CN102089388B - 橡胶改性的沥青膏及其乳液的预处理系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明包含沥青膏乳液、制备预处理的橡胶改性的沥青膏乳液的方法、和使用沥青膏乳液涂布工业表面的方法。

Description

橡胶改性的沥青膏及其乳液的预处理系统和方法
相关申请的相互参考
本申请对2008年4月30日提交的美国临时申请号61/071,473主张优先权。该申请通过参考被完整引入本文。
发明领域
本发明涉及沥青膏乳液，更具体地涉及预处理的橡胶改性的沥青膏乳液。
发明背景
已经进行了一些尝试以制备具有极其希望的稳定性质和对水-、燃料-和紫外(UV)光-相关降解具有持久的高水平抗性的橡胶改性沥青乳液。
特别地，例如，美国专利5,492,561(Flanigan)和美国专利5,583,168(Flanigan)描述了在TRMACS工艺中通过将橡胶粉和沥青加热至大约500℉的温度来液化轮胎橡胶的工艺。美国专利5,539,029(Burress)描述了制备沥青乳液的方法，该方法包括将集料与包含水、沥青、增稠剂、胶乳橡胶和橡胶颗粒的水性乳液混合。美国专利7,087,665(Sylvester)、2005年2月7日提交的美国专利申请号2005/0131113(Sylvester)、和2006年7月10日提交的美国专利申请号2007/2049762(Sylvester)描述了制备沥青乳液的方法，该方法包括将橡胶改性的沥青膏与包含乳化剂的水溶液混合。
尽管在制备具有所需性质的沥青乳液方面已经取得了一些成果，但是对具有更高稳定性和防护性质的改进的橡胶改性的沥青膏乳液仍然存在需求。
本发明提供了这样的改进乳液，以及制备和使用这些乳液的方法。
发明简要概述
一方面，本发明涉及制备沥青膏乳液的方法，该方法包括：制备预处理混合物，该混合物包含橡胶改性的沥青膏；和将该预处理混合物与水和粘土接触。
另一方面，本发明涉及制备沥青膏乳液的方法，该方法包括：制备预处理混合物，该混合物由橡胶改性的沥青膏、一种或多种乳化剂、和任选的抗泡沫剂、聚合物胶乳、磺酸、和/或水组成；和将该预处理混合物与水接触。
另一方面，本发明涉及制备沥青膏乳液的方法，该方法包括将预处理的橡胶改性的沥青膏与水和粘土接触。
另一方面，本发明涉及制备沥青膏乳液的方法，该方法包括将橡胶改性的沥青膏与包含二胺化合物的乳化剂和水接触。
另一方面，本发明涉及预处理橡胶改性的沥青膏的方法，该方法包含将橡胶改性的沥青膏与包含二胺化合物的乳化剂接触。
另一方面，本发明涉及沥青膏乳液，其包含：预处理混合物，其由橡胶改性的沥青膏、一种或多种乳化剂、和任选的抗泡沫剂、聚合物胶乳、磺酸、和/或水组成；和水。
另一方面，本发明涉及沥青膏乳液，其包含：橡胶改性的沥青膏；水；和粘土。
另一方面，本发明涉及沥青膏乳液，其包含：橡胶改性的沥青膏；包含二胺化合物的乳化剂；和水。
另一方面，本发明涉及易于乳化的橡胶改性的沥青膏组合物，其包含：橡胶；沥青膏；和包含二胺化合物的乳化剂。
另一方面，本发明涉及易于乳化的橡胶改性的沥青膏组合物，该组合物通过将橡胶改性的沥青膏与包含二胺化合物的乳化剂接触来制备。
以下进一步详细描述本发明的若干实施方案，包括本发明的以上方面。一般地，除非本文另外说明，这些实施方案各自可以以各种组合及特定组合使用，以及与其它的方面和实施方案一起使用。
发明详细说明
以下详细描述及其提及的附图，仅用于描述和说明本发明的某些实施例或具体实施方案，其目的不是要穷尽本发明的所有可能的实施方案和实施例。因此，本详细描述不以任何方式限制本专利申请或由此形成的任何专利或任何相关申请中所主张的本发明的范围。
为了有助于对本文公开的主题的理解，下面定义了本文使用的一些术语、缩写或其它简写。任何没有定义的术语、缩写或简写，被理解为具有与本申请的提交同时期的技术人员所使用的一般含义。
本文定义的术语“橡胶改性的沥青膏”(RMAC)指任何包含橡胶或已向其中添加橡胶的沥青膏，例如可从Wright Asphalt Products Co.(Houston，TX)作为轮胎橡胶改性的沥青膏(TRMAC)商业购买的橡胶改性的沥青膏。
本文使用的术语“沥青膏”指任何合适的天然存在的沥青或沥青膏、合成制造的沥青或沥青膏，例如作为石油精炼工艺的副产品的任何沥青、氧化沥青、掺合沥青、残余沥青、老化沥青、石油沥青、直馏沥青、热沥青、道路级沥青、按性能分级的沥青膏、沥青稀释剂、沥青等。合适的按性能分级的沥青膏包括例如任何具有ASTM D6373-99中列举的以下特征的沥青膏，其内容通过参考并入本文：
合适的沥青膏也包括例如具有以下特征的任何沥青：
本文使用的术语“橡胶”指任何基本由橡胶制造的材料，例如原胶、回收橡胶(例如来自轮胎、内胎、垫圈、橡胶废弃物等的橡胶)、剥离橡胶、固化橡胶、和/或任何聚合物类型的处理过的橡胶，例如轮胎橡胶(例如废弃轮胎橡胶、完整轮胎固体橡胶、和/或废弃完整轮胎橡胶)、未经溶剂处理的橡胶、未经预膨胀的橡胶、和/或任何包含低于约5％(例如低于约3％或甚至1％)的滑石粉的橡胶，例如其中橡胶不含不溶性材料例如金属、纤维、绳索、木头、岩石、污物等。橡胶可以以任何形式存在，例如以颗粒形式、碎屑形式、和/或其它微粒形式(例如刨屑、细屑、珠屑等)存在，其可以被以任何方式(例如通过硫化、室温破碎和/或低温破碎)生产和/或加工。此外，橡胶颗粒可以在形成RMAC前处于任何合适的大小，使得例如相对于橡胶颗粒的总重量大于约90wt.％(例如大于约95wt.％，或甚至大于约99％)的橡胶颗粒具有低于约20目(例如低于约30目、约40目、约50目、约60目、或甚至低于约70目)的大小。
