CN105899561A - 聚合物和沥青组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明的聚合物是包含共轭二烯单体单元和乙烯基芳香族单体单元的聚合物,其中,上述聚合物具有以乙烯基芳香族单体单元为主体的聚合物嵌段(A)以及包含共轭二烯单体单元和乙烯基芳香族单体单元的聚合物嵌段(B),上述聚合物嵌段(A)的含量为10质量%以上40质量%以下,上述聚合物的堆积密度为0.05g/mL以上0.45g/mL以下,上述聚合物的比表面积为0.10m2/g以上0.60m2/g以下。

Description

聚合物和沥青组合物
技术领域
本发明涉及聚合物和沥青组合物。
背景技术
一直以来,沥青组合物被广泛用于道路铺砌、防水片材、隔音片材、屋面材料等用途中。此时,进行了多种向沥青中添加各种聚合物来改善其性质的尝试。作为该聚合物,使用了乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、橡胶乳液、由共轭二烯和乙烯基芳香族烃形成的嵌段共聚物等。
近年来,伴随着道路通行车辆的增多或高速化这样的情况,对于具有优异的强度、耐磨耗性的沥青组合物的需求日益增加。因此需要更高的软化点、伸长率或弹性模量等机械强度,从而要求嵌段共聚物在沥青组合物中的分散性。
例如,在专利文献1中公开了一种使用下述共聚物的沥青组合物,该共聚物由具有特殊结构的共轭二烯和乙烯基芳香族烃形成。
另外,在专利文献2中公开了一种屋面瓦用沥青组合物,其含有由乙烯基芳香族烃和共轭二烯形成的嵌段共聚物、填料。
在专利文献3中公开了一种含有发泡剂作为添加剂的沥青组合物;另外,在专利文献4中公开了一种硫化的沥青组合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:美国专利申请公开第2003/0149140号说明书
专利文献2:美国专利第6120913号说明书
专利文献3:日本特开平10-219117号公报
专利文献4:日本特表2005-513177号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是,在专利文献1~4所公开的方法中也仍未得到令人满意的结果,希望进行进一步的改良。
本发明是鉴于上述现有技术所具有的课题进行的,其目的在于提供一种在制成沥青组合物时可发挥出优异的分散性的聚合物。
解决课题的手段
本发明人为了解决上述课题对于包含聚合物和沥青的组合物的特性改良进行了深入研究。结果发现,具有特定构成的聚合物在制成沥青组合物时发挥出了优异的分散性,从而完成了本发明。
即,本发明如下所述。
[1]
一种聚合物,其是包含共轭二烯单体单元和乙烯基芳香族单体单元的聚合物,其中,
上述聚合物具有以乙烯基芳香族单体单元为主体的聚合物嵌段(A)以及包含共轭二烯单体单元和乙烯基芳香族单体单元的聚合物嵌段(B),
上述聚合物嵌段(A)的含量为10质量%以上40质量%以下,
上述聚合物的堆积密度为0.05g/mL以上0.45g/mL以下,
上述聚合物的比表面积为0.10m2/g以上0.60m2/g以下。
[2]
如[1]中所述的聚合物,其中,上述共轭二烯单体单元中的双键的氢化率为95mol%以上。
[3]
如[1]中所述的聚合物,其中,上述共轭二烯单体单元中的双键的氢化率为0mol%以上且小于50mol%。
[4]
如[1]中所述的聚合物,其中,上述共轭二烯单体单元中的双键的氢化率为50mol%以上且小于95mol%。
[5]
如[1]~[4]中任一项所述的聚合物,其中,上述比表面积为0.30m2/g以上0.60m2/g以下。
[6]
如[1]~[4]中任一项所述的聚合物,其中,上述比表面积为0.10m2/g以上且小于0.30m2/g。
[7]
如[1]~[6]中任一项所述的聚合物,其中,通过网孔为3.35mm的筛且不通过网孔为0.425mm的筛的成分小于全部粒屑的80质量%。
[8]
如[1]~[7]中任一项所述的聚合物,其中,该聚合物的峰值分子量小于20万。
[9]
如[1]~[8]中任一项所述的聚合物,其中,上述乙烯基芳香族单体单元的含量为20质量%以上60质量%以下。
[10]
如[1]~[9]中任一项所述的聚合物,其中,相对于上述聚合物嵌段(B)中的乙烯基芳香族单体单元的含量100质量%,由2个~6个乙烯基芳香族单体单元形成的短链乙烯基芳香族单体聚合部分的含量为50质量%以上。
[11]
如[10]中所述的聚合物,其中,上述短链乙烯基芳香族单体聚合部分的含量为70质量%以上。
[12]
如[1]~[11]中任一项所述的聚合物,其中,该聚合物具有官能团。
[13]
一种沥青组合物,其包含0.5质量份以上50质量份以下的[1]~[12]中任一项所述的聚合物和100质量份的沥青。
[14]
一种沥青组合物,其含有混合物和沥青,该混合物包含[1]~[12]中任一项所述的聚合物和嵌段共聚物(a),
上述嵌段共聚物(a)具有至少一个以乙烯基芳香族单体单元为主体的聚合物嵌段(A’)以及至少一个以共轭二烯单体单元为主体的聚合物嵌段(C),
相对于上述沥青100质量份,上述混合物的含量为0.5质量份以上50质量份以下,
上述混合物中的嵌段共聚物(a)的含量为15质量%~85质量%。
[15]
如[13]或[14]中所述的沥青组合物,其进一步包含0.03质量份以上3质量份以下的硫或者硫系化合物。
发明的效果
本发明的聚合物在制成沥青组合物时能够发挥出优异的分散性。
具体实施方式
下面对本发明的实施方式(下面称为“本实施方式”)进行详细说明。本发明并不限于以下的本实施方式,可以在其要点的范围内进行各种变形来实施。
<聚合物>
本实施方式的聚合物是包含共轭二烯单体单元和乙烯基芳香族单体单元的聚合物。另外,本实施方式的聚合物具有以乙烯基芳香族单体单元为主体的聚合物嵌段(A)以及包含共轭二烯单体单元和乙烯基芳香族单体单元的聚合物嵌段(B),上述聚合物嵌段(A)的含量为10质量%以上且小于40质量%以下。此外,本实施方式的聚合物的堆积密度为0.05g/mL以上0.45g/mL以下、比表面积为0.10m2/g以上0.60m2/g以下。
本实施方式的聚合物由于如上述那样来构成,因而在制成沥青组合物时能够发挥出优异的分散性。
下文中有时将未氢化(加氢)的情况以及氢化前的本实施方式的聚合物记载为“基础非氢化聚合物”。另外,有时将氢化后的本实施方式的聚合物记载为“氢化聚合物”。
在本实施方式的聚合物中,所谓共轭二烯单体单元是共轭二烯类化合物发生聚合而产生的每1个共轭二烯类化合物的单元。
共轭二烯类化合物为具有一对共轭双键的二烯烃,作为共轭二烯类化合物的示例为1,3-丁二烯、2-甲基-1,3-丁二烯(异戊二烯)、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、1,3-戊二烯、2-甲基-1,3-戊二烯、1,3-己二烯等,但不限定于此。其中优选为1,3-丁二烯和异戊二烯。共轭二烯类化合物不仅可使用一种,也可以使用两种以上。
在本实施方式的聚合物中,所谓乙烯基芳香族单体单元是乙烯基芳香族化合物聚合而产生的每1个乙烯基芳香族化合物的单元。
作为乙烯基芳香族化合物的示例可以举出但不限于苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、二乙烯基苯、1,1-二苯基乙烯、N,N-二甲基-对氨基乙基苯乙烯、N,N-二乙基对氨基乙基苯乙烯等。乙烯基芳香族化合物不仅可使用一种,也可以使用两种以上。
在本实施方式中,聚合物嵌段(A)是以乙烯基芳香族单体单元为主体的嵌段。此处的“以乙烯基芳香族单体单元为主体”是指,聚合物嵌段(A)中所包含的乙烯基芳香族单体单元为60质量%以上、优选为80质量%以上、更优选为90质量%以上、进一步优选为95质量%以上。对于上限没有特别限定,优选为100质量%以下、优选为99质量%以下。如上所述,作为聚合物嵌段(A)中的乙烯基芳香族单体单元的含量,优选大于95质量%且为100质量%以下、更优选为96质量%以上100质量%以下、进一步优选为97质量%以上100质量%以下。
聚合物嵌段(A)的含量相对于本实施方式的聚合物为10质量%以上40质量%以下。聚合物中的聚合物嵌段(A)的含量处于上述范围内时,可得到软化点高的沥青组合物。聚合物嵌段(A)为高配比时可得到软化点更高的沥青组合物,因而优选聚合物嵌段(A)的含量多。从提高软化点的观点出发,聚合物嵌段(A)的含量为10质量%以上、优选为13质量%以上、更优选为16质量%以上、进一步优选为17质量%以上。另外,从本实施方式的聚合物或沥青组合物的柔软性和高温储藏稳定性、耐候性的观点出发,聚合物嵌段(A)的含量为40质量%以下、优选为35质量%以下、更优选为33质量%以下、进一步优选为30质量%以下、更进一步优选为26质量%以下、更加优选为23质量%以下、进而更加优选为21质量%以下。
从沥青组合物的软化点、高温储藏稳定性的观点出发,聚合物中的聚合物嵌段(A)的含量优选为15质量%以上35质量%以下、更优选为20质量%以上30质量%以下。
本实施方式中的聚合物嵌段(A)的含量可以使用通过下述方法求出的乙烯基芳香族聚合物嵌段成分的质量(其中不包括平均聚合度为约30以下的乙烯基芳香族聚合物嵌段成分),由下式来求出;在所述方法中,将四氧化锇作为催化剂,利用叔丁基过氧化氢将聚合物氧化分解(I.M.KOLTHOFF等,J.Polym.Sci.1,p.429(1946)中记载的方法)。
聚合物嵌段(A)的含量(质量%)=(乙烯基芳香族聚合物嵌段成分的质量/聚合物的质量)×100
由于聚合物被氢化的情况下的聚合物中的聚合物嵌段(A)的含量与聚合物嵌段(A)相对于基础非氢化聚合物的含量大致相等,因而在本实施方式中,聚合物被氢化的情况下的聚合物中的聚合物嵌段(A)的含量可以以基础非氢化聚合物中的聚合物嵌段(A)的含量的形式来求出。
在本实施方式中,聚合物嵌段(B)是指包含共轭二烯单体单元和乙烯基芳香族单体单元的嵌段,聚合物嵌段(B)中的乙烯基芳香族单体单元的含量优选为10质量%以上且小于60质量%。
从高温储藏稳定性、软化点、分散性的观点出发,实施方式的聚合物中的包含共轭二烯单体单元和乙烯基芳香族单体单元的共聚物嵌段(B)中所包含的乙烯基芳香族单体单元的含量优选为10质量%以上、更优选为20质量%以上、进一步优选为25质量%以上。
另外,从粘度、分散性的观点出发,上述共聚物嵌段(B)中所包含的乙烯基芳香族单体单元的含量优选小于60质量%、更优选为50质量%以下、进一步优选为40质量%以下、更进一步优选为35质量%以下、更加优选为30质量%以下。
特别是作为聚合物嵌段(B)中的乙烯基芳香族单体单元的含量范围,优选为10质量%以上50质量%以下、更优选为10质量%以上40质量%以下。
聚合物嵌段(B)优选为无规嵌段。此处的“无规”是指聚合物中的乙烯基芳香族单体单元的连续为10个以下的状态。
需要说明的是,在本实施方式的聚合物中,共聚物嵌段(B)中的乙烯基芳香族单体单元含量(RS)是从聚合物中的乙烯基芳香族单体单元的含量(TS)中减去上述以乙烯基芳香族单体单元为主体的嵌段(A)的含量(BS)而求出的。
具体地说,上述含量(RS)可通过RS(质量%)=(TS-BS)/(100-BS)×100来求出。
从与沥青的溶解性和软化点的观点出发,本实施方式的聚合物中的聚合物嵌段(B)的含量优选为60质量%以上90质量%以下、更优选为65质量%以上85质量%以下、进一步优选为70质量%以上80质量%以下。
相对于为了聚合聚合物嵌段(A)而使用的全部乙烯基芳香族单体单元量(质量%),乙烯基芳香族单体聚合物嵌段量(质量%)、即嵌段率优选为16.6%以上96.5%以下、更优选为20%以上90%以下、进一步优选为25%以上85%以下。通过使该嵌段率为上述的优选范围,具有软化点与分散性的平衡优异的倾向。
本实施方式中的嵌段率可以使用后述实施例中聚合物中的乙烯基芳香族单体单元的含量(苯乙烯含量)和聚合物中的聚合物嵌段(A)的含量的值通过下式计算出。
嵌段率=聚合物中的聚合物嵌段(A)的含量/聚合物中的乙烯基芳香族单体单元的含量×100(%)
