CN103562286B - 自由流动的颗粒状合成生料弹性体组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述了自由流动的颗粒状生料弹性体组合物，其中此组合物包括分子量为50,000至400,000Da的生料弹性体与含有能够在水中形成乳液的无机填充剂的防粘连剂。同样，制备所述自由流动的颗粒状生料弹性体组合物的方法包括如下步骤：a)通过溶液聚合法聚合至少一种单体，以获得弹性体屑粒；b)形成弹性体屑粒的水悬浮液；c)将水悬浮液脱水；d)添加含有能够在水中形成乳液的无机填充剂的防粘连剂；e)干燥脱水后的悬浮液；和f)将弹性体粒化，形成自由流动的颗粒状生料弹性体组合物。制取的自由流动的颗粒状生料弹性体组合物可用作粘合剂组合物，用于沥青改性或乳化。

Description

自由流动的颗粒状合成生料弹性体组合物及其制备方法

相关申请

本申请要求2011年3月25日申请的、申请号为61/467,733的美国临时专利申请的优先权，上述申请的公开内容并入本文以作参考。

技术领域

本发明涉及弹性体组合物的生产、存储和应用技术，更具体而言，本发明涉及自由流动的颗粒状弹性体组合物及其制备方法。

发明背景

合成弹性体通常可用于各种不同的用途，包括本发明所述应用或用作其他聚合物或材料的力学性能和/或流变性能的改性剂。然而，许多弹性体，例如原始状态的丁苯橡胶(SBR)等，都易凝聚成块，这一方面使其拥有了广泛的实用性，例如用作粘合剂或抗冲击改性剂，但另一方面也使其原始状态的同类产品更难于处理。

例如，最常见的商用生料弹性体是SBR弹性体，苯乙烯单体含量在3%到45%w/w之间，其余为丁二烯。由于丁二烯含量较高，因此，粘性是这些材料最显著的特性之一，这主要是因为其玻璃化转变温度（从固体转变为粘弹性阶段）低于-20℃。而且，将该聚合物加热至高于环境温度，甚至再施加压力时，其粘性增强。当丁二烯和苯乙烯主要处于无规状态和聚苯乙烯嵌段减少时，粘性现象增强。

这种粘着特性使得这类自由流动的颗粒状、碎屑状或微粒状的SBR弹性体不可能商业化(commerialize)，因为颗粒之间的粘性随着时间不断增强而自然结块，这种现象也称为“冷流”。基于此，无论聚合过程如何，这种SBR弹性体都以块状固体的形式出售，其重量也超过25千克。

因此，商业应用中的生料弹性体通常为大块状，并根据最终应用将其进一步切削、碾磨或采用其他方式将其加工为较小的颗粒。这种减小粒度的加工必须现场完成或在最接近最终处理工艺的时间进行，否则，生料弹性体会再次凝聚并形成大固体块。

为暂时维持生料弹性体的小颗粒状态，现有技术采用了各种不同的防粘连剂和分隔剂，从滑石或无机填充剂到络合物，其中已经使用了树脂、其他聚合物和蜡状物。然而，这些处理剂大部分具有以下至少一种缺点：

a)为了应用于弹性体或应用于弹性体之后，它们需要进行一些类型的处理（加热、化学处理或其他类型的处理）。

b)它们由于危及粘度、机械或流动性质，在最终应用之后损害弹性体的性能。

c)防粘连行为需要的用量非常大。

d)防粘连效果受到温度条件和时间长短限制。

显然，上述所有缺点都严重影响了适用性或造成经济负担，使得大部分防粘连剂不可用或用于已经进一步调配、交联或硫化的弹性体组合物时受限，因此，使用少量的处理剂获得所需防粘连效果只是暂时的。然而，当应用至原生或生料弹性体组合物时，这种处理剂通常不会长期有效，不能使之长期以粒状、屑粒或粒料商业化、保存和处理。

最容易产生上述问题的一个应用是弹性体组合物的沥青改性。

沥青是一种粘滞的粘性黑色材料，作为路面构造混合料中的粘结剂，以及作为防水材料使用。鉴于沥青是高度防渗的粘合性和内聚性材料，能够承受瞬时高应力和在恒定负载作用下流动，它具有符合以下功能的构造路面的理想特性：i)对路面结构进行防水，使其对水分十分灵敏并有效防止雨水渗透；ii)在凝聚物之间提供紧密的结合和内聚力，能够承受车辆负载产生的崩解力学作用。

