CN102209755A - 用于生产聚合物改性沥青的稳定乳液 - Google Patents

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Abstract

使酸改性沥青粘合剂与乳化剂溶液结合以产生乳化沥青粘合剂。可以通过结合沥青粘合剂、磷基酸、以及可选的聚合物改性剂来形成酸改性的沥青粘合剂。可以通过形成胺和磷基酸的水溶液来产生乳化剂溶液，其形成包含胺磷酸盐的水溶液。乳化沥青粘合剂可以与集料结合以形成铺面材料。在其它实例中，可以单独，例如在芯片密封用途中，或以稀释形式，例如在雾密封用途中，来使用乳化沥青粘合剂。

Description

用于生产聚合物改性沥青的稳定乳液
相关申请的引用
本申请要求于2008年10月1日提交的题为“STABLE EMULSIONS FOR PRODUCING POLYMER MODIFIED ASPHALT”的美国临时申请序列号61/101,942的权益，将其全部内容以引用方式结合于本文。
背景技术
沥青粘合剂或沥青膏用于各种各样的铺面产品。例如，一些沥青粘合剂连同集料一起用来生产铺面材料，而其它沥青粘合剂则在没有集料的情况下用来密封或涂布表面。
沥青粘合剂通常包含来自常用石油炼制过程的残余物。在许多沥青粘合剂中，将性能增强添加剂加入残余物中以便改变沥青粘合剂的性能。此外，在一些情况下，在使用前乳化沥青粘合剂。通过减小沥青粘合剂的处理粘度，乳化过程降低了可以使用沥青粘合剂的温度。乳化作用通常使用高剪切胶体磨或其它机械设备，其能够将散装沥青液体减小成非常小的颗粒(通常4至20微米)。乳化作用需要沥青粘合剂处于其中通过可获得的设备可以处理粘度的温度。使用了表面活性剂溶液，其能够将粘合剂的细沥青颗粒分散到表面活性剂溶液中并在高于凝固的温度下在长时期内将沥青颗粒保持在分散状态。
各种各样的性能增强添加剂可以用来改变沥青粘合剂的性能，这取决于所期望的用途。一些性能增强添加剂与沥青反应以影响基础沥青材料的性能，从而产生改性沥青。例如，可以将一些聚合物加入沥青粘合剂中，从而产生聚合物改性沥青(PMA)粘合剂。在其它实例中，将一些酸加入沥青粘合剂中，从而产生酸改性沥青粘合剂。在一些情况下，乳化上述改性沥青粘合剂在乳化作用以后在保持乳液方面以及在保持改性沥青粘合剂的性能方面均面临独特的挑战。
发明内容
在本发明的一些实施方式中，包含稳定乳液(乳状液)的沥青粘合剂由酸改性沥青粘合剂、胺磷酸盐(磷酸胺，amine phosphate)、以及水形成。酸改性沥青粘合剂可以是聚合物改性沥青粘合剂。稳定乳液可以保持或增强酸改性沥青粘合剂的回复率(回收率，percent recovery)、非回复柔性(non-recovery compliance)、弹性、以及刚性性能。
在本发明的其它实施方式中，形成乳化沥青粘合剂材料的方法包括：通过组合沥青粘合剂和多磷酸(PPA)来形成基础沥青粘合剂材料(base asphalt binder material)、在水中混合胺化合物和磷基酸(基于磷的酸，phosphorous-based acid)以形成包含胺磷酸盐的乳化剂溶液、以及混合基础沥青粘合剂和基础乳液以形成乳化沥青粘合剂。在一些实施方式中，基础沥青粘合剂可以是聚合物改性沥青粘合剂。
在本发明还有的其它实施方式中，可以通过下述来制造道路铺面(road pavement)：使酸改性沥青粘合剂与包含胺磷酸盐的乳化剂溶液结合以形成沥青乳液(沥青乳胶体，asphalt emulsion)、使沥青乳液与集料材料(aggregate material)结合以形成铺面材料(铺路材料，paving material)、以及压实铺面材料。在一些实施方式中，酸改性沥青粘合剂可以是聚合物改性沥青粘合剂。
虽然披露了多种实施方式，但对于本领域技术人员来说，根据以下示出和描述了本发明示例性实施方式的详细描述，本发明还有的其它实施方式会变得显而易见。因此，附图和详细描述应看作实际上是示例性的而不是限制性的。
附图说明
图1和2是示出了根据下述多种沥青合成的韧度和强度(韧性和韧度，强韧性，toughness and tenacity)测试结果的曲线图。
具体实施方式
在本发明的一些实施方式中，改性沥青粘合剂形成为水基乳液。通过在乳化剂溶液中乳化基础沥青材料来形成乳液。基础沥青可以是酸改性沥青。在一些实施方式中，还通过聚合物以及酸来改性酸改性沥青以形成聚合物改性沥青。在美国专利号4,882,373、5,070,123、6,031,029、以及6,228,909中，以及在以下提供的其它美国专利中，提供了酸改性沥青的典型实例。