在本实施方式中,乙烯基芳香族单体单元的含量相对于聚合物优选为20质量%以上60质量%以下。聚合物中的乙烯基芳香族单体单元的含量处于上述范围内时,具有可得到软化点、伸长率优异的沥青组合物的倾向。
从沥青组合物的软化点、伸长率、高温储藏稳定性、分离稳定性、耐热老化性的观点出发,聚合物中的乙烯基芳香族单体单元的含量优选为20质量%以上、更优选为25质量%以上、进一步优选为33质量%以上、更进一步优选为37质量%以上、更加优选为40质量%以上。另外,从沥青组合物的伸长率、耐候性、柔软性的观点出发,上述含量优选为60质量%以下、更优选为50质量%以下、进一步优选为48质量%以下、更进一步优选为45质量%以下。
从沥青组合物的软化点、伸长率等的平衡的观点出发,聚合物中的乙烯基芳香族单体单元的含量更优选为25质量%以上55质量%以下、进一步优选为30质量%以上55质量%以下、更进一步优选为30质量%以上50质量%以下。
乙烯基芳香族单体单元的含量可以通过后述实施例记载的方法来测定。
需要说明的是,聚合物被氢化的情况下,由于乙烯基芳香族单体单元相对于聚合物的含量与乙烯基芳香族单体单元相对于基础非氢化聚合物的含量大致相等,因而聚合物被氢化的情况下的乙烯基芳香族单体单元的含量可以以乙烯基芳香族单体单元相对于基础非氢化聚合物的含量的形式来求出。
在本实施方式中,从沥青组合物的软化点、伸长率的方面考虑,相对于基础非氢化无规聚合物中的共轭二烯单体单元的总含量,构成乙烯基键合(为1,2键合和/或3,4键合)的共轭二烯单体单元的含量(以下也称为乙烯基键合量)优选为15mol%以上50mol%以下、更优选为18mol%以上45mol%以下、进一步优选为18mol%以上40mol%以下、更进一步优选为21mol%以上40mol%以下、更加优选为21mol%以上32mol%以下、进一步更加优选为24mol%以上30mol%以下。
乙烯基键合量可通过NMR测定,具体地说,可通过后述实施例中记载的方法求出。
需要说明的是,包含共轭二烯单体单元的共聚物嵌段中的乙烯基含量的分布并无限定。
基础非氢化无规聚合物中的共轭二烯单体单元的微观结构(顺式、反式、乙烯基的比例)可通过后述的极性化合物等的使用来调整。
在本实施方式中,氢化聚合物的熔体流动速率(MFR(L))优选为0.05以上10以下。
通过使氢化聚合物的MFR处于上述范围内,具有可得到软化点等沥青特性良好、且处理性(低粘度)优异的沥青组合物的倾向。从沥青特性和处理性的平衡的观点出发,氢化聚合物的MFR(L)更优选为0.1~5、进一步优选为0.2以上2以下。
上述MFR可以使用氢化聚合物采用熔体流动指数测定仪(L247;TECHNOLSEVEN CO.,LTD制)通过基于JIS-K7210的方法计算出。此时,可以在试验温度为230℃、试验负荷为2.16kgf、测定值的单位为g/10分钟的L条件下测定。
在本实施方式中,从沥青组合物的熔融粘度、软化点、分散性、高温储藏稳定性的观点出发,聚合物的重均分子量(Mw)优选为5万以上32万以下、更优选为5万以上30万以下、进一步优选为6万以上28万以下、更进一步优选为7万以上26万以下、更加优选为7万以上且小于20万。
从软化点、高温储藏稳定性的观点、以及从降低聚合物相对于沥青的添加量的观点、以及从聚合物和沥青组合物拉伸后的回复性的观点出发,聚合物的重均分子量(Mw)优选为5万以上、更优选为13万以上、进一步优选为15万以上、更进一步优选为16万以上、更加优选为17万以上。另外,从制造性、沥青组合物的熔融粘度、分散性的观点出发,聚合物的重均分子量(Mw)优选为32万以下、优选为30万以下、更优选为28万以下、进一步优选为23万以下、进一步更优选为21万以下、进一步更优选小于20万。
另外,从制造性、沥青组合物的熔融粘度、分散性的观点出发,本实施方式的聚合物的峰值分子量优选小于20万、更优选为6万以上、进一步优选为8万以上19万以下。
在本实施方式中,聚合物的分子量分布(Mw/Mn)(重均分子量(Mw)相对于数均分子量(Mn)之比)优选为10以下、更优选为1.01~8、进一步优选为1.05以上5以下。另外,在重视处理性的情况下,上述Mw/Mn更进一步优选为1.05以上3以下。
从降低聚合物相对于沥青的添加量的观点出发,聚合物的分子量分布(Mw/Mn)优选为1.03以上、更优选为1.05以上、进一步优选为1.11以上、更进一步优选为1.20以上。另外,从制造性、降低聚合物相对于沥青的添加量的方面考虑,上述分子量分布(Mw/Mn)优选为2.0以下、更优选为1.7以下、进一步优选为1.4以下、更进一步优选为1.3以下。
本实施方式中的聚合物的重均分子量、峰值分子量和分子量分布可以通过后述实施例记载的方法求出。
聚合物被氢化的情况下,由于聚合物的重均分子量和分子量分布与基础非氢化聚合物的重均分子量和分子量分布大致相等,因而在聚合物被氢化的場合下,可以求出基础非氢化聚合物的重均分子量和分子量分布。
在本实施方式中,从下述观点出发,在聚合物被氢化的情况下,基础非氢化聚合物的共轭二烯单体单元中的双键的氢化率优选为0mol%以上且小于95mol%。
即,从沥青组合物的软化点、高温储藏稳定性、耐UV性的观点出发,聚合物中的共轭二烯单体单元的双键的氢化率优选为0mol%以上、更优选为30mol%以上、进一步优选为50mol%以上、更进一步优选为70mol%以上。
另外,从降低沥青组合物的粘度的观点出发,聚合物中的共轭二烯单体单元的双键的氢化率优选小于95mol%、更优选为93mol%以下、进一步优选为91mol%以下、更进一步优选为90mol%以下。
需要说明的是,从沥青组合物的熔融粘度和高温储藏稳定性、耐UV性的观点出发,聚合物的共轭二烯单体单元的双键的氢化率优选为0mol%以上且小于50mol%、更优选为10mol%以上且小于50mol%、进一步优选为20mol%以上且小于50mol%。
另一方面,从沥青组合物的软化点和高温储藏稳定性、耐UV性的观点出发,聚合物的共轭二烯单体单元的双键的氢化率优选为50mol%以上且小于95mol%、更优选为50mol%以上92mol%以下、进一步优选为50mol%以上90mol%以下、更进一步优选为70mol以上90mol%以下。
其中,在聚合物的比表面积为0.05m2/g~0.40m2/g时,若氢化率为50mol%以上且小于95mol%,则具有分散性更好的倾向,因而是优选的。
另外,从降低聚合物相对于沥青的添加量的观点、以及从储藏时的高耐热老化性、高耐候性和耐反复变形性的观点出发,聚合物的共轭二烯单体单元的双键的氢化率优选为95mol%以上、更优选为96mol%以上、进一步优选为98mol%以上、更进一步优选为99mol%以上。
另外,从降低沥青组合物的粘度的观点出发,上述氢化率优选为99mol%以下、更优选为97mol%以下、进一步优选为96mol%以下。
聚合物的氢化率可以利用后述实施例记载的方法求出。
在本实施方式中,从制造性、软化点、粘度、分散性的观点出发,重均分子量和氢化率优选满足下述关系式。
-0.1X+23≦Y≦=-0.114X+38.83
上述式中,X表示氢化率(mol%)、Y表示重均分子量(万)。
在本实施方式中,优选具有2个以上聚合物嵌段(A)的氢化聚合物。聚合物嵌段(A)具有2个以上的情况下,具有可得到软化点和伸长率高的沥青组合物的倾向。
在本实施方式中,关于聚合物的结构,任何结构的聚合物均可使用。作为这样的聚合物的结构,例如可以举出具有由下式所示结构的聚合物。
(A-B)n+1、A-(B-A)n、B-(A-B)n+1、[(A-B)n]m-X、[(B-A)n-B]m-X、[(A-B)n-A]m-X、[(B-A)n+1]m-X
(上述式中,各A各自独立地表示聚合物嵌段(A)。各B各自独立地表示聚合物嵌段(B)。各n各自独立地为1以上的整数、优选为1~5的整数。各m各自独立地为2以上的整数、优选为2~11的整数。各X各自独立地表示偶联剂的残基或多官能引发剂的残基。)
它们之中,出于软化点、伸长率、分散性等沥青特性的平衡优异的原因,优选A-B-A结构。
另外,关于偶联结构,从降低沥青组合物的粘度的观点出发,优选直链结构;从提高沥青组合物的软化点的观点出发,优选辐射形结构。此外,作为辐射形结构,优选为3支链或4支链结构,更优选同时具有3支链结构和4支链结构。另外,作为3支链结构和4支链结构的比例,可以使用3支链/4支链为5/95~95/5的结构,从提高软化点的观点出发,3支链/4支链优选为90/10以下、更优选为75/25以下、进一步优选为60/40以下、更进一步优选为40/60以下。另外,从降低粘度的观点出发,3支链/4支链优选为10/90以上、更优选为25/75以上、进一步优选为50/50以上、更进一步优选为70/30以上。
在本实施方式中,聚合物的堆积密度为0.05g/mL以上0.45g/mL以下。聚合物的堆积密度为上述范围内时,可得到伸长率、分散性优异的沥青组合物。
另外,从分散性、高作业性、降低传输成本等的观点出发,聚合物的堆积密度为0.05g/mL以上、优选为0.10g/mL以上、更优选为0.17g/mL以上、进一步优选为0.25g/mL以上。另外,从降低聚合物相对于沥青的添加量的观点、分散性、伸长率的观点出发,聚合物的堆积密度为0.45g/mL以下、优选为0.42g/mL以下、更优选为0.39g/mL以下、进一步优选为0.38g/mL以下、更进一步优选为0.35g/mL以下、更加优选为0.30g/mL以下。
聚合物的堆积密度可以利用后述实施例记载的方法来测定。
在本实施方式中,聚合物的比表面积为0.10m2/g以上0.60m2/g以下。聚合物的比表面积为上述范围内时,可得到伸长率、分散性优异的沥青组合物。
从降低聚合物相对于沥青的添加量的观点、在沥青中的高溶解性的观点、分散性、伸长率的观点出发,聚合物的比表面积为0.10m2/g以上、优选为0.20m2/g以上、更优选为0.30m2/g以上、进一步优选为0.40m2/g以上、更进一步优选为0.41m2/g以上。另外,从降低聚合物相对于沥青的添加量的观点、在沥青中的高溶解性、分散性、伸长率、高作业性、降低传输成本等的观点出发,聚合物的比表面积为0.60m2/g以下、优选为0.55m2/g以下、更优选为0.52m2/g以下、进一步优选为0.50m2/g以下、更进一步优选为0.48m2/g以下。
从沥青组合物的伸长率、分散性的方面出发,聚合物的比表面积优选为0.10m2/g以上0.55m2/g以下、更优选为0.10m2/g以上0.50m2/g以下。此外,从沥青组合物的溶解性的观点出发,聚合物的比表面积优选为0.30m2/g以上0.60m2/g以下;从搬送性的观点出发,优选为0.10m2/g以上且小于0.30m2/g。
聚合物的堆积密度可利用后述实施例记载的方法来测定。
本实施方式的聚合物中,相对于全部粒屑量,通过网孔为3.35mm的筛且不通过网孔为0.425mm的筛的成分的比例优选小于80质量%。
从聚合物相对于沥青的溶解性的观点出发,上述成分的比例优选为3%以上、更优选为10质量%以上、进一步优选为30质量%以上、更进一步优选为50质量%以上、最优选为80%以上。另外,从附着性的观点出发,上述成分的比例优选为97质量%以下、更优选为90质量%以下,特别是从搬送工序中的结块、粉尘爆炸等的观点出发,上述成分的比例优选小于80质量%、更进一步优选为60质量%以下、最优选为40质量%以下。
本实施方式的聚合物为具有特定的堆积密度、特定的比表面积的粒屑。需要说明的是,本说明书中的“粒屑”是聚合物的固体形状之一,与颗粒、粉末有区别。
本实施方式的聚合物可以通过下述记载的方法来制造,但并无特别限定。
对于包含共轭二烯单体单元和乙烯基芳香族单体单元的基础非氢化聚合物的制造方法没有特别限定,可以使用公知的方法。例如,可以在烃溶剂中使用有机碱金属化合物等聚合引发剂,通过阴离子活性聚合来制造。
作为烃溶剂的示例,可以举出正丁烷、异丁烷、正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷等脂肪族烃类;环己烷、环庚烷、甲基环庚烷等脂环式烃类;以及苯、甲苯、二甲苯、乙苯等芳香族烃等。
