CN106574122A - 沥青粘合剂组合物及制备和使用其的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了包含沥青和聚合物共混物的沥青粘合剂组合物，其中所述聚合物共混物包含氧化高密度聚乙烯和选自马来酸酐接枝聚丙烯、聚乙烯均聚物、高结晶度聚乙烯和其组合的另一种聚合物。还提供了包含前述沥青粘合剂组合物和集料材料的铺路和屋顶材料。还提供了制备和使用所述沥青粘合剂组合物的方法。

Description

沥青粘合剂组合物及制备和使用其的方法
相关申请的交叉引用
根据35USC 119(e)，本申请要求2014年1月7日提交的美国临时申请61/924,582的权益。
技术领域
本公开内容大体上涉及沥青粘合剂组合物以及制备和使用其的方法。更具体地，提供包含沥青和含有特殊聚烯烃的聚合物共混物的沥青粘合剂组合物，以及制备和使用这样的沥青粘合剂组合物的方法。
背景技术
沥青混合物通常用作道路建设和维护的铺路材料。通常，将通常被称为沥青粘合剂、沥青膏或沥青(bitumen)的沥青与集料混合以形成在沥青铺路中使用的材料。加工和使用这种材料产生沥青路面。更具体地，沥青路面包含通过沥青粘合剂对集料的粘附而保持在沥青粘合剂的连续相中的集料。
沥青路面的强度和耐久性取决于多种因素，例如所使用材料的性质、各种材料的相互作用、混合物设计、施工实践以及该路面所处环境及交通状况。为了生产在路面寿命期间将具有良好性能的混合物，重要的是获得使用沥青对集料的适当的涂覆和两种组分之间良好的粘附以及沥青良好的整体粘合强度。
由于暴露于环境条件，传统沥青材料遭受各种类型的损坏模式，例如在高温下的永久变形、蠕变和车辙以及在低温下的脆性和开裂。为了改进沥青材料对于这些各种损坏模式的抗性，将高温性能添加剂，例如塑性体和/或弹性体，和/或低温性能添加剂，例如加工油并入沥青材料中。所述高温性能添加剂倾向于增加在较高温度下沥青材料的模量以抵抗永久变形和蠕变，而低温性能添加剂倾向于增加在较低温度下沥青材料的柔性和延性以抵抗脆性和开裂。
遗憾地，目前的低温性能添加剂在较低温度下增加沥青材料的柔性和延性方面不总是如所期望的那样有效，并且通常损害沥青材料的高温性能性质，即使在添加高温性能添加剂的情况下。另一方面，目前的高温性能添加剂在高温下降低永久变形、蠕变和车辙方面不总是如所期望的那样有效，并且通常损害沥青材料的低温性能性质，即使在添加低温性能添加剂的情况下。用于改性沥青粘合剂以降低或防止车辙的典型聚合物包括弹性体，例如苯乙烯/丁二烯/苯乙烯共聚物(SBS)，和塑性体，例如聚乙烯、乙基(ethyl)/乙酸乙烯酯共聚物(EVA)等。
沥青性能等级(PG)评级系统基于在不同温度下粘合剂的性能将在沥青路面中所用的沥青粘合剂分类。例如具有约64-22PG评级的沥青粘合剂是指沥青粘合剂可以用于其中路面达到高达+64℃和低至-22℃温度的气候。沥青粘合剂的PG范围之外的温度通常导致使用所述粘合剂的沥青路面的劣化。因此，一段时间以来，拓宽在道路路面应用中使用的沥青粘合剂的PG范围已经是一个目标。
沥青的可用温度区间(UTI)是高温PG等级和低温PG等级之间的差。通常，为了获得＞92℃的UTI，需要改性沥青。例如，PG76-22，一种普通的聚合物改性沥青，具有98℃的UTI。除了增加沥青粘合剂的PG范围，改性剂还改进所获得沥青的其它品质，例如其一般韧性和磨损特性。