酸改性剂或改性剂的混合物，当与沥青粘合剂结合时，可以增加沥青材料的刚度。在基础沥青中的一种或多种酸可以包括磷基酸如多磷酸或过磷酸，两者均是无水的，或磷酸，或可以包括其它无机酸，或它们的任何组合。
可以调节酸改性剂的量以实现沥青粘合剂的期望水平的刚度。此外，可以保持酸的量低于沥青粘合剂将胶凝的水平。在一些实施方式中，按基础沥青的总重量计，使用的酸的量为约0.1％至约2％、约0.1％至约1％、约0.1％至约0.7％、约0.1％至约0.5％、约0.5％至约2％、或约0.5％至约1％。
在沥青粘合剂中还可以使用其它添加剂。例如，用于基础沥青的其它适宜组分被提供在2000年9月12日公布的题为“Acid Reacted Polymer-Modified Asphalt Compositions and Preparation Thereof”的美国专利号6,117,926、2001年5月8日公布的题为“Asphalt Compositions and Methods or Preparation Thereof”的美国专利号6,228,909、以及2007年1月9日公布的题为“Tubular Reactor Ethylene/Alkyl Acrylate Copolymer as Polymeric Modifiers for Asphalt”的美国专利号7,160,935中。所有这些专利的全部内容以引用方式结合于本文。
在其中改性沥青是聚合物改性沥青的实施方式中，可以通过结合沥青粘合剂、一种或多种酸(例如，上文提及的任何酸或酸的组合)、以及一种或多种聚合物改性剂来形成基础沥青。聚合物改性剂或改性剂的混合物，当与沥青粘合剂结合时，可以产生对高温热变形改善的耐性、在反复荷载下对疲劳开裂改善的耐性、以及在一些情况下，使用减少量的铺面材料而没有损失期望的性能的能力。聚合物改性剂或改性剂的混合物可以包括非弹性或弹性聚合物或它们的混合物。
聚合物改性剂的实例是含乙烯的聚合物如乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(聚乙烯醋酸乙烯酯，ethylene-vinyl-acetate)(EVA)和来自DuPont的ELVALOYTM系列聚合物；以及含苯乙烯的聚合物如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(共聚物)(SBS)和苯乙烯-丁二烯(共聚物)(SB)。这些聚合物的任何组合也可以用作聚合物改性剂，例如ELVALOYTM聚合物连同SBS聚合物。在一些实施方式中，聚合物改性剂是至少部分地由甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)单体产生的聚合物。来自DuPont的ELVALOYTM聚合物的多种变体至少部分地由GMA单体产生。例如，一些ELVALOYTM聚合物至少部分地由乙烯和GMA单体产生。其它实例是ELVALOYTM AM聚合物，其是部分地由乙烯、丙烯酸正丁酯、以及GMA单体产生的反应性弹性三元共聚物(RET)。
在一些实施方式中，基于基础沥青的重量，基础沥青具有按重量计约0.4％至约5％、约0.4％至约3％、或约1％至约2％的聚合物改性剂或聚合物改性剂的混合物(例如，基于GMA的聚合物如ELVALOYTM或如上所述的其它适宜的改性剂)。加入到基础沥青中的聚合物改性剂的量取决于所使用的沥青粘合剂的类型并且还取决于改性沥青粘合剂所期望的特性。例如，可以调节聚合物改性剂的量以实现聚合物改性沥青粘合剂所期望的弹性和粘度。
在聚合物改性沥青的情况下，基于基础沥青的重量，连同聚合物改性剂一起使用的酸的量按重量计可以是约0.1％至约2％、约0.1％至约1％、约0.1％至约0.7％、或约0.1％至约0.5％的酸(例如，多磷酸或上文提及的任何其它酸)。将足够的酸加入基础沥青中以提供一种或多种改善的性能(例如，基础沥青所期望的整体性)而没有引起基础沥青胶凝。在一些实施方式中，基础沥青的剩余物是沥青粘合剂或沥青膏，虽然基础沥青可以包含其它可能的添加剂，例如如在美国专利号6,117,926、6,228,909、以及7,160,935中所描述的。
混合沥青粘合剂、聚合物改性剂以及酸组分会引起酸组分与沥青粘合剂和/或聚合物反应，从而改变沥青粘合剂的性能。在一些实施方式中，聚合物改性剂可以为改性沥青提供更高的弹性或其它性能。
