CN102958831A - 五硫化二磷的封装 - Google Patents

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Abstract

一种处理或封装五硫化二磷的方法，使得其可以被安全地处理、存储和运输。该处理或封装涉及在高剪切条件下将五硫化二磷与烃油合并。烃油可以是矿物油如石蜡油。封装的五硫化二磷是可泵送的，并且，根据一个实施方式，用作沥青混合物中的改性剂/交联剂。

Description

五硫化二磷的封装
背景技术
本发明总体上涉及五硫化二磷的处理、存储和应用。尤其是，本发明涉及处理五硫化二磷使得其可以被安全地处理、存储和运输。更具体地，本发明涉及封装（encapsulating）五硫化二磷使得其可以被安全地处理、存储和运输。
五硫化二磷（phosphorus pentasulde）（还称作：五硫化二磷（diphosphorus pentasulfide）、硫化磷（phosphorus sulfide）、过硫化磷（phosphorus persulde）等）是高度活性的无机化合物，分子式为P2S5或P4S10或P4S9。五硫化二磷是商业上最重要的磷的硫化物并且是对湿气和水最具反应性中的一种。在与水分接触以后，五硫化二磷会立即释放硫化氢并会与水剧烈反应以形成硫代磷酸中间体并最终形成氢磷酸（磷酸，hydrophosphoric acid）。硫化氢的释放是五硫化二磷的主要的健康危害，因此为安全目的起见五硫化二磷需要特殊的处理和运输。
除了与水剧烈反应以外，五硫化二磷的气载尘埃还对肺、眼睛、鼻子、喉咙和皮肤具有刺激性。
用于涉及使用五硫化二磷的工业过程的处理建议包括用低水分惰性气氛完全密封、在打开容器并将产品转移到处理的工作区保持低湿度气氛、以及避免容器的滑动或粗糙处理。
因为当经受输送、混合或滑动的摩擦时干粉能够产生静电，所以当在工业过程中使用五硫化二磷时必须小心。
必须将五硫化二磷存储在阴凉、干燥通风的存储区。在溢出的情况下，需要疏散人员。
本发明提供了一种处理五硫化二磷的方法，使得其可以被安全地处理、存储和运输。
发明内容
按照本发明的各种特点、特性和实施方式，随着其描述的继续进行，本发明会变得明显的，本发明提供了一种处理五硫化二磷的方法，该方法包括：
提供一定量的五硫化二磷；
将五硫化二磷与高粘度、低挥发性、和低水溶性的烃油合并（组合，combine）以形成五硫化二磷和烃油的混合物；以及
使五硫化二磷和烃油的混合物经受剪切（shearing）以在烃油中封装五硫化二磷并减小五硫化二磷的颗粒大小。
本发明进一步提供了一种封装的五硫化二磷产品，所述封装的五硫化二磷产品包含封装在烃油中的五硫化二磷的颗粒。
本发明进一步提供了一种改性沥青，所述改性沥青包含封装的五硫化二磷。
具体实施方式
本发明涉及处理五硫化二磷，使得其可以被安全地处理、存储和运输。更具体地，本发明涉及封装五硫化二磷，使得其可以被安全地处理、存储和运输。根据本发明的五硫化二磷的封装提供了立即的惰性环境（immediate inert environment），所述惰性环境将五硫化二磷与周围环境隔离，包括可以包含湿气和/或水分的环境。
为了产生隔离五硫化二磷的立即的惰性环境，五硫化二磷必须处于干燥颗粒形式。如将在下文讨论的，根据本发明，可以将五硫化二磷处理或封装为干粉，其后在封装以前被进一步加工以具有更小的颗粒大小或尺寸。按照一个实施方式，将处理或封装的五硫化二磷形成为可泵送的稠度（pumpable consistency）。
根据本发明，用具有高闪点（高于约200°C）并且与五硫化二磷是非反应性的油来处理或封装五硫化二磷。油的粘度范围优选为在40°C下60-225cSt，在100°C下9-15cSt，在100°F下325-1225SUS，以及在210°F下55-80SUS。已发现，烃油如矿物油，包括石蜡油和环烷油，特别适用于本发明的目的。