橡胶改性的沥青膏的制备
橡胶改性的沥青膏(RMAC)可以用任何合适的方式制备，例如通过将橡胶与沥青膏在热(例如在温度大于约350℉、大于约400℉、或大于约450℉，例如温度约350-525℉、约400-500℉)、压力和/或其它条件下结合、混合、接触和/或共混，所述条件适合引起至少一部分(例如大量)橡胶被液化或被纳入、掺入和/或融入沥青膏中。例如，RMAC可以使用在美国专利5,492,561(Flanigan)、美国专利5,583,168(Flanigan)、美国专利5,496,400(Doyle)、美国专利7,087,665(Sylvester)、2005年2月7日提交的美国专利申请号2005/0131113(Sylvester)、和/或2006年7月10日提交的美国专利申请号2007/2049762(Sylvester)中描述的任何工艺和/或方法来制备，所述文献的内容通过参考被整体并入本文。
RMAC优选地以这样的方式制备，使得橡胶掺入到沥青膏中而基础沥青膏介质不发生任何显著和/或实质的降解和/或破坏。在一个实施方案中，例如，橡胶和沥青膏无需对沥青膏成分的空气吹入、氧化、和/或实质性蒸馏而混合。在这方面，沥青膏和橡胶可以在混合前以任何合适的方式储存。
在一个实施方案中，沥青膏在温度约350℉在容器中储存，而完整轮胎橡胶颗粒在环境温度下在单独的容器中储存。然后沥青膏介质从储存容器中通过泵和热交换器泵出，在其中其温度增加到约400-500℉，通过管道进入反应容器。如果沥青膏介质在反应容器中的温度明显低于500℉，沥青膏介质可以通过管道通过泵和热交换器再循环，以在返回反应容器前提升温度到约500℉。反应容器优选地具有顶端出口，供移除多余的气态烃和其它气态蒸汽，例如H2S，通过例如在温度约1350℉点燃来处理所述气态烃或气态蒸汽。
全部轮胎橡胶颗粒可以从储存容器向管道中气动进料，该管道将沥青膏介质从热交换器运送到反应容器。全部轮胎橡胶颗粒在被释放到反应容器中之前与管道中的经加热的沥青膏介质混合并被其润湿。当整批沥青膏介质和全部轮胎橡胶完全释放到反应容器中而且温度达到500℉时，混合物在反应容器中的循环开始。沥青膏和全部轮胎橡胶的混合物从大约反应容器的中部通过管道和泵(例如450-600加仑/分钟的泵)循环，通过喷嘴(例如双口喷雾喷射喷嘴)回到反应容器中，进入反应容器的底部。循环在500℉持续，直到全部轮胎橡胶完全融入沥青膏介质中。在一个实施方案中，通过在反应容器中使用火管燃烧器来保持反应容器中的温度，该火管燃烧器在反应容器中维持了混合物的温度，使得在掺入过程中不需要通过热交换器的循环。终产物通过管道泵入储藏容器中，之后再共混、氧化、聚合物改性，或就此运输。
在另一个实施方案中，沥青膏和全部轮胎橡胶至少部分地通过热交换器来循环。
在一个实施方案中，双口喷雾喷射喷嘴是两个固定的喷射喷嘴，以180°角彼此背向，而且各向下呈45°角，以促进反应容器中整个混合物的混合。在非限定性实施例中，喷嘴可以各自由6”管形成，其中开口端逐渐变细到开口1.5英寸。通过使用这样的设置，实现了全部轮胎橡胶颗粒和沥青膏介质的充分混合，同时在反应容器中的液体混合物中模拟沸腾作用。喷雾喷射喷嘴在反应容器中的液体混合物体中提供液体混合物的推进喷雾，这在液体混合物中促进了涡流、增加了压力并模拟了沸腾作用。可以使用能达到这一效果的其它喷嘴设置。尽管一个实施方案包括两个固定喷嘴，可以使用旋转喷嘴或者不同数目或设置的喷嘴来实现涡流。制造的涡流使得混合物能够向上移动通过反应容器。经掺入的产物比未经掺入的或经较少掺入的混合物要轻，而且易于通过反应容器上升。因此，当从反应容器的大约中部抽取混合物来通过管道和泵循环时，循环中的混合物通常比反应容器顶部的混合物具有较少掺入，而且在这一较少掺入的混合物的再循环期间，混合物被再循环，且轮胎橡胶颗粒在涡流环境下进一步软化并融入沥青膏介质中，直到获得的样品显示为完全掺入的产物。
在非限定性实施例中，生成经喷嘴的液体流的泵可以是400加仑/分钟的泵。再循环的作用是将混合物从反应容器中部抽吸并将混合物释放到反应容器底部。