乳化剂溶液是包含胺磷酸盐的水溶液。在一些实施方式中，通过在水中结合胺和磷基酸来产生胺磷酸盐，从而形成乳化剂溶液。在一些实施方式中，乳化剂溶液由基础沥青分开地制备。可以在70-200°F(21-93℃)、100-180°F(38-82℃)、或120-160°F(49-71℃)的温度下，将乳化剂溶液的组分混合在一起足够的时间以使胺与酸完全反应。该时间可以短至15分钟，但可以长至1小时或更长时间，这取决于水温。0.5至6、1.5至4或1.5至2.5的目标溶液pH通常适用于产生有效的乳化剂溶液。在其它实施方式中，将所有或部分的胺加入基础沥青中，并将所期望量的与胺反应所需要的磷基酸组分加入水中。然后将经胺处理的基础沥青输送到高剪切分散设备以及还将水与磷基酸一起输送到高剪切分散设备，当基础沥青被剪切成细颗粒(其时，细沥青颗粒被稳定以形成乳液)时原位形成胺磷酸盐。
如在本文中所使用的，“胺”包括具有一个或多个胺官能团的化合物。例如，胺包括伯胺、仲胺、单胺、二胺、三胺、基于植物油的胺、乙氧化胺、多胺、酰氨基胺(amidoamine)、咪唑啉、或具有一个或多个胺官能团的其它适宜的化合物。上述化合物的典型实例包括乙氧基化牛脂二胺如Corsathox DT-3TM或Corsathox DM-3TM(由Corsicana Chemical制备)和E-6TM(由Akzo Nobel制备)，多胺如REDICOTE C-450TM(同样由Akzo Nobel制备)，以及胺的混合物如REDICOTE 4819TM，其是乙氧基化牛脂二胺和伯胺的混合物。
任何适宜的磷基酸可以用来产生胺磷酸盐。适宜的磷基酸的实例是磷酸、多磷酸、或过磷酸。在一些实施方式中，将乳化剂溶液的pH值保持在所期望的范围内。例如，乳化剂溶液期望地包括足够的磷基酸，使得乳化剂溶液的pH值为约1.5至约5、约2至约3、或约2。在一些实施方式中，磷基酸是磷酸，基于酸水溶液，其被引入约75％磷酸、或约65％至约95％磷酸的水溶液中。在使用多磷酸和/或过磷酸的情况下，在用于乳化剂溶液中以前，可以通过在水中混合它们来预处理这些酸足够的时间以水解多磷酸和/或过磷酸。在一些实施方式中，乳化剂溶液具有一定量的磷基酸，其按重量计为胺量的约0.3至约2倍、约0.3至约1.1倍、约0.3至约0.9倍、约0.3至约0.7倍、或约0.7至约0.9、或约0.5倍。
乳化剂溶液的剩余物可以是水，虽然乳化剂溶液还可以包含其它可能的添加剂以辅助处理或改进沥青的性能。
如下文更详细讨论的，然后将乳化剂溶液与基础沥青进行混合并乳化混合物以形成乳化沥青粘合剂。在一些实施方式中，按乳化沥青粘合剂中的总乳液的重量计，在乳化剂溶液中胺磷酸盐的量足以提供约0.1％至约2.5％、或约0.5％至约2％的胺磷酸盐。在一些其中在乳化剂溶液中的胺磷酸盐由乙氧基化牛脂二胺(例如，DT-3、DM-3、或E-6)产生的实施方式中，将足够量的乙氧基化牛脂二胺加入乳化剂溶液中，从而在乳化沥青粘合剂中产生按重量计约1％、约0.1％至约2％、约0.2％至约2％、或约0.25％至约1％的乙氧基化牛脂二胺磷酸盐(乙氧基化牛脂磷酸二胺，ethoxylated tallow diamine phosphate)。在一些其中在乳化剂溶液中的胺磷酸盐是多胺磷酸盐(磷酸多胺，polyamine phosphate)(例如，C-450)的实施方式中，可以例如将足够量的多胺磷酸盐加入乳化剂溶液中从而在乳化沥青粘合剂中产生按重量计约1.5％、约2.5％或更小、约0.5％至约2.5％、或约1.5％至约2.5％的多胺磷酸盐。
在一些实施方式中，将乳化剂溶液(例如，本文描述的任何乳化剂溶液)与基础沥青(例如，本文描述的任何基础沥青)结合以形成乳化改性沥青粘合剂。可以在约320°F(160℃)、约280°F(138℃)至约400°F(204℃)之间、约320°F(160℃)至约370°F(188℃)之间、或约320°F(160℃)至约360°F(182℃)之间的温度下制备基础沥青，并且可以在约100°F(38℃)、约80°F(27℃)至约120°F(49℃)之间、或约50°F(10℃)至约140°F(60℃)之间的温度下制备乳化剂溶液。当使基础沥青和乳化剂溶液结合时，获得的乳化改性沥青粘合剂可以具有高于或低于212°F(100℃)的温度(在标准大气压下约为水的沸点)。当改性沥青粘合剂具有高于212°F(100℃)的温度时，可以将获得的改性沥青粘合剂保持在压力下以防止水蒸发和改性沥青粘合剂乳液的不期望的破坏。在任何情况下，可以使改性沥青粘合剂穿过热交换器或其它装置或操作以便将改性沥青粘合剂的温度降低至低于水的沸点。