在高剪切条件下通过将干粉形式的五硫化二磷与烃油合并（组合，combine）来处理或封装五硫化二磷，以确保五硫化二磷的基本上所有的颗粒将涂布有烃油。在干燥的惰性气氛下进行这种混合以防止五硫化二磷与任何环境湿气或水分的反应。可以同时将五硫化二磷和烃油供给到高剪切磨机中并可以在室温下进行混合。
根据一个实施方式，通过研磨或磨碎，例如利用球磨机，将干燥五硫化二磷的颗粒大小减小到适合于泵送最终的经处理的五硫化二磷目的的尺寸。例如，可以减小颗粒大小，使得约80%的五硫化二磷的颗粒通过100目筛（mesh screen）。在本发明的过程中，确定了，50微米或更小的颗粒大小将确保五硫化二磷会形成具有所期望的稳定性的悬浮液。还可以在将五硫化二磷颗粒与烃油合并以后在胶体磨中研磨颗粒。五硫化二磷的颗粒应该具有一定尺寸，使得它们在烃油中形成稳定的胶体体系而具有很少或没有沉降。产生的稳定的胶体体系可以被安全地存储、运输或应用于工业过程。
根据本发明的一个实施方式，经处理或封装的五硫化二磷在聚合物改性沥青中用作沥青改性剂/交联剂。在这个实施方式中，五硫化二磷与烃油的比率范围可以为约2:1至约1:1。
当如下面实施例中描述的加入到聚合物改性沥青中时，可以同时或以任何顺序分开地将经处理的或封装的五硫化二磷和聚合物加入沥青中。适宜的聚合物包括苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物并且可以以约1.5至约6.5wt.%存在于聚合物改性沥青中。在聚合物改性沥青中封装的五硫化二磷的量当五硫化二磷与矿物油的比率为1:1时可以为约0.4至1wt.%并且当五硫化二磷与矿物油的比率为2:1时可以为约0.2-0.6。
使经处理的或封装的五硫化二磷可泵送，能够使其容易用于商业化工业过程中。其可进一步倾倒，这可以是方便的。
在以下非限制性的实施例中将说明本发明的特点和特性。
实施例
根据本发明，在此实施例中，产生了封装的五硫化二磷。
将100克在40°C下粘度为180cSt的石蜡矿物油（paraffinic mineraloil）放置在容器中并且向油中添加200克五硫化二磷。然后用Silverson高剪切混合机剪切混合物2分钟。测试产生的悬浮液与水的反应性。没有检测到硫化氢的释放。产生的混合物在环境温度下是可泵送的悬浮液。
另外在此实施例中，根据本发明产生的经处理或封装的五硫化二磷在聚合物改性沥青中用作沥青改性剂/交联剂。
通过采用下列方法来制备沥青粘结剂组合物。向夸脱罐容器中加入500克预热至163°C的沥青粘结剂。沥青粘结剂获自BP（Whiting,Ind.）并且依照AASHTO M320具有64-22的PG等级。利用夸脱罐加热器，将沥青粘结剂加热至190°C并且利用Silverson高剪切混合机在通过直接添加引入五硫化二磷和不饱和聚合物（聚合物ID：LCY 3411）时进行剪切。将在容器内的样品的剪切持续30分钟。将盖子宽松地放置在容器上，然后将容器放置在设定在163°C下的烘箱中18小时。在从烘箱移开容器以及除去盖子以后，除去任何存在的脱脂层（skim layer）。然后搅拌样品并倾倒通过20目筛，然后将筛过的材料用于制备试样。
加入到每个样品中的五硫化二磷的量和形式列出在表1中。获取每个样品的一部分并将其制备成如为采用的每个标准化测试所需要的各种测试样品。在整个这些实施例中采用的测试方法提供在表1中。聚合物和P2S5的量以重量份/100重量份沥青提供在表1中。
表1
  样品#   1   2   3
  测试方法
  聚合物   1.5   1.5   1.5
  在最终产品中P2S5的总%   0.5   0.5   0.5