RMAC可以包含任何所需量的橡胶。例如，相对于RMAC的总重量，RMAC可以包含大于约5wt.％，例如大于约8wt.％、约10wt.％、约12wt.％、或甚至大于约14wt.％的橡胶，和/或相对于RMAC的总重量，具有的橡胶含量范围是约5-15wt.％，例如约6-14wt.％、约7-13wt.％、约7.5-12.5wt.％、约8-12wt.％、约8.5-12.5wt.％、或甚至约9-11wt.％，并包含在本申请本章节中描述的一种或多种(包括全部)性质(例如，橡胶含量、闪点、软化点、穿入、和/或溶解度)。在另一实施方案中，RMAC可以更加浓缩，即具有的一种或多种性质(例如，橡胶含量、闪点、软化点、穿入、和/或溶解度)与后序的预处理和/或乳化步骤所需的性质有差异和/或比其高。例如，RMAC可以包含大于约16wt.％、约18wt.％、约20wt.％、约25wt.％、约30wt.％、或甚至大于约35wt.％的橡胶(相对于RMAC的总重量)，和/或相对于RMAC的总重量，具有的橡胶含量范围是约16-35wt.％、约18-30wt.％、约20-35wt.％、或约20-30wt.％。在该方面，如果RMAC具有的一种或多种性质(例如，橡胶含量、闪点、软化点、穿入、和/或溶解度)比后序的预处理的和/或乳化步骤所需的性质高，RMAC可以在这些后序步骤前改性，例如通过RMAC与沥青共混来改性。在一个实施方案中，例如，将相对于RMAC的总重量含有大于约30wt.％橡胶的RMAC浓缩物与额外的沥青以一定的方式共混(在预处理和乳化步骤前)，使得RMAC相对于RMAC的总重量包含约5-15wt.％的橡胶，并包含在本申请本章节中描述的一种或多种(包括全部)性质(例如，橡胶含量、闪点、软化点、穿入、和/或溶解度)。
在一个实施方案中，RMAC内的橡胶具有的平均尺寸小于约20微米，例如小于约18微米、约16微米、约14微米、约12微米、约11微米、约10微米、约9微米、约8微米、约7微米、约6微米、约5微米、约4微米、约3微米、约2微米、约1微米、约0.75微米、约0.5微米、或甚至低于约0.1微米。在另一实施方案中，多于约1％(例如多于约3％、约5％、约10％、约15％、或甚至多于约10％重量比)的RMAC中的橡胶具有约0.1-20(例如约1-15、约5-15、约5-20、约10-20、或甚至约10-15)微米的平均尺寸，而其余的橡胶具有的平均粒径小于约10(例如小于约8、约6、或甚至小于约4)微米。在另一实施方案中，RMAC包含少于约8wt.％(例如少于约6wt.％、少于约5wt.％、少于约4wt.％、少于约3wt.％、少于约2wt.％、少于约1wt.％、少于约0.5wt.％、少于约0.25wt.％、基本不含、或甚至完全不含)处于固态的橡胶。
在一优选实施方案中，RMAC在三氯乙烯中呈现的溶解度(通过ASTMD2042测定)为至少约90％(例如至少约92％、至少约94％、至少约95％、至少约96％、至少约97％、至少约98％、或甚至至少约99％)。例如，优选地，在一实施方案中，当将约3克RMAC溶解到约100mL三氯乙烯中并通过150mm 52号滤纸过滤时，少于约10wt.％(例如少于约8wt.％、约6wt.％、约5wt.％、约4wt.％、约3wt.％、约2wt.％、或甚至少于约1wt.％)的RMAC在这样的过滤后留在滤纸上。优选地，RMAC还呈显出高于约90℉、例如高于约100℉、或甚至高于约110℉的软化点(通过ASTM D36测定)——在该点，例如，使用环与球软化点仪器，重物(例如直径为约9.5mm且质量为约3.50±0.05g的钢球)穿入或沉降到RMAC样本中至少约1英寸。在一个优选的实施方案中，RMAC具有的软化点为约115-125℉。
或者，或另外地，RMAC包含在77℉的穿入(通过ASTM D5测定)，在例如直径1mm的针穿入RMAC，针的荷载为约100克，持续时间约5秒的条件下，所述穿入小于约60dmm，例如小于约50dmm、约40dmm、约30dmm、约20dmm、或甚至小于约10dmm(例如约5-50dmm、约10-40dmm、约15-35dmm、或甚至约15-30dmm)。或者，或另外地，RMAC包含至少为约460℉(例如至少约480℉、至少约500℉、至少约510℉、至少约520℉、至少约530℉、至少约540℉、或甚至至少约550℉)的闪点(通过ASTM D 93测定)。
在一个实施方案中，RMAC是具有以下性质的沥青膏浓缩物：
  源自回收轮胎橡胶的内容物＝18-25％
  三氯乙烯中的溶解度(ASTM D2042)＝97.5％(至少)
  穿入25℃(ASTM D 5)＝60-90dmm
  绝对粘度60℃(ASTM D2171)＝1000-1600
  闪点-Cleveland开口杯(ASTM D 92)＝450F(至少)
  软化点(ASTM D36)＝110-120F
在一个实施方案中，RMAC包含约9-13wt.％的橡胶(相对于RMAC的总重量)，在77℉的穿入(通过美国材料与试验协会(ASTM)D5测定)为约18-22dmm，软化点(通过ASTM D36测定)大于约112℉，而且三氯乙烯中的溶解度(通过ASTM D2042测定)为至少约98％。
在一些实施方案中，在RMAC的制备中，在橡胶和沥青膏接触之前和/或期间，除了橡胶和沥青膏成分以外，将增强、引起和/或帮助橡胶脱硫、液化、和/或破裂的其它添加剂与橡胶和/或沥青膏成分结合、混合、接触、和/或共混。例如，这些其它添加剂可以有助于橡胶向沥青膏中的掺入和/或结合，和/或调节或改变RMAC的物理性质(例如，软化点、硬度、稳定性)。例如，任何抗泡沫剂、聚合物胶乳、和/或磺酸(例如DBSA和/或p-TSA)都可以用于制备RMAC，例如在美国专利5,496,400(Doyle)、美国专利7,087,665(Sylvester)、2005年2月7日提交的美国专利申请号2005/0131113(Sylvester)、和/或2006年7月10日提交的美国专利申请号2007/2049762(Sylvester)中描述的。但是，在一些优选实施方案中，此类其它添加剂没有被用于制备RMAC。
