BRPI0620743A2

BRPI0620743A2 - composições de pavimentação asfáltica e de ligantes asfálticos modificados

Info

Publication number: BRPI0620743A2
Application number: BRPI0620743-0A
Authority: BR
Inventors: William Hergenrother; Peter Boerner; Christine Rademacher; Timothy Reece; Herbert Wissel; Daniel Graves
Original assignee: Firestone Polymers Llc
Priority date: 2005-12-29
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2011-11-22
Also published as: EP2174987A1; DE602006010906D1; CA2849843A1; AU2006332857B2; AU2006332857A1; CA2635869C; JP2009522407A; JP5221380B2; MX2008008542A; WO2007078999A3; KR20080104265A; EP1969066A2; CN101395224B; CN102276995B; EP1969066B1; ES2467240T3; ATE450577T1; DK2174987T3; EP2174987B1; ES2337404T3

Abstract

COMPOSIçõES DE PAVIMENTAçãO ASFALTICA E DE LIGANTES ASFALTICOS MODIFICADOS Um processo para preparação de uma composição de ligante asfáltico modificado, o processo compreendendo a mistura de asfalto, um polímero insaturado e pentassulfetode fósforo para formar uma composição de asfalto modificado.

Description

"COMPOSIÇÕES DE PAVIMENTAÇÃO ASFÁLTICA E DE LIGANTES ASFÁLTICOS MODIFICADOS"

Esse pedido reivindica os benefícios dos pedidos provisórios U.S. Nos.60/755.666, 60/755.670, 60/755.668, 60/755.667, depositados em 29 de dezembro de 2005 e do pedido provisório U.S. No. 60/813.950, depositado em 15 de junho de 2006.

Campo da Invenção

Uma ou mais modalidades da presente invenção são direcionadas às composições de ligante asfáltico modificado que são preparadas pelo emprego de pentassulfeto de fósforo e polímero, além de composições de pavimentação asfáltica preparadas utilizando-se essas composições de ligante.

Fundamentos da Invenção

As composições de pavimentação asfáltica, que incluem uma mistura de ligante asfáltico e agregado, têm sido utilizadas há muito tempo na fabricação de pavimentos. O desafio tecnológico que perdura com esses pavimentos tem sido o comportamento dos mesmos sob temperaturas extremas. Isso é, em altas temperaturas, os pavimentos amolecem; e em baixas temperaturas, os pavimentos se tornam quebradiços.

Por décadas, os aditivos têm sido empregados para aliviar os problemas sofridos com temperaturas extremas. Por exemplo, polímeros têm sido adicionados às composições de ligante asfáltico. A patente U.S. No. 4.145.322 ensina composições de · betume modificado por polímero que incluem elastômeros (ppr exemplo, poliisopreno, borracha de butil, borracha SBR) que podem ser empregados para aperfeiçoar as propriedades mecânicas dos betumes, especialmente as propriedades elastoméricas. Ε, o uso de copolímeros em bloco particulár de estireno e monômero de dieno nessas composições de betume fornece composições possuindo propriedades mecânicas desejáveis mesmo com baixas temperaturas.

De forma similar, JP 51-149312 (1976) ensina composições de asfalto modificado que incluem um composto de fósforo, tal como pentóxido de fósforo, ácido polifosfórico, ou pentassulfeto de fósforo. É sugerido que esses compostos de fósforo possam modificar o asfalto visto que se ligam ao asfalteno no asfalto para reforçar ainda mais a estrutura de gel. A fim de se superar a dispersibilidade e problemas de manuseio associados com esses compostos de fósforo, os compostos de fósforo são misturados com composições de petróleo, e a mistura é adicionada à composição de asfalto. As composições de petróleo são caracterizadas por um ponto de ignição de 150°C ou mais e incluem 0,5 a 40% de asfaltenos. Os compostos de fósforo podem ser incluídos na composição de petróleo em uma quantidade de 0,5 a 50% em peso, e a quantidade de composto de fósforo adicionada ao asfalto a ser modificado pode ser de 0,2 a 5,0 % em peso.

A patente U.S. No. 6.569.351 ensina composições de asfalto modificado por polímero preparadas pela combinação de um aditivo de gel acelerador com polímero e asfalto, e cura do asfalto modificado com polímero a uma temperatura de entre 200°F (93°C) e 500°F' (260°C). Os aditivos de gel acelerador incluem 2 a 75% de acelerador, 25 a 88% de óleo de processamento, e 0,5 a 10% de argila. 0 acelerador pode incluir enxofre, 4,41-ditiodimorfolina, derivados de tiazola, ditiocarbonatos, pentassulfeto de fósforo, pentóxido de fósforo, estearato de zinco, estearato de amônio, hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, hidróxido de cálcio, óxido de alumínio, ou combinações desses e outros elementos de vulcanização ou aceleradores. 0 aditivo de gel acelerador pode ser adicionado aos concentrados entre aproximadamente 1 e 25% de polímero.

A patente U.S. No. 5.990.206 ensina uma mistura de polímero e composto de fósforo (composição modificadora) para uso nas composições asfálticas. O polímero pode incluir polímeros à base de borracha (modificador) e/ou um polímero à base de resina (modificador) . Os compostos de fósforo podem incluir anidrido fosfórico (P2O5) , ácido fosfórico, ácido ortofosfórico, oxitricloreto de fósforo (POCl3) , tricloreto de fósforo (PCl3) e pentassulfeto cie fósforo (P2S5). A mistura pode conter de cerca de 0,1 a cerca de 10% em peso de composto de fósforo, e composições asfálticas contendo de 0,1 a 30% em peso de mistura de composto de polímero/fósforo (composição modificadora) pode ser preparada. Acredita-se que o composto de fósforo inorgânico funciona como um agente reticulador entre .0 modificador à base de resina e/ou à base de borracha, e uma estrutura de rede de ordem superior (asfalteno) no asfalto, e é útil para reforçar a estrutura de gel no asfalto.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é um fluxograma ilustrando uma modalidade particular da presente invenção.

Sumário da Invenção

Uma ou mais modalidades da presente invenção fornecem um processo para a preparação de uma composição de ligante asfáltico modificado, o processo compreendendo a mistura de asfalto, um polímero não saturado, e pentassulfeto de fósforo para formar uma composição de asfalto modificado.

Uma ou mais modalidades da presente invenção também fornecem um processo = para a preparação de uma composição de ligante asfáltico modificado, o processo compreendendo a mistura de ligante asfáltico, polímero e pentassulfeto de fósforo para formar uma composição de asfalto modificado, onde a razão de peso do polímero para o pentassulfeto de fósforo é de pelo menos 0,5:1 e menos de 8:1.

Uma ou mais modalidades da presente invenção fornecem adicionalmente um processo para a preparação de uma composição de ligante asfáltico modificado, o processo compreendendo a introdução de um polímero com um ligante asfáltico, e a introdução de pentassulfeto de fósforo em um ligante asfáltico, onde a dita etapa de introdução de pentassulfeto de fósforo no asfalto inclui a adição de uma composição de pentassulfeto de fósforo que inclui menos de 5% em peso de material de hidrocarboneto.

Uma ou mais modalidades da presente invenção ainda fornecem adicionalmente um método de formação de uma composição de ligante asfáltico modificado, o método compreendendo a preparação de um concentrado de ligante de pentassulfeto de fósforo pela introdução e mistura de pentassulfeto de fósforo e ligante asfáltico, onde o concentrado de ligante de pentassulfeto de fósforo inclui mais de 0,5 partes em peso de pentassulfeto de fósforo por 100 partes em peso de asfalto, preparando um concentrado de ligante de polímero pela introdução e mistura de polímero e ligante asfáltico, onde o concentrado de ligante de polímero inclui mais de 5 partes em peso de polímero por 100 partes em peso de asfalto, e a introdução e mistura de concentrado de ligante de pentassulfeto de fósforo com o concentrado de ligante de polímero para formar uma composição de ligante asfáltico modificado.

Uma ou mais modalidades da presente invenção também fornecem uma composição de ligante asfáltico modificado compreendendo a combinação de produto de reação de um asfalto, pentassulfeto de fósforo e um polímero não saturado.

Uma ou mais modalidades da presente invenção também fornecem uma composição de ligante asfáltico modificado preparada por um processo compreendendo a introdução e mistura de um asfalto, um pentassulfeto de fósforo e um polímero, onde a razão de peso do polímeiro para o pentassulfeto de fósforo é de pelo menos 0,5:1 e menos de 8:1.

Uma ou mais modalidades da presente invenção fornecem adicionalmente uma composição de asfalto que compreende o produto de reação de um asfalto, um polímero não saturado, uma fonte de fósforo e uma fonte de enxofre, onde a fonte de fósforo e a fonte de enxofre formam reticulações reativas entre os componentes do asfalto e o polímero não saturado.

