BRPI0612168B1 - composição útil como modificador de asfalto, composição de asfalto, pavimento e processo de modificação de composição de asfalto - Google Patents

Abstract

composição útil como modificador de asfalto, composição de asfalto, pavimento e processo de modificação de composição de asfalto. a presente invenção é uma composição de asfalto modificada por polímero que compreende uma mistura de polímero elastomérico, um plastômero com baixo peso molecular e um asfalto não modificado. as composições de asfalto de acordo com a presente invenção demonstram maior elasticidade e rigidez em comparação com composições de asfalto modificadas com polimeros convencionais.

Description

“COMPOSIÇÃO ÚTIL COMO MODIFICADOR DE ASFALTO, COMPOSIÇÃO DE ASFALTO, PAVIMENTO E PROCESSO DE MODIFICAÇÃO DE COMPOSIÇÃO DE ASFALTO” Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se a composições de asfalto modificadas. A presente invenção refere-se especificamente a composições de asfalto modificadas com polímero que compreendem copolímeros de etileno, copolímeros de estireno butadieno e cera.

Antecedentes da Invenção [002] Asfalto é um material obtido a partir dos fundos de destilação de produtos de petróleo e é utilizado extensamente para a pavimentação de estradas, rodovias, parques de estacionamento, parques de diversão e outras áreas onde é desejável passagem suave de pedestres ou tráfego de veículos. Asfalto geralmente é misturado com rocha para obter uma composição de pavimentação composta que é utilizada para pavimentação. Embora rocha seja tipicamente a maior parte da composição de pavimentação, geralmente até 95% em peso da composição, o asfalto fornece propriedades importantes à mistura.

[003] Asfalto pode ser considerado composição adesiva ou aglutinante que atende ao propósito de reter a rocha junta. Ao mesmo tempo, asfalto fornece elasticidade, de forma que o pavimento possa obter novamente a sua forma original após deformação sob o peso do tráfego. Embora elasticidade seja uma propriedade importante imposta pelo asfalto, o asfalto não deverá ser elástico a ponto do pavimento perder a rigidez.

[004] Asfalto pode ser modificado com polímeros para melhorar certas propriedades, que incluem a resistência a sulcos, resistência à fadiga e resistência a rachaduras. A presença do polímero modificador pode também aumentar a resistência à separação (do agregado) na pavimentação. Estas melhorias resultam de aumentos da elasticidade e da rigidez do asfalto e ambas as melhorias podem ser resultado da adição de polímero.

[005] Um conjunto de especificações desenvolvidas pelo governo federal (Programa de Pesquisas Estratégicas em Rodovias, ou SHRP) é utilizado para avaliar o desempenho do asfalto. Asfalto PG58-34, por exemplo, deverá fornecer boa resistência a sulcos a 58 ®C e boa resistência a rachaduras frias a -34 fiC. O asfalto é considerado grau PG 58. A adição de polímero a asfalto aumenta significativamente o número mais alto (ou seja, fornece resistência a sulcos sob temperatura mais alta) e aumenta significativamente a resistência à fadiga. Os aumentos da resistência a sulcos e fadiga resultam de aumentos da rigidez e elasticidade. Estes aumentos são efetuados pela adição de quantidades relativamente pequenas de polímero, geralmente de 1 a 5% em peso. A elasticidade do asfalto é determinada pela medição do ângulo de fase utilizando reômetro de corte dinâmico e medindo-se a recuperação elástica. A rigidez do asfalto é medida utilizando reômetro de corte dinâmico (DSR). Detalhes do teste são descritos em TP5 da AASHTO (Associação Norte-Americana de Autoridades de Transporte em Auto-Estradas Estaduais). A medição real utilizada é GVsin d, que é o módulo complexo dividido pelo ângulo de fase. O valor de GVsin d é 1 ou mais alto a 58 SC para asfalto grau PG 58. Asfaltos são avaliados em aumentos de 6 8C, tais como PG58, PG64, PG70 e PG76. O valor GVsin d para dado grau PG pode exceder 1. Asfalto PG 58, por exemplo, poderá possuir valor de 1,5 a 58 ®C, mas ainda é grau PG 58 até que o valor de GVsin d seja medido como 1 a 64 8C. Se este fosse o caso, o asfalto seria classificado como asfalto PG 64. Ocasionalmente, os valores PG são relatados como aprovado/não aprovado. Exemplo disso seria asfalto PG 58 com valor GVsin d de 1,5. Poderá ser relatado como PG aprovado/não aprovado de 59,9. A recuperação elástica (ER) é medida utilizando ductilômetro. Uma amostra de “osso de cachorro" do asfalto é alongada até 10 cm, cortada no centro e é determinado o percentual de recuperação após uma hora. O teste normalmente é conduzido a 25 eC de acordo com as disposições de ASTM D6084.