RMAC的预处理
在RMAC制备后和RMAC在水溶液中乳化前，RMAC优选地在化学预处理和/或改性步骤中用一种或多种乳化剂预处理。可将任何合适量的一种或多种乳化剂与RMAC结合、混合、接触和/或共混。在一个实施方案中，相对于预处理的RMAC的总重量，约0.1-10wt.％(例如约0.5-8wt.％，或甚至约1-5wt.％)的乳化剂与90-99.9wt.％(例如约92-99.5wt.％，或甚至约95-99wt.％)的RMAC结合、混合、接触、和/或共混。
乳化剂可以是任何合适的乳化剂，其能够增加RMAC在后序的乳化步骤中例如在乳化溶液(例如水性乳化溶液，例如为缺乏任何乳化剂的水和粘土溶液或浆形式)中形成乳液的容易程度，和/或降低其粘性和/或增强这样的乳化的RMAC产物的其它所需性质。在一个实施方案中，例如，乳化剂包含至少约20wt.％(例如至少约20wt.％、约30wt.％、约40wt.％、约50wt.％、约60wt.％、约70wt.％、约80wt.％、或甚至至少约90wt.％)的胺化合物，例如二胺化合物，或任何具有两个或多个胺基团的化合物(例如，具有两个或多个胺基团的高度盐化的化合物，和/或任何其它所需或有效的高度盐化的二胺(例如简单二胺)，以及任选地一种或多种进一步的胺化合物(例如单胺化合物，例如胺烷氧基化的化合物)、一种或多种芳香烃化合物、羧酸化合物、和/或妥尔油(tall oil)化合物或衍生物。在一优选实施方案中，乳化剂包含约20-60wt.％的二胺化合物和约10-50wt.％的进一步的胺化合物。在另一优选实施方案中，乳化剂包含(i)约30-50wt.％的二胺化合物；(ii)约20-40wt.％的胺烷氧基化的化合物；(iii)约15-25wt.％的羧酸化合物；(iv)约5-10wt.％的一种或多种芳香烃化合物；和(v)约5-10wt.％的妥尔油化合物。在另一个优选的实施方案中，乳化剂是CORSAPAVE 5159TM，可从Corsicana Technologies(Corsicana，TX)得到。
可以使用任何合适的方法来让一种或多种乳化剂与RMAC结合、混合、接触、和/或共混。在一个实施方案中，乳化剂与RMAC在温度约300-400℉(例如约325-375℉，或甚至约325-350℉)混合。可以使用任何合适的机械手段来让乳化剂与RMAC结合、混合、接触、和/或共混，例如反应容器或简单混合器。在一个实施方案中，例如，将乳化剂与RMAC在温度约300-400℉(例如约325-375℉，或325-350℉)在混合器中混合，直到达到所需的结合、混合、接触、和/或共混水平。在另一实施方案中，通过使用泵或罐循环系统来实现共混或混合过程，例如具有桨片混合器或者基于空气或氮气的罐搅拌容器的系统。在另一个实施方案中，通过使用在线混合器来完成共混，其包含循环线、供化学品进料的注入线、和静态在线搅拌器。
在一个实施方案中，预处理的RMAC包含的软化点低于预处理前RMAC的软化点。以这一方式，RMAC的预处理允许了以下产物的制备：与未经预处理的RMAC相比改善的(例如易于乳化的、易储存的、和/或高和/或改善的稳定性的)RMAC；与未经预处理的RMAC乳液相比改善的RMAC乳液；和/或最终，与常规RMAC乳液形成的固化涂层相比，由可固化的RMAC乳液形成的改善的固化涂层(例如具有降低的和/或低的软化点的固化涂层)。在一个实施方案中，例如，与未经预处理的RMAC相比，RMAC的预处理降低了RMAC的软化点至少0.5％，例如至少约1％、约2％、约3％、约4％、约5％、约6％、约7％、约8％、约9％、或甚至至少约10％。在另一优选实施方案中，经预处理的RMAC包含约110-120℉的软化点。或者，或另外地，预处理的RMAC可以在温度低于约400℉(例如低于约375℉、约350℉、约325℉、约300℉、约275℉、约250℉、约225℉、约200℉、或甚至低于约150℉，例如在约200-400℉、或约300-375℉、或甚至325-350℉的温度)稳定储存(例如没有任何显著或实质的降解和/或沉淀)，持续时间大于6小时(例如大于约12小时、约18小时、约1天、约2天、约3天、约5天、约1星期、约2星期、约3星期、约1个月、约2个月、或甚至约3个月)。
在一些实施方案中，除了在预处理过程中使用的乳化剂和RMAC以外，预处理混合物进一步包含一种或多种任选的添加剂，例如，一种或多种抗泡沫剂、一种或多种增稠剂、聚合物胶乳、和/或水。在其它实施方案中，RMAC和乳化剂的预处理混合物不包含任何其它添加剂(例如水)。
乳化溶液的制备
乳化溶液(预处理的RMAC与其形成预处理的RMAC乳液)可以是任何合适的包含水和任选地粘土的水溶液。在一优选实施方案中，例如，乳化溶液包含水和粘土(例如海泡石粘土或海泥)。在另一实施方案中，乳化溶液包含水、粘土，而且不含其它添加剂或成分。