在一些实施方式中，使乳化剂溶液与基础沥青结合以产生这样的乳液，该乳液具有约60％至约75％非挥发性物质和固体、或约70％非挥发性物质和固体，这取决于特定用途。例如，乳液可以包含约1.5％胺磷酸盐、约1.2％磷酸、约67.3％改性沥青、以及约30％水。在一些实施方式中，改性沥青粘合剂基本上由乳化剂溶液和基础沥青构成，而在其它实施方式中，其它组分或添加剂还可以与改性沥青粘合剂，例如添加剂结合，以辅助处理或改进沥青的性能，如在美国专利号6,117,926、6,228,909、以及7,160,935中所描述的。
对于一些用途如芯片密封和沙封操作，当被施加时，乳化改性沥青粘合剂(例如，上文描述的任何乳化改性沥青粘合剂)可以处于约40°F(4℃)至约200°F(93℃)之间、约70°F(21℃)至约200°F(93℃)之间、约100°F(38℃)至约200°F(93℃)之间、或约150°F(66℃)至约200°F(93℃)之间的温度。可以将约0.2加仑至约0.5加仑/平方码的改性沥青粘合剂铺在路面上以及将约15磅至约40磅/平方码的细集料或沙子铺在改性沥青粘合剂的顶部上。
在其它实施方式中，可以稀释上文描述的任何乳化改性沥青粘合剂，例如使用另外的乳化剂溶液、另一种稀释剂、或用水。例如，对于雾密封和粘着用途，可以用乳化剂溶液来稀释乳液，或可以进一步用水来稀释乳液，从而产生可施用于路面的相对稀薄的乳液。在上述用途中，可以稀释乳液至约20％至约45％之间、或约25％至约35％之间的非挥发性成分。
对于其它用途，使改性沥青粘合剂与集料结合，从而产生改性沥青铺面材料。例如，可以结合和施用(例如，压实)改性沥青粘合剂和集料以产生铺面材料，用于冷混合、冷就地回收、稀浆封层以及微表面处理用途。对于上述用途，可以使改性沥青粘合剂降低至一定温度，使得在与所期望的集料混合以后，产生的改性沥青铺面材料具有所期望的温度如约100°F(38℃)、约40°F(4℃)至约120°F(49℃)之间、约50°F(10℃)至约120°F(49℃)之间、约70°F(21℃)至约120°F(49℃)之间、或约80°F(27℃)至约120°F(49℃)之间。在一些实施方式中，这样的改性沥青铺面材料具有约5％至约10％的乳化沥青粘合剂，其余部分是集料，而在其它实施方式中，改性沥青铺面材料可以具有其它组分或添加剂，例如，用来辅助处理或改进改性沥青性能的添加剂，如在美国专利号6,117,926、6,228,909、以及7,160,935中所描述的。
在改性沥青粘合剂与集料结合以后，从乳化剂溶液除去部分、所有、或基本上所有的水。可以通过在环境温度下蒸发来除去水。
以下是所产生的实验乳化剂溶液的沥青合成。按照上述方法和配方所产生的乳液可以提供在一定范围条件下的稳定乳液。沥青乳液是在能量方面不稳定的系统并且基于此不稳定性预测的它们的性能会引起乳液发生破坏，以便沥青作为铺面材料。然而，在一些实施方式中，重要的是，在出于它的预期目的使用乳液以前，乳液保持原样使得它可以被泵送、运输、以及施用在场地。稳定乳液是这样一种乳液，当允许冷却至室温过夜时，其并不破坏，以及当再加热至60℃至90℃(140°F至194°F)的温度时其并不包含大于0.1％的筛(sieve)，如按照ASTM D6933-08确定的。对于一些用途来说，并不破坏或发展筛的乳液是必要的要求，但对于许多用途来说，它是不够的。还需要残余物性能的相对不变性以具有适用于一些所期望用途的稳定乳液。在本发明的一些实施方式中，稳定乳液还呈现稳定的残余物性能，如通过刚度、弹性测试、非回复柔性、以及渗透性所限定的。与此相反，借助于其它无机酸如HCl产生的乳液仅在较窄范围的工作条件下保持稳定，并在一些情况下可以降低聚合物或酸改性沥青残余物的性能。另外，当与集料结合以产生改性沥青铺面材料时，胺磷酸盐的使用会提供这样的铺面材料，其更快速固化并且比包括其它改性沥青粘合剂和其它无机酸例如苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)和HCl的铺面材料更硬。
对一些沥青合成进行的测试包括多重应力蠕变回复测试(MSCR测试)，其描述在ASTM D7405-08中；韧度和强度测试(T&T测试)，其描述在ASTM D5801-95中；以及渗透测试，其提供在ASTM D5-06中。MSCR测试通常提供当每单位面积一定力(通常以kPa为单位给出)施加于材料上时材料的回复％。MSCR还提供Jnr，其是材料的非回复柔性的度量。除非另有规定，所有MSCR测试在58℃(136°F)下进行。T&T测试提供了韧度和强度值，两者均以焦耳为单位测得。渗透测试提供了当允许载荷为100克质量的标准针(穿入针)穿入沥青样品中5秒时所获得的渗透量。通常不用单位来表示结果，并且是熟悉沥青业的技术人员非常明了的；然而，实际单位是dmm(丝米)。