作为聚合引发剂的示例,可以举出对于共轭二烯和乙烯基芳香族化合物具有阴离子聚合活性的脂肪族烃碱金属化合物、芳香族烃碱金属化合物、有机氨基碱金属化合物等。
作为碱金属的示例,可以举出锂、钠、钾等。
在本实施方式中,在将有机碱金属化合物作为聚合引发剂使共轭二烯类化合物与乙烯基芳香族化合物进行聚合时,为了调整嵌入到聚合物中的源于共轭二烯单体单元的乙烯基键合(1,2乙烯基键合或3,4乙烯基键合)的量或调整共轭二烯与乙烯基芳香族化合物的无规聚合性,可以使用极性化合物。即,作为调整剂,可以添加作为极性化合物的叔胺化合物或醚化合物。
作为叔胺化合物的示例没有特别限定,可以举出由式R1R2R3N(其中,R1、R2、R3各自独立地是碳原子数为1到20的烃基或具有叔氨基的烃基)表示的化合物。
具体地说,例如可以举出三甲胺、三乙胺、三丁胺、N,N-二甲基苯胺、N-乙基哌啶、N-甲基吡咯烷、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺、N,N,N’,N’-四乙基乙二胺、1,2-二哌啶基乙烷、三甲基氨基乙基哌嗪、N,N,N’,N”,N”-五甲基乙烯三胺、N,N’-二辛基对苯二胺等,但并不限定于此。
作为醚化合物的示例,可以举出直链状醚化合物和环状醚化合物等,但并不限定于此。
作为直链状醚化合物的具体例,可以举出二甲醚、二乙醚、二苯醚;乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇二丁醚等乙二醇的二烷基醚化合物类;二甘醇二甲醚、二甘醇二乙醚、二甘醇二丁醚等二甘醇的二烷基醚化合物类,但并不限定于此。
作为环状醚化合物的具体例,可以举出四氢呋喃、二氧六环、2,5-二甲基四氢呋喃、2,2,5,5-四甲基四氢呋喃、2,2-双(2-四氢呋喃基)丙烷、糠醇的烷基醚等,但并不限定于此。
在本实施方式中,将有机碱金属化合物作为聚合引发剂使共轭二烯类化合物与乙烯基芳香族化合物进行聚合的方法可以为分批聚合也可以为连续聚合,还可以为它们的组合。对于聚合温度没有特别限定,通常为0℃以上180℃以下、优选为30℃以上150℃以下。聚合中所需要的时间根据其他条件的不同而不同,通常为48小时以内,优选为0.1小时~10小时。对聚合体系的气氛没有特别限定,优选为氮气等惰性气体气氛。聚合压力只要为在上述聚合温度范围内足以将单体和溶剂维持在液相的压力范围就没有特别限定。优选注意在聚合体系内不要混入使催化剂和活性聚合物失活的杂质(水、氧、二氧化碳等)。
在本实施方式中,也可以在聚合终止的时刻使用2官能以上的偶联剂来进行偶联反应。作为2官能以上的偶联剂没有特别限定,可以使用公知的物质。
作为2官能性的偶联剂的示例,可以举出二甲基二氯硅烷、二甲基二溴硅烷等二卤化物;苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸苯酯、邻苯二甲酸酯类等的酸酯类,但并不限定于此。作为3官能以上的多官能偶联剂的示例,可以举出3元以上的多元醇类;环氧化大豆油、二缩水甘油基双酚A等多元环氧化合物;由式R4-nSiXn(其中,各R各自独立地表示碳原子数为1至20的烃基,各X各自独立地表示卤原子,n表示3或4)表示的卤化硅化合物,例如甲基三氯硅烷、叔丁基三氯硅烷、四氯化硅以及它们的溴化物;由式R4-nSnXn(其中,各R各自独立地表示碳原子数为1至20的烃基,各X各自独立地表示卤原子,n表示3或4)表示的卤化锡化合物,例如甲基三氯化锡、叔丁基三氯化锡、四氯化锡等多元卤化物。另外,碳酸二甲酯或碳酸二乙酯、1,3-双(N,N’-二缩水甘油基氨基甲基)环己烷等也可以作为多官能偶联剂使用。
本实施方式中的聚合物嵌段(B)中的短链乙烯基芳香族单体聚合部分的含量优选为50质量%以上。通过使聚合物嵌段(B)中的短链乙烯基芳香族单体聚合部分的含量处于上述范围内,具有可得到伸长率、分散性优异的沥青组合物的倾向。从沥青组合物的伸长率、分散性的观点出发,短链乙烯基芳香族单体聚合部分的含量更优选为70质量%以上、进一步优选为80质量%以上、更进一步优选为90质量%以上。
此处的短链乙烯基芳香族单体聚合部分是指聚合物嵌段(B)中的由2个~6个乙烯基芳香族单体单元形成的成分。而且,短链乙烯基芳香族单体聚合部分的含量是如下求出的:将聚合物嵌段(B)中的乙烯基芳香族单体单元的含量设为100质量%,求出其中2个~6个进行连接的乙烯基芳香族单体单元的含量,将其作为短链乙烯基芳香族单体聚合部分的含量。
另外,从提高与沥青的相容性的观点出发,相对于共聚物嵌段(B)中的乙烯基芳香族单体单元100质量%,2个进行连接的乙烯基芳香族单体单元的含量优选为10质量%以上45质量%以下、更优选为13质量%以上42质量%以下、进一步优选为19质量%以上36质量%以下。
另外,从提高与沥青的相容性的观点出发,相对于共聚物嵌段(B)中的乙烯基芳香族单体单元100质量%,3个进行连接的乙烯基芳香族单体单元的含量优选为45质量%以上80质量%以下、更优选为45质量%以上75质量%以下、进一步优选为45质量%以上65质量%以下。
其中,在氢化率为50mol%以上且小于95mol%、比表面积为0.05m2/g以上0.40m2/g以下时,若聚合物嵌段(B)中的短链乙烯基芳香族单体聚合部分的含量为90%以上,则分散性更好,因而是优选的。此外,这种情况下,更优选氢化率为50mol%以上90mol%以下。
聚合物嵌段(B)中的短链乙烯基芳香族单体聚合部分的含量例如可通过对于将共聚物嵌段(B)聚合时的共轭二烯单体和芳香族乙烯基单体的添加次数、添加时间以及反应器内的温度等进行调节来控制。更具体地说,例如可通过调整添加次数、添加时间和反应器内温中的任一者或者调整它们的适宜组合来进行控制。
添加次数增加时,短链乙烯基芳香族单体聚合部分的含量倾向于增加,优选添加次数为2次以上。
添加时间增长时,短链乙烯基芳香族单体聚合部分的含量倾向于增加,在添加次数为一次的情况下,优选添加时间为20分钟以上80分钟以下。
反应器内的温度增高时,短链乙烯基芳香族单体聚合部分的含量倾向于增加,优选反应器内的温度为56℃~90℃。
添加次数为二次的情况下,更详细地说,通过使共轭二烯单体和芳香族乙烯基单体的添加时间为:(后述记载的第1次供给时间为2分钟~7分钟、第2次供给时间为10分钟~30分钟)、并且使反应器内温在56℃~84℃的范围内进行,能够将短链乙烯基芳香族单体聚合部分的含量控制在上述范围内。
在本实施方式中,聚合物嵌段(B)中的乙烯基芳香族单体单元可以均匀分布,也可以呈递变状、阶梯状、凸状或凹状分布。
此处,递变状结构是指乙烯基芳香族单体单元的含量沿着聚合物嵌段(B)中的聚合物链递增的结构。
其为下述结构:在将聚合物嵌段(B)刚开始聚合后聚合物嵌段(B)中的乙烯基芳香族单体单元的含量设为S1、将在聚合中途、例如所导入的单体的1/2发生了聚合的时刻聚合物中的乙烯基芳香族单体单元的含量设为S2、将聚合完成后聚合物嵌段(B)中的乙烯基芳香族单体单元的含量设为S3的情况下,S2/S1>1且S3/S2>1的关系成立。
在聚合物嵌段(B)中,乙烯基芳香族单体单元均匀分布的部分和/或呈递变状分布的部分可以分别存在2个以上。另外,在聚合物嵌段(B)中可以存在2个以上的乙烯基芳香族单体单元的含量不同的链段。
对于本实施方式的聚合物来说,在通过差示扫描量热测定(DSC)得到的图谱中,优选在-20℃~80℃的范围内实质上不存在源自聚合物嵌段(B)的结晶峰。此处,“在-20℃~80℃的范围内实质上不存在源自聚合物嵌段(B)的结晶峰”是指,在该温度范围不会出现源自聚合物嵌段(B)的结晶化的峰,或者尽管确认到了源自结晶化的峰,但该结晶化所致的结晶峰热量优选小于3J/g、更优选小于2J/g、进一步优选小于1J/g、更进一步优选无结晶峰热量。对于在差示扫描量热测定(DSC)图谱中在-20℃~80℃的范围内实质上不存在源自聚合物嵌段(B)的结晶峰的聚合物来说,在将其制成沥青组合物的情况下,具有高温储藏稳定性和伸长率特别良好的倾向。上述那样的在-20℃~80℃的范围内实质上不存在源自聚合物嵌段(B)的结晶峰的聚合物例如可如下得到:使用乙烯基键合量调整剂或用于调整共轭二烯与乙烯基芳香族化合物的无规聚合性的调整剂,通过进行聚合反应得到基础非氢化聚合物,对所得到的基础非氢化聚合物进行氢化,从而得到上述那样的聚合物。
结晶峰温度和结晶峰热量可以使用差示扫描量热测定装置进行测定。
在本实施方式中,对于将基础非氢化聚合物氢化的情况下的制造方法没有特别限定,可以使用公知的方法。
作为将基础非氢化聚合物氢化时使用的氢化催化剂没有特别限定,例如,可以使用一直以来公知的下述催化剂:(1)将Ni、Pt、Pd、Ru等金属负载至碳、二氧化硅、氧化铝、硅藻土等上的负载型非均相氢化催化剂;(2)使用Ni、Co、Fe、Cr等的有机酸盐或乙酰丙酮盐等过渡金属盐与有机铝等还原剂的所谓齐格勒型氢化催化剂;(3)Ti、Ru、Rh、Zr等的有机金属化合物等所谓有机金属络合物等均相氢化催化剂。
作为具体的氢化催化剂,可以使用日本特公昭63-4841号公报、日本特公平1-53851号公报、日本特公平2-9041号公报中记载的氢化催化剂,但并不限定于此。作为优选的氢化催化剂,可以举出与环戊二烯钛化合物和/或还原性有机金属化合物的混合物。
作为环戊二烯钛化合物,可以使用日本特开平8-109219号公报中记载的化合物,作为具体例,可以举出双环戊二烯基二氯化钛、单(五甲基环戊二烯基)三氯化钛等具备至少1个以上具有(取代)环戊二烯骨架、茚基骨架或者芴基骨架的配位体的化合物,但并不限定于此。
作为还原性有机金属化合物,例如可以举出有机锂等有机碱金属化合物、有机镁化合物、有机铝化合物、有机硼化合物或有机锌化合物等,但并不限定于此。
作为基础非氢化聚合物的氢化反应的温度条件没有特别限定,通常在0℃~200℃的温度范围、优选在30℃~150℃的温度范围实施该氢化反应。对于氢化反应中所使用的氢的压力没有特别限定,通常为0.1MPa以上15MPa以下、优选为0.2MPa以上10MPa以下、更优选为0.3MPa以上5MPa以下。对于氢化反应时间没有特别限定,通常为3分钟~10小时、优选为10分钟~5小时。氢化反应可以采用分批工艺、连续工艺、或者它们的组合中的任意一种。
如上所述得到的氢化后的聚合物的溶液可以根据需要除去催化剂残渣,从溶液中分离出氢化后的聚合物。作为溶剂的分离方法,例如可以举出:向氢化后的反应液中加入丙酮或醇等相对于氢化聚合物等为不良溶剂的极性溶剂来使聚合物沉淀并进行回收的方法;在搅拌下将反应液投入到热水中,通过汽提除去溶剂进行回收的方法;或者直接对聚合物溶液进行加热来蒸馏除去溶剂的方法等,但并不限定于此。在本实施方式的聚合物中可以添加各种酚系稳定剂、磷系稳定剂、硫系稳定剂、胺系稳定剂等稳定剂。
在氢化工序中,乙烯基芳香族单体单元的共轭键可以被氢化。全部乙烯基芳香族单体单元中的共轭键的氢化率优选为30mol%以下、更优选为10mol%以下、进一步优选为3mol%以下。另外,对于全部乙烯基芳香族单体中的共轭键的氢化率的下限没有特别限定,为0mol%。通过使全部乙烯基芳香族单体中的共轭键的氢化率为上述范围内,具有沥青组合物的分散性进一步提高的倾向。
在本实施方式中,为了调整聚合物的堆积密度、比表面积,例如可以举出下述方法。
<得到水性浆料的工序>
在得到聚合物的溶液后,根据需要除去催化剂残渣,接着在搅拌下将聚合物的溶液投入到热水中,通过汽提除去溶剂,从而得到聚合物分散在水中而成的水性浆料。
对汽提中的处理方法没有特别限定,可以采用一直以来已知的方法。在汽提时可以使用添加剂,作为添加剂,通常使用例如阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂,但并不限定于此。添加剂相对于汽提带的水通常添加0.1ppm以上3000ppm以下。除了添加剂以外,还可以使用Li、Na、K、Mg、Ca、Al、Zn等金属的水溶性盐作为聚合物的分散助剂。
<回收聚合物的工序>
将通过汽提工序得到的聚合物粒屑分散在水中而成的水性浆料经过下述工序进行脱水、实施干燥处理,从而可回收本实施方式的聚合物。