然而，在原生状态下，沥青具有流变和热机械特性，从而限制了其在铺路中的应用和实用性。例如，原生沥青的常规软化温度范围为50℃至60℃（流变失效温度或RFT）。然而，使用聚合物会使该温度提高，使RFT超过60℃，从而使沥青更加耐受与车辆滚动有关的摩擦损失。

另一个感兴趣的特性是，原生沥青具有典型的PG64-10的SUPERPAVE（高性能沥青路面）PG型性能等级。在聚合物的帮助下，PG范围可扩展至82-22PG级。

本发明发展用聚合物改性的沥青以降低道路沥青混凝土在生产、存储和应用中的能量要求。该改性沥青使用可通过高分子链的硫化、晶体形成或缠结而形成三维网络的聚合物。

通过聚合物将沥青改性的目的是：

a)在高温下产生更具粘性的粘合剂，从而减少构成承受层(bearinglayer)和增加刚度的混合料的永久变形；

b)减少因低温热效应和疲劳导致的裂纹，由此增加弹性；

c)拥有最佳粘合特性的粘合剂。

通常使用分子质量约为50,000至500,000道尔顿的生料状态的SBR弹性体组合物将沥青改性。如前文所述，弹性体以块状形式存储和商用，随后需要用户在现场进行粉碎或研磨，从而因能源消耗、劳动力和时间增加了沥青改性的总工艺成本。

为解决上述问题，现有技术尝试了各种解决方案。

一种解决方案是将SBR弹性体在水中乳化，以促进其加入沥青中。然而，对于分子量(Mw)超过100,000道尔顿的聚合物来说，乳化过程困难重重，此外，除沥青氧化产生过早老化因素，从而缩短铺路应用的有用寿命外，沥青改性过程采用的温度通常高于水的蒸发温度，引发水的闪蒸或突发的水蒸汽，这可导致意外发生。

这些经乳化的弹性体在沥青乳液中有一些应用，在现有技术中也是广为人知的。这些乳液是沥青和乳化剂的混合物，该乳化剂和水形成稳定的乳液，允许其施用在冷的沥青表面，即，温度低于100℃。

在美国专利6,136,899中描述了这些技术中的一种，其中可使用特定类型的SBR乳液改性沥青混凝土，从而大大改进其制备的沥青混凝土对可有效预防所用沥青混凝土产生挤压、车碾和低温开裂的耐性。这种SBR乳液几乎与所有类型的沥青相容，改性后的沥青具有极强水平的测力延度、强度和韧度。根据该专利，在其发明实践中用于改性沥青的SBR是如下物质的混合物：(i)平均Mw为至少约为300,000道尔顿的高分子量(Mw)苯乙烯-丁二烯橡胶；(ii)平均Mw低于约280,000道尔顿的低Mw苯乙烯-丁二烯橡胶；其中高Mw苯乙烯-丁二烯橡胶与低Mw苯乙烯-丁二烯橡胶的比例为约80:20至约25:75，且弹性体组合物要发挥作用还需要其他特性。

另一方面，美国专利6,503,968公开了苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和苯乙烯-丁二烯乳胶的沥青改物，其中涉及的沥青改性物包含5-30wt%的分散的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和70-95wt%的分散的苯乙烯-丁二烯乳胶，具有优良的抗塑性变形特性，同时预防低温开裂的发生。然而，如前文所述，由于该技术具有需要蒸发水分以恢复弹性体的缺点，在有些情况下，特别当在超过100℃的高温下改性沥青时，产生上述问题。此外，其应用需要大量的聚合物乳胶乳液，鉴于这些材料的固体含量在低于70%的水平波动，这影响最终的操作成本。

美国专利5,927,620公开了一种处理用于沥青组合物的屑状橡胶粒子的改良方法，其特征在于激活粒子以增强粒子的流变特性。通过向其加水形成屑状橡胶粒子的浆料。将浆料加热至85-90℃，使粒子中过量的油和化学物质释放至浆料中。将浆料干燥，制得具有增强的流变特性的细颗粒橡胶产品。这种材料的缺点是，它不再是原生态材料，而是与一些添加物(例如轮胎配制物的主要成分炭黑)混合而成的交联材料。

