
全文摘要
一種改善用于筑路材料的瀝青混合物性能的改性劑,其改性劑以任何比例很容易地分散于含瀝青的混合物中,并可得到比通常含瀝青混合物性質(zhì)獲得改善的混合物。該改性劑在有像生產(chǎn)筑路含瀝青混合物中使用的填充劑存在下,含有聚合物在來(lái)自石油精煉操作的重油餾份中的濃分散液。除了這三種主要組分(聚合物、重油餾分和填充劑)外,如果希望的話,本發(fā)明的改性劑還可以含有例如粘著促進(jìn)劑之類的其他組分。這些組分在例如化合物橡膠使用的設(shè)備之類的設(shè)備中混合。
文檔編號(hào)C08L53/02GK1305513SQ99807459
公開(kāi)日2001年7月25日 申請(qǐng)日期1999年2月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月16日
發(fā)明者A·佩茲迪納斯, J·M·特塞羅·羅佩茲, E·蒙特羅·卡尼雷羅, H·J·霍彭, J·P·沃爾特波爾 申請(qǐng)人:戴納索爾埃拉斯托默羅斯有限公司, 雷普索爾石油有限公司, 伊沙控股有限公司