聚合物的回收工序例如可通过进行后述的<工序1>脱水处理、<工序2>脱水处理和干燥处理、<工序3>干燥处理来实施,但并不限定于此。需要说明的是,在<工序2>中,脱水处理和干燥处理可以利用各自独立的装置来进行,也可以使用所谓的一体型挤出式干燥机来进行,该一体型挤出式干燥机的结构为具备脱水处理单元和干燥处理单元、且这些单元是连通的结构。
<工序1>
对水性浆料进行脱水处理,得到下述聚合物,该聚合物的含水率大于60质量%且为80质量%以下、不通过网孔为3.35mm的筛的聚合物成分为全部聚合物的60质量%以上。经过<工序1>后的聚合物的含水率优选为62质量%以上80质量%以下、更优选为65质量%以上75质量%以下。另外,经过<工序1>后,不通过网孔为3.35mm的筛的聚合物成分优选为全部聚合物的70质量%以上、更优选为80质量%以上。
该<工序1>中的脱水处理例如可通过旋转筛、振动筛、离心脱水机等来进行。
所得到的聚合物的含水率若超过60质量%,则倾向于可抑制后述<工序2>中的挤出机内的聚合物流动性的降低;另外,含水率若为80质量%以下,则后述<工序2>中的挤出机内的针对聚合物的热负荷倾向于降低。
此外,通过使不通过网孔为3.35mm的筛的聚合物成分为全部聚合物的60质量%以上,后述<工序2>中的脱水和干燥处理能够稳定地进行,具有可有效地得到所期望的氢化聚合物的堆积密度、比表面积的倾向。
<工序2>
对于通过<工序1>进行脱水处理而达到了规定的含水率的聚合物,通过进行<工序2>中的脱水处理和干燥处理而制成含水率为3质量%以上30质量%以下的聚合物,并移送至后述的<工序3>中。
经过该<工序2>后的聚合物的含水率优选为3质量%以上25质量%以下、更优选为3.2质量%以上20质量%以下。
该<工序2>可以使用所谓的一体型挤出式干燥机来进行,该一体型挤出式干燥机为具备上述脱水处理单元和干燥处理单元、且它们是连通的结构。
上述挤出式干燥机为进行脱水处理和干燥处理的装置,其具备脱水处理单元和干燥处理单元,作为脱水处理单元采用挤出机(挤出机型脱水机),作为干燥处理单元采用捏合机型干燥机、螺杆型扩张式干燥机等。从脱水效率和作业性的观点考虑,特别优选在构成中具备单螺杆或双螺杆等多螺杆型挤出机作为脱水处理单元、具备螺杆型干燥机作为干燥处理单元。
通过使进行上述干燥处理的装置的模头径为2mm~7mm,具有可有效地得到所期望的氢化共聚物的堆积密度、比表面积、粒屑尺寸的倾向。从下述观点出发,上述模头径优选为2mm以上、更优选为3mm以上、进一步优选为4mm以上、更进一步优选为6mm以上;所述观点为:相对于全部粒屑量,通过网孔为3.35mm的筛且不通过网孔为0.425mm的筛的成分量(粒屑尺寸)减少的观点;特别是相对于全部粒屑量,通过网孔为3.35mm的筛且不通过网孔为0.425mm的筛的成分量小于80质量%、或者比表面积为0.10m2/g以上且小于0.30m2/g的观点。另外,从该成分量(具有所期望的粒屑尺寸的成分量)增多的观点出发,上述模头径优选为7mm以下、更优选为6mm以下、进一步优选为5mm以下、更进一步优选为4mm以下。
另外,通过使此时的树脂压为3MPa~5MPa,具有可有效地得到所期望的氢化共聚物的比表面积、粒屑尺寸的倾向。从减小比表面积和粒屑尺寸的观点出发,树脂压优选为5MPa以下、更优选为4.5MPa以下、进一步优选为4.0MPa以下、更进一步优选为3.5MPa以下。另外,从增大比表面积和粒屑尺寸的观点出发,树脂压优选为3MPa以上、更优选为3.5MPa以上、进一步优选为4.0MPa以上、更进一步优选为4.5MPa以上。
另外,特别是在重均分子量小于20万的情况下,通过如上述那样对模头径和树脂压进行控制,具有使聚合物的比表面积为0.30m2/g以上0.60m2/g以下的倾向。
另外,对于用于实施<工序2>的脱水装置、干燥装置而言,进一步对于脱水处理单元和干燥处理单元为一体型的挤出式干燥机而言,具体地说为螺杆型挤出机、螺杆型干燥机、一体型螺杆挤出机型干燥机等,可以根据各自的使用目的安装通风机构、脱水用狭缝。
通过利用<工序2>使聚合物的含水率为3质量%以上,具有能够有效地防止聚合物由于挤出机的剪切力而发生凝胶化和/或分解的倾向。另外,通过使上述含水率为30质量%以下,具有容易将通过后述<工序3>得到的聚合物的含水率控制在1质量%以下的倾向。
在<工序2>中,在利用各自独立的装置进行脱水处理和干燥处理的情况下,优选使进行脱水处理的装置的出口温度为120℃以下、并且使进行干燥处理的装置的出口温度为135℃以上175℃以下。更优选使进行脱水处理的装置的出口温度为120℃以下并且使进行干燥处理的装置的出口温度为138℃以上172℃以下,进一步优选使进行脱水处理的装置的出口温度为118℃以下并且使进行干燥处理的装置的出口温度为140℃以上172℃以下。
在利用脱水处理单元和干燥处理单元为一体型的所谓2段构成的挤出式干燥机进行处理的情况下,优选使第1段出口的温度为120℃以下并且使第2段出口的温度为135℃以上175℃以下。更优选使第1段出口的温度为120℃以下并且使第2段出口的温度为138℃以上172℃以下,进一步优选使第1段出口的温度为118℃以下并且使第2段出口的温度为140℃以上172℃以下。
通过设定为上述温度范围,能够稳定地进行脱水处理、干燥处理,具有可有效地得到所期望的氢化聚合物的堆积密度、比表面积的倾向。
<工序3>
利用热风干燥机等对上述<工序2>中得到的聚合物进行干燥处理,制成含水率为1质量%以下的聚合物。
即,经过该<工序3>后的聚合物的含水率优选为1质量%以下、更优选为0.95质量%以下、进一步优选为0.9质量%以下。
如上所述,利用<工序1>对水性浆料进行脱水处理,得到含水率大于60质量%且为80质量%以下、并且不通过网孔为3.35mm的筛的聚合物成分为全部聚合物的60质量%以上的聚合物,接下来,通过利用<工序2>进行脱水处理和干燥处理,制成含水率为3质量%以上30质量%以下的聚合物,进一步在<工序3>中通过利用热风干燥机进行干燥处理,能够将聚合物的含水率调整为1质量%以下。
关于聚合物的含水率、尺寸,可以利用后述实施例中记载的方法来求出。
利用上述<工序1>来调整聚合物的尺寸和含水率,进一步通过<工序1>~<工序3>来调整装置内的出口温度和出口处的聚合物的含水率,从而具有可得到聚合物的流动性高、可适度地发泡(比表面积大)的聚合物的倾向。此外还可抑制装置内的脉动流,具有可得到微粉状聚合物和大粒径聚合物少的、均匀的聚合物的倾向。
本实施方式的聚合物的堆积密度为0.05g/mL以上0.45g/mL以下,并且比表面积为0.05m2/g以上0.6m2/g以下。
为了得到这样的聚合物,对进入<工序2>的前一阶段的聚合物的尺寸和含水率进行调整、并且将<工序2>中的脱水、干燥条件最佳化是特别有效的。
需要说明的是,通过使经过<工序1>之后的聚合物的含水率大于60质量%,具有能够有效的防止由于<工序2>中的过度脱水而使流动性降低的倾向。另一方面,通过使含水率为80质量%以下,在聚合物尺寸中能够充分确保不通过网孔为3.35mm的筛的聚合物成分,能够更稳定地进行<工序2>中的脱水、干燥处理,结果具有可得到良好的流动性的倾向。
另外,在<工序2>中,若粒屑的含水率过高,则<工序3>中的负荷倾向于增大;若聚合物的含水率过低,则聚合物的流动性倾向于降低。因此,从均匀地进行发泡、使聚合物均匀化的观点出发,优选适当地调整<工序2>中的含水率。此外,若过度干燥,则聚合物的流动性倾向于降低,因而,从均一地进行发泡、使聚合物尺寸均匀化的观点出发,优选使<工序2>的干燥处理中的装置的出口温度为135℃以上175℃以下。
从上述观点出发,优选在<工序1>中将聚合物的含水率调整为大于60质量%且为80质量%以下,使不通过网孔为3.35mm的筛的聚合物成分为全部聚合物的60质量%以上,在<工序2>中将聚合物的含水率控制为3质量%以上30质量%以下。
另外,在通过上述工序最终得到的本实施方式的聚合物中,优选通过网孔为3.35mm的筛且不通过网孔为0.425mm的筛的成分为全部粒屑的80质量%以上。
<沥青组合物>
本实施方式的沥青组合物包含本实施方式的聚合物和沥青。此外,在本实施方式的沥青组合物中,相对于沥青100质量份,聚合物的混合比例为0.5质量份以上50质量份以下、优选为1质量份以上30质量份以下、更优选为2质量份以上20质量份以下。上述聚合物的混合比例为0.5质量份以上的情况下,具有可得到良好的软化点和良好的橡胶弹性的倾向;上述聚合物的混合比例为50质量份以下的情况下,具有物性和粘度(加工性)的平衡良好的倾向。
<沥青>
作为可以在本实施方式中使用的沥青,例如可以举出作为石油精制时的副产物(石油沥青)、或者天然产出物(天然沥青)而得到的物质,或者将它们与石油类混合而成的物质等。其主成分被称为沥青(bitumen)。具体地说,可以举出直馏沥青、半吹制沥青、吹制沥青、焦油、柏油、添加了油的稀释沥青、沥青乳剂等。它们也可以混合使用。
作为适宜的沥青,可以举出针入度(通过JIS-K2207测定)为优选的30(1/10mm)以上300(1/10mm)以下、更优选的40(1/10mm)以上200(1/10mm)以下、进一步优选的45(1/10mm)以上150(1/10mm)以下的直馏沥青。
在本实施方式中,可以根据需要进一步混配任意的石油树脂。作为石油树脂的种类没有特别限定,例如可以使用C5系石油树脂等脂肪族系石油树脂、C9系石油树脂等芳香族系石油树脂、双环戊二烯系石油树脂等脂环族系石油树脂、C5/C9共聚系石油树脂等石油树脂、以及将这些石油树脂氢化而得到的氢化石油树脂。关于石油树脂的量没有特别限定,相对于沥青100质量份优选为1质量份以上10质量份以下、更优选为2质量份以上6质量份以下。
在本实施方式中,可以根据需要进一步混配任意的添加剂。对于添加剂的种类,只要为一般用于热塑性树脂或橡胶状聚合物的混配的添加剂就没有特别限定。作为添加剂的示例,可以举出碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁、硫酸钙、硫酸钡、氧化硅、粘土、滑石、云母、硅灰石、蒙脱土、沸石、氧化铝、氧化钛、氧化镁、氧化锌、矿渣棉、玻璃纤维等无机填充剂;炭黑、氧化铁等颜料;硬脂酸、山嵛酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、乙撑双硬脂酰胺等润滑剂;防粘剂、石蜡系操作油、环烷烃系操作油、芳香族系操作油、石蜡、有机聚硅氧烷、矿物油等软化剂·增塑剂;受阻酚系抗氧化剂、磷系热稳定剂等抗氧化剂;受阻胺系光稳定剂、苯并三唑系紫外线吸收剂;阻燃剂、抗静电剂、有机纤维、玻璃纤维、碳纤维、金属晶须等增强剂;着色剂、其他添加剂或它们的混合物等在“ゴム·プラスチック配合薬品(橡胶·塑料混配化学药品)”(Japan Rubber Digest社编)等中记载的添加剂,但并不限定于此。关于添加剂的量没有特别限定,可以适当地选择,相对于沥青100质量份,添加剂的量通常为50质量份以下。
在本实施方式的沥青组合物中,除了本实施方式的聚合物以外,还可以进一步混配其他聚合物。作为其他聚合物没有特别限定,例如可以举出天然橡胶、聚异戊二烯橡胶、聚丁橡胶、丁苯橡胶、乙烯丙烯共聚物等烯烃系弹性体;氯丁二烯橡胶、丙烯酸类橡胶、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、无规立构聚丙烯、非晶态聚α烯烃等烯烃系聚合物;聚丙烯与乙烯-丙烯共聚物的共混物、聚丙烯与乙烯-丙烯-二烯三元共聚物的共混物、作为乙烯等的共聚物的烯烃系热塑性弹性体等。它们可以单独使用、也可以合用。
从提高耐热老化性和软化点的观点出发,优选合用烯烃系聚合物与其他聚合物。其中更优选使用至少具有丙烯单元的烯烃系聚合物。作为其他聚合物的添加量,相对于本实施方式的聚合物100质量份优选为5质量份~40质量份。
作为其他聚合物,除了上述以外,优选使用具有至少一个以乙烯基芳香族单体单元为主体的聚合物嵌段(A’)以及至少一个以共轭二烯单体单元为主体的聚合物嵌段(C)的嵌段共聚物(a)。作为嵌段共聚物(a)的具体例没有特别限定,优选SIS、SBS、SEBS、SEPS。其中,从良好的低温伸长率的方面出发,优选SBS。