[006] Uma ampla variedade de copolímeros de etileno alquil éster é conhecida como modificadores de asfalto. A Patente Alemã n5 1.644.771 descreve e reivindica composições de betume compostas de 5 a 95% em peso de asfalto de petróleo aromático e de 95 a 5% em peso de copolímero de etileno e éster de acrilato. A fração de copolímero é um copolímero de etileno e acrilato de alquila ou etileno e metacrilato de alquila derivado da copolimerização de etileno e de 1 a 40% em peso de éster acrilato de alquila ou metacrilato de alquila, em que o grupo alquila contém de um a oito átomos de carbono.

[007] Nas Patentes Norte-Americanas nõ 5.306.700 e 5.556.900, são descritas composições úteis em aplicações de pavimentação de rodovias e tetos, que incluem aditivo de asfalto polimérico reativo que reage quimicamente com o asfalto e o liga como resultado da presença de grupo funcional epóxi. O aditivo de polímero reativo é copolímero de etileno com a fórmula geral E/X/Y/Z em que E representa as unidades derivadas de etileno e constitui de 20 a 99,5% em peso do copolímero. O comonômero X pode estar presente em quantidades de até 50% em peso e é, por exemplo, acrilato de alquila, metacrilato de alquila, vinil éster ou alquil vinil éter. O comonômero Y está presente em quantidades de 0,5 a 15% em peso e é, por exemplo, acrilato de glicidila, metacrilato de glicidila ou glicidil vinil éter. O comonômero Z está opcionalmente presente em quantidades de até 15% em peso e é monômero tal como monóxido de carbono, dióxido de enxofre, acrilonitrila ou similar. Merece observação específica o terpolímero reativo etileno/acrilato de n-butila/metacrilato de glicidila (EnBAGMA), que é conhecido (após ligação química ao asfalto) por aumentar significativamente a elasticidade e a rigidez do produto de asfalto modificado resultante.

[008] Nas Patentes Norte-Americanas nõ 6.117.926 e 6.399.680, são ensinadas composições de asfalto modificadas com polímero, em que um asfalto e copolímero amplificador da rigidez que contém grupos epóxi disponíveis são reagidos na presença de quantidade eficaz de ácido (tal como H3PO4 e H2SO4) para promover a união química entre 0 asfalto e os grupos epóxi disponíveis do copolímero. O uso do ácido é exibido para minimizar a quantidade de aditivo de polímero com funcionalidade epóxi necessário para atingir valores de rigidez mais altos. As referências também revelam que composições de asfalto que possuem bom desempenho sob baixa temperatura são atingidas por meio da adição de óleos de processamento. Além disso, copolímeros de etileno que incluem copolímeros de etileno vinil acetato, etileno metil acrilato, etileno n-butil acrilato e etileno etil acrilato podem ser misturados com os polímeros. Nas Patentes Norte-Americanas n? 6.011.095 e 6.414.056. é exemplificado 0 uso específico de ácido polifosfórico (PPA) e/ou ácido superfosfórico (SPA) como adjuvante ácido na promoção da união química entre asfalto e os grupos epóxi disponíveis de terpolímero de etileno/acrilato de metila/metacrilato de glicidila (EMAGMA) e terpolímero de etileno/acrilato de n-butila/metacrilato de glicidila (EnBAGMA), respectivamente.

[009] Os polímeros tipicamente não possuirão um efeito pronunciado sobre as propriedades do asfalto sob baixas temperaturas. Boas propriedades de asfalto sob baixa temperatura geralmente são obtidas por meio da adição de óleos tais como óleo de gás. Plastômeros tais como polietileno geralmente possuem efeito adverso sobre as propriedades de asfalto sob baixa temperatura. Por outro lado, os elastômeros geralmente são considerados aditivos desejáveis para asfalto. Por uma série de razões, a palavra "plastômero" obteve conotação negativa na indústria de asfalto para indicar falta de propriedades elastoméricas. Os plastômeros vêm sendo ocasionalmente utilizados para modificar asfalto por poderem aumentar a rigidez e a viscosidade e, desta forma, aumentar a resistência a sulcos. São considerados, entretanto, aditivos inferiores em comparação com elastômeros devido à falta de aumentos significativos da resistência à fadiga do asfalto, resistência a rebaixamento e resistência a rachaduras frias ao utilizar-se plastômeros.