乳化溶液可以包含任何合适的粘土，例如任何部分疏水的粘土、任何基本疏水的粘土、和/或任何完全疏水的粘土。或者，或另外地，乳化溶液可以包含任何包含非球形的、形状不规则的、和/或细长的颗粒的粘土。在一优选实施方案中，例如，粘土是与水接触时稳定和/或抗分解的粘土，和/或与水接触时不膨胀和/或不经历形状变化的粘土。此外，粘土可以是任何纤维状的粘土(例如坡缕石型纤维状粘土矿物)、非膨润土粘土、和/或任何具有以下性质的粘土：在1000℃约10-20(例如约12-18，或甚至约14-17)的燃烧损失(LOI)；沸点高于约800℉(优选地高于约900℉，或甚至高于约1000℉)；和/或约1.0-3.5的比重。或者，或另外地，粘土可以包含以下一种或多种物质：少于约70wt.％的硅(例如少于约68wt.％、约66wt.％、约64wt.％、约62wt.％、约60wt.％、约58wt.％、或甚至低于约56wt.％)；少于约10wt.％的铝(例如少于约8wt.％、约7wt.％、约6wt.％、或甚至少于约5wt.％)；多于约10wt.％的镁(例如多于约12wt.％、约14wt.％、约16wt.％、或甚至多于约18wt.％)；少于约3wt.％的铁(例如少于约2.5wt.％、约2.0wt.％、或甚至少于约1.5wt.％)；约0.1-3wt.％的钙(例如约0.25-2.0wt.％、约0.25-1.0wt.％、或甚至少于约3wt.％、少于约2wt.％、或甚至少于约1wt.％)；少于约5wt.％的钠(例如少于约4wt.％、少于约3wt.％、少于约2.5wt.％、少于约2wt.％、或甚至少于约1.5wt.％)；和/或约0.1-5wt.％的钾(例如约0.5-4.0wt.％、约0.5-3.0wt.％、约0.5-2.0wt.％、或甚至少于约5wt.％、少于约4wt.％、少于约3wt.％、少于约2wt.％、或甚至少于约1.5wt.％)。在一优选实施方案中，乳化溶液所包含的粘土包含：(i)约0.1-60wt.％的硅；(ii)约0.1-10.0wt.％的铝；(iii)多于约10wt.％的镁；(iv)约0.1-3.0wt.％的铁；(v)约0.1-3.0wt.％的钙；和(vi)少于约2wt.％的钠；和(vii)少于约5wt.％的钾。在另一优选实施方案中，乳化溶液包含海泡石粘土或海泥。在又一优选实施方案中，乳化溶液是水溶液或浆(例如共混的浆或单相的浆)，其包含在120-140℉的软化水和粘土化合物(例如海泡石粘土化合物)。
可将任何合适浓度的粘土添加到乳化溶液中，使得例如当乳化溶液与预处理的RMAC结合、混合、接触和/或共混以形成预处理的RMAC乳液时，该乳液包含相对于预处理的RMAC乳液的总重量少于约10wt.％，例如少于约9wt.％、约8wt.％、约7wt.％、约6wt.％、约5wt.％、约4wt.％、约3wt.％、约2wt.％、或甚至少于约1wt.％的粘土浓度(例如，约0.1-10wt.％、约0.5-8wt.％、约1-7wt.％、约1-6wt.％、约1-5wt.％、或甚至约1-4wt.％)。任何包含粘土的乳化溶液都可以用任何合适的方式制备，例如通过在约80-180℉的温度，例如在约90-150℉、约100-140℉、或甚至约110-130℉下，将水和粘土结合、混合、接触和/或共混。
在一些实施方案中，除了水和粘土，乳化溶液包含任何合适的其它添加剂，例如其它增稠剂、聚合物胶乳、表面活性剂、和/或抗泡沫剂。
在一些实施方案中，例如，除了水和粘土，乳化溶液还包含任何合适的其它增稠剂，包括但不限于缔合增稠剂、聚氨酯、非离子表面活性剂、碱可膨胀的胶乳增稠剂、纤维素、纤维素衍生物、改性纤维素产品、植物和蔬菜胶、淀粉、烷基胺、聚丙烯酸树脂、羧乙烯基树脂、聚乙烯马来酸酐、多糖、丙烯酸共聚物、消石灰(例如阳离子和/或非离子石灰)、和/或任何其它本领域已知的增稠剂。
在一些实施方案中，例如，除了水和粘土，乳化溶液还进一步包含聚合物胶乳。在一些实施方案中，可以包含聚合物胶乳来增强预处理的RMAC乳液的粘附性、抗水性、和/或其它所需的物理性质。这样的聚合物胶乳可以包含橡胶或弹性胶乳，其中橡胶或弹性体球在水性介质中悬浮，例如苯乙烯-丁二烯橡胶胶乳(“SBR胶乳”)、氯丁和/或天然橡胶、丙烯酸酯类、乙烯基丙烯酸酯类、丙烯酸三聚物、亚硝酸酯、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯、醋酸乙烯-乙烯、乙烯基酯共聚物、乙烯氯乙烯、聚偏二氯乙烯、丁基橡胶、丙烯腈-丁二烯、聚氨酯、硅酮、嵌段共聚物例如苯乙烯-异戊二烯(SIS)、苯乙烯-乙烯-醋酸乙烯(SEVAS)、苯乙烯丙烯酸酯、及其组合和混合物。
在一些实施方案中，例如，除了水和粘土，乳化溶液还进一步包含一种或多种表面活性剂，例如，任何非离子、阳离子、和/或阴离子的表面活性剂，例如包括十二烷基苯磺酸的任何表面活性剂、包括乙基己醇的任何非离子表面活性剂、或其任何组合或混合物。