Descrição Detalhada das Modalidades Ilustradas

Uma ou mais modalidades da presente invenção fornecem um método para formação de uma composição de ligante asfáltico modificado que é útil para a preparação de composições. de pavimentação asfáltica. Em uma ou mais modalidades, a composição de ligante asfáltico modificado pode ser formada pela introdução e mistura de um ligante asfáltico, um polímero, e pentassulfeto de fósforo. A composição de ligante asfáltico modificado pode ser combinada com agregado para. formar uma composição de pavimentação asfáltica. Nas modalidades particulares, a composição de pavimentação asfáltica podem ser formadas em pavimentos.

O termo "ligante asfáltico" é utilizado como compreendido pelos versados na técnica e é consistente com o significado fornecido por AASHTO M320. Onde o ligante asfáltico foi combinado com agregado, o termo "composição de pavimentação asfáltica" é empregado. Como utilizado dentro dessa especificação, os termos "asfalto" e "ligante asfáltico" podem ser utilizados como sinônimos. 0 material de ligante asfáltico pode ser derivado de qualquer fonte de asfalto, tal como um asfalto natural, asfalto de rocha, produzidos a partir de areia de piche, ou asfalto de petróleo obtido no processo de refinamento de petróleo.!0 ligante asfáltico pode ser selecionado a partir dos atualmente classificados por AASHTO M320 e ASTM D-6373, incluindo os Ligantes asfálticos Classificados por Desempenho. Em outras modalidades, os ligantes asfálticos podem incluir uma mistura de vários asfaltos que não correspondem a qualquer definição de classificação especifica. Os mesmos incluem asfalto assoprado com ar, asfalto destilado a vácuo, asfalto destilado por vapor, asfalto diluído ou asfalto para impermeabilização. Alternativamente, gilsonite, natural ou sintética, utilizada sozinha ou misturada com asfalto de petróleo, pode ser selecionada. As misturas de asfalto sintético adequadas para uso na presente invenção são descritas, por exemplo, na patente U.S. No. 4.437.896. Em uma ou mais modalidades, o asfalto inclui asfalto derivado de petróleo e resíduo asfáltico. Essas composições podem incluir asfaltenos, resinas, cíclicas e saturadas. 0 percentual desses constituintes na composição geral do ligante asfáltico pode variar com base na origem do asfalto.

Asfaltenos incluem sólidos amorfos negros contendo, em adição a carbono e hidrogênio, algum nitrogênio, enxofre e oxigênio. Elementos residuais tal como níquel e vanádio também podem estar presentes. Asfaltenos são geralmente considerados como materiais aromáticos altamente polares de um grande número de peso molecular médio de cerca de 2000 a cerca de 5000 g/mol, e podem constituir cerca de 5 a cerca de 25% de peso de asfalto.

As resinas (aromáticas polares) incluem frações muito adesivas, sólidas e semi-sólidas, de coloração escura de peso molecular relativamente alto presentes em maltenos. Podem incluir os agentes de dispersão de peptizadores para os asfaltenos, e a proporção de resinas para asfaltenos governa, até determinado ponto, o caráter tipo gel ou sol dos asfaltos. As resinas separadas dos betumes podem ter um peso molecular médio de cerca= de 0,8 a cerca de 2 kg/mol, mas existe uma distribuição molecular grande. Esse componente pode constituir cerca de 15 a cerca de 25% do peso dos asfaltos.

Cíclicos (naftenos aromáticos) incluem compostos de peso molecular mais baixo no betume e representam a parte principal do meio de dispersão para os asfaltenos peptizados. Podem constituir cerca de 45 a cerca de 60% em peso do ligante asfáltico total, e podem ser líquidos viscosos escuros. Podem incluir compostos com núcleos aromáticos e aromáticos naftênicos com os constituintes de cadeia lateral e podem ter pesos moleculares de 0,5 a cerca de 9 kg/mol.

Os saturados incluem de forma predominante os hidrocarbonetos alifáticos de cadeia ramificada e linear presentes em betume, juntamente com alquil naftenos e alguns alquil aromáticos. A faixa de peso molecular médio pode ser aproximadamente similar a dos cíclicos, e os componentes podem incluir os saturados graxos e não graxos. Essa fração pode ser de cerca de 5 a cerca de 20% em peso de asfaltos.

Nessas e outras modalidades, os ligantes asfálticos podem incluir betumes que ocorrem na natureza ou podem ser obtidos no processamento de petróleo. Os asfaltos podem conter hidrocarbonetos de peso molecular muito alto chamados asfaltenos, que podem ser solúveis em dissulfeto de carbono, piridina, hidrocarbonetos aromáticos, hidrocarbonetos clorados, e THF. Os asfaltos ou materiais betuminosos podem ser sólidos, semi-sólidos ou líquidos.

Em uma ou mais modalidades, os ligantes asfálticos, antes da modificação (isso é, antes da combinação com polímero não saturado ou P2S5) , podem ser caracterizados por uma classificação PG de pelo menos PG 64-22, em outras modalidades pelo menos PG 52-28 e, em outras modalidades, pelo menos PG 52-34. Deve-se notar que cada um desses ligantes asfálticos ilustrativos possuem uma faixa de desempenho de temperatura de 8 6 °C. Enquanto a seleção desses ligantes asfálticos pode ser vantajosa, desejável em determinadas modalidades, a prática da presente invenção permite de forma vantajosa o uso de um ligante asfáltico de base com uma faixa de temperatura mais baixa visto que essa faixa de temperatura mais baixa pode ser aumentada através da prática da presente invenção. Por exemplo, um PG 64-16, PG 58-22, ou PG 52-28 podem ser modificados para aumentar sua faixa de temperatura. Como os versados têm conhecimento, a classificação PG se refere a especificações de ligante de Grau de Desempenho (PG) de Superpave (Pavimentos de Desempenho Superior) como desenvolvido nos Estados Unidos através de pesquisas patrocinadas pela Association of Merican Highway and Transportation Officials (AASHTO M320).

Em uma ou mais modalidades, os polímeros podem ser caracterizados por uma temperatura de transição vítrea (Tg) , como medida pela análise DSC, de menos de 20°C, em outras modalidades menos de 0°C, em outras modalidades menos de -20°C, em outras modalidades menos de -35°C, e em outras modalidades de cerca de -90°C a cerca de -20°C. Em uma ou mais modalidades, o polímero empregado é um polímero insaturado. Em uma ou mais modalidades, os polímeros insaturados incluem polímeros à base de hidrocarboneto que possuem um grau ou quantidade de instauração que pode ser quantificado com base no número de ligações duplas (ligações duplas não conjugadas pendentes ou estruturais) pelo número total de átomos de carbono dentro de um polímero (incluindo átomos de carbono pendentes) . Por exemplo, em uma ou mais modalidades, òs polímeros insaturados incluem pelo menos 5 ligações duplas, em outras modalidades pelo menos 7 ligações duplas, em outras modalidades pelo menos 12 ligações duplas, e em outras modalidades pelo menos 16 ligações duplas por 100 átomos de carbono no polímero. Nessas e em outras modalidades, os polímeros insaturados incluem de 7 a cerca de 25 ligações duplas, em outras modalidades de cerca de 10 a cerca de 20 ligações duplas, e em outras modalidades de cerca de 12 a cerca de 18 ligações duplas por 100 átomos de carbono.

Os polímeros insaturados incluem os polímeros que incluem instauração na cadeia principal, lateral, ou instauração na cadeia principal e cadeia lateral (isso é, ligações duplas não conjugadas). Por exemplo, unidades mero derivadas do mecanismo de polimerização-1,2 de 1,3- butadieno, ou unidades mero derivadas do mecanismo de polimerização-3,4 do isopreno, são unidades de vinil laterais. A quantidade de ligações duplas não conjugadas laterais pode ser quantificada com base no percentual de vinil das unidades mero contendo instauração. Por exemplo, um polímero possuindo 30% de teor de vinil se refere a um polímero no qual 30% de unidades mero insaturadas são ligações duplas não conjugadas laterais. Em uma ou mais modalidades, os polímeros insaturados empregados na prática da presente invenção incluem teor de vinil zero ou negligenciável. Em outras modalidades, os polímeros insaturados incluem baixo teor de vinil (por exemplo, de 1 a cerca de 10%); em outras modalidades, incluem teor médio de vinil (por exemplo, de 11 a 40%); em outras modalidades, incluem um alto teor de vinil (por exemplo, superior a 40%).