[010] Conforme descrito acima, pode-se utilizar terpolímero de etileno/acrilato de n-butila/metacrilato de glicidila (EnBAGMA) para modificação de asfalto. EnBAGMA proporciona propriedades elastoméricas significativas após a reação com o asfalto e é considerado elastômero. EnBAGMA (disponível comercialmente por meio da E. I. du Pont de Nemours and Company com o nome comercial Elvaloy® RET) é excelente modificador de asfalto e aumenta significativamente o desempenho de asfalto sob baixas concentrações (1% em peso a 2% em peso).

[011] Acrilatos de etileno vendidos comercialmente pela DuPont com o nome comercial Elvaloy® AC e misturas de Elvaloy® AC com Elvaloy® RET, foram utilizados como resinas elastoméricas para modificação de asfalto. Também se revelou que acrilatos de etileno tubulares proporcionam boas propriedades elastoméricas a asfalto, enquanto acrilatos de etileno produzidos com autoclave comportam-se como plastômeros menos desejáveis.

[012] Copolímeros de bloco de estireno-butadieno-estireno (SBS) são elastômeros úteis para modificação de asfalto e obtiveram ampla aceitação para uso em composições de asfalto modificadas com polímero.

[013] Embora os asfaltos modificados com os materiais descritos acima possuam propriedades elastoméricas desejáveis, o seu uso não é ideal sob todas as condições ambientais. Existe a necessidade de uma série de asfaltos modificados alternativos que possuam combinação de propriedades desejáveis e que possam ser produzidos economicamente.

Descrição Resumida da Invenção [014] Em um aspecto, a presente invenção é uma composição útil como modificador de asfalto que compreende um elastômero e um plastômero com baixo peso molecular, em que o elastômero é uma mistura que compreende: (i) um primeiro elastômero selecionado a partir do grupo que consiste de terpolímeros de etileno/acrilato de n-butila/metacrilato de glicidila, copolímeros de etileno alquil acrilato obtidos por meio de um processo de reator tubular e suas misturas; e (ii) um segundo elastômero selecionado a partir do grupo que consiste de copolímeros de bloco de estireno butadieno estireno, copolímeros aleatórios de estireno butadieno e suas misturas.

[015] Em outro aspecto, a presente invenção é uma composição de asfalto que compreende um asfalto não modificado, um elastômero e um plastômero com baixo peso molecular, em que o elastômero é uma mistura que compreende: (i) um primeiro elastômero selecionado a partir do grupo que consiste de terpolímeros de etileno/acrilato de n-butila/metacrilato de glicidila, copolímeros de etileno alquil acrilato obtidos por meio de um processo de reator tubular e suas misturas; e (ii) um segundo elastômero selecionado a partir do grupo que consiste de copolímeros de bloco de estireno butadieno estireno, copolímeros aleatórios de estireno butadieno e suas misturas.

[016] Em outro aspecto, a presente invenção é um pavimento que compreende uma composição de asfalto em que a composição de asfalto compreende um asfalto não modificado, um elastômero e um plastômero com baixo peso molecular, em que o elastômero é uma mistura que compreende: (i) um primeiro elastômero selecionado a partir do grupo que consiste de terpolímeros de etileno/acrilato de n-butila/metacrilato de glicidila, copolímeros de etileno alquil acrilato obtidos por meio de um processo de reator tubular e suas misturas; e (ii) um segundo elastômero selecionado a partir do grupo que consiste de copolímeros de bloco de estireno butadieno estireno, copolímeros aleatórios de estireno butadieno e suas misturas.

[017] Em ainda outro aspecto, a presente invenção é um processo de modificação de uma composição de asfalto que compreende a etapa de mistura de (i) uma composição que compreende um elastômero e um plastômero com baixo peso molecular com (ii) um asfalto não modificado, em que o elastômero é uma mistura que compreende: (i) um primeiro elastômero selecionado a partir do grupo que consiste de terpolímeros de etileno/acrilato de n-butila/metacrilato de glicidila, copolímeros de etileno alquil acrilato obtidos por meio de um processo de reator tubular e suas misturas; e (ii) um segundo elastômero selecionado a partir do grupo que consiste de copolímeros de bloco de estireno butadieno estireno, copolímeros aleatórios de estireno butadieno e suas misturas.