同样，美国专利6,884,831涉及采用分隔剂的改性沥青及制造其的方法，其特征在于，通过向聚合物改性剂材料如合成橡胶中添加分隔剂以预防橡胶再次聚集。该分隔剂的成分十分复杂，包括酚醛树脂(phenylformaldehyderesin)和蜡的混合物。尽管报道使用这种分隔剂在沥青中分散改性剂材料需要的时间缩短且改性沥青的粘度降低，但这种技术要求高温以使分隔剂并入聚合物中，并且由于其中包含了树脂和蜡，因此，其在乳液中的使用及在正常生产过程中并入聚合物原料变得成本高昂且难度大，因为添加剂和水不相容，显然非常难于乳化，由此使得整个过程因并入聚合物的能量需要和在沥青应用时需要加入其他处理剂和添加剂变得更加昂贵。

美国专利7,371,794和7,847,006中也发现了相同的缺点，其中提到包含酚醛树脂和蜡的同类型分隔剂，后者专利中还添加了沉淀法二氧化硅。显而易见，这些包括蜡和树脂的添加剂的缺点已十分普遍，其中在聚合物中添加分隔剂的优选温度超过100℃，以及为增加树脂和蜡的流动性，预热步骤十分必要。

同样，美国专利申请2010/0187718涉及制备改性聚合物的方法，其特征在于通过使用交联剂，用挤压的方式再包胶(re-capsulating)聚合物，交联剂与合成橡胶粒子材料混合形成混合物，然后将该混合物加热，运送至挤出机。挤出机进一步加热该混合物，产生改性聚合物材料的线料，然后将该线料冷却并造粒，形成再包胶的改性聚合物小颗粒。在粒料中添加其他专利中描述的同类型分隔剂或防粘连剂，即酚醛树脂和蜡，以防止改性聚合物再聚集。

上文提及的美国专利中描述的改性剂材料或防粘连添加剂具有能够解决生料弹性体颗粒结块问题的性能，但由于其中包含树脂和蜡，制备过程中会产生许多问题，由于使用的温度，弹性体生产过程中干燥系统中的问题，以及增加内部压力并需要更多添加剂或处理，使得其应用将十分困难且价格昂贵。

因此，现有技术中并未提出或描述自由流动颗粒状生料弹性体组合物，该组合物除了允许以颗粒形式商业化、储存和应用之外，还能够提高橡胶进一步应用的性能，尽管使用了防粘连剂或分隔剂，但仍能够维持弹性体组合物作为沥青改性材料、或粘合剂或进行典型橡胶应用时的性能。此外，没有任何技术允许在不需要进一步处理或使用更多添加剂的情况下并入防粘连剂或分隔剂，同时又能在最后应用中不损害弹性体的性能，在长时间储存和重量较大时达到防粘连效果，从而允许以屑粒、小球或颗粒形式商业化。

发明概述

发明目的

考虑到现有技术的缺陷，本发明的目的是提供自由流动的颗粒状生料弹性体组合物，该组合物能够以自由流动的颗粒状形式获得、储存并实现商业化，在运输和使用过程中允许长时间保持此形式，无需再次压缩且避免形成大块而应用困难。

此外，本发明的另一个目的是提供自由流动的粒状生料弹性体组合物，使得除了在最后应用阶段保持原材料的预期性能之外，其在一些应用中使用时增强某些性能，但无需进一步处理或使用添加剂。

本发明的另一个目的是提供自由流动的粒状生料弹性体组合物，使得其可以比现有技术中相同应用中使用的其他组合物的用量更少。

本发明的另一个目的是提供获得自由流动的粒状弹性体组合物的方法，使其轻松用于乳化应用且生产时无需加热，在生料弹性体组合物生产过程中，无需使用蜡或复合添加剂，但允许在最后应用如沥青、沥青乳液、添加剂或橡胶成型中容易进一步处理。