Em uma ou mais modalidades, os polímeros insaturados também podem incluir unidades mero que não incluem ligações duplas não conjugadas. Por exemplo, as unidades mero derivadas de polimerização de comonômero, tal como estireno, não incluem ligações duplas não conjugadas. Em uma ou mais modalidades, os polímeros insaturados podem incluir de cerca de 0% a cerca de 55% de unidades mero (isto é, com base nos moles), em outras modalidades de cerca de 3 a cerca de 50% de unidades mero, e em outras modalidades de cerca de 10 a cerca de 45% de unidades mero derivadas do monômero que não fornece ligações duplas não conjugadas (por exemplo, estireno).

Em uma ou mais modalidades, os polímeros insaturados podem ser caracterizados por um índice de fusão (ASTM D-1238; 2,16 kg de carga @ 190 C) de menos de 1.000 dg/min, em outras modalidades menos de 500 dg/min, em outras modalidades menos de 50 dg/min, em outras modalidades menos de 20 dg/min, em outpas modalidades menos de 10 dg/min e, em outras modalidades, menos de 1 dg/min Nessas e em outras modalidades, os polímeros insaturados podem ter um índice de fusão de entre 3 e 15 dg/min e, outras modalidades, entre 4 e 12 dg/min.

Em uma ou mais modalidades, os polímeros insaturados podem ser caracterizados por um peso molecular médio numérico (Mn) de cerca de 10 a cerca de 1.000 kg/mol, em outras modalidades de cerca: de 40 a cerca de 500 kg/mol, e em outras modalidades de cerca de 80 a cerca de 200 kg/mol. Nessas e em outras modalidades, os polímeros insaturados também podem ser caracterizados por um peso molecular ponderai médio (Mw) de cerca de 10 a cerca de 4.000 kg/mol, em outras modalidades de cerca de 40 a cerca de 2.000 kg/mol, e em outras modalidades de cerca de 80 a cerca de 800 kg/mol. Em uma ou mais modalidades, os polímeros insaturados podem ser caracterizados por urna distribuição de peso molecular de cerca de 1,1 a cerca de 5, em outras modalidades de cerca de 1,5 a cerca de 4,5,'e em outras modalidades de cerca de 1,8 a cerca de 4,0. 0 peso molecular pode ser determinado por cromatografia de permeação em gel (GPC) calibrada com padrões de poliestireno e ajustada para as constantes Mark-Houwink para o polímero em questão.

Os polímeros insaturados com base em hidrocarboneto podem ser polímeros lineares, ramificados ou acoplados. tipos de polímeros de hidrocarboneto podem incluir ambos os polímeros naturais e sintéticos. Polímeros sintéticos úteis podem incluir polidienos ou copolímeros de polidienos com comonômero de não dieno (por exemplo, estireno). Os copolímeros podem incluir copolímeros em bloco e randômicos. Os polímeros acoplados podem incluir polímeros acoplados de forma linear (por exemplo, polímeros di-acoplados) ou polímeros acoplados radialmente (por exemplo, tri-acoplados, ou tetra-acoplados, ou penta- acoplados, hexa-acoplados, etc.). Os polidienos ilustrativos incluem polibutadieno e poliisopreno. Os copolímeros ilustrativos podem incluir borracha de estireno-butadieno randômico, copolímero em bloco de estireno-butadieno, copolímero em bloco de estireno- butadieno-estireno, estireno-isopreno randômico, copolímero em bloco de estireno-isopreno, copolímero em bloco de estireno-isopreno-butadieno, estireno-isopreno-butadieno randômico, copolímero em bloco de estireno-isopreno- estireno, e borracha de cloropreno. Em uma ou mais modalidades, o polímero pode incluir um copolímero em bloco de alto teor de vinil como descrito no pedido internacional No. PCT/US2005/028343. Em uma ou mais modalidades, bs polímeros insaturados incluem copolímeros em bloco linear ou radial onde os copolímeros em bloco incluem blocos terminais de estireno. Por exemplo, no caso de um polímero radial tri-acoplado, cada um dos três braços radiais do polímero inclui blocos terminais de estireno. Nessas e em outras modalidades, os segmentos internos dos braços radiais incluem blocos de polidieno tal como blocos de polibutadieno. Nessas ou em outras modalidades, o teor de estireno desses copolímeros em bloco pode ser de 10% a 50% em peso, em outras modalidades de 15% a 45% em peso, e em outras modalidades de 20% a 40% em peso.

Em uma ou mais modalidades, o polímero pode incluir um polímero anionicamente polimerizado. Em outras modalidades, o polímero pode ser produzido por catálise de coordenação tal como pela utilização de sistemas de coordenação à base de cobalto, níquel ou lantanídeo.

Em uma ou mais modalidades, o polímero pode incluir um copolímero de polidieno e/ou polidieno incluindo um grupo polar. Esses grupos polares podem ser posicionados lateralmente na cadeia principal do polímero e/ou no final da cadeia principal do polímero. Em uma ou mais modalidades, o grupo polar pode incluir um grupo carbonila tal como um grupo de ácido carboxílico ou um grupo de anidrido, grupo hidroxila, grupo amina, grupo amido, grupo carbamato, grupos contendo silício, grupos contendo metal, grupos contendo fósforo e similares. Em uma ou mais modalidades, o polímero pode ser introduzido nas composições asfálticas de várias formas. Por exemplo, o polímero pode ser adicionado como uma fragmento, como polímero moído, como péletes, como polímero fundido, ou como um polímero líquido.

Em uma ou mais modalidades, o pentassulfeto de fósforo inclui os compostos definidos pela fórmula empírica P2S5 ou P4S10, ambas as quais são utilizadas como sinônimo pelos versados na técnica. Em uma ou mais modalidades, os compostos de pentassulfeto de fósforo incluem os definidos pela fórmula

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ou seus derivados ricos em fósforo. Esses derivados ricos em fósforo são considerados resultantes de quando um átomo de enxofre que é unido de forma dupla a um átomo de fósforo é perdido. Em uma ou mais modalidades, a concentração de fósforo das cdmposições de pentassulfeto de fósforo é de menos de 27,85% em peso, em outras modalidades de cerca de 27, 87 a cerca de 28,3% em peso, e em outras modalidades de cerca de 28,90 a cerca de 28,00% em peso. 0 pentassulfeto de fósforo é comercialmente disponível a partir de fontes tal como ICL Performance Products, L.P.

Em urna ou mais modalidades, o pentassulfeto de fósforo que é empregado na presente invenção é muito empregado em sua forma sólida tal como particulado sólido. Em uma modalidade, o pentassulfeto de fósforo pode ser caracterizado por ter um tamanho de partícula (isto é, um diâmetro médio) de menos de 20 mm, em outras modalidades menos de 2 mm, em outras modalidades menos de 0,2 mm, e em outras modalidades menos de 0,02 mm; nessas ou em outras modalidades, o tamanho de partícula pode ser superior a 0,001 mm, em outras modalidades superior a 0, 009 mm, e em outras modalidades superior a 0,01 mm. Nessas ou em outras modalidades, o tamanho médio de partícula do pentassulfeto de fósforo pode ser de cerca de 0,03 a cerca de 1,00 mm, em outras modalidades de cerca de 0,05 a cerca de 0,95 mm, em outras modalidades de cerca de 0,06 a cerca de 0,90 mm, e em outras modalidades de cerca de 0,07 a cerca de 0,085 mm.

Nessas ou em outras modalidades, pelo menos 30%, em outras modalidades pelo menos 50%, e em outras modalidades pelo menos 70% das partículas de pentassulf eto de fósforo se encontram na faixa de cerca de 0,03 a cerca de 1,00 mm, e em outras modalidades de cerca de 0,05 a cerca de 0,95 mm, em outras modalidades de cerca de 0,06 a cerca de 0,90 mm, e em outras modalidades de cerca de 0,07 a cerca de 0,085 mm.

O pentassulfeto de fósforo empregado na presente invenção pode ser relativamente pu.ro. Em uma ou mais modalidades, o pentassulfeto de fósforo inclui menos de 10% em peso, em outras modalidades menos de 5%, em outras modalidades menos de 2% em peso, e em outras modalidades menos de 0,5% em peso de impurezas. Além disso, em uma ou mais modalidades, o pentassulfeto de fósforo, como introduzido no asfalto para misturar 'com o mesmo, está em sua forma pura. Em uma ou mais modalidades, o pentassulfeto de fósforo em sua forma limpa se refere ao particulado sólido que contém menos de 5% em peso, em outras modalidades menos de 2% em peso, em outras modalidades menos de 0,5% era peso, em outras modalidades menos de 0,1% em peso, e em outras modalidades menos de 0,05% em peso de matéria orgânica ou hidrocarboneto ou impurezas. Em uma ou mais modalidades, o pentassulfeto de fósforo pode ser empregado sem modificações. Em outras modalidades, o pentassulfeto de fósforo inclui os materiais que não foram reagidos ou não sofreram qualquer reação ou pré-reação para modificação da solubilidade do pentassulfeto de fósforo dentro de uma composição cie asfalto. Por exemplo, verificou-se vantajosamente que o pentassulfeto de fósforo pode ser empregado sem reagir cóm um composto possuindo um grupo hidroxila capaz de se ligar ao pentassulfeto de fósforo. Em uma ou mais modalidades, os pentassulfetos de fósforo podem ser empregados sem pré- reagir o pentassulfeto de fósforo com um óxido de polialquileno.