在以下陈述的所有沥青合成中，乳液配方表示为相对于所产生的总乳液重量的重量百分比乳化剂或重量百分比酸(H3PO4或HCl)。
沥青合成1
用PG 58-34沥青产生的并用Elvaloy和多磷酸改性的聚合物改性沥青以非乳化形式提供。这种改性沥青用作一系列乳液的基础。在1.0kPa的应力下MSCR回复率为14.33％以及在3.2kPa的应力下回复率为4.40％。在上述两种应力水平下，非回复柔性(Jnr)分别为4.185kPa-1和5.392kPa-1。利用0.25％Corsathox DT-3和0.25％H3PO4的乳化剂溶液来乳化相同的聚合物改性沥青。通过蒸发获得的新鲜乳液残余物在1.0kPa下具有13.37％的MSCR恢复％和4.412的Jnr以及在3.2kPa下6.18％的MSCR恢复％和5.232的Jnr。在60℃贮存24小时以后，通过蒸发获得的乳液残余物在1.0kPa下具有15.09％的MSCR恢复％和3.335的Jnr以及在3.2kPa下6.09％的MSCR恢复％和4.074的Jnr。在60℃烘箱贮存6天以后，通过蒸发获得的乳液残余物在1.0kPa下具有12.96％的MSCR恢复％和3.887的Jnr以及在3.2kPa下6.51％的MSCR恢复％和4.603的Jnr。
沥青合成2
通过混合0.22％的Redicote 4819乳化剂和0.2％HCl来制备乳化剂溶液。用这种乳化剂溶液乳化在沥青合成1中所使用的相同聚合物改性沥青。通过蒸发获得的新鲜乳液残余物在1.0kPa下具有12.15％的MSCR恢复％和4.029的Jnr以及在3.2kPa下4.27％的MSCR恢复％和5.003的Jnr。在60℃烘箱贮存24小时以后，通过蒸发获得的乳液残余物在1.0kPa下具有12.15％的MSCR恢复％和4.095的Jnr以及在3.2kPa下3.69％的MSCR恢复％和5.119的Jnr。在烘箱贮存6天以后，通过蒸发获得的乳液残余物在1.0kPa下具有10.89％的MSCR恢复％和4.437的Jnr以及在3.2kPa下3.24％的MSCR恢复％和5.493的Jnr。比较从用胺磷酸盐产生的乳液获得的乳液残余物(在乳液在60℃下贮存以后)和从用氯化胺产生的乳液获得的乳液残余物的性能变化，表明，胺磷酸盐乳液残余物达到或超过原基础沥青的性能，同时来自用氯化胺产生的乳液的残余物具有随着时间的推移而恶化的MSCR恢复％性能和Jnr性能。
沥青合成3
使Redicote 4819与HCl反应，然后用0.7％Redicote 4819(基于总乳液的重量)乳化在沥青合成1中所描述的相同的聚合物改性沥青。MSCR数据产生了在1.0kPa下8.42％的MSCR恢复％和4.778的Jnr以及在3.2kPa下2.63％的MSCR恢复％和5.812的Jnr。这种沥青合成产生了比沥青合成2更稳定的乳液，但与利用胺磷酸盐乳化化学产生的乳液(如在沥青合成1中所描述的)相比仍然通常具有更低的弹性和更高的Jnr柔性。
沥青合成4
利用Elvaloy+PPA产生的PG 64-34聚合物改性沥青用作乳化基础。这种基础沥青在1.0kPa下具有25.1％的MSCR恢复％和2.546的Jnr以及在3.2kPa下15.1％的MSCR恢复％和3.070的Jnr。这种基础沥青还具有韧度和强度性能(如按照ASTM D5801-95测得)：6.591焦耳的韧度(Toughness)和5.354焦耳的强度(Tenacity)。利用与0.225％H3PO4反应至溶液pH值为2-2.5的0.25％Corsathox DM-3来乳化基础沥青。利用真空蒸馏过程从乳液获得的残余物在60℃下贮存1天以后，基于ASTMD7403-09，具有在1.0kPa下23.7％的MSCR恢复％和2.795的Jnr以及在3.2kPa下16％的MSCR恢复％和3.352的Jnr。此残余物还具有韧度和强度性能(如按照ASTM D5801-95测得的)：6.936焦耳的韧度和5.069焦耳的强度。利用真空蒸馏过程从乳液获得的残余物在60℃下贮存7天以后，基于ASTM D7403-09，具有在1.0kPa下24.6％的MSCR恢复％和3.190的Jnr以及在3.2kPa下16.6％的MSCR恢复％和3.770的Jnr。此残余物还具有韧度和强度性能(如按照ASTM D5801-95测得的)：8.15焦耳的韧度和6.12焦耳的强度。图1示出了沥青合成4的沥青的韧度和强度测试。虽然韧度和强度的值是重要的，但在曲线中在初始峰值以后曲线的形状表明：粘合剂的弹性被保持得如何好。图1表明在初始峰值以后负载保持一段时间。曲线的一般圆形形状表明，已保持了弹性。这些曲线的形状强调了，基础沥青粘合剂和乳化沥青粘合剂两者均呈现良好的弹性。