Descrição Detalhada da Invenção [018] Em uma realização, a presente invenção é uma composição que compreende mistura de elastômeros e plastômero, em que a composição de mistura de elastômeros e plastômero pode ser útil em composição de asfalto. Para determinar se a composição de mistura de elastômeros e plastômero é apropriada para uso em composição de asfalto, a composição pode ser avaliada utilizando as especificações SHRP para determinar se o asfalto fornecería propriedades apropriadas em pavimento. Uma composição apropriada deverá fornecer, por exemplo, resistência a sulcos aceitável a 58 ®C e boa resistência a rachaduras frias a -34 ®C. Ao mesmo tempo, uma composição apropriada deverá fornecer resistência aceitável à fadiga.

[019] A mistura de elastômeros é uma mistura que compreende dois componentes de elastômeros. O primeiro componente de elastômero inclui certos copolímeros de etileno e acrilatos de alquila. Acrilatos de alquila que são ésteres de ácido acrílico e álcoois Ci a C10, por exemplo, são apropriados como comonômeros. Estes incluem acrilatos de alquila tais como acrilato de n-butila, acrilato de etila e acrilato de metila, que podem ser facilmente copollimerizados com etileno para fornecer os copolímeros de etileno alquil acrilato úteis no presente. Terpolímeros de etileno/acrilato de n-butila/metacrilato de glicidila (EnBAGMA) são preferidos. Os copolímeros de etileno alquil acrilato vendidos comercialmente pela E. I. du Pont de Nemours and Company (DuPont) com o nome comercial Elvaloy® AC e misturas de Elvaloy® AC com Elvaloy® RET podem também ser úteis na prática da presente invenção. Esses copolímeros são produzidos por meio de processos de copolimerização de radicais livres sob alta pressão. Além disso, copolímeros de etileno alquil acrilato tubulares podem ser úteis na prática da presente invenção.

[020] Os copolímeros de etileno/alquil acrilato produzidos por reator tubular úteis na presente invenção são copolímeros de etileno derivados da copolimerização de monômero de etileno e pelo menos um comonômero de acrilato de alquila ou metacrilato de alquila adicional, em que o grupo alquila contém de um a oito átomos de carbono. Esses polímeros são descritos no Pedido de Patente Norte-Americano pendente n8 10/806559. Mais especificamente, os copolímeros de etileno alquil acrilato produzidos por reator tubular são diferenciados de etileno alquil acrilato produzido em autoclave mais convencional. Desta forma, a expressão ou frase copolímero de etileno alquil acrilato “produzido por reator tubular", para os propósitos da presente invenção, indica copolímero de etileno produzido sob alta pressão e temperatura elevada em reator tubular ou similar, em que as conseqüências inerentes da cinética de reação dissimilar para os comonômeros de etileno e acrilato de alquila correspondentes são aliviadas ou parcialmente compensadas pela introdução intencional dos monômeros ao longo do trajeto de fluxo de reação no reator tubular. Conforme geralmente reconhecido na técnica, esse método de copolimerização de reator tubular produzirá copolímero que possui grau relativamente maior de heterogeneidade ao longo da cadeia principal de polímero (distribuição mais aleatória de comonômeros), tenderá a reduzir a presença de ramificação de cadeia longa e produzirá copolímero caracterizado por ponto de fusão mais alto que o produzido na mesma razão de comonômeros em reator de autoclave agitado sob alta pressão.

[021] Processos de autoclave e reator tubular são descritos, por exemplo, em High Flexibility EMA Made from High Pressure Tubular Process, Conferência Técnica Anual - Sociedade de Engenheiros Plásticos (2002), 60, vol. 2, 1832-1836.

[022] Conforme discutido acima, copolímeros de etileno com funcionalidade epóxi, tais como EnBAGMA, úteis na presente invenção, e métodos de seu emprego são conhecidos. Estes incluem, por exemplo, copolímeros e métodos de uso descritos e ensinados nas Patentes Norte-Americanas n5 5.306.750, 5.556.900, 6.011.095, 6.117.926, 6.414.056 e 6.399.680. Acredita-se que a melhoria significativa das propriedades de asfalto que ocorre com a adição dos copolímeros de etileno com funcionalidade epóxi (tais como EnBAGMA) nestas composições do estado da técnica deva-se à reação química entre o aditivo de copolímero reativo e a fração polar funcionalizada de asfalto denominada asfalteno. Ácidos, especificamente ácido superfosfórico (SPA), são utilizados atualmente para melhorar o desempenho do copolímero de etileno com funcionalidade epóxi quando adicionado a asfalto. Algumas melhorias das propriedades do asfalto podem ser obtidas ao utilizar-se aditivo de polímero reativo que contém epóxi sem a adição de SPA, mas o tempo de mistura é muito longo (24+ horas contra 3-6 horas com SPA) e as propriedades do asfalto final são mais baixas. Desta forma, a união química do copolímero de etileno com funcionalidade epóxi reativo ao asfalto produz asfalto modificado por polímero que exibe tipicamente uma ou mais propriedades aprimoradas, tais como: valores de rigidez de reômetro de corte dinâmico maiores sem perda apreciável do componente viscoso G* do módulo complexo; maior rigidez de rebaixamento sob baixa temperatura e valor “m”; valores de rigidez de temperatura mais altos para a razão entre o complexo G* e o seno do ângulo de fase, (G*)/(sin δ) a dez radianos por segundo; maior ângulo de fase baixa e recuperação elástica a 25 9C ou similar.