As composições de ligante asfáltico modificado dessa invenção também pode incluir outros ingredientes ou constituintes que são comumente empregados na indústria. Por exemplo, as composições podem incluir compostos anti- remoção.

Em outras modalidades, os agentes de cura podem ser opcionalmente adicionados às composições de ligante asfáltico modificados dessa modalidade. Os agentes de cura podem incluir resinas fenólicas e enxofre elementar. Um exemplo é um agente de cura de bismaleimida. Quantidades convencionais podem ser empregadas na prática dessa invenção. Em uma ou mais modalidades, a necessidade de um agente de cura, particularmente enxofre, é eliminada. Em outras palavras, as composições de ligante asfáltico da presente invenção podem ser preparadas sem a adição de um agente de cura e/ou um endurecedor contendo enxofre além do pentassulfeto de fósforo.

As composições de ligante asfáltico da presente invenção podem incluir de cerca de 0,1 a cerca de 10 partes em peso, em outras modalidades· de cerca de 0,2 a cerca de 6 partes em peso, e em outras modalidades de cerca de 0,5 a cerca de 4 partes em peso de polímero por 100 partes em peso de ligante asfáltico. Nessas ou em outras modalidades, as composições de ligante asfáltico da presente invenção podem incluir menos de 5 partes em peso, em outras modalidades menos de 4 partes em peso, em outras modalidades menos de 3 partes em peso, em outras modalidades menos de 2,5 partes em peso, em outras modalidades menos de 2 partes em peso, em outras modalidades menos de 1,8 partes em peso, em outras modalidades menos de 1,5 partes em peso de polímero por 100 partes em peso de ligante asfáltico. Nessas ou em outras modalidades, as composições de ligante asfáltico incluem pelo menos 0,1 parte em peso, em outras modalidades pelo menos 0,5 parte em peso, em outras modalidades pelo menos 0,7 parte em peso, em outras modalidades pelo menos 1,0 parte em peso, e em outras modalidades pelo menos 1,2 partes em peso de polímero por 100 partes em peso de ligante asfáltico.

As composições de ligante asfáltico da presente invenção podem incluir de cerca de 0,001 a cerca de 10, em outras modalidades de cerca de 0,05 a cerca de 5, e em outras modalidades de cerca de 0,01 a cerca de 1 parte em peso de pentassulfeto de fósforo por 100 partes em peso de ligante asfáltico.

Em uma ou mais modalidades, a razão de peso de polímero insaturado para pentassulfeto de fósforo dentro da composição de ligante asfáltico modificado pode ser de pelo menos 0,5:1, em outras modalidades de pelo menos 0,7:1, em outras modalidades de pelo menos 1:1, em outras modalidades de pelo menos 1,3:1, em outras modalidades de pelo menos 1,5:1, em outras modalidades de pelo menos 1,8:1, e em outras modalidades de pelo menos 2,0:1. Nessas ou em outras modalidades, a razão de peso do polímero insaturado para o pentassulfeto de fósforo é inferior a 8:1, em outras modalidades inferior a 7:1, em outras modalidades inferior a 6:1, em outras modalidades inferior a 5:1, em outras modalidades inferior a 4:1 e em outras modalidades inferior a 3:1.

Nessas modalidades onde um endurecedor é empregado, as composições asfálticas dessa invenção podfem incluir de cerca de 0,1 a cerca de 10, em outras modalidades de cerca de 0,2 a cerca de 6, em outras modalidades de cerca de 0,5 a 'cerca de 4 partes em peso de endurecedor por 100 partes em peso de asfalto. Nessas ou em outras modalidades, a formação das composições de ligante asfáltico da presente invenção pode empregar menos de 3 partes, em outras modalidades menos de 1 parte, em outras modalidades menos de 0,5 parte, em outras modalidades menos de 0,25 parte, em outras modalidades menos de 0,1 parte, e em outras modalidades menos de 0,01 parte em peso de endurecedor (por exemplo enxofre livre ou enxofre elementar) por 100 partes em peso de ligante asfáltico.

Em uma ou mais modalidades, o pentassulf eto de fósforo pode ser empregado na prática da invenção sem o uso de um ácido polifosfórico ou um derivado do mesmo. Em determinadas modalidades, menos de 1 parte em peso, em outras modalidades menos de 0,1 parte em peso, em outras modalidades menos de 0,05 parte em peso e em outras modalidades menos de 0,01 parte em peso de ácido polifosfórico ou um derivado do mesmo, por 100 partes em peso de asfalto, é empregado na prática da invenção. Em uma ou mais modalidades, nenhum ácido polifosfórico é empregado ou adicionado às composições asfálticas. Em uma ou mais modalidades, as composições asfálticas dessa invenção são desprovidas de ácido polifosfórico ou produtos de reação do mesmo com um ou mais constituintes da composição de asfalto.

Em uma ou mais modalidades, as composições asfálticas da presente invenção podem incluir menos de 1%, em outras modalidades menos de 0,5%, em outras modalidades menos de 0,1%, e em outras modalidades menos de 0,05% em peso de um composto organofosforoso. Nessas ou em outras modalidades, as composições asfálticas da presente invenção são substancialmente desprovidas de compostos organofosforosos, onde substancialmente desprovido de se refere àquela quantidade, ou menos, de composto organofosforoso que não tem um impacto apreciável na composição. Os compostos organofosforosos incluem os descritos nas patentes U.S. Nos. 5.990.206 e 6.024.788, que são incorporadas aqui por referência.

Em uma ou mais modalidades, as composições de ligante asfáltico modificado dessa invenção podem ser preparadas pela introdução do ligante asfáltico com uma quantidade desejada de polímero (por exemplo, polímero insaturado) e ,pentassulfeto de fósforo a uma temperatura desejada. Em uma modalidade, o polímero e o pentassulfeto de fósforo podem ser adicionados ao ligante asfáltico fundido a temperaturas superiores à cerca de 120°C, ou em outras modalidades de cerca de 140°C a cerca de 210°C. Em uma ou mais modalidades, o pentassulfeto de fósforo, polímero e asfalto podem ser misturados ou combinados depois ou durante a introdução do mesmo. A mistura pode então ser continuada por cerca de 25 a cerca de 40 minutos a uma temperatura de cerca de 145°C a cerca de 205°C (ou em outras modalidades de cerca de 160°C a cerca de 193°C). Em uma ou mais modalidades, a mistura do ligante asfáltico, polímero e pentassulfeto de fósforo pode ser cisalhada a fim de dispersar o polímero rapidamente para dentro do no 1° e no 7-10° aminoácidos do N-término de um peptídeo consistindo em uma seqüência de aminoácidos (YTTKIITKW; SEQ ID NO: 26) cobrindo a 1ã tirosina a 9ã valina do N-término da cadeia de peptídeo Éxon-17 de periostina humana (SEQ ID NO: 4)).

[Exemplo 14]

Análise de sítio de reconhecimento de anticorpo policlonal anti- Éxon-17 de rato em cadeia de peptídeo Éxon-17 de periostina humana

Na mesma maneira conforme mostrado no Exemplo 13, o anticorpo policlonal preparado no Exemplo 1 foi analisado para seu sítio de reconhecimento na cadeia de peptídeo Éxon-17 de periostina humana (identificação de epitopo). Em conseqüência, como no caso dos anticorpos monoclonais no Exemplo 13, foi visto que o anticorpo policlonal reage fortemente com peptídeo sintético n° 7, reage fracamente com peptídeos sintéticos n° 1 e n° 2, e reage ainda mais fracamente com peptídeos sintéticos n° 3 e n° 8, indicando que o anticorpo policlonal especificamente reconhece o mesmo sítio que os anticorpos monoclonais. Isto sugere que anticorpos tendo a mesma especificidade são obteníveis em ambos os casos onde um peptídeo Éxon-17 de periostina de rato é usado como um antígeno para preparar um anticorpo policlonal e onde um peptídeo Éxon-17 de periostina humana é usado como um antígeno para preparar um anticorpo monoclonal.