沥青合成5
作为和沥青合成4的比较，利用与0.225％HCl反应至溶液pH值为2-2.5的0.25％Redicote E-4819来乳化在沥青合成4中所描述的基础沥青。利用真空蒸馏过程从乳液获得的残余物在60℃下贮存1天以后，基于ASTM D7403-09，具有在1.0kPa下16.7％的MSCR恢复％和3.672的Jnr以及在3.2kPa下10.2％的MSCR恢复％和4.375的Jnr。这种残余物还具有韧度和强度性能(如按照ASTM D5801-9测得的)：6.691焦耳的韧度和5.146焦耳的强度。利用真空蒸馏过程从乳液获得的残余物在60℃下贮存5天以后，基于ASTM D7403-09，具有在1.0kPa下18.1％的MSCR恢复％和3.737的Jnr以及在3.2kPa下10.5％的MSCR恢复％和4.513的Jnr。这种残余物还具有韧度和强度性能(如按照ASTM D5801-95测得的)：7.629焦耳的韧度和5.202焦耳的强度。对提供在沥青合成4和5中的结果的分析说明，利用本发明产生的乳液具有这样的残余物性能，与利用经典的氯化胺化学产生的那些乳液相比，其保留更高水平。图2示出了沥青合成5的沥青的韧度和强度测试。当与图1中的曲线相比来观测图2中的曲线时，图2表明一定量的弹性，但超过0.14米，与图1中的基础沥青曲线相比，样品则逐渐减弱并失效。对于基础沥青和对于图1中的两个胺磷酸盐样品，失效有点突然，这表明坚韧的强有力材料。与此相反，图2中的曲线2图呈现在初始峰值以后负载的稳步下降，这表明粘合剂的弹性减弱。
沥青合成6
通过混合1.5％的C-450乳化剂和1.5％盐酸来制备乳化剂溶液。利用上述基于C-450的乳化剂溶液来乳化阳离子慢凝沥青粘合剂(cationic slow set asphalt binder)，其中使用用Elvaloy+PPA改性的64-28P沥青粘合剂。通过蒸发获得的新鲜乳液残余物具有在1.0kPa下15.79％的MSCR恢复％和1.972的Jnr以及在3.2kPa下9.00％的MSCR恢复％和2.307的Jnr。在60℃烘箱贮存5天以后，通过蒸发获得的乳液残余物具有在1.0kPa下13.33％的MSCR恢复％和2.236的Jnr以及在3.2kPa下7.59％的MSCR恢复％和2.676的Jnr。作为比较，利用与1.5％H3PO4反应的1.5％Redicote C-450多胺来乳化相同的基础沥青以产生阳离子慢凝乳液。通过蒸发获得的新鲜乳液残余物具有在1.0kPa下29.45％的MSCR恢复％和1.305的Jnr以及在3.2kPa下12.18％的MSCR恢复％和2.040的Jnr。在60℃下贮存5天以后，通过蒸发获得的乳液残余物具有在1.0kPa下31.44％的MSCR恢复％和1.309的Jnr以及在3.2kPa下11.77％的MSCR恢复％和2.221的Jnr。此沥青合成表明，相对于从利用经典氯化胺化学产生的乳液获得的残余物，从利用胺磷酸盐化学产生的乳液获得的阳离子慢凝乳液残余物会保留和改善恢复％性能和非回复柔性两者。事实上，这种沥青合成表明，相对于胺磷酸盐得到的残余物，氯化胺残余物会降解。
沥青合成7
使Redicote 4819与磷酸反应，然后用0.22％Redicote 4819(基于总乳液的重量)乳化在沥青合成1中描述的相同聚合物改性沥青。MSCR数据产生了在1.0kPa下16.07％的MSCR恢复％和3.745的Jnr以及在3.2kPa下4.98％的MSCR恢复％和4.973的Jnr。这种沥青合成产生了比沥青合成2更稳定的乳液，但与利用本文描述的磷基酸的乳化剂相比，仍然通常具有更低的弹性和更高的刚度。
沥青合成8