  P2S5部分与矿物油部分淤浆   2比1   1比1
  初始失效温度，°C   AASHTO T315   77.9   78.7   79.2
  在76°C下的相角   AASHTO T315   69.7   70.7   67.7
  RTFO失效温度，°C   AASHTO T240/T315   77.0   77.2   78.7
  RTFO弹性恢复25°C，%   AASHTO T301   85.0   84.5   87.0
  分离°F   ASTM D-7173   0.5   2   0.5
  软化点，°F   AASHTO T53   154.5   147.5   159
在样品1和2中，将聚合物剪切到沥青中20分钟接着将P2S5和矿物油的淤浆（经处理或封装的五硫化二磷）剪切到沥青中10分钟。在测试开始以前，在325°F的烘箱中将这两个样品固化过夜18小时。
虽然已参照特定方式、材料和实施方式描述了本发明，但根据前述描述，本领域技术人员可以容易地确定本发明的基本特征并且可以进行各种变化和改进以适合各种用途和特性而不偏离如上所述和在所附权利要求书中陈述的本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种处理五硫化二磷的方法，所述处理五硫化二磷的方法包括：
提供一定量的五硫化二磷；
将所述五硫化二磷与烃油合并以形成五硫化二磷和所述烃油的混合物；以及
使所述五硫化二磷和烃油的混合物经受剪切以用所述烃油封装所述五硫化二磷。
2.根据权利要求1所述的处理五硫化二磷的方法，其中，所述烃油包括矿物油。
3.根据权利要求2所述的处理五硫化二磷的方法，其中，所述烃油包括石蜡油。
4.根据权利要求1所述的处理五硫化二磷的方法，其中，所述烃油具有在40°C下约60-225CST以及在100°C下约9-15的粘度。
5.根据权利要求1所述的处理五硫化二磷的方法，其中，所述封装的五硫化二磷具有其中至少约80%的颗粒小于约100目的颗粒大小。
6.根据权利要求1所述的处理五硫化二磷的方法，其中，所述五硫化二磷与所述烃油的比率为约2:1至约1:1。
7.根据权利要求1所述的处理五硫化二磷的方法，其中，所述封装的五硫化二磷包含可泵送的材料。
8.一种沥青改性剂/交联剂，所述沥青改性剂/交联剂包含根据权利要求1所述的封装的五硫化二磷。
9.一种沥青，所述沥青包含根据权利要求1所述的封装的五硫化二磷。
10.根据权利要求9所述的沥青，其中，所述沥青进一步包含聚合物。
11.根据权利要求10所述的沥青，其中，所述聚合物是不饱和聚合物。
12.一种封装的五硫化二磷产品，所述封装的五硫化二磷产品包含封装在烃油中的五硫化二磷的颗粒。
13.根据权利要求12所述的封装的五硫化二磷产品，其中，所述封装的五硫化二磷是可泵送的。
14.根据权利要求12所述的封装的五硫化二磷产品，其中，所述五硫化二磷与所述烃油的比率为约2:1至约1:1。
15.根据权利要求12所述的封装的五硫化二磷产品，其中，所述烃油包括矿物油。
16.根据权利要求12所述的封装的五硫化二磷产品，其中，所述烃油包括石蜡油。
17.根据权利要求12所述的封装的五硫化二磷产品，其中，所述封装的五硫化二磷具有其中约至少约80%的所述颗粒小于约100目的颗粒大小。
18.一种生产改性沥青的方法，所述生产改性沥青的方法包括将根据权利要求12所述的封装的五硫化二磷合并到沥青混合物中。
19.根据权利要求18所述的生产改性沥青的方法，进一步包括将聚合物加入所述沥青混合物中。
20.根据权利要求19所述的生产改性沥青的方法，其中，同时一起或以任何顺序分开地将所述封装的五硫化二磷和聚合物加入到所述沥青中。
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