[Exemplo 15]

Estudo in vitro da presença ou ausência de atividade de células antiadesivas de periostina-1 humana

Na mesma maneira conforme mostrado no Exemplo 2, fibroblastos de coração humano (Dainippon Pharmaceutical Co., Ltd., catalog N° CS-ABI-5118) foram laminados sobre uma lâmina de 96 cavidades em uma densidade de 6,4 χ 104 células / 100 μl e cultivados de um dia para o outro, e em seguida a cultura foi incubada em meio CSC fresco (Cell System Corporation) com 10% de FBS contendo 10 μg/ml de cicloheximida a 37°C por 1 hora. Em seguida, as células foram lavadas duas vezes com meio CSC (livre de soro) preaquecido a 37°C, e proteína de asfáltico separadas, e então as composições de ligante individuais podem ser subseqüentemente introduzidas e combinadas. Por exemplo, o pentassulfeto de fósforo pode ser adicionado a uma primeira composição de ligante asfáltico para formar uma primeira composição de ligante de mistura principal. Da mesma forma, o polímero pode ser adicionado a uma segunda composição de ligante asfáltibo para formar uma segunda composição de ligante de mistura principal. As primeira e segunda composições de mistuia principal podem então ser introduzidas e misturadas uma com a outra para formar uma composição de ligante asfáltico modificado de acordo com a presente invenção.

Em uma ou mais modalidades, a presente invenção fornece um método pelo qual um concentrado de pentassulfeto de fósforo e ligante asfáltico são introduzidos e misturados com um concentrado de polímero e ligante asfáltico. Esse método permite de forma vantajosa o transporte eficiente e/ou armazenamento das composições de pentassulfeto de fósforo e/ou composições de ligante asfáltico polimérico. Em outras palavras, foi verificado de forma vantajosa que pela não introdução e combinação do polímero, pentassulfeto de fósforo e ligante asfáltico, concentrações maiores de pentassulfeto de fósforo e/ou polímero dentro de uma composição de ligante asfáltico podem ser alcançadas desde que o pentassulfeto de fósforo e o polímero insaturado sejam introduzidos e misturados a concentrados de ligante separados. Vantajosamente, os concentrados podem ser transportados para mais locais regionais onde podem ser introduzidos e combinados um com o outro, e/ou podem ser vantajosamente diluídos com ligante asfáltico adicional nos locais regionais.

Em uma ou mais modalidades, o concentrado de ligante e pentassulfeto de fósforo pode incluir mais de 0,5 parte em peso, em outras modalidades mais de 2,0 partes em peso, em outras modalidades mais de 5,0 partes em peso, e em outras modalidades mais de 8,0 partes em peso de pentassulfeto de fósforo por 100 partes em peso de asfalto. Nessas ou em outras modalidades, o concentrado de ligante e pentassulfeto de fósforo pode incluir até 10 partes em peso, em outras modalidades até 12 partes em peso de pentassulfeto de fósforo por 100 partes em peso de ligante asfáltico. Os versados na técnica observam que a capacidade de se processar e manusear o asfalto (por exemplo, capacidade de bombeamento de acordo com AASHTO T316) pode ditar os niveis superiores de pentassulfeto de fósforo que podem ser adicionados a um ligante asfáltico.

De forma similar, o concentrado de ligante e polímero pode incluir mais de 5 partes em peso, em outras modalidades mais de 10 partes em peso, em outras modalidades mais de 15 partes em peso, e em outras modalidades mais de 18 partes em peso de polímero por 100 partes em peso de asfalto. Nessas ou em outras modalidades, o concentrado de ligante e polímero pode incluir até 20 partes em peso, em outras modalidades até 25 partes em peso, e em outras modalidades até 30 partes em peso de polímero para 100 partes em peso de ligante asfáltico. Os versados na técnica observam que a capacidade de se processar e manusear o asfalto (por exemplo, capacidade de bombeamento de acordo com AASHTO T316) pode ditar os níveis superiores do polímero que pode ser adicionado a um ligante asfáltico. Outros fatores que podem causar impacto no limite superior da concentração de polímero incluem peso molecular de polímero, macroestrutura de polímero e características de asfalto.

Em uma ou mais modalidades, o asfalto empregado para a preparação de concentrado de ligante e pentassulfeto de fósforo pode ter diferentes características do asfalto empregado para fazer o concentrado de ligante e polímero. Por exemplo, em uma modalidade, o asfalto empregado para a preparação do concentrado de ligante e polímero pode ser um asfalto mais macio que o utilizado para preparar o concentrado de ligante e pentassulfeto de fósforo. Isso pode ser vantajoso visto que maiores cargas de polímero podem ser adicionadas a asfalto mais macio, fornecendo, dessa forma, a capacidade de se transportar e/ou armazenar mais polímero com menos asfalto. Além disso, pela preparação do concentrado de. ligante e pentassulfeto de fósforo, e concentrado de ligante e polímero com asfalto distinto, as propriedades desejáveis podem ser alcançadas mediante a combinação. Por exemplo, o concentrado de ligante e pentassulfeto de fósforo pode ser preparado com um asfalto relativamente duro, que quando combinado com o concentrado de ligante e polímero feito com um asfalto relativamente macio, pode alcançar uma dureza entre os ligantes asfálticos empregados para criar os concentrados.

Uma modalidade particular do método de acordo com a presente invenção é ilustrada na figura 1. Um recipiente de armazenamento de pentassulfeto de fósforo 22, um recipiente de armazenamento de ligante asfáltico 24, e um recipiente de armazenamento de polímero insaturado 26 podem ser localizados em uma unidade de ligante asfáltico modificado 12. Um concentrado de ligante e pentassulfeto de fósforo 28 pode ser formado pela introdução e mistura de pentassulfeto de fósforo e ligante asfáltico. A etapa de introdução e mistura pode ser alcançada pela adição de pentassulfeto de fósforo particulado a uma composição de ligante asfáltico mantida a uma temperatura de cerca de 120°C a cerca de 205°C. Da mesma forma, um concentrado de ligante e polímero insaturado 30 pode ser preparado pela introdução e mistura de polímero insaturado com ligante asfáltico. A introdução e mistura do polímero insaturado e ligante pode ser alcançada pela adição de péletes de polímero insaturado a uma composição de ligante asfáltico fundido mantida a uma temperatura de cerca de 120°C a cerca de 205°C. Os respectivos concentrados de ligante asfáltico (isso é, concentrado 28 e concentrado 30) podem então ser transportados para um terminal 14. 0 transporte dos concentrados pode ocorrer por transportador de carga aquecido ou isolado. Vantajosamente, esses concentrados podem ser transportados através de transportador de carga isolado para o terminal 14 localizado até ou com excesso de 1.000 milhas da unidade de ligante asfáltico modificado 12.

No local terminal 14, o concentrado de ligante e pentassulfeto de fósforo e o concentrado de ligante e polímero insaturado podem ser introduzidos e misturados. Essa introdução e mistura pode ocorrer a temperaturas de cerca de 145°C a cerca de 170°C. Além disso, os concentrados, antes ou depois de sua introdução e mistura podem ser diluídos com ligante asfáltico adicional, que pode ser armazenado no terminal 14 dentro do recipiente 32.

O ligante modificado 34, que é diluído até um nível desejado de pentassulfeto de fósforo e/ou polímero insaturado como fornecido aqui, pode então ser transportado para uma instalação de mistura quente 16. 0 transporte dessa composição de ligante asfáltico modificado pode ocorrer dentro de um recipiente de frete aquecido ou isolado e pode ser transportada até e excedendo 300 milhas até a instalação de mistura quente 16.

Na instalação de mistura quente 16, a composição de ligante modificado pode ser introduzida e misturada com agregado 36 para formar a composição de pavimentação 38. Os métodos para introdução e mistura do agregado e composição de ligante modificado são conhecidos da técnica e incluem mistura de batelada e mistura continua. Em uma ou mais modalidades, o agregado e o ligante asfáltico modificado são introduzidos e misturados primeiro pelo pré-aquecimento do ligante asfáltico modificado a uma temperatura de cerca de 120°C a cerca de 200°C. Uma vez que a composição de pavimentação 38 é preparada, a composição de pavimentação pode ser transportada para um local de trabalho (por exemplo, leito de estrada) onde o pavimento pode ser colocado. 0 transporte da composição de pavimentação pode ocorrer dentro de um transportador de frete aquecido ou isolado.

As composições de ligante asfáltico modificado preparadas de acordo com a presente invenção podem ser empregadas para preparar as composições de pavimentação asfáltica. Essas composições de pavimentação podem incluir o ligante asfáltico modificado, agregado e outros constituintes opcionais que podem ser adicionados nas composições de pavimentação como é sabido da técnica. 0 agregado convencional que é utilizado na indústria de pavimentação pode ser utilizado na prática dessa modalidade. O agregado pode incluir rochas, pedras, escórias, pedras quebradas, cascalho, areia, silica, ou misturas de um ou mais dos mesmos. Exemplos específicos dos agregados incluem mármore, calcário, basalto, dolomita, arenito, granito, quartzito, escória de aço, e mistura de dois ou mais dos mesmos.