本发明的另一个目的是通过添加自由流动的粒状生料弹性体组合物（包括在沥青乳液中的使用）提供具有增强的机械性能的改性沥青。

本发明的另一目的是提供粘合剂组合物，其粘合性能保持高于作为粘合剂应用所要求的最低参数，但为自由流动的粒状且没有显示聚集。

上述所有目的均由如下生料弹性体组合物实现，该组合物包括分子量为50000至400000Da的弹性体和包含可乳化无机填充剂的防粘连剂。获得该组合物的方法包括在生料弹性体的最后干燥阶段添加防粘连剂的步骤，其中防粘连剂可以乳液或固体形式添加，无需预处理或额外加热来并入。

附图简介

所附权利要求中特别列出了本发明的新特征。然而，阅读下列具体实施方式的详细描述与附图时，将会更好地理解发明本身以及其他目的和优势，其中：

图1是显示根据本发明研发的获得自由流动的颗粒状生料弹性体组合物的方法的步骤顺序的方框图。

图2显示了所述自由流动的颗粒状生料弹性体组合物的几种具体实施方式的最高流变失效温度(RFT)。

图3显示了所述自由流动颗粒状弹性体组合物的另外的具体实施方式的最高流变失效温度(RFT)。

发明详述

尽管无机填充剂对弹性体组合物的性能会产生正常影响，但通过使用可乳化的无机填充剂，本发明可提供自由流动颗粒状弹性体组合物，该组合物能够以自由流动颗粒形式获得、储存并实现商业化，在运输和使用过程中能够长时间保持此形式，无需再次压缩，除了在最终应用中保持原材料的预期性能外，还能够在一些应用中使用时增强一些性能，无需进一步处理或使用添加剂。

根据本发明的原理，所述自由流动的颗粒状生料弹性体组合物包含：

a)分子量为50,000至400,000Da的生料弹性体；和

b)总重量为0.1%至15%的防粘连剂，其包含能够在水中形成乳液的无机填充剂。

在此使用的术语“生料弹性体”指的是，从聚合过程中获得后未经过交联、硫化或化学处理的任何弹性体。

在本发明的优选实施方式中，弹性体选自溶液-SBR、乳液-SBR、SB二嵌段共聚物和递变三嵌段共聚物，但丁二烯含量高于60%重量比的苯乙烯-丁二烯共聚物是特别优选的。

递变三嵌段共聚物包括但不仅限于，由不同大小和嵌段数目的苯乙烯(S)、丁二烯(B)和/或异戊二烯(I)的嵌段共聚物制成的弹性体和热塑性弹性体。此类弹性体和热塑性弹性体的实例包括(S/B-富含)-(B/S-富含)-S、(S/I-富含)-(I/S-富含)-S、(S/B)-S、(S/I)-S、(S/B)m-S和(S/I)m-S（其中m为整数）、S-(S/B-富含)-(B/S-富含)-S、S-(S/I-富含)-(I/S-富含)-S、S-(B/S-富含)-(S/B-富含)-(B/S-富含)-S、S-(I/S-富含)-(S/I-富含)-(I/S-富含)-S、[S-(B/S-富含)-(S/B-富含)]n-X、[S-(I/S-富含)-(S/I-富含)]n-X、X-[S-(B/S-富含)-(S/B-富含)]n、X-[S-(I/S-富含)-(S/I-富含)]n（其中X是偶联剂或多官能引发剂的残基，n是2至大约30的整数）递变三嵌段共聚物及其经氢化、选择性氢化和部分氢化的对应物。美国专利申请13/361,740公开了这些递变三嵌段共聚物，该专利申请经引用纳入此处。

至于防粘连剂中所含的无机填充剂，它们选自金属碳酸盐、金属硫酸盐、金属氧化物、金属氢氧化物、金属硅铝酸盐、氧化铝、二氧化硅、滑石及其组合，并结合同样能够在水中形成乳液的相容乳化剂；无机填充剂优选选自碳酸钙、硫酸镁、氧化钙、二氧化钛、氢氧化钙、硅铝酸钾、硅铝酸钙、氧化铝、二氧化硅、滑石及其组合，无机填充剂更优选选自硫酸镁、二氧化钛、氢氧化钙、二氧化硅、硅铝酸钾、硅铝酸钙、滑石及其组合；乳化剂无机填充剂选自碳原子数少于20的有机脂肪酯（更优选硬脂酸盐）的碱金属盐。