此处,“以共轭二烯单体单元为主体”是指,在聚合物嵌段中共轭二烯单体单元的含量大于90质量%、优选其含量为95质量%以上。对于上限没有特别限定,优选为100质量%以下、优选为99质量%以下。
在本实施方式沥青组合物的另一方式中,关于聚合物的混合比例,相对于沥青100质量份,本实施方式的聚合物与上述嵌段共聚物(a)的总量为0.5质量份以上50质量份以下。即,本实施方式的另一方式的沥青组合物含有包含本实施方式的聚合物和嵌段共聚物(a)的混合物和沥青,上述嵌段共聚物(a)具有至少一个以乙烯基芳香族单体单元为主体的聚合物嵌段(A’)以及至少一个以共轭二烯单体单元为主体的聚合物嵌段(C),相对于上述沥青100质量份,上述混合物的含量为0.5质量份以上50质量份以下,上述混合物中的嵌段共聚物(a)的含量为15质量%~85质量%。
需要说明的是,从经济性的观点出发,相对于沥青100质量份,聚合物的混合比例优选为0.5质量份以上20质量份以下、更优选为0.5质量份以上15质量份以下。
另外,从良好的低温伸长率的方面出发,本实施方式的聚合物和嵌段共聚物(a)的混合物中的嵌段共聚物(a)的含量为15质量%~85质量%的范围。另外,从良好的低温性能、低粘度的观点出发,嵌段共聚物(a)的混合量优选为30质量%以上、更优选为50质量%以上、进一步优选为65质量%以上、更进一步优选为75质量%以上。另外,从高软化点、拉伸后的回复性的观点出发,混合物中的嵌段共聚物(a)的含量优选为75质量%以下、更优选为60质量%以下、进一步优选为45质量%以下、更进一步优选为35质量%以下。
另外,关于嵌段共聚物(a)的结构没有特别限定,例如可以举出由下述式(i)~(vi)表示的结构。
(A-B)n···(i)
B-(A-B)n···(ii)
A-(B-A)n···(iii)
A-(B-A)n-X···(iv)
[(A-B)k]m-X···(v)
[(A-B)k-A]m-X···(vi)
(上述式(i)~(vi)中,A表示以乙烯基芳香族单体单元为主体的嵌段,B表示以共轭二烯单体单元为主体的嵌段,X表示偶联剂的残基或多官能有机锂等聚合引发剂的残基,m、n和k表示1以上的整数。此处,m、n和k优选为1~5的整数。)
作为上述偶联剂或多官能有机锂等聚合引发剂,例如可以举出四氯化硅、四氯化锡、环氧化大豆油、聚卤代烃化合物、羧酸酯化合物、聚乙烯基化合物、双酚型环氧化合物、环氧系化合物、烷氧基硅烷化合物、卤化硅烷化合物、酯系化合物等,但并不限定于此。
在本实施方式中,嵌段共聚物(a)可以是X为偶联剂残基的偶联体与不具有X或X为聚合引发剂残基的非偶联体的混合物。
另外,嵌段共聚物(a)中,优选苯乙烯含量为20质量%~50质量%、乙烯基键合量为8质量%~60质量%、聚苯乙烯换算重均分子量为10万~50万。
此外,从沥青组合物的高软化点、拉伸后的高回复性的方面出发,更优选m为2以上的上述式(v)、(vi)。
另外,在需要提高沥青组合物的软化点、改善沥青组合物对骨料的耐附着性、提高沥青混合物(包含沥青组合物和骨料的混合物)的流动性车辙形成抵抗性、提高磨耗性的情况下,优选对本实施方式的聚合物赋予官能团。即,本实施方式的聚合物优选具有官能团。作为用于赋予官能团的改性方法,例如可以举出使可生成含官能团的原子团的改性剂与聚合物的活性末端发生加成反应的方法。
作为官能团中含有的元素,特别优选氧、氮、磷、硫、锡、硅。
作为具体的官能团,特别优选为选自羟基、酸酐基、环氧基、氨基、硅烷醇基、烷氧基硅烷基中的至少1种。
另外,通过改性反应,在产生支链结构的情况下,还可发挥出作为上述偶联剂的功能。
另外,进一步从流动性车辙形成抵抗性的观点出发,优选具有含氮官能团。更优选在一分子中含有2mol%~4mol%该官能团。进一步优选同时含有含氮官能团和具有氧的官能团。
作为上述改性剂的示例,可以举出四缩水甘油基间苯二甲胺、四缩水甘油基-1,3-双氨基甲基环己烷、四缩水甘油基对苯二胺、四缩水甘油基二氨基二苯基甲烷、二缩水甘油基苯胺、γ-己内酯、γ-环氧丙氧基乙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三苯氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基二乙基乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基二甲基乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二异丙烯氧基硅烷、双(γ-环氧丙氧基丙基)二甲氧基硅烷、双(γ-环氧丙氧基丙基)二乙氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基-三丙氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基-三丁氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基-甲基二丙氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基-甲基二丁氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基-甲基二苯氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基-二甲基甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基-二乙基乙氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基-二甲基乙氧基硅烷、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、1,3-二乙基-2-咪唑啉酮、N,N’-二甲基丙烯脲、N-甲基吡咯烷酮等,但并不限定于此。
对于上述改性剂的用量没有特别限定,相对于聚合物的活性末端1当量,优选以0.5当量~5当量使用。
另外,从低粘度和高软化点的平衡的观点出发,更优选具有官能团的辐射形聚合物。
在需要提高本实施方式的聚合物和其他聚合物在沥青中的溶解性、改善沥青组合物在骨料中的耐附着性、提高沥青混合物的流动性车辙形成抵抗性、提高耐磨耗性的情况下,优选进行交联。作为交联剂,例如可以举出硫-含硫化合物系、磷系、有机过氧化物系、环氧系、异氰酸酯系、树脂系、胺系、金属螯合物系、秋兰姆等,但并不限定于此。
可以使用它们之中的1种、也可以使用2种以上。另外,也可以使用同系物中的2种以上。
作为硫-含硫化合物系,例如可以使用元素硫、氯化硫、吗啉-二硫化物、四甲基秋兰姆-二硫化物、二甲基二硫代氨基甲酸硒、2-(4’-吗啉代二硫代)苯并噻唑、4,4′-二硫代二吗啉、硫代乙酰胺等,但并不限定于此。
作为磷系,例如可以使用磷酸酐(P2O5)、多磷酸、氧基三氯化磷(POCl3)、三氯化磷(PCl3)或五硫化磷(P2S5)等,但并不限定于此。
作为有机过氧化物系,例如可以使用叔丁基过氧化氢、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化氢、过氧化氢异丙苯、二异丙基苯过氧化氢、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己炔-3、1,3-双(叔丁基过氧化异丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-二(苯甲酰基过氧化)己烷、1,1-双(叔丁基过氧化)-3,3,5-三甲基环己烷、正丁基-4,4-双(叔丁基过氧化)戊酸酯、过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化异丁酸酯等,但并不限定于此。
作为环氧系,例如可以使用乙烯-丙烯酸正丁酯-缩水甘油基甲基丙烯酸酯(甲基丙烯酸缩水甘油酯)、新戊二醇二缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷多缩水甘油醚、六氢化邻苯二甲酸二缩水甘油酯等,但并不限定于此。
作为异氰酸酯系,例如可以使用三烯丙基异氰脲酸酯、三亚甲基二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯等,但并不限定于此。
作为树脂系,例如可以使用烷基苯酚-甲醛树脂、六甲氧基甲基-三聚氰胺树脂等,但并不限定于此。
作为胺系,例如可以使用1,6-己二胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、1,6-己二胺氨基甲酸酯、N,N-二亚肉桂基-1,6-己二胺、4,4-亚甲基双(环己胺)氨基甲酸酯、4,4-亚甲基双(2-氯苯胺)等,但并不限定于此。
作为金属螯合物系,例如可以使用甲基丙烯酸锌、甲基丙烯酸镁、二甲基丙烯酸锌、二甲基丙烯酸镁等,但并不限定于此。
上述交联剂之中,从上述的效果大、经济性的方面考虑,优选硫、硫系化合物、多磷酸。
对于本实施方式的沥青组合物中的交联剂量没有特别限定,从提高本实施方式的聚合物和其他聚合物在沥青中的溶解性、改善沥青组合物对骨料的耐附着性、提高沥青混合物的流动性车辙形成抵抗性、提高耐磨耗性的观点出发,上述交联剂量优选为0.03质量%以上、更优选为0.05质量%以上、进一步优选为0.10质量%以上。另一方面,从在制造中抑制有毒气体产生的观点和经济性的观点出发,上述交联剂量优选为3质量%以下、更优选为1质量%以下、进一步优选为0.5质量%以下、更进一步优选为0.3质量%以下。
此外,从提高沥青组合物对骨料的耐附着性、流动性车辙形成抵抗性以及磨耗性的观点出发,优选在偶联剂中使用了1,3-双(N,N’-二缩水甘油基氨基甲基)环己烷而成的辐射形结构的聚合物与硫-硫系化合物或者多磷酸的组合。
本实施方式的沥青组合物特别优选进一步包含0.03质量份以上3质量份以下的硫或硫系化合物。
本实施方式的沥青组合物可以在道路铺砌用途、屋面材料-防水片材用途、密封剂等领域中加以利用,特别是能够适宜用于道路铺砌用途的领域中。其中优选道路铺砌用途。
本实施方式的沥青组合物可以通过与适宜的骨料混合而制成道路铺砌用的沥青混合物。对混合的温度没有特别限定,优选为90℃~200℃。通过使混合的温度为90℃以上,具有可将骨料和沥青组合物更均匀地混合的倾向;通过使该温度为200℃以下,具有能够有效地防止沥青组合物的分解或交联的倾向。在本实施方式中,在制备道路铺砌用的沥青混合物的情况下,可以与一般的铺砌用混合物同样地在铺砌用混合物制造场所进行制造;作为所使用的混合搅拌混合器没有特别限定,可以使用连续型、分批型的任意一种。作为混合方法的示例,首先将加热至90℃~200℃的骨料投入到混合器中,干拌20秒~30秒后,投入被加热到与骨料相同温度的本实施方式的沥青组合物,仅通过40秒~60秒的混合即能够制造出良好的沥青混合物。
作为本实施方式中的骨料,可以应用以社团法人日本道路协会发行的“アスファルト舗装要綱(沥青铺砌纲要)”为基准的骨料,这一点自不必说,除此以外的各种低品位骨料和再生骨料等也可以用于与本实施方式的沥青组合物的混合而无关材质等。作为骨料的具体例,可以使用碎石、玉石、砂石、铁钢矿渣等,此外还可以使用作为与它们类似的粒状材料的人工烧制骨料、烧制发泡骨料、人工轻量骨料、陶磁器颗粒、Luxovite、铝粒、塑料粒、陶瓷、金刚粉、建设废弃物、纤维等,但并不限定于此。
骨料通常大致分为粗骨料、细骨料以及填料。所谓粗骨料是留在2.36mm筛上的骨料,通常有粒径范围为2.5mm~5mm的7号碎石、粒径范围为5mm~13mm的6号碎石、粒径范围为13mm~20mm的5号碎石、以及粒径范围为20mm~30mm的4号碎石等种类,在本实施方式中,可以使用这些各种粒径范围的粗骨料中的1种或2种以上混合而成的骨料或者合成得到的骨料等。这些粗骨料可以利用相对于该粗骨料为0.3质量%~1质量%左右的直馏沥青包覆。