0 agregado tipicamente possui uma ampla distribuição de tamanhos de partículas variando de partículas sub-mícron (por exemplo, poeira) até massas de tamanho de uma bola de golfe tão grandes quanto 63 mm de diâmetro. A melhor distribuição de tamanho de partícula varia de aplicação para aplicação. Em adição ao agregado e ao ligante asfáltico modificado, as composições de pavimentação da presente invenção também podem incluir outros constituintes ou ingredientes que podem ser utilizados na preparação das composições de pavimentação asfáltica. Esses constituintes ou ingredientes adicionais podem incluir fibras, agentes de liberação, e de enchimentos. Outros exemplos incluam hidróxido de cálcio, minérios tipo "sander dust", fibras cie celulose, fibras com base em propileno, e misturas de dois ou mais dos mesmos.

As composições de pavimentação asfáltica da presente invenção podem ser preparadas pela utilização de equipamento e procedimentos padrão. Em uma ou mais modalidades, o agregado é misturado com o ligante asfáltico modificado para obter um pavimento de asfalto essencialmente homogêneo. Por exemplo, o agregado pode ser misturado com o ligante asfáltico modificado para produzir a composição dç pavimentação asfáltica em uma base continua em um misturador padrão. Em uma ou mais modalidades, a prática da presente invenção elimina de forma vantajosa a necessidade de se tratar o agregado antes da formação do concreto de asfalto.

Quando da preparação de uma composição de pavimentação asfáltica, geralmente de cerca de 1% em peso a cerca de 10% em peso de asfalto modificado e de cerca de 90% em peso a cerca de 99% em peso de agregado (com base no peso total da composição de pavimentação asfáltica) é misturado. Em outras modalidades, as composições de pavimentação incluem de cerca de 2 a cerca de 8% em peso de asfalto modificado.

As composições de ligante asfáltico, além das composições de pavimentação asfáltica, preparadas de acordo com a presente invenção demonstram várias propriedades vantajosas. Em uma ou mais modalidades, as composições podem ser vantajosamente armazenadas a temperaturas elevadas sem impactar de forma prejudicial o ponto de separação do polímero e do ligante asfáltico.

As composições de pavimentação asfáltica

preparadas de acordo com a presente invenção são particularmente vantajosas para a preparação de pavimentos. Esses pavimentos podem incluir, mas não estão limitados ã, estradas, pistas de aeroporto, calçadas, trilhos, percursos para carrinhos de golfe, fundo de lagos, coberturas de terreno e plataformas de pontes. Além disso, as composições de ligante asfáltico modificado da presente invenção são vantajosas para criar outras composições além de composições para pavimentaçãov Por exemplo, as composições de asfalto modificado podem ser úteis em aplicações de telhado.

A fim de demonstrar a prática da presente invenção, os exemplos a seguir foram preparados e testados. Os exemplos não devem, no entanto, ser considerados limitadores do escopo da invenção. As reivindicações servirão para definir a invenção.

Exemplos

Amostras 1 a 7

As composições de ligante asfáltico foram preparadas mediante o emprego do método a seguir. A um quarto de recipiente de lata aforam adicionados 500 gramas de ligante asfáltico pré-aquecidos a 163°C. 0 ligante asfáltico foi obtido a partir de BP (Whiting, IN) e possuía um PG (grau de desempenho) de 64-22 de acordo com AASHTO M320. Utilizando-se um aquecedor para um quarto de lata, o ligante asfáltico foi aquecido a 190°C e girado em um misturador de alto cisalhamento Silverson, momento no qu^l foi adicionado o pentassulfeto de fósforo particulado por adição direta do particulado ao ligante asfáltico e péletes de polímero insaturado pela adição direta de péletes ao ligante asfáltico. 0 cisalhamento da amostra dentro do recipiente continuou por 30 minutos. Uma tampa foi colocada de forma solta no recipiente, e o recipiente foi colocado em um forno a 163°C por 18 Jioras. Depois da remoção do recipiente do forno, da remoção da tampa, qualquer camada de espuma presente foi removida. A amostra foi então misturada e despejada através de uma tela com malha 20 mesh, e o material peneirado foi utilizado para a preparação das amostras de teste.

A quantidade de codificador (por exemplp, pentassulfeto de fósforo e polímero insaturado) adicionaçla a cada amostra é apresentada na Tabela I. Uma parte de cada amostra foi retirada e preparada em vários espécimes de teste como necessário para cada teste padronizado empregado. Os métodos de teste empregados por todos esses exemplos são fornecidos na Tabela I.

O polímero insaturado empregado nesse conjunto de amostras foi um polímero radial que foi caracterizado por cerca de 16,5% de vinil, foi tetra-acoplado em 90%, incluído cerca de 30% de estireno em bloco, apresentou um peso molecular de pico de base (Mp) de cerca de 53 kg/mol, e um Mp depois do acoplamento :de cerca de 228 kg/mol; esse polímero foi obtido sob a marca registrada 161-B™ (LCY; China).

A quantidade de polímero insaturado e pentassulfeto de fósforo é fornecida na Tabela I em partes em peso por 100 partes em peso de asfalto (pha). Tabela I

<table>table see original document page 29</column></row><table> <table>table see original document page 30</column></row><table>

O grau real estimado de PG é uma medida da expansão da temperatura da faixa de temperatura de desempenho do ligante asfáltico. A adição de quantidades combinadas de ingredientes fornece a expansão da temperatura PG. Quanto maior a quantidade, maior a faixa de temperatura de desempenho através da qual o ligante asfáltico terá desempenho.

O ligante asfáltico da Amostra 1, que é o ligante asfáltico puro, tem desempenho em uma faixa superior a 89°C. A amostra 2, que inclui.o polímero saturado, ilustra um aperfeiçoamento de 2°C indo de 89°C para 91°C. A amostra 3, que inclui pentassulfeto de fósforo, ilustra um pequeno aperfeiçoamento na expansão da temperatura PG de 4°C através do asfalto de base. A amostra 4, que inclui polímero insaturado e enxofre, ilustra um aperfeiçoamento de 7°C através do ligante puro a 96°C. A amostra 5, que inclui polímero insaturado e ácido polifosfórico, ilustra um aperfeiçoamento de 5°C. A amostra 6, que é indicativa da presente invenção, ilustra de forma inesperada um aperfeiçoamento de temperatura de 14°C diante do asfalto de base para produzir uma expansão da temperatura PG de 103°C. Adicionalmente, a recuperação - elástica (a.k.a. recuperação de alongamento) da amostra 6, que é de 87,5%, é excepcionalmente alta, o que sugere um ligante asfáltico de polímero altamente elástico que é convencionalmente alcançado apenas com cargas maiores de polímero. O ponto de amolecimento, além da estimativa de alta temperatura PG de 77°C, é sugestiva de uma alta'temperatura tecnologicamente útil para o ligante asfáltico modificado. Finalmente, o ângulo de fase para a amostra 6 foi de 69,7, que é uma indicação de uma estrutura elástica forte formada no ligante asfáltico.

Amostras de 8 a 13

Composições de asfalto modificado adicionais foram preparadas pelo emprego de métodos similares aos apresentados nas amostras anteriores, mas as amostras foram preparadas pelo emprego de polímeros saturados para amostras comparativas (Amostras 11, 12 e 13). A tabela II fornece a quantidade de cada modificador empregado em cada amostra além dos resultados da análise de desempenho realizada em cada amostra.

O polímero insaturado empregado na amostra 8 foi um polímero radial que foi caracterizado por cerca de 16,5% de vinil, foi tetra acoplado em 90%, incluiu cerca de 30% de estireno em bloco, apresentou um peso molecular de pico de base (Mp) de cerca de 53 kg/mol, e um Mp após o acoplamento de cerca de 228 kg/mol; esse polímero foi obtido sob a marca registrada 161-B™ (LCY; China); esse polímero foi designado nas tabelas como Polímero Radial.

O polímero insaturado empregado na amostra 9 foi um polímero di-acoplado, linear que foi caracterizado por cerca de 13% de vinil, foi 92% di-acoplado, incluiu cerca de 30% de estireno em bloco, apresentou um peso molecular de pico base (Mp) de cerca de 60 kg/mol, e um Mp após o acoplamento de cerca de 106 kg/mol; esse polímero foi obtido sob a marca registrada 6302™ (LCY; China); esse polímero foi designado nas tabelas como Polímero de Peso Molecular Alto.