[023] Embora o uso destes copolímeros de etileno como modificadores de asfalto seja conhecido, foi revelado agora que a combinação dos polímeros com a) copolímeros de bloco de SBS ou copolímeros aleatórios de SB e b) certos plastômeros fornece modificador de asfalto que possui propriedades valiosas quando adicionado a asfalto não modificado. Por asfalto não modificado, indica-se que o asfalto não contém ácidos ou hidróxido de sódio como aditivos. Exemplo de asfalto não modificado é grau não modificado Ardmore PG 58-28 produzido na refinaria de Ardmore, Okla. operada pela Valero Inc.

[024] O segundo componente de elastômero da mistura de elastômeros inclui polímeros selecionados a partir do grupo que consiste de copolímeros de bloco de estireno butadieno estireno (SBS), copolímeros aleatórios de SBS e misturas desses polímeros. Os copolímeros de bloco de SBS e copolímeros aleatórios de SB que são apropriados para uso nas composições de acordo com a presente invenção são produtos bem conhecidos que são disponíveis comercialmente. Eles compreendem unidades de repetição derivadas de estireno e monômero de dieno alifático. O segmento “B" do polímero de bloco SBS é segmento de butadieno polimerizado que pode ser dieno conjugado polimerizado que contém de quatro a seis átomos de carbono tais como 1,3-butadieno, isopreno, 2-etil-1,3-butadieno, 2,3-dimetil-1,3- butadieno e piperileno. O segmento “S" do copolímero de bloco é polissegmento aromático monovinila. Exemplos desses segmentos são estireno polimerizado, α-metilestireno, p-viniltolueno, m-viniltolueno, o-viniltolueno, 4-etilestireno, 3-etilestireno, 2-etilestireno, 4-terc-butilestireno e 2,4-dimetilestireno. Copolímeros de bloco SBS são polímeros tribloco que contêm segmento de poliestireno nas extremidades da molécula de polímero e segmento elastomérico, em que o segmento de butadieno conjugado encontra-se no centro das moléculas de polímero de bloco. Os copolímeros de SBS são disponíveis comercialmente, por exemplo, por meio da Kraton Polymers LLC, Polimeri Europa e BASF Corporation.

[025] SB é copolímero aleatório (também conhecido como SBR) que compreende unidades de repetição derivadas de estireno e butadieno, em que as unidades de estireno e butadieno são dispersas aleatoriamente na molécula de polímero.

[026] SB e SBS podem ser produzidos por meio de polimerização aniônica. SB aleatório pode ser realizado, por exemplo, em processo de solução. Copolímeros de bloco de SBS e copolímeros aleatórios de SB são ambos disponíveis comercialmente, por exemplo, por meio da Dutch State Mines, N. V., Sartomer Company, Inc. e Goodyear Tyre and Rubber Co. SB dibloco pode também ser utilizado na presente invenção. A faixa de percentual em peso preferida de unidades de poliestireno no copolímero pode variar de cerca de dez a cerca de cinqüenta, preferencialmente cerca de 20 a 40%. Esta é também a faixa preferida para os copolímeros de SBS apropriados para uso nas composições de acordo com a presente invenção. Estes copolímeros dibloco e tribloco com base em estireno e butadieno podem ser preparados por meio de procedimentos convencionais tais como os descritos na Patente Norte-Americana n® 3.281.383 e na Patente Norte-Americana n® 3.639.521.

[027] O segundo componente de elastômero, ou seja, o copolímero de bloco SBS ou o copolímero aleatório SBS, ou suas misturas, pode ser incluído na mistura de elastômeros em quantidades de cerca de 0,025% em peso a cerca de 99% em peso, com base no peso total da mistura (ou seja, com base no peso total dos primeiro e segundo componentes de elastômeros). Preferencialmente, 25% em peso a 75% em peso do segundo elastômero, com base no peso total da composição de mistura de elastômeros, serão utilizados.