在特别优选的实施方式中，防粘连剂包含下列成分：

a)3-9%w/w的氢氧化钙；

b)0.3-1.1%w/w的滑石；

c)0.5-2%w/w的二氧化钛；

d)0.3-1%w/w的铝硅酸钙；

e)0.2-0.7%w/w的铝硅酸钾

f)0.5-1.5%w/w的硫酸镁；

g)75-85%w/w的二氧化硅；以及

h)7-11%w/w的硬脂酸钙。

可使用粉末形式或含量为大约5%重量到大约50%重量的水基乳液形式的防粘连剂。在本发明的具体实施方式中，按重量计算，添加2%至8%的防粘连剂。

本发明中的自由流动的颗粒状生料弹性体组合物的最大粒度为2英寸，在190°、2.16kg和在200℃、5kg分别测得的熔体流动指数为3至13.1克/10分钟，连续90个小时在50℃持续施加2.76千克力之后，需要最大15千克力再次恢复至颗粒状。

获得本发明中自由流动的颗粒状生料弹性体组合物的方法，如图1所示，包括以下步骤：

a)通过溶液聚合法聚合至少一种单体，以获得弹性体屑粒；

b)形成弹性体屑粒的水悬浮液，以去除聚合溶剂和残留物；

c)将水悬浮液脱水至最大含水量达到25重量%；

d)添加0.1%至15%的含有能够在水中形成乳液的无机填充剂的防粘连剂；

e)干燥脱水后的悬浮液至最大含水量达到1%；和

f)将弹性体微粒化，形成最大粒度为2英寸的自由流动的颗粒状生料弹性体组合物。

所述方法中的聚合和悬浮步骤在现有技术中是众所周知，聚合作用和悬浮的具体条件是本领域技术人员容易知道的且取决于所得弹性体的最终应用。

在本发明的特别优选的实施方式中，通过使用单螺杆芯轴类型的挤出设备执行脱水步骤，其中螺杆盖在挤出设备的较低部分设置了凸条(rib)，部分敞开以便排出挤压出来的水，但不会使湿的弹性体块排出。

同样地，通过挤压工序执行干燥步骤。优选通过挤出设备料斗添加防粘连添加剂。对于干燥步骤，特别优选具有可变构造的单螺杆挤出设备。

在干燥步骤采用挤压工艺的优选实施方式中，将离开挤出机的弹性体立即粒化，然后将所得粒料任选进一步干燥，优选通过采用热空气的流化床工艺。

在本发明的其他实施方式中，再次向最终获得的粒料喷洒固含量为约5%-约50%重量的乳液形式的防粘连添加剂。

本发明的自由流动的颗粒状生料弹性体组合物可以用袋子或硬纸箱包装，至多1吨；其形状将保持至少一年，期间自由流动且不会再聚结。

本发明的自由流动的颗粒状生料弹性体组合物可用作粘合剂组合物，该组合物在粘合剂应用所需的最小参数以上保持其粘合特性，甚至当其为自由流动的颗粒形态和不聚集时也是如此，尽管其含有无机化合物。另外，通过在沥青中添加1-6%重量的所述自由流动的颗粒状生料弹性体组合物，本发明的自由流动的颗粒状生料弹性体组合物可用于获得改性沥青。由此获得的改性沥青的最高流变失效温度(RFT)为至少90℃。而且，通过在沥青乳液中添加1-6%重量的所述自由流动的颗粒状生料弹性体组合物，本发明的自由流动的颗粒状生料弹性体组合物可用于获得改性沥青乳液。

实施例

使用本发明的方法，进行脱水和干燥挤压工艺，获得含有SBR弹性体的本发明具体实施方式的不同粒料，在不添加防粘连添加剂以及含有不同用量的添加防粘连添加剂的情况下，对其进行性能评估。所有实施例的脱水步骤均通过称为单螺杆芯轴类型的挤出设备予以实施。

进而，所有实施例的干燥步骤都通过具有可变构造的单螺杆类型的挤出设备予以实施，将离开挤出机的弹性体立即粒化，所获的粒料通过流化床工艺用热空气进行干燥，但实施例1和实施例3除外。