O polímero insaturado empregado na amostra 10 foi um polímero di-acoplado, linear que foi caracterizado por cerca de 13% de vinil, foi 25% di-acoplado, incluiu cerca de 30% de estireno em bloco, apresentou um peso molecular de pico base (Mp) de cerca de 50 kg/mol, e um Mp após o acoplamento de 90 kg/mol; esse polímero foi obtido sob a marca registrada 6320™ (LCY;: China) ; esse polímero foi designado nas tabelas como Polímero de Peso Molecular Médio.

O polímero saturado empregado na amostra 11 foi um copolímero em bloco de estireno-butadieno-estireno hidrogenado (S-E/B-S) que foi obtido sob a marca registrada KRATON™ Gl652.

O polímero saturado empregado na amostra 12 foi uma borracha de etileno-propileno-dieno (EPDM) que foi obtida sob a marca registrada EP35 (JSR; Japão) e foi caracterizado por uma Tg de cerca de -51°C, 0% de cristalinidade, uma viscosidade Mooney (ML 1 + 4 a 10°C) de 91,6 e Mn de cerca de 72 kg/mol, um- Mw de cerca de 214 kg/mol, e MWD de cerca de 2,94, um teor de etileno de cerca de 52% e um teor de dieno de cerca de 5,9%; é notado que esse polímero não é completamente saturado.

O polímero saturado empregado na amostra 13 foi um polímero de etileno-vinil-acetato (EVA) que foi obtido sob a marca registrada ELVAX™ 460 (DuPont).

Tabela II

<table>table see original document page 32</column></row><table> <table>table see original document page 33</column></row><table>

A amostra 7 da Tabela II é o mesmo ligante asfáltico puro empregado na amostra 1 da Tabela I. As amostras 8 a 10 incluem polímeros insaturados, e os dados obtidos a partir do teste desses ligantes asfálticos modificados ilustram que esses polímeros insaturados resultam em ligantes que são mais elásticos (ângulo de fase e recuperação elástica) do que o esperado para essas cargas de polímero. Isso indica de forma inesperada que a combinação de polímero insaturado e pentassulfeto de fósforo produz um ligante asfáltico altamente elástico. Adicionalmente, a temperatura de falha DSR RTFO (envelhecimento), as amostras incluindo polímero insaturado mostram aperfeiçoamentos entre 10,7°C e 12°C no desempenho em alta temperatura sobre o ligante asfáltico puro.

Adicionalmente, as amostras 8, 9 e 10 produziram recuperações elásticas altas; na verdade, cada uma foi superior a 80%. Por outro lado, o uso de polímeros saturados (ou polímeros possuindo um baixo nível de insaturação) mostrou pouco aperfeiçoamento elástico sobre o asfalto puro (houve algum aperfeiçoamento na rigidez em alta temperatura 8,3°C - 8,8°C). No todo, os dados da Tabela II sugerem um efeito sinergético entre o pentassulfeto de fósforo, o polimero insaturado, e o ligante asfáltico, que resultou de forma inesperada em um ligante asfáltico elástico aperfeiçoado.

Amostras de 14 a 23

Várias composições de asfalto modificado foram preparadas pelo emprego de métodos similares aos utilizadps nas amostras acima exceto que a razão de peso entre o polimero insaturado e o pentassulfeto de fósforo variou em todas as amostras enquanto o polimero foi mantido a 1,25 partes em peso por 100 partes em peso de asfalto. 0 polimero insaturado empregado foi um polimero radial caracterizado por cerca de 16,5% de vinil, foi 90% tetra acoplado, incluiu cerca de 30% de estireno em bloco, apresentou um peso molecular de pico de base (Mp) de cerca de 53 kg/mol, e um Mp depois do acoplamento de cerca de 228 kg/mol; esse polimero foi obtido sob a marca registrada 161-B™ (LCY; China). A Tabela III fornece a razão de peso entre o polimero e o pentassulf eto de fósforo, além dos resultados de teste em cada amostra. <table>table see original document page 35</column></row><table> Os dados na Tabela III mostram um efeito inesperado de alteração da razão de polímero para pentassulfeto de fósforo. À medida que a razão cai, a recuperação elástica do ligante modificado aumenta, com um pico em torno de 1,8:1. À medida que a razão continua a diminuir, a recuperação elástica então começa a reduzir. Adicionalmente, o ângulo de fase diminui de forma estável para uma razão de 1,8:1 e então aumenta abaixo da razão.

Amostras 24 a 33

De uma forma similar às amostras de 14 a 23, as composições de asfalto modificado adicionais foram preparadas e a razão de peso entre o polímero insaturado e o pentassulfeto de fósforo foi variado enquanto o polímero foi mantido em 1,25 partes em peso por 100 partes de peso de asfalto. Essas amostras diferem das amostras de 14 a 23 com base no polímero insaturado empregado, que foi um polímero di-acoplado linear caracterizado por cerca de 13% de vinil, foi 25% di-acoplado, incluiu cerca de 30% de estireno em bloco, apresentou um peso molecular de pico de base (Mp) de cerca de 50 kg/mol, e um Mp depois do acoplamento de cerca de 90 kg/mol; esse polímero foi obtido sob a marca registrada 6320™ (LCY; China) .

A Tabela IV fornece a razão de peso entre o polímero e o pentassulfeto de fósforo, além dos resultados do teste em cada amostra. Tabela IV

<table>table see original document page 37</column></row><table> Como com os dados da Tabela III, os dados na Tabela IV mostram que à medida que a razão diminui, a recuperação elástica aumenta, o pico sendo em 1,8:1. De forma similar, a recuperação elástica começou a reduzir inesperadamente abaixo dessa razão. 0 ângulo de fase seguiu um padrão de redução de ângulo de fase com as razões decrescentes até 1,6:1, e então aumentou.

Amostras de 34 a 45

Composições de asfalto modificado adicionais foram preparadas pelo emprego de métodos similares aos utilizados nas amostras acima exceto que a eficácia do pentassulfeto de fósforo foi comparado com outros compostos. A natureza dos compostos diversos é fornecida na Tabela IV juntamente com os resultados do teste de cada amostra.

O polímero insaturado empregado foi um polímero radial que foi caracterizado por cerca de 16,5% de vinil, foi 90% tetra acoplado, incluiu cerca de 30% de estireno em bloco, apresentou um peso molecular de pico de base (Mp) de cerca de 53 kg/mol, e um Mp depois do acoplamento de cerca de 228 kg/mol; esse polímero foi obtido sob a marca registrada 161-B™ (LCY, China). Tabela V

<table>table see original document page 39</column></row><table> Os dados na Tabela V mostram na comparação de muitos outros compostos com o pentassulfeto de fósforo, um resultado inesperado visto que o pentassulfeto de fósforo tem de forma consistente a mais alta rigidez quando medida por temperatura de falha após DSR RTFOT. Adicionalmente, o pentassulfeto de fósforo produziu uma recuperação elástica significativamente maior. Finalmente, o pentassulfeto de fósforo produziu um ponto de amolecimento geral mais alto.

Amostras de 46 a 51

Amostras adicionais foram preparadas utilizando- se técnicas similares às fornecidas acima. Nessa série de amostras, a quantidade de carga de polímero por 100 partes em peso de asfalto variou. A quantidade de polímero em cada amostra é fornecida na Tabela VI juntamente com os resultados do teste que foi realizado.

Nas amostras de 46 e 49, o polímero insaturado foi um polímero radial, que foi caracterizado por cerca de 16,5% de vinil, foi 90% tetra acoplado, incluiu cerca de 30% de estireno em bloco, apresentou um peso molecular de pico de base (Mp) de cerca de 53 kg/mol, e um Mp após o acoplamento de cerca de 228 kg/mol; esse polímero foi obtido sob a marca registrada 161-B™ (LCY; China), e é designado Polímero Radial.

Nas amostras de 47 e 50, o polímero insaturado foi um polímero di-acoplado linear que foi caracterizado por cerca de 13% de vinil, foi 92% di-acoplado, incluiu cerca de 30% de estireno em bloco, apresentou um peso molecular de pico de base (Mp) de cerca de 60 kg/mol, e um Mp após o acoplamento de cerca de 106 kg/mol; esse polímero foi obtido sob a marca registrada 6302™ (LCY; China), esse polímero foi designado nas tabelas como Polímero de Peso Molecular Alto. Nas amostras 48 e 51, o polímero insaturado foi um polímero di-acoplado linear que foi caracterizado por cerca de 13% de vinil, foi 25% di-acoplado, incluiu cerca de 30% de estireno em bloco, apresentou um peso molecular de pico de base (Mp) de cerca de 50 kg/mol, e um Mp depois do acoplamento de cerca de 90 kg/mol; esse polímero foi obtido sob a marca registrada 6320™ (LCY; China); esse polímero foi designado nas tabelas como Polímero de Peso Molecular Médio. Tabela VI

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A tabela VI ilustra que 4 partes de polímero por 100 partes em peso de asfalto juntamente com enxofre como um acelerador forneceu resultados muito similares ao do uso de 1,5 partes em peso de polímero por 100 partes em peso de asfalto utilizando pentassulfeto de fósforo. De forma significativa, os resultados alcançados entre as amostras relacionadas fora substancialmente similares em cada um dos critérios de desempenho. Isso é vantajoso visto que a presente invenção permite o desempenho comparável com uma carga de polímero muito menor.