本实施方式中使用的细骨料是指通过2.36mm筛且留在0.075mm筛上的骨料,例如可以举出河砂、丘砂、山砂、海砂、碎砂、细砂、石屑、碎石粉、石英砂、人工砂、碎玻璃、型砂、再生骨料破碎砂等,但并不限定于此。
另外,所谓填料是通过0.075mm筛的骨料,例如可以举出石屑的填料成分、石粉、消石灰、水泥、焚烧炉灰、粘土、滑石、飞灰、炭黑等,但并不限定于此。除了它们以外,即使为橡胶粉粒、软木粉粒、木质粉粒、树脂粉粒、纤维粉粒、纸浆、人工骨料等,只要可通过0.075mm筛,也能够作为填料使用。
作为道路铺砌用的沥青混合物进行调配的情况下,骨料粒度和沥青组合物量例如按照“アスファルト舗装要綱(沥青铺砌纲要)”、社团法人日本道路协会、平成4年12月发行、第92页所记载的“アスファルト混合物的種類と粒度範囲(沥青混合物的种类和粒度范围)”来确定即可。其中,优选制成例如含有2质量%~15质量%的沥青组合物、85质量%~98质量%的骨料的道路铺砌用的沥青混合物。
本实施方式的聚合物还能够适当地用于沥青防水片材用组合物中。即,通过使用本实施方式的聚合物,能够改善沥青防水片材的疲劳断裂抗性、耐候性、低温下的耐龟裂性、高温下的耐迁移性和耐垂落性、负荷抗性。
在制备沥青防水片材用组合物的情况下,作为本实施方式的聚合物的添加量,从高柔软性、更低温下的耐龟裂性、更高温下的耐迁移性和耐垂落性、高疲劳挠曲性、耐候性的观点出发,优选该聚合物的添加量比道路铺砌用的沥青组合物中更多。具体地说,相对于沥青和聚合物的合计100质量%,聚合物的比例优选为5质量%以上、更优选为7质量%以上、进一步优选为9质量%以上。另一方面,从组合物的制造性和经济性的方面考虑,该比例优选为20质量%以下、更优选为17质量%以下、进一步优选为14质量%以下。
在沥青防水片材用组合物中,除了本实施方式的聚合物以外,还可以根据需要使用各种聚合物、赋粘剂、软化剂、抗氧化剂、耐候剂、无机填充剂、润滑剂、防粘剂、交联剂。
将沥青防水片材在常温下施工的情况下,在需要提高低温使用性、降低沥青防水片材用组合物的粘度、提高施工性时,优选使用针入度高的沥青。上述针入度可通过后述实施例中记载的方法来测定。作为针入度高的沥青,具体地说,优选针入度为80以上的沥青,针入度更优选为100以上、进一步优选为130以上、更进一步优选为160以上。
在对沥青防水片材进行热熔法等高温施工的情况下,为了使沥青防水片材用组合物的粘度不会过低,优选使用与常温施工的情况相比具有更低针入度的沥青。作为这种情况下的沥青的针入度,具体地说,优选为30(1/10mm)以上150(1/10mm)以下、更优选为60(1/10mm)以上120(1/10mm)以下、进一步优选为80以上100以下。
在需要提高沥青防水片材的低温使用性、降低沥青防水片材用组合物的粘度、提高施工性的情况下,优选添加软化剂。作为上述软化剂没有特别限定,从使上述物性更好的观点出发,优选油,更优选操作油。
另外,可以根据需要使用无机填充剂。
作为沥青防水片材的施工方法,例如可以举出热工法、热熔法、自粘工法、复合工法,但并不限定于此。由于使用了本实施方式的聚合物的沥青防水片材用组合物具有高耐热老化性,因而能够适宜地使用热工法、热熔法。
关于本实施方式的沥青组合物的制造方法没有特别限定。另外,关于搅拌聚合物和沥青的混合物时的条件也没有特别限定,优选在160℃以上200℃以下(通常为180℃左右)的温度进行,搅拌时间优选为30分钟~6小时、更优选为2小时~3小时。搅拌速度根据所使用的装置适当选择即可,通常为100ppm以上8,000rpm以下。
实施例
下面通过实施例具体说明本实施方式,但本实施方式并不受这些实施例的任何限定。
关于实施例和比较例中的聚合物和沥青组合物的测定方法如下所述。
<聚合物中的乙烯基芳香族单体单元的含量(苯乙烯含量)>
将一定量的聚合物溶解在氯仿中,利用紫外分光光度计(岛津制作所制造,UV-2450)进行测定,使用校正曲线由源自乙烯基芳香族化合物(苯乙烯)的吸收波长(262nm)的峰强度计算出乙烯基芳香族单体单元(苯乙烯)的含量。
<聚合物中的聚合物嵌段(A)的含量>
使用氢化前的聚合物,利用I.M.Kolthoff等,J.Polym.Sci.1,p.429(1946)中记载的四氧化锇酸法进行测定。聚合物的分解中使用锇酸0.1g/125mL叔丁醇溶液。
<聚合物中的乙烯基键合量和共轭二烯单体单元中的双键的氢化率>
聚合物中的乙烯基键合量以及共轭二烯单体单元中的双键的氢化率通过核磁共振光谱解析(NMR)在下述条件下测定。
乙烯基键合量、氢化率均使用氢化反应后的聚合物样品进行测定。另外,通过使氢化反应后的反应液在大量的甲醇中沉淀,沉淀出氢化后的聚合物并回收。
接下来,将氢化后的聚合物利用丙酮提取,将提取液真空干燥,作为1H-NMR测定样品使用。
1H-NMR测定的条件如下所述。
(测定条件)
测定设备:JNM-LA400(JEOL制)
溶剂:氘代氯仿
测定样品:将聚合物氢化之前和之后的抽样样品
样品浓度:50mg/mL
观测频率:400MHz
化学位移基准:TMS(四甲基硅烷)
脉冲延迟:2.904秒
扫描次数:64次
脉冲宽度:45°
测定温度:26℃
<峰值分子量、重均分子量、分子量分布>
使用Waters制造的测定装置利用凝胶渗透色谱(GPC)进行测定。溶剂使用四氢呋喃,设测定温度为35℃。即,使用由市售的标准聚苯乙烯的测定求出的校正曲线(使用标准聚苯乙烯的峰值分子量制作)求出色谱图的峰值分子量,来求出峰值分子量、重均分子量(聚苯乙烯换算分子量)、数均分子量。此外,由重均分子量和数均分子量之比求出分子量分布。
<堆积密度>
将含水率为1%以下的聚合物20g装在250mL的量筒中,将量筒从3cm的高度自由下落5次,测定此时聚合物的容积,计算出堆积密度。例如以聚合物的容积为100mL的情况下的堆积密度为0.2g/mL的形式进行计算。
<比表面积>
比表面积使用氮吸附法(装置名:日本BEL社制造,BELSORP-mini)通过BET多点法进行计算。
<短链乙烯基芳香族单体聚合部分的含量(短链乙烯基含量)>
使O3浓度为1.5%的氧以150mL/分钟在聚合物的二氯甲烷溶液中通过,进行聚合物的氧化分解,将所得到的臭氧化物滴加到混合有氢化铝锂的二乙醚中进行还原。接下来,滴加纯水进行水解,添加碳酸钾进行盐析并进行过滤,从而得到乙烯基芳香族烃成分。利用GPC对该乙烯基芳香族烃成分进行测定。通过计算出此处得到的峰面积比(相当于短链乙烯基芳香族单体聚合部分的峰面积/峰的总面积)而得到聚合物中的短链乙烯基芳香族单体聚合部分的含量。需要说明的是,臭氧发生机使用日本臭氧株式会社制造OT-31R-2型,GPC测定使用Waters制造的2487,将氯仿作为溶剂,流量为1.0mL/分钟,柱温箱为35℃,柱为Shodex柱-K803L并将2根连接进行测定。
<粒屑中的含水率>
利用卤素水分计在150℃加热8分钟,求出其质量减少量,通过下式进行计算。
含水率(质量%)=加热前后的质量减少量(粒屑中的含水量)/加热前的粒屑的质量×100
<粒屑尺寸>
使用振筛机(SEISHIN ENTERPRISE公司制造OCTAGON DIGITAL),在网孔为0.425mm的筛上叠放网孔为3.35mm的筛,从网孔为3.35mm的筛上投入粒屑,振动15分钟,测定各筛上残留的粒屑量以及通过的粒屑量,计算出不通过网孔为3.35mm的筛的粒屑的比例(质量%)和粒屑尺寸为0.425mm~3.35mm的粒屑的比例(质量%)。需要说明的是,将粒屑尺寸为0.425mm~3.35mm的粒屑的比例(质量%)作为“粒度”列于表1。
<氢化催化剂的制备>
在氮气置换后的反应容器中投入干燥、精制的环己烷2L,溶解双(η5-环戊二烯)二(对甲苯基)钛40mmol和分子量为约1,000的1,2-聚丁二烯(1,2-乙烯基键合量为约85%)150克后,添加含有正丁基锂60mmol的环己烷溶液,在室温下反应5分钟,立即添加正丁醇40mmol进行搅拌,在室温下保存。
<聚合物1>
使用内容积为10L的带有搅拌装置和夹套的槽型反应器,利用下述方法进行聚合。
将环己烷10质量份投入到反应器中,将温度调整到70℃后,添加相对于全部单体(投入到反应器中的丁二烯单体和苯乙烯单体的总量)的质量为0.125质量%的正丁基锂、相对于1摩尔正丁基锂为0.4摩尔的N,N,N’,N’-四甲基乙二胺(以下称为TMEDA),其后利用约3分钟的时间添加含有作为单体的苯乙烯11质量份的环己烷溶液(单体浓度22质量%),在将反应器内温调整为约70℃的情况下进行30分钟反应。
接着,将含有19质量份丁二烯的环己烷溶液(单体浓度22质量%)和含有21质量份苯乙烯的环己烷溶液(单体浓度22质量%)分别利用6分钟的时间以恒定速度连续地供给到反应器中(下文中用第1次供给来表示)。
其后,将含有38质量份丁二烯的环己烷溶液(单体浓度22质量%)利用20分钟的时间以恒定速度连续地供给到反应器中(下文中用第2次供给来表示),其后反应30分钟。其间将反应器内温调整为约70℃。
其后,进一步利用约3分钟的时间添加含有作为单体的苯乙烯11质量份的环己烷溶液(单体浓度22质量%),在将反应器内温调整为约70℃的情况下进行30分钟反应,得到聚合物。
接着,向所得到的聚合物中添加相对于聚合物的质量以钛计为90ppm的上述氢化催化剂,在氢压0.7MPa、温度65℃的条件下进行氢化反应。反应终止后添加甲醇,接着添加相对于聚合物的质量为0.3质量%的3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯作为稳定剂,制成氢化聚合物(氢化率83%),通过表2中记载的工序调整堆积密度和比表面积,得到聚合物1。
<聚合物2>
除了将第2段中供给的丁二烯变更为58质量份(第1次供给为19质量份、第2次供给为39质量份)、将苯乙烯变更为20质量份以外,利用与聚合物1相同的方法进行聚合。
接着,除了向所得到的聚合物中添加相对于聚合物的质量以钛计为100ppm的上述氢化催化剂以外,与聚合物1同样地进行氢化反应,制成氢化聚合物(氢化率93%)后,利用表2中记载的工序进行堆积密度和比表面积的调整,得到聚合物2。
<聚合物3>
设正丁基锂的供给量为0.135质量%,设TMEDA的添加量为0.3摩尔,将在第1段中供给的苯乙烯变更为19质量份,将在第2段中供给的丁二烯变更为45质量份(第1次供给为15质量份、第2次供给为30质量份),将苯乙烯变更为18质量份,将第1次供给的添加时间变更为5分钟,将第2次供给的添加时间变更为15分钟,将反应器内温变更为75℃,另外将第3段中供给的苯乙烯变更为18质量份,除此以外,利用与聚合物1相同的方法进行聚合。
接着,除了向所得到的聚合物中添加相对于聚合物的质量以钛计为85ppm的上述氢化催化剂以外,与聚合物1同样地进行氢化反应,制成氢化聚合物(氢化率68%)后,利用表2中记载的工序进行堆积密度和比表面积的调整,得到聚合物3。
<聚合物4>
设正丁基锂的供给量为0.13质量%,设TMEDA的添加量为0.2摩尔,将在第1段中供给的苯乙烯变更为13质量份,将在第2段中供给的丁二烯变更为54质量份(第1次供给为18质量份、第2次供给为36质量份),将苯乙烯变更为20质量份,将第1次供给的添加时间变更为10分钟,将第2次供给的添加时间变更为15分钟,将反应器内温变更为65℃,另外将第3段中供给的苯乙烯变更为13质量份,除此以外,利用与聚合物1相同的方法进行聚合。
接着,除了向所得到的聚合物中添加相对于聚合物的质量以钛计为85ppm的上述氢化催化剂以外,与聚合物1同样地进行氢化反应,制成氢化聚合物(氢化率72%)后,利用表2中记载的工序进行堆积密度和比表面积的调整,得到聚合物4。
<聚合物5>
利用与聚合物1相同的方法进行聚合,得到聚合物。
不进行氢化反应(氢化率0%),利用表2中记载的工序进行堆积密度和比表面积的调整,得到聚合物5。
<聚合物6>