在一些实施方案中，除了水和粘土，乳化溶液还进一步包含抗泡沫剂，例如，Dow Anti-Foam 1400(可从Dow Chemical Company，Midland，MI得到)、Dow Anti-Foam Component A(可从Dow Chemical Company，Midland，MI得到)、Surfynol 104A(可从Air Products Corporation得到)可以被添加到乳化溶液中或可以被后添加到预处理的RMAC乳液中。乳化溶液在这方面可以包含任何合适浓度的一种或多种抗泡沫剂，例如，约0.0025-0.05wt.％的抗泡沫剂。
预处理的RMAC的乳液
预处理的RMAC可以用任何合适的方式乳化，通过将任何所需量的预处理的RMAC与任何相应量的乳化溶液结合、混合、接触和/或共混，产生具有任何所需性质的预处理的RMAC乳液。在一优选实施方案中，制备预处理的RMAC乳液，使得其包含相对于预处理的RMAC乳液的总重量少于约55wt.％，例如少于约50wt.％、约48wt.％、约45wt.％、约35wt.％、约30wt.％、约25wt.％、约20wt.％、约15wt.％、或甚至少于约10wt.％，例如约10-55wt.％、约10-50wt.％、约10-48wt.％、约10-45wt.％、约10-40wt.％、约15-40wt.％、约20-40wt.％、约25-40wt.％、约15-35wt.％、约20-35wt.％、约10-30wt.％、约15-30wt.％、或甚至约20-30wt.％)的固体(预处理的RMAC和粘土)。或者，或另外地，预处理的RMAC乳液包含相对于预处理的RMAC乳液的总重量约0.01-25wt.％(例如约0.1-20wt.％、约0.1-15wt.％、约0.1-10wt.％、约0.1-8wt.％、约0.1-6wt.％、约0.1-4wt.％、约0.5-3wt.％、约0.5-2wt.％、或甚至少于约20wt.％、少于约15wt.％、少于约10wt.％、少于约5wt.％、少于约4wt.％、少于约3wt.％、少于约2wt.％、或甚至少于约1wt.％)的橡胶。或者，或另外地，预处理的RMAC乳液包含相对于预处理的RMAC乳液的总重量少于约6wt.％、约4wt.％、约2wt.％，例如少于约1.5wt.％、约1.0wt.％、约0.8wt.％、约0.6wt.％、约0.4wt.％、约0.2wt.％、或甚至少于约0.1wt.％(例如约0.01-1.0wt.％、约0.1-1.0wt.％、或甚至约0.1-0.8wt.％)的预处理乳化剂。
预处理的RMAC乳液可以具有任何合适的粘度。在一些实施方案中，乳液具有的粘度是约20-80Krebs单位(KU)，例如约25-75KU、约30-70KU、或甚至约35-65KU，例如由Kreb单位的测试仪转换的粘度为约50-500cP、约75-450cP、或甚至约100-400cP。在其它实施方案中，当需要高浓度乳液(例如具有高浓度的RMAC)时，乳液可以具有约25-200KU、约25-190KU、约30-180KU、约35-170KU、或甚至约40-160KU的粘度。在一些实施方案中，预处理的RMAC乳液具有的粘度是至少部分地温度不敏感的和/或粘度稳定的。在一些实施方案中，例如，乳液在约60-100℉、约60-120℉、约60-140℉、或甚至约40-140℉的温度范围内可以不具有明显的粘度变化(例如小于约20％、约15％、约10％、约5％、或甚至小于约1％的粘度变化)，这与常规RMAC乳液不同，后者为了达到所需粘度可能需要现场加热。
或者，或另外地，预处理的RMAC乳液包含的比重(通过ASTM D 2939.07测定)低于约2.0，例如低于约1.5、约1.4、约1.3、约1.2、约1.1、约1.0、约0.8、或甚至低于约0.6。或者，或另外地，在依照ASTM D 6933-04的筛乳液测试期间，在将筛与预处理的RMAC乳液乳液之后，例如在大约为室温的乳液温度下将乳液与筛接触，相对于预处理的RMAC乳液的总重量少于约1wt.％(例如少于约0.8wt.％、约0.6wt.％、约0.4wt.％、约0.2wt.％、约0.1wt.％、约0.05wt.％、或甚至少于约0.01wt.％)的预处理的RMAC乳液留在850um目筛上。或者，或另外地，在依照ASTM D 2939.08的蒸发残留物测试期间，在加热乳液直至约221±4℉的温度并持续直至连续的每小时称重显示乳液的损失为0.05或更少(例如约4小时)之后，多于约20wt.％(例如多于约25wt.％、约30wt.％、约35wt.％、或甚至少于约48wt.％)的预处理的RMAC乳液残留下来。或者，或另外地，当乳液在蒸发残留物测试期间加热例如加到约221±4℉的温度并持续直至连续的每小时称重显示乳液的损失为0.05或更少(例如约4小时)时，乳液发生少于约80wt.％(例如少于约75wt.％、约70wt.％、约65wt.％、或甚至少于约52wt.％)的损失。
预处理的RMAC可以用任何合适的方式通过将预处理的RMAC与乳化溶液结合、混合、接触、和/或共混来乳化。在一优选实施方案中，将预处理的RMAC加热和/或保持在约310-375℉(例如约310-350℉)的温度下，并与已被加热和/或保持在约70-130℉(例如约75-125℉、约80-120℉、约85-115℉、或甚至约90-110℉)的温度下的乳化溶液结合、混合、接触、和/或共混。可以使用任何合适的方法来结合、混合、接触、和/或共混预处理的RMAC和乳化溶液，例如研磨。在一优选实施方案中，预处理的RMAC和乳化溶液以这样的方式结合，使得至少一部分(例如基本全部)的预处理的RMAC被剪切(例如成为微滴)并形成预处理的RMAC乳液，例如通过使用批次Cowel’s混合器和/或在线高剪切磨来混合它们。