Sem desejar se limitar por qualquer teoria ou mecanismo de reação em particular, acredita-se que as composições de ligante asfáltico modificado de uma ou mais modalidades da presente invenção podem incluir reticulações reativas entre os componentes do ligante asfáltico e o polímero insaturado. É especulado que essas reticulações reativas podem incluir átomos de fósforo e enxofre que criam pontes entre os constituintes à base de hidrocarboneto no ligante asfáltico, tal como asfaltenos, e/ou cadeias de polímero. Em uma ou mais modalidades, as reticulações reativas podem incluir grupos de fósforo e enxofre anexados aos átomos de carbono dos constituintes de ligante asfáltico e/ou polímero. Nessas ou em outras modalidades, as reticulações' podem incluir grupos de fósforo-enxofre-fósforo anexados aos átomos de carbono do ligante asfáltico e/ou polímero. Por exemplo, a reticulação reativa pode incluir uma ponte representada por carbono- fósforo-enxofre-fósforo-carbono, onde os átomos de carbono são parte dos constituintes respectivos dentro do ligante asfáltico e/ou polímero. Acredita-se que as ligações de fósforo e carbono são reativas, o que significa que são suscetíveis a ataques por outras espécies reativas tal como nucleófilos. Mesmo os nucleófilos estando já presentes nos ligantes asfálticos, acredita-se que uma situação dinâmica possa existir dentro dos ligantes asfálticos modificados da presente invenção onde a reticulação reativa pode ser atacada e formar conexões de fósforo e enxofre para vários constituintes dentro do ligante asfáltico ou talvez até mesmo do polímero insaturado. Acredita-se que as reticulações de fósforo e enxofre possam ser alcançadas por compostos que podem fornecer ambas uma fonte de enxofre e uma fonte de fósforo em uma disposição molecular particular. Um composto desse que pode fornecer essas fontes, e que fornece de forma inesperada composições de ligante asfáltico modificado singulares juntamente com o polímero é o pentassulfeto de fósforo.

Em uma ou mais modalidades da presente invenção, uma vantagem que foi alcançada de forma inesperada é a capacidade de se alcançar composições de ligantes asfálticos tecnologicamente úteis e modificados com uma carga de polímero relativamente baixa com base no peso do ligante asfáltico. Por exemplo, em uma ou mais modalidades, as composições de ligante asfáltico modificado preparadas com pentassulfeto de fósforo e menos de 2,5 partes em peso, em outras modalidades menos de 2,0 partes em peso, em outras modalidades menos de 1,8 partes em peso, e em outras modalidades menos de 1,5 partes em peso de polímeíro demonstram um ângulo de fase a 7 6°C, como determinado de acordo com AASHTO T315, de menos de 80°C , em outrás modalidades menos de 77° , em outras modalidades menos de 75° , em outras modalidades menos de 12° , e em outras modalidades menos de 70° . De forma similar, em uma ou mais modalidades, as composições de ligantes asfálticos modificados preparadas com pentassulfeto de fósforo e menos de 2,5 partes em peso, em outras modalidades menos de 2,0 partes em peso, em outras modalidades menos de 1,8 partes em peso, e em outras modalidades menos de 1,5 partes em peso de polímero demonstram uma recuperação de alongamento (a.k.a. recuperação elástica) a 25°C, como determinado de acordo com AASHTO T301, de mais de 75%, em outras modalidades mais de 77%, em outras modalidades mais de 80%, em outras modalidades mais de 83%, e em outras modalidades mais de 85%.

Várias modificações e alterações que não se distanciam do escopo e espírito dessa invenção se tornarão aparentes aos versados na técnica. Essa invenção não deve ser limitada às modalidades ilustrativas apresentadas aqui.

Claims

1. Processo para a preparação de uma composição de ligante asfáltico modificado, caracterizado por compreender: misturar ligante asfáltico, polímero insaturado, e pentassulfeto de fósforo para formar uma composição de asfalto modificado, em que a quantidade de polímero é de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 10 partes em peso por 100 partes em peso de asfalto, em que a quantidade de pentassulfeto de fósforo é de aproximadamente 0,001 a aproximadamente 10 partes em peso por 100 partes em peso de asfalto, e em que o polímero insaturado e pentassulfeto de fósforo são adicionados diretamente ao ligante asfáltico antes de qualquer pré-mistura ou pré-combinação do polímero insaturado e do pentassulfeto de fósforo.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracter!zado pelo fato de que o polímero inclui um copolímero em bloco incluindo pelo menos um bloco que inclui unidades derivadas da polimerização do monômero de dieno conjugado, e pelo menos um bloco que inclui unidades derivadas da polimerização do monômero aromático de vinil, e em que o pentassulfeto de fósforo é adicionado na forma sólida, pentassulfetos de fósforo específicos ao ligante asfáltico.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracter!zado pelo fato de que o polímero insaturado é um polímero linear e a quantidade de polímero é menor do que 5 partes em peso por 100 partes em peso de asfalto, e a quantidade de pentassulfeto de fósforo é de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 5 partes em peso por 100 partes em peso de asfalto.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o polímero insaturado é um polímero radial e a quantidade de polímero é menor do que 5 partes em peso por 100 partes em peso de asfalto, e em que a quantidade de pentassulfeto de fósforo é de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 5 partes em peso por -100 partes em peso de asfalto.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o polímero insaturado é adicionado diretamente a uma primeira composição de ligante asfáltico e o pentassulfeto de fósforo é adicionado diretamente a uma segunda composição de ligante asfáltico, e a primeira e segunda composições de ligante asfálticos são misturadas para formar a composição de ligante asfáltica modificada, ou em que o polímero insaturado e o pentassulfeto de fósforo são adicionados diretamente a uma única composição de ligante asfáltico e misturados para formar a composição de ligante asfáltica modificada, ou em que o pentassulfeto de fósforo é adicionado ao ligante asfáltico como pentassulfeto de fósforo puro, e em que a etapa de mistura para formar uma composição asfáltica modificada é isenta da mistura de curativos contendo enxofre exceto o pentassulfeto de fósforo.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de mistura inclui cisalhamento, e em que a etapa de mistura forma uma composição asfáltica modificada que é uma mistura homogênea.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a razão de peso de polímero para o pentassulfeto de fósforo é pelo menos 1,3:1 e menos de 5:1, em que a composição de ligante asfáltico modificado inclui menos que 2,5 partes em peso de polímero por 100 partes em peso de ligante asfáltico, em que o polímero insaturado inclui pelo menos 7 ligações duplas não conjugadas por 100 átomos de carbono no polímero, e em que a etapa de introdução do pentassulfeto de fósforo ao ligante asfáltico inclui adicionar uma composição de pentassulf eto de fósforo que inclui menos que 2% por peso de material de hidrocarboneto ou impurezas.

8. Método para formação de uma composição de ligante asfáltico modificado, caracterizado por compreender: preparar um concentrado de ligante de pentassulfeto de fósforo pela introdução e mistura de pentassulfeto de fósforo e ligante asfáltico, onde o concentrado de ligante de pentassulfeto de asfalto inclui mais de 0,5 partes em peso de pentassulfeto de fósforo por -100 partes em peso de asfalto; preparar um concentrado de ligante de polímero pela introdução e mistura do polímero e do ligante asfáltico, onde o concentrado de ligante de polímero inclui mais de 5 partes em peso de polímero por 100 partes em peso de asfalto; e introduzir e misturar o concentrado de ligante de pentassulfeto de fósforo com o concentrado de ligante de polímero para formar uma composição de ligante asfáltico modificado.

9. Composição de ligante asfáltico modificado caracterizada por compreender a combinação ou o produto da reação de: um asfalto, pentassulfeto de fósforo, e um polímero insaturado.

10. Composição de asfalto caracteri zada por compreender o produto da reação de um asfalto, um polímero insaturado, uma fonte de fósforo e uma fonte de enxofre, em que a fonte de fósforo e a fonte de enxofre formam reticulações reativas entre os componentes do asfalto e o polímero insaturado, em que a fonte de fósforo e a fonte de enxofre compreendem pentassulfeto de fósforo.