[028] Os plastômeros apropriados para uso na preparação das composições modificadoras de asfalto de acordo com a presente invenção são ceras poliméricas ou oligoméricas com baixo peso molecular, tais como ceras de poliolefina, preferencialmente ceras de polietileno. Por baixo peso molecular, indica-se peso molecular ponderai médio de menos de 7000. Misturas de plastômeros também são apropriadas para uso na prática da presente invenção. Um plastômero preferível que merece observação é cera de polietileno que é cera Fischer Tropsch fornecida pela Sasol Américas, Inc. com o nome comercial Sasobit®. Plastômeros podem ser incluídos em quantidade de cerca de 0,01 a cerca de 99,99% em peso com base no peso total da composição modificadora de asfalto. Preferencialmente, entretanto, cerca de 1% em peso a cerca de 10% em peso serão utilizados. De maior preferência, cerca de 1 % em peso a cerca de 5% em peso serão utilizados.

[029] Os benefícios fornecidos pela combinação dos modificadores de asfalto de acordo com a presente invenção com asfalto são que pode ser obtido grau de desempenho (PG) aceitável utilizando menos da composição elastomérica mais cara; existe redução significativa da viscosidade do asfalto modificado resultante; ocorre dissolução mais rápida dos polímeros modificadores em asfalto, o que pode reduzir o tempo de ciclo; a temperatura de adesão do elastômero é elevada quando misturado por fusão; e é fornecido modo de aumento das temperaturas de amolecimento R&B de asfalto modificado com elastômero.

[030] A composição modificadora de acordo com a presente invenção, que compreende mistura de elastômeros e plastômero conforme descrito acima, pode estar presente no asfalto em qualquer quantidade eficaz, mantendo o custo dos materiais em mente como fator relevante. É preferível que elastômero modificador (ou seja, sua combinação) selecionado a partir do grupo que consiste de terpolímeros de etileno/acrilato de n-butila/metacrilato de glicidila, copolímeros de etileno alquil acrilato obtidos por meio de processo de reator tubular e suas misturas, b) copolímeros de bloco de estireno butadieno estireno, copolímeros aleatórios de estireno butadieno e suas misturas e c) plastômero, esteja presente na composição de asfalto em quantidade de cerca de 0,01% em peso a cerca de 25% em peso, com base no peso total da composição de asfalto, preferencialmente cerca de 1% em peso a cerca de 5% em peso.

[031] A composição modificadora de asfalto de acordo com a presente invenção é utilizada como aditivo para asfalto não modificado. Qualquer desse material de betume ou asfalto não modificado (em que não modificado é conforme definido no presente) geralmente reconhecido como e/ou utilizado em superfícies de pavimentação de rodovias e aplicações de rodovias similares é apropriado. Como tal, os termos asfalto e betume deverão ser considerados equivalentes para os propósitos da presente invenção. Geralmente, qualquer asfalto ou betume de ocorrência natural e/ou fabricado sinteticamente é apropriado. Os asfaltos de ocorrência natural incluem, por exemplo mas sem limitações, os materiais derivados de asfalto de rocha nativa, asfalto de verniz e similares. Asfaltos sinteticamente fabricados incluem tipicamente subprodutos asfálticos de operações de refino de petróleo e incluem asfalto soprado com ar, asfalto de propano, asfalto conduzido diretamente, asfalto térmico e similares.

[032] Dever-se-á apreciar que o uso de outros aditivos de asfalto conforme geralmente praticado em aplicações de pavimentação da superfície de rodovias de asfalto pode ser opcionalmente adicionado como componentes das composições de asfalto modificadas por polímero de acordo com a presente invenção. Desta forma, contempla-se o uso óbvio de agregado com o asfalto modificado por polímero de acordo com a presente invenção. Além disso, também é contemplada a incorporação de agente anti-separação que inclui os tradicionalmente baseados em química de amina. Além disso, elastômeros adicionais, diferentes daqueles que constituem os primeiro e segundo elastômeros do modificador de asfalto de acordo com a presente invenção, podem ser adicionados.

[033] Adicionalmente, a composição pode ainda incluir opcionalmente fonte de enxofre, tal como enxofre elementar, doador de enxofre, subproduto de enxofre ou combinações de dois ou mais destes. Doador de enxofre gera enxofre in situ quando incluído na composição. Exemplos de doadores de enxofre incluem dietilditiocarbamato de sódio, 2,2-ditiobis(benzotiazol), mercaptobenzotiazol, tetrassulfeto de dipentametilenotiuram ou combinações de dois ou mais destes e incluem Sasolink® TXS (produto patenteado disponível por meio da Sasol Wax Américas, Shelton CN, Estados Unidos). Subproduto de enxofre pode incluir um ou mais sulfetos, sulfóxidos, sulfonas ou combinações de dois ou mais destes.

