瀝青組合物制造技術

本發明專利技術提供一種瀝青組合物，其包含基于瀝青、共聚物和硫的重量的含量為20-80wt％的瀝青、含量為0.1-7wt％的含有一種或多種乙烯基芳香族化合物和一種或多種共軛二烯的共聚物和含量為20-60wt％的硫。本發明專利技術進一步提供制備該組合物的方法和包含該瀝青組合物的柏油組合物。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及包含浙青(bitumen)和聚合物的浙青組合物。尤其涉及包含浙青、聚合物和硫的浙青組合物。本專利技術還涉及制備浙青組合物的方法；硫顆粒；包含浙青組合物的柏油(asphalt)組合物，制備該柏油組合物的方法；制備柏油路面的方法；和這樣制備的柏油路面。
技術介紹
浙青是常用于制備鋪路和屋頂材料和用于涂覆例如管道和槽內面的材料。在道路建造和道路鋪設工業中，成熟實用的方法是利用熱的液體浙青涂覆骨料(aggregate)材料，例如沙子、砂礫、碎石或其混合物，在其還熱的時候將涂覆的材料在路基或先前建造的 道路上鋪展為均勻層，并通過重壓路機滾壓來將均勻層壓實，以形成表面光滑的道路。浙青與骨料材料例如沙子、砂礫、碎石或其混合物的組合被稱作“柏油”。浙青，也被稱作“柏油粘合劑”，通常是一種含有浙青質、樹脂和油類的液體粘合劑。它可以是天然存在的，也可以是從原油的殘留物中獲得的(例如，通過分餾或通過沉淀(例如利用丙烷))，或在原油精煉過程(例如裂化)后獲得的。浙青通常包含具有高浙青質含量(例如，12wt%或更高)的烴類。浙青也可以經過一些進一步的處理(例如吹制)，從而使浙青成分經過氧(如空氣)或化學成分(如磷酸)的氧化。通過添加聚合物，尤其是熱塑性橡膠，來改進浙青的性質是已知的。這在US-A5718752中已有描述。根據該專利文件，浙青-聚合物混合物應該滿足許多要求，以使其適合于鋪路材料。這些要求之一是該混合物的成分必須是相容的。極性的浙青質組分趨向于與聚合物不相容，這可能導致相分離并因此導致物理性質嚴重惡化。另一個要求是合適的流動特性以防止留下車轍。因此混合物顯示符合要求的彈性是重要的，因為材料必須能夠恢復形變，而不僅僅是抵抗形變。在溫暖的氣候中這個特性是非常重要的。在US-A 5718752中提供的浙青組合物顯示改善的可加工性和相容性，并包含乙烯基芳香族化合物(例如苯乙烯)的聚合物嵌段和共軛二烯(例如丁二烯)的聚合物嵌段的特定星形嵌段共聚物。在US-A 5863971中已經公開了如果將硬吹制浙青和熱塑性橡膠混合能夠實現高溫抗車轍性能和改善的老化性能。合適的熱塑性橡膠包括單乙烯基芳香族化合物(例如苯乙烯)和共軛二烯(例如丁二烯或異戊二烯)的任選氫化的嵌段共聚物。具有硬浙青的組合物比具有未經吹制處理的較軟浙青的組合物顯示出更好的性能。浙青和聚合物之間的相容性問題在GB-A 2384240中已經涉及。另外，浙青與聚合物混合，獲得的混合物經過吹制處理并在吹制處理過程中向混合物中加入硫。加入硫的目的是獲得聚合物分子間的交聯。基于浙青和聚合物的重量，以0.01-2wt%的量加入硫。這個過程得到均質的產品。Martinez-Estrada 等人在 Journal of Applied Polymer Science, Vo. 115，3409-3422 (2010)中詳細描述了向包含苯乙烯-丁二烯或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的聚合物改性的浙青中添加硫。表明添加相對少量的硫能夠極大地增加改性浙青的熱穩定性。然而，它闡釋了精確的硫添加量是極其重要的，因為稍微的過量會導致凝膠的形成。技術人員意識到添加少量的硫可能是有益的，但由于凝膠化的風險需要提防添加更大的量。含有硫和聚合物的浙青組合物在WO-A 03/014231中已有描述。已經開發了這些已知的組合物以提供改善的鋪路粘合劑。為了獲得改善的鋪路粘合劑，將硫加入到浙青粘合劑和骨料、沙子或其他材料中。硫起所謂的柏油添加劑的作用，并用于使粘合劑具有較低的流動性。