将第1段中供给的苯乙烯变更为21质量份,将第2段中供给的丁二烯变更为52质量份(第1次供给为17质量份、第2次供给为35质量份),将第1次供给的添加时间变更为5分钟,将第2次供给的添加时间变更为25分钟,将苯乙烯变更为6质量份,将反应器内温变更为65℃,另外将第3段中供给的苯乙烯变更为21质量份,除此以外,利用与聚合物1相同的方法进行聚合。
接着,除了向所得到的聚合物中添加相对于聚合物的质量以钛计为100ppm的上述氢化催化剂以外,与聚合物1同样地进行氢化反应,制成氢化聚合物(氢化率96%)后,利用表2中记载的工序进行堆积密度和比表面积的调整,得到聚合物6。
<聚合物7>
设正丁基锂的供给量为0.135质量%,设TMEDA的添加量为0.35摩尔,将第1段中供给的苯乙烯变更为12质量份,将第2段中供给的丁二烯变更为60质量份(第1次供给为20质量份、第2次供给为40质量份),将第1次供给的添加时间变更为5分钟,将第2次供给的添加时间变更为15分钟,将苯乙烯变更为17质量份,将反应器内温变更为70℃,另外将第3段中供给的苯乙烯变更为11质量份,除此以外,利用与聚合物1相同的方法进行聚合。
接着,对于所得到的聚合物与聚合物1同样地进行氢化反应,制成氢化聚合物(氢化率80%)后,利用表2中记载的工序进行堆积密度和比表面积的调整,得到聚合物7。
<聚合物8>
设TMEDA的添加量为0.2摩尔,将第1段中供给的苯乙烯变更为13质量份,将第2段中供给的丁二烯变更为50质量份(第1次供给为16质量份、第2次供给为34质量份),将第1次供给的添加时间变更为4分钟,将第2次供给的添加时间变更为40分钟,将苯乙烯变更为25质量份,另外将第3段中供给的苯乙烯变更为12质量份,除此以外,利用与聚合物1相同的方法进行聚合。
接着,对于所得到的聚合物与聚合物1同样地进行氢化反应,制成氢化聚合物(氢化率84%)后,利用表2中记载的工序进行堆积密度和比表面积的调整,得到聚合物8。
<聚合物9>
将正丁基锂的供给量变更为0.13质量%,不添加TMEDA,将第1段中供给的苯乙烯变更为18质量份,将第2段中供给的丁二烯变更为65质量份,不添加苯乙烯,另外将第3段中供给的苯乙烯变更为17质量份,除此以外,利用与聚合物1相同的方法进行聚合。
不进行氢化反应(氢化率0%),利用表2中记载的工序进行堆积密度和比表面积的调整,得到聚合物9。
<聚合物10>
将正丁基锂的供给量变更为0.115质量%,将第1段中供给的苯乙烯变更为12质量份,将第2段中供给的丁二烯变更为54质量份(第1次供给为18质量份、第2次供给为36质量份),将苯乙烯变更为23质量份,另外将第3段中供给的苯乙烯变更为11质量份,除此以外,利用与聚合物1相同的方法进行聚合。
接着,除了向所得到的聚合物中添加相对于聚合物的质量以钛计为100ppm的上述氢化催化剂以外,与聚合物1同样地进行氢化反应,制成氢化聚合物(氢化率90%)后,利用表2中记载的工序进行堆积密度和比表面积的调整,得到聚合物10。
<聚合物11>
将正丁基锂变更为相对于全部单体(投入到反应器中的丁二烯单体和苯乙烯单体的总量)的质量为0.120质量%,将第1段中供给的苯乙烯变更为21质量份,将第2段中供给的丁二烯变更为52质量份(第1次供给为17质量份、第2次供给为35质量份),将第1次供给的添加时间变更为5分钟,将第2次供给的添加时间变更为25分钟,将苯乙烯变更为6质量份,将反应器内温变更为65℃,另外将第3段中供给的苯乙烯变更为20质量份,除此以外,利用与聚合物1相同的方法进行聚合。
接着,除了向所得到的聚合物中添加相对于聚合物的质量以钛计为100ppm的上述氢化催化剂以外,与聚合物1同样地进行氢化反应,制成氢化聚合物(氢化率96%)后,利用表2中记载的工序进行堆积密度和比表面积的调整,得到聚合物11。
<聚合物12>
将第2段中供给的丁二烯变更为59质量份(第1次供给为20质量份、第2次供给为39质量份),将苯乙烯变更为20质量份,另外将第3段中供给的苯乙烯变更为10质量份,除此以外,利用与聚合物1相同的方法进行聚合。
其后,添加相对于1mol正丁基锂为0.95mol的1,3-二甲基-2-咪唑啉酮,进行25分钟反应。
接着,与聚合物1同样地进行氢化反应,制成氢化聚合物(氢化率85%)后,利用表2中记载的工序进行堆积密度和比表面积的调整,得到聚合物12。
<聚合物13>
将正丁基锂变更为相对于全部单体(投入到反应器中的丁二烯单体和苯乙烯单体的总量)的质量为0.105质量%,将第2段中供给的丁二烯变更为58质量份(第1次供给为20质量份、第2次供给为38质量份),将苯乙烯变更为21质量份,另外将第3段中供给的苯乙烯变更为10质量份,除此以外,利用与聚合物1相同的方法进行聚合。
接着,除了向所得到的聚合物中添加相对于聚合物的质量以钛计为80ppm的上述氢化催化剂以外,与聚合物1同样地进行氢化反应,制成氢化聚合物(氢化率65%)后,利用表2中记载的工序进行堆积密度和比表面积的调整,得到聚合物13。
<聚合物14>
将正丁基锂变更为相对于全部单体(投入到反应器中的丁二烯单体和苯乙烯单体的总量)的质量为0.115质量%,将第2段中供给的丁二烯变更为58质量份(第1次供给为19质量份、第2次供给为39质量份),将苯乙烯变更为20质量份,除此以外,利用与聚合物1相同的方法进行聚合。
接着,除了向所得到的聚合物中添加相对于聚合物的质量以钛计为100ppm的上述氢化催化剂以外,与聚合物1同样地进行氢化反应,制成氢化聚合物(氢化率91%)后,利用表2中记载的工序进行堆积密度和比表面积的调整,得到聚合物14。
<聚合物15>
将正丁基锂变更为相对于全部单体(投入到反应器中的丁二烯单体和苯乙烯单体的总量)的质量为0.120质量%,将第2段中供给的丁二烯变更为59质量份(第1次供给为20质量份、第2次供给为39质量份),将苯乙烯变更为21质量份,除此以外,利用与聚合物1相同的方法进行聚合。
接着,除了向所得到的聚合物中添加相对于聚合物的质量以钛计为100ppm的上述氢化催化剂以外,与聚合物1同样地进行氢化反应,制成氢化聚合物(氢化率90%)后,利用表2中记载的工序进行堆积密度和比表面积的调整,得到聚合物15。
<聚合物16>
将正丁基锂变更为相对于全部单体(投入到反应器中的丁二烯单体和苯乙烯单体的总量)的质量为0.090质量%,将第2段中供给的丁二烯变更为59质量份(第1次供给为20质量份、第2次供给为39质量份),将苯乙烯变更为21质量份,除此以外,利用与聚合物1相同的方法进行聚合。
接着,除了向所得到的聚合物中添加相对于聚合物的质量以钛计为100ppm的上述氢化催化剂以外,与聚合物1同样地进行氢化反应,制成氢化聚合物(氢化率94%)后,利用表2中记载的工序进行堆积密度和比表面积的调整,得到聚合物16。
<聚合物17、24、25>
使用带夹套的槽型反应器,向反应器中投入规定量的环己烷,将反应器内调整为温度60℃。
其后,从反应器的底部添加相对于100质量份的全部单体(投入到反应器中的丁二烯单体和苯乙烯单体的总量)为0.095质量份的正丁基锂。
此外,添加相对于1mol的正丁基锂为0.35mol的N,N,N’,N’-四甲基乙二胺的环己烷溶液。
其后,关于单体,作为第1步骤的聚合反应,利用约10分钟供给含有苯乙烯10质量份的环己烷溶液(单体浓度15质量%),将反应器内温度调整为65℃。供给停止后,进行15分钟反应。
接着,作为第2步骤的聚合反应,利用60分钟的时间以恒定速度向反应器中连续地供给含有丁二烯59质量份的环己烷溶液(单体浓度15质量%)和含有苯乙烯21质量份的环己烷溶液(单体浓度15质量%),供给停止后进行15分钟反应。
接着,作为第3步骤的聚合反应,利用约10分钟供给含有苯乙烯10质量份的环己烷溶液(单体浓度15质量%),将反应器内温度调整为65℃。供给停止后,进行15分钟反应。
接着,向所得到的聚合物中添加相对于聚合物的质量以钛计为100ppm的上述氢化催化剂,在氢压0.7MPa、温度65℃的条件下进行氢化反应。
反应终止后添加甲醇水溶液,接着添加相对于聚合物的质量为0.1质量%的3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯作为稳定剂。对于这样得到的氢化聚合物,按照表2中记载的工序调整堆积密度和比表面积,分别得到聚合物17、24、25。
<聚合物18>
在上述第2步骤的聚合反应中,分3次、每隔15分钟供给含有丁二烯60质量份的环己烷溶液(单体浓度20质量%)和含有苯乙烯20质量份的环己烷溶液(单体浓度20质量%)。
其他条件与聚合物17同样地进行聚合和氢化,利用表2中记载的工序进行堆积密度和比表面积的调整,得到聚合物18。
<聚合物19>
在上述第2步骤的聚合反应中,在初期一次性地全量添加含有丁二烯59质量份的环己烷溶液(单体浓度25质量%)和含有苯乙烯21质量份的环己烷溶液(单体浓度25量%)。其他条件与聚合物17同样地进行聚合和氢化,利用表2中记载的工序进行堆积密度和比表面积的调整,得到聚合物19。
<聚合物20>
从反应器的底部添加相对于100质量份的全部单体(相对于投入到反应器中的丁二烯单体和苯乙烯单体的总量)为0.070质量份的正丁基锂,设聚合温度为55℃,在上述第2步骤的聚合反应中,利用80分钟以恒定速度向反应器中连续地供给含有丁二烯52质量份的环己烷溶液(单体浓度15质量%)和含有苯乙烯28质量份的环己烷溶液(单体浓度15质量%)。其他条件与聚合物17同样地进行聚合和氢化,利用表2中记载的工序进行堆积密度和比表面积的调整,得到聚合物20。
<聚合物21、22>
设聚合温度为60℃,在第1步骤和第3步骤的聚合反应中,将苯乙烯量分别设为11质量份和11质量份,在第2步骤的聚合反应中,利用60分钟以恒定速度向反应器中连续地供给含有丁二烯57质量份的环己烷溶液(单体浓度15质量%)和含有苯乙烯21质量份的环己烷溶液(单体浓度15质量%)。其他条件与聚合物17同样地进行聚合,利用表2中记载的工序进行堆积密度和比表面积的调整,得到聚合物21、22。
需要说明的是,仅对于聚合物21与聚合物17同样地进行氢化,聚合物22不进行氢化。
<聚合物23>
添加相对于全部单体(投入到反应器中的丁二烯单体和苯乙烯单体的总量)100质量份为0.11质量份的正丁基锂。
另外,在第2步骤的聚合反应中,利用60分钟以恒定速度向反应器中连续地供给含有丁二烯60质量份的环己烷溶液(单体浓度15质量%)和含有苯乙烯20质量份的环己烷溶液(单体浓度15质量%)。其他条件与聚合物17同样地进行聚合和氢化,利用表2中记载的工序进行堆积密度和比表面积的调整,得到聚合物23。
<聚合物26>
在第2步骤的聚合反应中,分3次、每隔15分钟供给含有丁二烯60质量份的环己烷溶液(单体浓度20质量%)和含有苯乙烯21质量份的环己烷溶液(单体浓度20质量%)。接着,作为第3步骤的聚合反应,利用约10分钟供给含有苯乙烯9质量份的环己烷溶液(单体浓度15质量%),将反应器内温度调整为65℃。供给停止后,进行15分钟反应。其后添加相对于1mol正丁基锂为0.95mol的1,3-二甲基-2-咪唑啉酮,进行25分钟反应。
其他条件与聚合物17同样地进行聚合和氢化,利用表2中记载的工序进行堆积密度和比表面积的调整,得到聚合物26。
<聚合物27>
添加相对于100质量份的全部单体(投入到反应器中的丁二烯单体和苯乙烯单体的总量)为0.060质量份的正丁基锂。将聚合温度设为60℃,在第1步骤和第3步骤的聚合反应中,将苯乙烯量分别设为10质量份和10质量份,在第2步骤的聚合反应中,利用60分钟以恒定速度向反应器中连续地供给含有丁二烯58质量份的环己烷溶液(单体浓度15质量%)和含有苯乙烯22质量份的环己烷溶液(单体浓度15质量%)。其他条件与聚合物17同样地进行聚合,制造聚合物。其他条件与聚合物17同样地进行聚合和氢化,利用表2中记载的工序进行堆积密度和比表面积的调整,得到聚合物27。
将用于调整聚合物嵌段(B)中的短链乙烯基芳香族单体聚合部分的含量的操作中的反应条件列于表3。
需要说明的是,经过工序3后的聚合物1~27的含水率确认为1质量%以下。
[表1]
[表2]
[表3]
<沥青组合物的制备>