[034] O método e sequência de etapas empregadas para produzir a composição que compreende asfalto não modificado e a composição modificadora de asfalto de acordo com a presente invenção podem ser quaisquer dos métodos e equipamento geralmente descritos no estado da técnica. Entretanto, como consideração prática, a adição da composição modificadora de asfalto e a mistura com o asfalto não modificado são de maior preferência, particularmente em conjunto com asfalto já quente isolado/produzido durante operações de refino de petróleo.

[035] A composição pode ser produzida, por exemplo, por meio de combinação do asfalto, copolímero de etileno, copolímero de estireno e butadieno e plastômero em misturador por meio de mistura seca ou do método de bateladas mestre convencional, ou similares. As combinações podem ser submetidas a condição que inclui aquecimento até faixa de cerca de 150 eC a cerca de 250 8C, ou cerca de 170 ®C a 225 ®C, ou até estágio fundido em qualquer recipiente apropriado tal como tanque de mistura, reator ou lata de metal. Lata de óleo de fluxo aromático pode também ser adicionada ao asfalto para produzir asfalto mais mole. Os copolímeros de etileno, copolímero de estireno e butadieno e plastômero, em qualquer forma física, tal como pelotas, podem ser adicionados ao asfalto fundido para produzir mistura fundida.

[036] A mistura fundida pode ser aquecida a cerca de 150 ÇC até cerca de 250 5C, ou cerca de 170 ®C a 225 ®C sob pressão que pode acomodar a faixa de temperatura, tal como pressão atmosférica, por cerca de uma a cerca de 35 horas, preferencialmente cerca de duas a cerca de trinta horas, de maior preferência cerca de cinco a cerca de 25 horas.

[037] A mistura fundida pode ser misturada, por exemplo, por meio de agitador mecânico ou qualquer outro meio de mistura.

[038] Asfaltos modificados por polímeros são normalmente produzidos em processo de moinho de alto corte, ou em processo de mistura com baixo corte, como é bem conhecido dos técnicos no assunto. O processo utilizado depende do equipamento disponível e dos polímeros utilizados. Os polímeros que podem ser utilizados em equipamento de mistura de baixo corte normalmente podem ser também processados em equipamento de alto corte. Qualquer tipo de equipamento pode ser utilizado com a presente invenção. Solvente pode ou não ser utilizado para dispersar polímeros que são tipicamente processados em equipamento de alto corte em asfalto utilizando equipamento de mistura de baixo corte. Boa descrição dos métodos por meio dos quais pode-se produzir modificadores de asfalto poliméricos comercialmente pode ser encontrada na publicação IS-200, Asphalt Institute, Lexington, KY.

[039] As composições de asfalto modificadas de acordo com a presente invenção são úteis como pavimentações, tais como material de pavimentação de estradas e rodovias.

Exemplos Exemplo 1 [040] Uma série de composições de asfalto modificadas por polímero de acordo com a presente invenção foi preparada por meio de mistura dos elastômeros e plastômeros nas quantidades exibidas na Tabela I com os asfaltos exibidos. Total de 500 gramas de cada uma das composições (ou seja, o peso total de asfalto, elastômero e plastômero) foi misturado em 1000 ml de latas metálicas abertas por três horas a 190 SC. A mistura foi conduzida com misturador dirigido a ar de três pás convencional. As composições foram testadas em seguida para determinar as propriedades importantes para asfalto. Os resultados são exibidos na Tabela I e ilustram maior rigidez e maior elasticidade em comparação com o asfalto não modificado. O asfalto não modificado possui ângulo de fase de cerca de 87 graus e recuperação elástica de menos de 10%. As composições de acordo com a presente invenção também exibem viscosidade mais baixa em comparação com asfalto modificado que não contém o plastômero com baixo peso molecular. A viscosidade Brookfield de asfalto modificado que não contém o plastômero é de cerca de 3000 cps. Descrição das propriedades relatadas na Tabela I é encontrada na Descrição Detalhada da Invenção acima e em ASTM D 6084 e TP5, disponível por meio da American Association of State Highway Officials. 1 Asfalto Ultramar 58-28 produzido na refinaria da Valero Inc. em Ardmore, Oklahoma. 2 Copolímero aleatório de estireno butadieno, 2029, disponível por meio da DSM, N. V. 3 Copolímero de etileno e acrilato de n-butila, razão em peso 65:35, preparado por meio de processo de reator tubular. 4 Cera de polietileno Sasobit®, ponto de fusão 105 °C, disponível por meio da Sasol Américas, Inc. 5 Copolímero de etileno, acrilato de n-butila e metacrilato de glicidila, razão em peso de 66:22:12. 6 Copolímero de etileno, acrilato de n-butila e metacrilato de glicidila, razão em peso de 66,5:28,5:5,5. 7 Asfalto Ardmore 58-28 produzido na refinaria da Valero, Inc. em Ardmore, Oklahoma. 8 Copolímero de bloco SBS, 30% em peso de estireno, Mw 400.000. 9 Copolímero de etileno, acrilato de n-butila e metacrilato de glicidila, razão em peso 66:25:9.