通过使按总乳液的重量计0.25wt％的Corsathox DM-3乳化剂与按总乳液的重量计0.225wt％的H3PO4混合来制备乳化剂溶液。pH在2.0-2.5的范围内。利用用Elvaloy+PPA改性的PG 64-34沥青粘合剂来产生CRS-2M乳液。在60℃下烘箱贮存24小时以后，按照在ASTM D7403-09中所描述的方法通过真空蒸馏获得的乳液残余物具有在1.0kPa下17.9％的MSCR恢复％和3.316的Jnr以及在3.2kPa下8.5％的MSCR恢复％和4.108的Jnr。此外在24小时以后，韧度为4.123焦耳，强度为2.307焦耳。在60℃下烘箱贮存6天以后，按照在ASTM D7403-09中所描述的方法通过真空蒸馏获得的乳液残余物具有在1.0kPa下17.1％的MSCR恢复％和3.888的Jnr以及在3.2kPa下7.6％的MSCR恢复％和4.871的Jnr。此外在6天以后，韧度为4.904焦耳，强度为2.711焦耳。这种沥青合成表明，使用胺磷酸盐作为乳化剂可以提供随着时间的推移具有一致性能的材料。
沥青合成9
通过使2％C-320乳化剂与2.4％磷酸(两者均按总乳液的重量计)混合来制备乳化剂溶液。还提供了包含用Elvaloy和多磷酸改性的70-22沥青粘合剂的聚合物改性沥青。用乳化剂溶液乳化聚合物改性沥青以产生乳液。在3天以后，乳液具有在1.0kPa下45.3％的MSCR恢复％和0.631的Jnr以及在3.2kPa下30.4％的MSCR恢复％和0.836的Jnr。这可相比于具有在1.0kPa下33.3％的MSCR恢复％和1.788的Jnr以及在3.2kPa下16.3％的MSCR恢复％和2.401的Jnr的基础聚合物改性沥青(未乳化)。
沥青合成10
PG 64-28由PG 58-28+添加按重量计0.75％的PPA产生。用按成品乳液的重量计1％Corsathox DT-3和足够的65％H3PO4(以获得2至2.5的溶液pH)的溶液来乳化这种沥青粘合剂。原基础沥青在64℃下具有1.650kPa的刚度，如按照ASTM D7175-08确定的。在60℃下烘箱贮存1天以后的蒸发残余物在64℃下具有1.77kPa的刚度并在60℃贮存2天以后蒸发残余物的刚度为1.71kPa。这种沥青合成表明，对于用PPA作为专用改性剂产生的粘合剂，胺磷酸盐得到的乳液具有至少和原基础沥青同样良好的残余物刚度性能。
沥青合成11
用SBS+PPA来产生PG 70-22聚合物改性沥青，然后用与0.22％H3PO4反应的0.25％Redicote E-6(两者均按总乳液的重量计表示)的溶液乳化至pH为2.25。当在64℃下测试时，基础沥青具有在1.0kPa下30.7％的MSCR恢复％和1.698的Jnr以及在3.2kPa下12.4％的MSCR恢复％和2.358的Jnr。在生产以后1天，将乳液保持在室温下过夜并再加热至60℃，乳液具有0.08％的筛含量(sieve content)(规定最大值为0.1％)，如按照ASTM D6933-08确定的。此外，在生产以后1天，乳液的蒸发残余物，当在64℃下测试时，具有在1.0kPa下35.9％的MSCR恢复％和1.583的Jnr以及在3.2kPa下17.3％的MSCR恢复％和2.195的Jnr。在生产以后两天，乳液的蒸发残余物，其已在60℃下贮存过夜，当在64℃下测试时，具有在1.0kPa下35.5％的MSCR恢复％和1.599的Jnr以及在3.2kPa下17.0％的MSCR恢复％和2.188的Jnr。这些数据表明，利用胺磷酸盐化学产生的乳液的残余物具有比初始粘合剂的乳液的残余物更好的性能并且在两天时间段内没有显示出恶化。
沥青合成12
还对几种不同的乳化沥青粘合剂进行沸水剥离测试。沸水剥离测试描述在ASTM D3625-96，Effect of Water on Bituminous-Coated Aggregate Using Boiling Water中。该方法要求在倾析水和检查混合物以前在蒸馏水中煮沸250克混合物10分钟。由于缺乏用于测试的乳液，所以在室温下使100克砾石碎片材料与6.5克水混合。将10克已保持在140°F下的乳液加入湿集料中，进行混合并用乳液涂布砾石碎片。然后从砾石碎片煮掉水分，将获得的涂覆材料放置在200克蒸馏水中并使其沸腾15分钟。然后目视检查砾石碎片，以确保涂层已保留在砾石碎片上。使用来自沥青合成4的相同基础沥青作为基础沥青。在第一样品中，用已经用磷酸处理的0.25％DM-3(基于乳液的总重量)来乳化基础沥青，而在第二样品中则用已经用HCl处理的0.25％Redicote 4819来乳化基础沥青。在暴露于剥离测试以后，两个样品中的任一个均没有显示出任何剥离。
可以对所描述的示例性实施方式进行各种改进和添加而不偏离本发明的范围。例如，虽然以上描述的实施方式涉及特定的特点，但本发明的范围还包括具有特征的不同组合的实施方式以及并不包括所有上述特征的实施方式。