实施例1—不含防粘连剂的生料弹性体。

如上所述获得SBR弹性体，采用的分子量为109,000道尔顿，单体配比为25/75苯乙烯/丁二烯，但此过程中未使用防粘连剂。本实施例获得的材料命名为E1，对其表征并用作测试中的对比参考。

实施例2—本发明的含防粘连剂的生料弹性体。

SBR弹性体可按实施例1中的描述获得，但在进行干燥步骤前，将防粘连剂添加至挤出机中。防粘连剂是碳酸钙、硫酸镁、氧化钙、氢氧化钙、硅铝酸钾、铝硅酸钙、氧化铝、二氧化钛、二氧化硅和滑石的混合体，组合使用硬脂酸钠作为相容乳化剂。可使用粉末形式或水基乳液形式的防粘连剂并以不同比例加入。分别使用（基于干物质）为2%、3.5%和6%重量的防粘连剂，通过此工艺进行实施例2A、2B和2C。对得到的材料进行进一步表征和测试。

实施例3—不含防粘连剂的生料弹性体。

SBR弹性体可按上述方法获得，此次采用的分子量为240,000道尔顿，单体配比为15/85苯乙烯/丁二烯，但此过程中未使用防粘连剂。本实施例所获得的材料命名为E3，对其表征并用作测试中的对比参考。

实施例4—本发明的含防粘连剂的生料弹性体。

SBR弹性体可按实施例3中的描述获得，但在进行干燥步骤前，将防粘连剂添加至挤出机中。防粘连剂是碳酸钙、硫酸镁、氧化钙、氧化铝、二氧化钛、二氧化硅和滑石粉的混合体，组合使用硬脂酸钠作为相容乳化剂。使用粉状防粘连剂，并且以不同比例添加，但挤出机是具有可变构造的单螺杆类型的设备。分别使用（基于干物质）为2%、3.5%和6%重量的防粘连剂，通过此工艺进行实施例4A、4B和4C。对得到的材料进行进一步表征和测试。

对于实施例中获得的所有材料，都要对两个“关键”参数进行测量。首先测量粘合性，从而确定材料是否可以用于粘合剂应用中。下表1列出了所有材料的测量结果：

表1—粘合性

性质	规格	E1	E2-A	E-2-B	E2-C
						177℃的布鲁克费尔德粘度，cP	最大5741	5289	5301	5423	5507
软化温度，℃	最小75	75	75.6	76	76.9
						张力，MPa	最小1.4	1.5	1.4	1.4	1.4
环形初粘力，kgf	最小1.59	4.08	4.22	4.31	4.40
						剥离力，kgf	最小1.81	3.81	3.76	3.72	3.63
剪切，分钟	最小33	55	52	48	44

不难看出，尽管本发明添加了防粘连剂，但即使粘合性如预期的受到损害，参数却依然高于这些弹性体作为粘合剂进行应用所要求的最小值，这是出乎意料的，因为通常无机填充剂会严重影响这些性质。

此外，对材料样品进行压缩测试。该测试包括，用实施例的每种材料填充体积为628.3cm³的空心圆柱体（高12.5cm，底部直径8cm）。将材料填充至圆柱体中，另一个重达2.76kg的圆柱体放置在材料上，而整个系统在50℃保持90个小时。90个小时后，针对所有材料，将材料取出圆柱体后，测量再次粒化所需的力，结果如下：

表2—将压缩测试中形成的块状物分成颗粒所需的力度

压缩测试模拟材料的存放条件，即为期6个月，并且在材料的最后一层上的材料重量至少为700kg。

下表3列出了压缩测试的结果。

表3—压缩测试后松散材料需要的力度。

E1

E2-A

E2-B

E2-C

E3

E4-A

E4-B

E4-C

力度(kgf)

>160

>40

>30

<10

>160

30-40

<15

<5

根据上述结果，显而易见的是，本发明的材料需要很小的力便可恢复颗粒状，相当于用手指压材料。因此，根据本发明的原理获得的材料可以粒料存储和运输，而没有任何聚集和形成块体的风险。