Reivindicações

Claims (13)

1. COMPOSIÇÃO ÚTIL COMO MODIFICADOR DE ASFALTO, caracterizada pelo fato de que compreende um elastômero e um plastômero com baixo peso molecular, em que o elastômero é uma mistura que compreende: (i) um primeiro elastômero selecionado a partir do grupo que consiste de terpolímeros de etileno/acrilato de n-butila/metacrilato de glicidila, copolímeros de etileno alquil acrilato obtidos por meio de um processo de reator tubular e suas misturas e (ii) um segundo elastômero selecionado a partir do grupo que consiste de copolímeros de bloco de estireno butadieno estireno, copolímeros aleatórios de estireno butadieno e suas misturas.

2. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o mencionado primeiro elastômero é um terpolímero de etileno/acrilato de n-butila/metacrilato de glicidila.

3. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o mencionado primeiro elastômero é um copolímero de etileno alquil acrilato obtido por meio de processo de reator tubular.

4. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o mencionado segundo elastômero é um copolímero de bloco de estireno butadieno estireno.

5. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o mencionado segundo elastômero é um copolímero aleatório de estireno butadieno.

6. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o mencionado plastômero é uma cera de poliolefina.

7. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a mencionada cera de poliolefina é uma cera de polietileno.

8. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o mencionado plastômero está presente na composição em quantidade de 1 a 5% em peso com base no peso total da composição.

9. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o mencionado segundo elastômero está presente na mencionada mistura em quantidade de 25% em peso a 75% em peso, com base no peso total da mencionada mistura.

10. COMPOSIÇÃO DE ASFALTO, caracterizada pelo fato de que compreende um asfalto não modificado, um elastômero e um plastômero com baixo peso molecular, em que o elastômero é uma mistura que compreende: (i) um primeiro elastômero selecionado a partir do grupo que consiste de terpolímeros de etileno/acrilato de n-butila/metacrilato de glicidila, copolímeros de etileno alquil acrilato obtidos por meio de processo de reator tubular e suas misturas e (ii) um segundo elastômero selecionado a partir do grupo que consiste de copolímeros de bloco de estireno butadieno estireno, copolímeros aleatórios de estireno butadieno e suas misturas.

11. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o mencionado elastômero e a mencionada composição de plastômero com baixo peso molecular estão presentes na composição de asfalto em quantidade de 0,01% em peso a 25% em peso, com base no peso total da mencionada composição de asfalto.

12. PAVIMENTO, caracterizado pelo fato de que compreende uma composição de asfalto que compreende um asfalto não modificado, um elastômero e um plastômero com baixo peso molecular, em que o elastômero é mistura que compreende: (i) um primeiro elastômero selecionado a partir do grupo que consiste de terpolímeros de etileno/acrilato de n-butila/metacrilato de glicidila, copolímeros de etileno alquil acrilato obtidos por meio de um processo de reator tubular e suas misturas e (ii) um segundo elastômero selecionado a partir do grupo que consiste de copolímeros de bloco de estireno butadieno estireno, copolímeros aleatórios de estireno butadieno e suas misturas.

13. PROCESSO DE MODIFICAÇÃO DE COMPOSIÇÃO DE ASFALTO, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de mistura de (i) uma composição que compreende um elastômero e um plastômero com baixo peso molecular com (ii) um asfalto não modificado, em que o elastômero é uma mistura que compreende (i) um primeiro elastômero selecionado a partir do grupo que consiste de terpolímeros de etileno/acrilato de n-butila/metacrilato de glicidila, copolímeros de etileno alquil acrilato obtidos por meio de processo de reator tubular e suas misturas e (ii) um segundo elastômero selecionado a partir do grupo que consiste de copolímeros de bloco de estireno butadieno estireno, copolímeros aleatórios de estireno butadieno e suas misturas.