Claims (28)

1.一种包含稳定乳液的沥青粘合剂，由酸改性沥青粘合剂、胺磷酸盐、以及水形成。
2.根据权利要求1所述的粘合剂，其中，所述酸改性沥青粘合剂进一步包括聚合物改性沥青粘合剂。
3.根据权利要求2所述的粘合剂，其中，所述改性沥青粘合剂已经被酸以及包括乙烯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯单体的三元共聚物改性。
4.根据权利要求2所述的粘合剂，其中，所述改性沥青粘合剂已经被酸以及包括乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯单体的聚合物改性。
5.根据权利要求2所述的粘合剂，其中，所述改性沥青粘合剂已经被多磷酸和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯聚合物改性。
6.根据权利要求2所述的粘合剂，其中，所述改性沥青粘合剂已经被多磷酸和苯乙烯-丁二烯聚合物改性。
7.根据权利要求2所述的粘合剂，其中，所述改性沥青粘合剂已经被多磷酸以及苯乙烯-丁二烯-苯乙烯聚合物与包括乙烯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯单体的三元共聚物的混合物改性。
8.根据权利要求2所述的粘合剂，其中，所述改性沥青粘合剂已经被多磷酸以及苯乙烯-丁二烯-苯乙烯聚合物与包括乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯单体的聚合物的混合物改性。
9.根据权利要求1所述的粘合剂，其中，所述酸改性沥青粘合剂被磷基酸改性。
10.根据权利要求5所述的粘合剂，其中，所述磷基酸是无水酸。
11.根据权利要求6所述的粘合剂，其中，所述酸是多磷酸。
12.根据权利要求1所述的粘合剂，其中，所述胺磷酸盐包括乙氧基化牛脂二胺磷酸盐。
13.根据权利要求1所述的粘合剂，其中，所述胺磷酸盐包括多胺磷酸盐。
14.根据权利要求1所述的粘合剂，其中，所述稳定乳液包含按所述乳液的重量计0.1wt％至2.5wt％的胺磷酸盐。
15.根据权利要求1所述的粘合剂，其中，所述沥青粘合剂形成稳定乳液，所述稳定乳液保持所述酸改性沥青粘合剂的回复率、非回复柔性、弹性、以及刚性性能。
16.根据权利要求1所述的粘合剂，其中，所述沥青粘合剂形成稳定乳液，所述稳定乳液增强所述酸改性沥青粘合剂的回复率、非回复柔性、弹性、以及刚性性能。
17.一种形成乳化沥青粘合剂材料的方法，包括：
通过使沥青粘合剂和多磷酸结合来形成基础沥青粘合剂材料；
在水中混合胺化合物和磷基酸以形成包括胺磷酸盐的乳化剂溶液；以及
使所述基础沥青粘合剂和基础乳液混合以形成所述乳化沥青粘合剂。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，利用所述乳化沥青粘合剂原位形成所述胺磷酸盐。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，通过使沥青粘合剂和无水磷基酸结合来形成所述基础沥青粘合剂。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，通过使沥青粘合剂、无水磷基酸、以及聚合物改性剂结合来形成所述基础沥青粘合剂。
21.根据权利要求17所述的方法，其中，所述胺化合物是多胺。
22.根据权利要求17所述的方法，其中，所述胺化合物是乙氧基化牛脂二胺。
23.根据权利要求17所述的方法，其中，所述磷基酸是磷酸。
24.根据权利要求17所述的方法，进一步包括以下步骤：将所述乳化沥青粘合剂施加于路面以及在所述乳化沥青粘合剂上施加细集料或沙子。
25.根据权利要求17所述的方法，进一步包括以下步骤：将所述乳化沥青粘合剂稀释至约20％至约45％之间的非挥发性成分以及将稀释的乳液施加于路面。
26.根据权利要求17所述的方法，进一步包括以下步骤：使所述乳化沥青粘合剂与集料混合以形成铺面材料、将所述铺面材料施加于表面、以及施加所述铺面材料。
27.一种道路铺面，通过下述制备：使酸改性沥青粘合剂与包含胺磷酸盐的乳化剂溶液结合以形成沥青乳液、使所述沥青乳液与集料材料结合以形成铺面材料、以及施加所述铺面材料。
28.根据权利要求27所述的铺面，其中，所述沥青粘合剂是聚合物改性沥青。
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