实施例5—比较防粘连剂

对包含实施例1中的SBR弹性体和用作防粘连剂的不同材料的组合物（对应于实施例5A至5O）进行压缩测试，以便比较各自的性能。使用的添加剂分别是：Petrolite01分散剂(E5A)、微粒化的羟化聚乙烯蜡(E5B)、硬脂酸钙(E5C)、工业滑石(E5D)、碳酸钙(E5E)、Barbe237（乳化碳酸钙）(E5F)、芥酸酰胺(E5G)、油酸酰胺(crodamide)(E5H)、滑石(E5I)、硬沥青(E5J)、硅藻土(E5K)、试剂A(E5L)、试剂B(E5M)、Aquastab试剂（粉碎微粒化聚乙烯）(E5N)和本发明的添加剂(E5O)。结果如表4所示：

表4—压缩测试中一些防粘连添加剂的性能

由上可知，本发明的材料与利用其他防粘连剂改性的弹性体相比，经过压缩测试后恢复颗粒状态需要较小的力。

现在，为了测量本发明材料的特性，这些材料作为沥青改性剂进行测试。将材料添加至沥青级AC-20，在25℃的渗透性为60-801/10mm；将温度提升至170-195℃，以每分钟600转的速度搅动。

表5.—样品1和2SBR嵌段共聚物（苯乙烯-丁二烯比率为25/75）和含防粘连添加剂的SBR粒料的改性沥青的结果。

由表5结果可以看出，添加剂不影响主要热-机械性质。例如，25℃的扭转弹性回复率表明添加剂甚至轻微改善了该性质，大多数参数诸如渗透性、粘度和扩散时间等有所改善，或者与现有技术中使用的不添加防粘连剂的典型嵌段弹性体保持一致。在粘度的特定情况下，SHRP-SUPERPAVE标准规定135℃的最大允许粘度为3000cP，这在所有情况下都得以实现。

还测试了样品的最高流变失效温度(RFT)。这是指如下温度：在此温度下，沥青变形角度除以复数模量或硬度的比值低于或等于1kPa，是改性沥青的基本流变规格。

采用本发明不同量的聚合物组合物时的RFT见图2。很容易看出，使用本发明极少量的聚合物组合物即可达到所需高温，这表明用于保持粒料形状的抗粘连剂不仅没有破坏沥青的特性，而且该组合物还改善了其特性，因为达到相同的RFT需要较少量的弹性体，对于诸如机场沥青等的非常苛刻的应用，RFT设置为66℃。

对实施例3和4进行同样的测试，结果见表6和图3，同样表明本发明组合物作为改性剂不影响沥青的特性，而是改善了改性沥青的一些特性。

表6.—实施例3和4的240000Da的SBR嵌段共聚物（苯乙烯-丁二烯比率为15/85）和含防粘连添加剂的SBR粒料的改性沥青的结果。

实施例6—沥青乳液

对本发明的材料进行测试，并与用于芯片密封剂的沥青乳液的传统产品进行比较。评估的材料为EVA(E6A)、butonal(E6B)、实施例1的SBR弹性体（E6C和E6D）以及实施例2A和2B中获取的材料（E6E和E6F）。

结果如表7所示。

表7.用于芯片密封剂的沥青乳液的结果

从表7的结果可以看出，添加剂不影响用于芯片密封剂的沥青乳液的特性，相反地，与传统用于该用途的产品相比，甚至在使用较少量本发明的材料时也提高了粘附性能。

因此，不应只在实施例方面解释本发明，因为在说明书中已充分说明了诸如本发明中使用的防粘连剂的不同弹性体或具体组合物的诸多变化。因此，本发明应只限定在所附权利要求的范围内。

Claims (25)

1.一种自由流动的颗粒状生料弹性体组合物，包括：

a)分子量为50,000至400,000Da的生料弹性体；和

b)总重量为1％至15％的防粘连剂，其含有能够在水中形成乳液的无机填充剂，其中所述防粘连剂不作为自由流动的颗粒状组合物的外部层施用。

2.根据权利要求1的弹性体组合物，其中所述弹性体选自溶液法SBR、乳液法SBR、SB二嵌段共聚物和递变三嵌段共聚物。

3.根据权利要求2的弹性体组合物，其中所述弹性体是苯乙烯–丁二烯共聚物，其丁二烯含量高于60％重量/重量。

4.根据权利要求1的弹性体组合物，其中包含在防粘连剂中的无机填充剂选自金属碳酸盐、金属硫酸盐、金属氧化物、金属氢氧化物、金属铝硅盐酸、二氧化硅、滑石和它们的组合，与同样能够在水中形成乳液的可相容乳化剂联用。