在一些实施方案中，乳化工艺包含两步工艺。特别地，例如，乳化溶液(在约80-120℉)可以放置在配备了混合器(例如转子定子式桨式混合器或Cowel′s混合器)的高速分散容器中。然后将预处理的RMAC(在温度约310-375℉)添加到乳化溶液中，且使用混合器来将预处理的RMAC预分散到整个乳化溶液中。第一条线将分散容器流体连接至胶体磨的输入端，而第二条线将胶体磨的输出端流体连接至分散容器。预处理的RMAC/乳化溶液混合物由此自分散容器、通过线、通过胶体磨、再返回到分散容器中而进行再循环。胶体磨的正位移起到了推动混合物通过该再循环途径的作用。混合器和胶体磨可以连续运转，而且混合物的再循环可以持续下去，直到预处理的RMAC乳液达到所需稠度(例如，当乳液中的预处理的RMAC微滴大小为直径约2-20微米，例如小于约20微米、小于约18微米、约16微米、约14微米、约12微米、约10微米、约8微米、约6微米、约4微米、或甚至小于约2微米)。
在另一实施方案中，可以使用单一步骤乳化工艺，其中温度为约310-375℉的预处理的RMAC和温度为约80-120℉的乳化溶液在单次通过胶体磨期间共磨。一种可用于该工艺的可商购的胶体磨是Dalworth MP-10，可从DALWORTH Machine Products(Fort Worth，TX)购得。另一种可用于该工艺的可商购的胶体磨是Charlotte G-75，可从Chemicolloid Laboratories，Inc.(Garden City Park，NY)购得。
在另一实施方案中，乳化溶液(例如在温度约80-120℉)可被放置在配备了混合器(例如Cowel’s型混合器)的高速分散容器中，该混合器具有的叶尖速度为至少5000rpm(例如至少6000rpm、至少7000rpm、或甚至至少8000rpm)。然后将预处理的RMAC(例如在温度约310-375℉)加入到乳化溶液中(例如通过流体输入线)，并使用混合器来将预处理的RMAC预分散到整个乳化溶液中。预处理的RMAC在旋转中的Cowel’s混合器的浆叶尖被高速剪切，实现了所需的在溶液中的分散。预处理的RMAC继续进料，直到达到所需的固体含量。用旋转中的混合器的桨叶将结合的成分继续剪切额外一段时间以确保实现有效的颗粒分布(例如，其中，乳液中预处理的RMAC微滴的平均大小是直径约2-20微米，例如小于约20微米，小于约18微米、约16微米、约14微米、约12微米、约10微米、约8微米、约6微米、约4微米、或甚至小于约2微米)。
当与所需的应用位点接触时，预处理的RMAC乳液固化以形成可以用作任何合适用途的固化涂层或残留物。在一些实施方案中，例如，固化涂层以任何合适的方式(例如通过计算机控速的沥青摊铺机司机、手持喷雾棒、和/或通过橡胶滚轴)，被应用于任何铺装表面，例如任何道路、驾驶表面、和/或铺装表面(例如，形成密封涂层和/或表面密封)。在其它实施方案中，预处理的RMAC乳液的固化涂层以任何合适的方式被应用于任何工业表面(例如，增强钢、混凝土等的抗腐蚀性，和/或提高这样的表面的抗火性)、任何建筑表面例如任何屋顶表面(例如，为表面，例如近似于任何沥青屋顶表面例如沥青屋顶板，形成密封涂层和/或表面密封)等。在这点上，固化涂层可以形成任何合适的工业涂层组合物、表面密封组合物、屋顶密封组合物、和/或屋顶沥青膏等。
固化涂层可以具有任何所需性质，例如和由未经预处理的RMAC制备的固化涂层相比，对水、燃油、和/或UV的高的和/或增强的抗性。在一优选实施方案中，固化涂层包含和/或显示无粘性、低粘性、和/或基本无粘性的性质。在另一优选实施方案中，固化涂层包含的软化点(通过ASTM D 36测定)高于约310℉，例如高于约320℉、约330℉、约340℉、约350℉、约360℉、约370℉、或甚至高于约380℉——在该点，例如，使用环与球软化点仪器，重物(例如直径约9.5mm且质量约3.50±0.05g的钢球)穿入或沉降到固化涂层样本中至少约1英寸。或者，或另外地，在湿轮磨耗测试期间，当固化涂层在根据国际浆体铺面协会(ISSA)TB-100浸没在水中五天后来被表面擦洗时，相对于固化涂层的总重量，固化涂层发生少于10wt.％(例如少于约9wt.％、约8wt.％、约7wt.％、约6wt.％、约5wt.％、约4wt.％、约3wt.％、约2wt.％、约1wt.％、约0.5wt.％、或甚至少于约0.1wt.％)的损失。或者，或另外地，按照依照ASTM D 2939.14的热抗性测试，在212℉±9℉暴露约2小时后，基本无固化涂层下陷和/或滑脱。或者，或另外地，按照依照ASTM D 2939.15的水抗性测试，在浸没在温度约75℉±5℉的水中大于约8小时(例如约12小时、约18小时、约1天、约2天、或甚至大于约3天)后，固化涂层基本不存在起泡和/或再次乳化。