在实施例和比较例中,按下述要点制造沥青组合物。在750mL的金属罐中投入直馏沥青60-80(新日本石油株式会社制造)500g,将金属罐充分浸到180℃的油浴中。接着,相对于熔融状态的沥青100质量份,在搅拌下一点点地添加表5~6中示出的聚合物3.5质量份。完全添加后,利用6000rpm的旋转速度搅拌90分钟,制备实施例1~6、11~18、22~25和比较例1~8的沥青组合物。另外,除了使用表7所示的聚合物8质量份以外,与上述同样地制备实施例26~30和比较例9~11的沥青组合物。
需要说明的是,在上述聚合物的添加工序中,添加聚合物1与SBS的混合物(混配比:聚合物1/SBS=40质量份/60质量份)3.5质量份,其后搅拌180分钟,除此以外,与实施例1同样地制备实施例7~8的沥青组合物。另外,添加聚合物17与SBS的混合物(混配比:聚合物17/SBS=40质量份/60质量份)3.5质量份,其后搅拌180分钟,除此以外与实施例14同样地制备实施例19~20的沥青组合物。
另外,除了添加聚合物1与SBS的混合物(混配比:聚合物1/SBS=60质量份/40质量份)3.5质量份以外,利用与上述实施例8相同的方法制备实施例9的沥青组合物。另外,除了添加聚合物17与SBS的混合物(混配比:聚合物17/SBS=60质量份/40质量份)3.5质量份以外,利用与上述实施例20相同的方法制备实施例21的沥青组合物。
需要说明的是,在实施例7~9、19~21中,SBS使用下述物质。
实施例7、19:Kraton D1184(为辐射形聚合物,苯乙烯含量为30%、二嵌段含量为14.5%、聚苯乙烯换算的重均分子量为40万的SBS)
实施例8~9、20~21:Kraton D1101(为直链型聚合物,苯乙烯含量为31%、二嵌段含量为17.0%、聚苯乙烯换算的重均分子量为18万的SBS)
另外,在上述聚合物的添加工序中,相对于沥青100质量份,在搅拌下一点点地添加3.5质量份的聚合物13,完全添加后,以6000rpm的旋转速度搅拌90分钟,其后添加硫0.2质量份,进一步搅拌60分钟,制备实施例10的沥青组合物。
<沥青混合物的制备>
使用实验用的容量为27升的装备有加热装置的混合机将实施例1~25、比较例1~8中得到的沥青组合物和骨料混合成混合物总量为10kg,得到作为密粒度型混合物的道路铺砌用沥青混合物。即,作为骨料使用6号碎石/7号碎石/碎砂/细砂/石粉以混配比36/19/27/12/6(%)混配成的骨料,按沥青组合物为5.5质量份、骨料为94.5质量份进行混合。需要说明的是,所使用的骨料为栃木县下都贺郡岩舟町的碎石、碎砂、千叶县印幡郡荣町的细砂、以及栃木县佐野市山菅町的石粉。将沥青混合物中使用的骨料的粒度分布列于下表4。
[表4]
更详细的混合操作如下。即,首先将规定粒度的密粒度型骨料94.5质量份投入到混合机中,进行25秒干拌,接下来,将实施例1中得到的沥青组合物5.5质量份投入到混合机中,进行50秒主搅拌,得到密粒度型的沥青混合物。需要说明的是,干拌、主搅拌的混合温度均为177℃。
<沥青组合物等的特性>
通过下述方法测定沥青组合物或沥青混合物的各物性。将它们的结果列于表5~7。另外,在表7中一并示出了聚合物1~27的耐候性和附着性的评价结果。
<软化点(环&球法)>
按照JIS-K2207测定沥青组合物的软化点。将试样填充在规定的环中,在甘油液中保持水平,将3.5g的球置于试样的中央,在将液温以5℃/min的速度升温的情况下,测定在球的重量作用下试样触到环台的底板的时刻的温度。
<熔融粘度>
利用Brookfield型粘度计于160℃进行测定。
<针入度>
按照JIS-K2207,测定规定的针在5秒内进入到在恒温水浴槽中保持于25℃的试样中的长度。
<伸长率>
按照JIS-K2207,将试样流入到模具框内,制成规定的形状后,在恒温水浴内保持于15℃,接着将试样以5cm/min的速度拉伸后,测定直至试样断开为止所伸长的距离。
<分散性>
对于刚制备完的沥青组合物中的聚合物的平均粒径进行测定。作为测定方法,利用数字显微镜使用透过光进行观察。另外,作为测定装置,使用KEYENCE公司制造的数字显微镜VHX-2000。另外,测定条件如下所述:
测定温度:25℃
倍率:1000倍
测定模式:透过光
样品制备方法:在载玻片上采集10mg的搅拌后的沥青组合物,在加热至180℃的加热板上静置20秒使其熔融。其后,将盖玻片放在熔融的沥青组合物上,将组合物摊薄。将其在室温放置30分钟后,利用数字显微镜实施观察。需要说明的是,平均粒径(分散粒径)越小,越在短时间内与沥青相溶,表现出性能,因而评价为良好。
<高温储藏稳定性(分离特性)>
在沥青组合物刚制造后,将沥青组合物流入到内径50mm、高度130mm的铝罐中,直至达到铝罐的上限,在180℃的烘箱中加热24小时。其后将铝罐取出,自然冷却。接着从降低至室温的沥青组合物的下端采集4cm、上端采集4cm,分别测定上层部和下层部的软化点,将该软化点差作为高温储藏稳定性的尺度。软化点差越小,评价为高温储藏稳定性越良好。
<低温伸长率>
按照JIS-K2207,对于利用上述方法制造的含有3.5质量份聚合物1~27的沥青组合物(在实施例7~9、19~21中,是作为聚合物1或聚合物17与SBS的混合物的含量为3.5质量份的沥青组合物)的伸长率进行测定。
将定型的沥青试样在5℃的水中以5℃/min的速度拉伸,测定直至试样断裂为止的长度(cm)。
低温伸长率的值越大,判断为低温性能越优异,从良好起依次评价为○、△、×。
20cm以上:○
10cm以上:△
小于10cm:×
<动态稳定度>
使用如上述<沥青混合物的制备>的方法中得到的密粒度型的沥青混合物,按照试验法手册(試験法便覧)B003实施动态稳定度的评价。使载荷在规定尺寸的样品上的小型橡胶车轮以规定温度、规定时间、规定速度反复进行往复运转,由每单位时间的变形量求出动态稳定度(次/mm)。
动态稳定度的值越大,判断为流动性车辙形成抵抗性越优异,从良好起依次评价为◎、○、△、×。
20000次/mm以上:◎
10000次/mm以上:○
5000次/mm以上:△
小于5000次/mm:×
<达成软化点60℃的聚合物的添加量(环&球法)>
按照JIS-K2207测定沥青组合物的软化点。
将试样填充在规定的环中,在甘油液中保持水平,将3.5g的球置于试样的中央,在将液温以5℃/min的速度升温的情况下,测定在球的重量作用下试样触到环台的底板的时刻的温度。
测定软化点达到60℃的聚合物的添加量。该聚合物的添加量越少效果越高,从经济性的观点出发也判断为良好,从良好起依次评价为◎、○、△、×。
小于2.5质量%:◎
2.5质量%以上且小于3.0质量%:○
3.0质量%以上且小于3.3质量%:△
3.3质量%以上:×
<聚合物的耐热老化性>
将利用上述方法制造的含有3.5质量份聚合物1~27的沥青组合物(在实施例7~9、19~21中,是作为聚合物1或聚合物17与SBS的混合物的含量为3.5质量%的沥青组合物)储藏在190℃,经过规定时间后进行采样,利用GPC分析聚合物的分子量分布的变化。
聚合物受热的作用而发生老化时,利用GPC得到的聚合物的峰值高度降低,因而储藏前的聚合物的峰值高度的变化少时,判断为耐热老化性高、为良好。即,利用峰值高度的变化为30%以上的天数进行评价,从良好起依次评价为○、△、×。
2天以上:○
1天以上且小于2天:△
小于1天:×
<耐候性:聚合物的耐UV性>
不使用太阳光而模拟使用氙灯(放射照度60W/m2、SUGA TEST INSTRUMENTS株式会社制造,SX75)照射紫外线,对聚合物1~27的耐候性进行评价。
为了迅速评价,使用10吨冲压,将聚合物1~27的单质在200℃预热5分钟,其后冲压2分钟,成型为厚度2mm的片材,将其用作样品。
通过紫外线照射,确认到由GPC得到的聚合物的峰值高度降低。若其相对于紫外线照射前的聚合物的峰值高度的变化少,则耐候性高,判断为良好。即,利用通过GPC得到的聚合物的峰值高度的变化为30%以上的紫外线照射时间进行判断,从良好起依次评价为○、△、×。
48小时以上:○
24小时以上且小于48小时:△
小于24小时:×
<附着性>
按下述方法对利用上述方法制造的聚合物1~27进行测定。
首先,将10g聚合物放在长15cm×宽10cm的金属板(SUS板)上的一侧的边缘,利用倾斜角45度倾斜,使聚合物从另一侧的边缘落下。通过目视判定此时在金属板上附着的聚合物的量。聚合物的附着量越小,判断为搬送工序中的作业性越好,从良好起依次评价为◎、○、△、×。
附着量几乎没有:◎
附着量少许:○
附着量中等程度:△
附着量多:×
[表6]
[表7]
本申请基于2014年1月17日提交的日本专利申请(日本特愿2014-007292号)、2014年4月17日提交的日本专利申请(日本特愿2014-085857号)、2014年10月1日提交的日本专利申请(日本特愿2014-203035号)、2014年10月1日提交的日本专利申请(日本特愿2014-203036号)、2014年11月17日提交的日本专利申请(日本特愿2014-232735号)和2014年11月17日提交的日本专利申请(日本特愿2014-232736号),将它们的内容作为参照并入到本文中。
工业实用性
包含本发明的聚合物的沥青组合物可以在道路铺砌用途、屋面材料-防水片材用途、密封剂的领域中加以利用,特别是能够在道路铺砌用途的领域中适宜地加以利用。

Claims (15)

1.一种聚合物,其是包含共轭二烯单体单元和乙烯基芳香族单体单元的聚合物,其中,
所述聚合物具有以乙烯基芳香族单体单元为主体的聚合物嵌段(A)以及包含共轭二烯单体单元和乙烯基芳香族单体单元的聚合物嵌段(B),
所述聚合物嵌段(A)的含量为10质量%以上40质量%以下,
所述聚合物的堆积密度为0.05g/mL以上0.45g/mL以下,
所述聚合物的比表面积为0.10m2/g以上0.60m2/g以下。
2.如权利要求1所述的聚合物,其中,所述共轭二烯单体单元中的双键的氢化率为95mol%以上。
3.如权利要求1所述的聚合物,其中,所述共轭二烯单体单元中的双键的氢化率为0mol%以上且小于50mol%。
4.如权利要求1所述的聚合物,其中,所述共轭二烯单体单元中的双键的氢化率为50mol%以上且小于95mol%。
5.如权利要求1~4中任一项所述的聚合物,其中,所述比表面积为0.30m2/g以上0.60m2/g以下。
6.如权利要求1~4中任一项所述的聚合物,其中,所述比表面积为0.10m2/g以上且小于0.30m2/g。
7.如权利要求1~6中任一项所述的聚合物,其中,通过网孔为3.35mm的筛且不通过网孔为0.425mm的筛的成分小于全部粒屑的80质量%。
8.如权利要求1~7中任一项所述的聚合物,其中,该聚合物的峰值分子量小于20万。
9.如权利要求1~8中任一项所述的聚合物,其中,所述乙烯基芳香族单体单元的含量为20质量%以上60质量%以下。
10.如权利要求1~9中任一项所述的聚合物,其中,相对于所述聚合物嵌段(B)中的乙烯基芳香族单体单元的含量100质量%,由2个~6个乙烯基芳香族单体单元形成的短链乙烯基芳香族单体聚合部分的含量为50质量%以上。
11.如权利要求10所述的聚合物,其中,所述短链乙烯基芳香族单体聚合部分的含量为70质量%以上。
12.如权利要求1~11中任一项所述的聚合物,其中,该聚合物具有官能团。
13.一种沥青组合物,其包含0.5质量份以上50质量份以下的权利要求1~12中任一项所述的聚合物和100质量份的沥青。
14.一种沥青组合物,其含有混合物和沥青,该混合物包含权利要求1~12中任一项所述的聚合物和嵌段共聚物(a),
所述嵌段共聚物(a)具有至少一个以乙烯基芳香族单体单元为主体的聚合物嵌段(A’)以及至少一个以共轭二烯单体单元为主体的聚合物嵌段(C),
相对于所述沥青100质量份,所述混合物的含量为0.5质量份以上50质量份以下,
所述混合物中的嵌段共聚物(a)的含量为15质量%~85质量%。
15.如权利要求13或14所述的沥青组合物,其进一步包含0.03质量份以上3质量份以下的硫或硫系化合物。
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