5.根据权利要求4的弹性体组合物，其中包含在防粘连剂中的无机填充剂选自碳酸钙、硫酸镁、氧化钙、二氧化钛、氢氧化钙、硅铝酸钾、硅铝酸钙、氧化铝、二氧化硅、滑石和它们的组合。

6.根据权利要求5的弹性体组合物，其中包含在防粘连剂中的无机填充剂选自硫酸镁、二氧化钛、氢氧化钙、二氧化硅、硅铝酸钾、硅铝酸钙、滑石和它们的组合。

7.根据权利要求4的弹性体组合物，其中相容的乳化剂选自少于20个碳原子的有机脂肪酸酯的碱性盐。

8.根据权利要求7的弹性体组合物，其中相容的乳化剂是硬脂酸盐。

9.根据权利要求1的弹性体组合物，其中防粘连剂包括：

a)3-9％w/w的氢氧化钙；

b)0.3-1.1％w/w的滑石；

c)0.5-2％w/w的二氧化钛；

d)0.3-1％w/w的铝硅酸钙；

e)0.2-0.7％w/w的铝硅酸钾

f)0.5-1.5％w/w的硫酸镁；

g)75-85％w/w的二氧化硅；和

h)7-11％w/w的硬脂酸钙。

10.根据权利要求1的弹性体组合物，其中所述防粘连剂可以以粉末形式使用或是作为固含量为5重量％至50重量％的水基乳液使用。

11.根据权利要求1的弹性体组合物，其中所述防粘连剂以2重量％～8重量％添加。

12.根据权利要求1的弹性体组合物，其中颗粒的最大粒度为2英寸。

13.根据权利要求1的弹性体组合物，其中该组合物的熔体流动指数为3至13.1克/10分钟。

14.根据权利要求1的弹性体组合物，其中在50℃持续施加2.76千克的压力达90个小时后，需要最大为120kgf的力使组合物松散成颗粒。

15.制备根据权利要求1的自由流动的颗粒状生料弹性体组合物的方法，包括以下步骤：

a)通过溶液聚合法聚合至少一种单体，以获得弹性体屑粒；

b)形成弹性体屑粒的水悬浮液，去除聚合溶剂和残留物；

c)将水悬浮液脱水至最大含水量达到25重量％；

d)添加1％至15％的含有能够在水中形成乳液的无机填充剂的防粘连剂；

e)干燥脱水后的悬浮液至最大含水量达到1％；和

f)将弹性体粒化，形成最大粒度为2英寸的自由流动的颗粒状生料弹性体组合物，

其中所述防粘连剂不作为自由流动的颗粒状组合物的外部层施用。

16.根据权利要求15的制备弹性体组合物的方法，其中所述脱水步骤通过称为单螺杆芯轴类型的挤出设备进行。

17.根据权利要求15的制备弹性体组合物的方法，其中所述干燥步骤通过挤压工艺进行。

18.根据权利要求16的制备弹性体组合物的方法，其中所述干燥步骤通过具有可变构造的单螺杆挤出设备进行。

19.根据权利要求16的制备弹性体组合物的方法，其中所述弹性体组合物在另一步骤中通过流化床使用热空气额外进行干燥。

20.粘合剂组合物，其包括根据权利要求1的组合物。

21.根据权利要求20的粘合剂组合物，其中在177℃的布鲁克费尔德粘度最大为5741cP，软化温度为至少75℃，张力为至少1.4MPa，环形初粘力为至少1.59lbf，剥离力为至少1.81lbf，并且剪切为至少33分钟。

22.一种改性沥青乳液，其包括沥青乳液和弹性体，其中所述弹性体为根据权利要求1的自由流动的颗粒状生料弹性体组合物。

23.根据权利要求22的改性沥青乳液，其中为了达到与所述沥青乳液相同的粘附力，使用少量的所述弹性体组合物。

24.一种改性沥青，其包括沥青和弹性体，其中所述弹性体为根据权利要求1的自由流动颗粒状生料弹性体组合物。

25.根据权利要求24的改性沥青，其中在加工所述改性沥青时，最高流变失效温度(RFT)为至少90℃。