根據WO-A 03/014231，鋪路粘合劑可以包含聚合物或可聚合的材料作為其他成分。可聚合的材料或聚合物的實例是苯乙烯單體、聚對苯二甲酸乙二醇酯、乙烯醋酸乙酯、Exxon 101或Exxon 103和其他乙烯基芳香族化合物。該說明書中沒有提到這些可聚合的化合物對鋪路粘合劑或最終柏油可能具有的影響。現在令人驚奇地發現，通過添加硫能夠進一步增強包含聚合物改性浙青的柏油組合物的彈性。本專利技術人已經向浙青組合物中加入大量的硫(20wt%以上)，而沒有發生在現有技術中提到的凝膠化。這些浙青組合物可以有利地用來提供具有增強的彈性的柏油組合 物。
技術實現思路
因此,本專利技術提供了一種浙青組合物,其包含20_80 1:%的浙青、O. l_7wt%的含有一種或多種乙烯基芳香族化合物和一種或多種共軛二烯的共聚物，和20-60wt%的硫，所有百分比均基于浙青、共聚物和硫的重量。本專利技術也涉及制備本專利技術的浙青組合物的方法，該方法包括以下步驟⑴加熱浙青；(ii)混合這樣獲得的熱浙青與基于浙青、共聚物和硫的重量為20_60wt%的硫；其中在步驟(i)或(ii)中的至少一步中加入基于浙青、共聚物和硫的重量為O. 1-7￥〖％的共聚物。本專利技術的浙青組合物可有利地適用于道路和屋頂應用中，優選道路應用。本專利技術進一步涉及包含骨料和本專利技術的浙青組合物的柏油組合物。本專利技術還提供制備本專利技術的柏油組合物的方法，該方法包括以下步驟⑴加熱浙青；(ii)加熱骨料；(iii)在混合單元中混合熱浙青和熱骨料，以形成柏油組合物；其中在步驟(i)、(ii)或(iii)中的至少一步中加入基于浙青、共聚物和硫的重量為20-60wt%的硫；并且其中在步驟(i)、( )或(iii)中的至少一步中加入基于浙青、共聚物和硫的重量為O. l_7wt%的共聚物。已經發現，本專利技術的柏油組合物具有極好的彈性性質。進一步發現，本專利技術的柏油組合物顯示出極好的勁度，以使柏油上的負荷充分分散。這使得該柏油非常適合鋪路應用。本專利技術另外還提供制備柏油路面的方法，其中通過本專利技術的柏油組合物制備方法制備柏油組合物，接下來的步驟為(iv)將該柏油組合物鋪展為層；和(V)壓實該層。本專利技術進一步涉及利用此方法制備的柏油路面。具體實施例方式本專利技術的浙青組合物包含三種基本成分浙青、硫和共聚物。浙青可以選自寬范圍的浙青化合物。現有技術的一些文件規定，浙青在用于鋪路應用以前必須經過吹制，而在本專利技術的組合物中不需要此要求。所以，可應用的浙青可以是直餾浙青、熱裂化殘渣或沉淀浙青，例如來自丙烷的。雖然不是必要的，但浙青也可經過吹制。可以通過用含氧氣體例如空氣、富氧空氣、純氧氣或任何其他含有分子氧和惰性氣體(例如二氧化碳或氮氣)的氣體處理浙青來進行吹制。吹制操作可以在175-400°C，優選200-350°C的溫度下進行。或者，吹制處理可以利用催化過程進行。在此過程中合適的催化劑包括氯化鐵、磷酸、五氧化二磷、氯化鋁和硼酸。使用磷酸是優選的。基于浙青、硫和共聚物的重量，根據本專利技術的浙青組合物中浙青的含量可以是20-80wt%，更優選地是30-75wt%。用50_75wt%的含量已經獲得了良好的結果。本專利技術中使用的共聚物可以選自寬范圍的聚合化合物。雖然可以為這些共聚物選擇幾種乙烯基芳香族化合物，但是優選的乙烯基芳香族化合物包括苯乙烯。苯乙烯成分可含有高達10wt%的其他乙烯基芳香族化合物，所以優選地，乙烯基芳香族化合物由至少90mol%的苯乙烯組成。基本上純的苯乙烯是特別優選的。優選的二烯選自丁二烯和異戍二烯，其中丁二烯是特別優選的。因此，使用苯乙烯丁二烯橡膠是合適的。雖然苯乙烯丁二烯橡膠可以適宜地用于實現彈性性能的增強，但是優選地使用乙烯基芳本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M·J·丘吉泰，J·科朗熱，D·勒巴，D·斯特里克蘭，
申請(專利權)人：國際殼牌研究有限公司，
類型：
國別省市：