或者，或另外地，当依照ASTM D 2939.19进行湿流测试时，例如在将固化涂层置于温度约73.0℉±4.0℉和相对湿度约50±2％下约30分钟时，少于约10％(例如少于约5％或少于约1％)的固化涂层流过初始参考线。或者，或另外地，在依照ASTM D 2939.20的直接火焰测试期间，例如当对固化涂层样本的一部分应用蓝焰(例如来自Bunsen燃烧器的蓝焰)约10秒时，固化涂层未出现继续燃烧、滑脱、和/或垮塌的现象。或者，或另外地，当固化涂层与瓷砖[例如依照ASTM D 2939-25.1制造的瓷砖，例如具有白色非玻璃状粉尘压制体的未上釉瓷砖，依照测试方法C 67测定其吸收范围为10-18％，大约150mm*150mm*9.5-14mm(厚度)]接触和/或用于所述瓷砖并依照加速老化测试(如ASTM G 154定义)暴露于紫外光和冷凝时(例如暴露期约1000小时，其包括在约50℃暴露于UV光(例如UVA-340灯，0-.77W/m2；v.1.0校准)约8小时和在50℃暴露于冷凝约3.55小时)，固化涂层存在极少的、低的、和/或基本不存在、和/或不存在破裂、剥落、表层扭曲、颜色褪去、变亮、和/或粘附丧失。
在本说明书中提及的所有公开物和专利申请，都被以相同程度通过参考并入本文，如果各独立的公开物或专利申请被特别且独立地指明通过参考并入本文一样。
在不背离所附权利要求的精神或范围的前提下，可以对本文提供的公开内容做出许多改变和修饰，这对本领域普通技术人员而言是显而易见的。

Claims (17)

1.制备沥青膏乳液的方法，包含：
a)制备预处理混合物，其包含
i）橡胶改性的沥青膏；和
ii）一种或多种乳化剂，所述一种或多种所述的乳化剂包含二胺化合物；和
b)将所述预处理混合物与乳化溶液混合，所述乳化溶液包含水和粘土。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述沥青膏乳液包含相对于该乳液的总重量而言0.01至25wt.%的橡胶。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述粘土是疏水的粘土。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述粘土是海泡石粘土。
5.如权利要求1所述的方法，其中一种或多种所述的乳化剂包含：
i)30-50wt.%的二胺化合物；
ii)20-40wt.%的胺烷氧基化的化合物；
iii)15-25wt.%的羧酸化合物；
iv)5-10wt.%的一种或多种芳香烃化合物；和
v)5-10wt.%的妥尔油化合物。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述预处理混合物是易于乳化的。
7.如权利要求1所述的方法，其中在筛乳液测试期间，在筛与所述乳液接触后，相对于所述乳液总重量而言少于0.5wt.%的所述乳液留在850um目的筛上。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述乳液可固化以形成具有高于350°F的软化点的固化涂层。
9.如权利要求8所述的方法，其中在湿轮磨耗测试期间，出现相对于所述固化涂层总重量而言少于5wt.%的所述固化涂层的损失。
10.涂布工业表面的方法，该方法包括将所述表面与沥青膏乳液接触，所述乳液包含：
a)预处理混合物，其包含
i）橡胶改性的沥青膏；和
ii）一种或多种乳化剂，所述一种或多种所述的乳化剂包含二胺化合物；和
b)包含水和粘土的乳化溶液。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述工业表面是钢或混凝土。
12.如权利要求10所述的方法，其中一种或多种所述乳化剂包含：
i)30-50wt.%的二胺化合物；
ii)20-40wt.%的胺烷氧基化的化合物；
iii)15-25wt.%的羧酸化合物；
iv)5-10wt.%的一种或多种芳香烃化合物；和
v)5-10wt.%的妥尔油化合物。
13.如权利要求10所述的方法，其中所述乳液可固化以形成具有高于350°F的软化点的固化涂层。
14.沥青膏乳液，包含：
a)预处理的混合物，包含：
i)橡胶改性的沥青膏；
ii)一种或多种乳化剂，所述一种或多种乳化剂包含二胺化合物；和
b)乳化溶液，包含：
i)任选的增稠剂、抗泡沫剂、聚合物胶乳、和/或表面活性剂；和
ii)粘土和水。
15.如权利要求14所述的乳液，其中所述沥青膏乳液包含相对于所述乳液的总重量而言0.01至25wt.%的橡胶。
16.如权利要求14所述的乳液，其中所述粘土是疏水的粘土。
17.如权利要求14所述的乳液，其中一种或多种所述乳化剂包含：
i)30-50wt.%的二胺化合物；
ii)20-40wt.%的胺烷氧基化的化合物；
iii)15-25wt.%的羧酸化合物；
iv)5-10wt.%的一种或多种芳香烃化合物；和
v)5-10wt.%的妥尔油化合物。
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