仍然需要拓宽沥青粘合剂的PG范围并且增加可用温度区间的新型沥青粘合剂改性剂。在本文中描述的沥青粘合剂组合物及制备和使用其的方法的其它所需特征和特性将从以下发明详述和所附的权利要求书而变得明显。
发明概述
本公开内容提供了沥青粘合剂组合物以及制备和使用其的方法。在一个示例性的实施方案中，所述沥青粘合剂组合物包含a)沥青和b)聚合物共混物，其中所述聚合物共混物包含(i)氧化高密度聚乙烯，和(ii)选自马来酸酐接枝聚丙烯(maleatedpolypropylene)、聚乙烯均聚物、高结晶度聚乙烯或其组合的改性聚合物。
在另一个实施方案中，所述沥青粘合剂组合物基本由a)沥青和b)聚合物共混物组成，其中所述聚合物共混物包含(i)氧化高密度聚乙烯，和(ii)选自马来酸酐接枝聚丙烯、聚乙烯均聚物、高结晶度聚乙烯或其组合的改性聚合物。
在另一个示例性的实施方案中，提供了制备沥青粘合剂组合物的方法。该方法包括将沥青、氧化高密度聚乙烯和选自马来酸酐接枝聚丙烯、聚乙烯均聚物、高结晶度聚乙烯或其组合的改性聚合物混合以形成沥青粘合剂组合物。
发明详述
本文提供并描述了新型的沥青粘合剂组合物以及制备和使用其的方法。已经令人惊讶地发现向沥青粘合剂组合物中添加某种聚合物的共混物拓宽了沥青粘合剂组合物的PG范围以及增加了UTI。这些聚合物共混物对沥青粘合剂组合物的PG范围和UTI的影响是协同的。换句话说，在相同的总聚合物剂量水平下，聚合物共混物比在相同剂量水平下的各个单独聚合物具有更好的性能。更好的性能可以转化为更长的道路寿命或更长的建筑物寿命，并且将给客户带来显著的经济效益。本文预期并且描述的沥青粘合剂组合物的另一个益处是就PG范围和UTI而言，可以用显著降低的聚合物量来实现相同水平的性能，这转化为显著的成本降低。
在一个示例性的实施方案中，沥青粘合剂组合物包含沥青和聚合物共混物，其中所述聚合物共混物包含(i)氧化高密度聚乙烯和(ii)选自马来酸酐接枝聚丙烯、聚乙烯均聚物、高结晶度聚乙烯或其组合的改性聚合物。在一些实施方案中，所述聚合物共混物包含(i)氧化高密度聚乙烯和(ii)马来酸酐接枝聚丙烯。在其它实施方案中，所述聚合物共混物包含(i)氧化高密度聚乙烯和(ii)聚乙烯均聚物。在仍然其它实施方案中，所述聚合物共混物包含(i)氧化高密度聚乙烯和(ii)高结晶度聚乙烯。
沥青被ASTM定义为深棕色至黑色的水泥状(cement-like)材料，其中主要成分是在自然界中存在或在石油加工中获得的沥青。沥青特征性地含有饱和物、芳族化合物、树脂和沥青质。术语“沥青”和“沥青(bitumen)”通常可互换使用以表示天然和制造形式的材料二者，其全部在本文所预期和描述的组合物和方法的范围内。以下，将仅使用术语“沥青”来描述合适的沥青和沥青(bitumen)材料。
适用于本文预期和描述的组合物和方法中的沥青类型没有特别的限制并且包括任何现在或将来已知的天然存在、合成制造和改性沥青。天然存在的沥青包括天然岩沥青、湖沥青等。合成制造沥青通常是石油精炼操作的副产物并且包括氧化沥青、共混沥青、裂化或残余沥青、石油沥青、丙烷沥青、直馏沥青，热裂沥青(thermal asphalt)等。改性沥青包括用弹性体、磷酸、多磷酸、塑性体、废轮胎胶粉(GTR)、再生沥青路面(RAP)、再生沥青瓦(reclaimed asphalt single)(RAS)等或这些改性剂的各种组合改性的基础沥青(例如可以为天然存在或合成制造的净沥青(neat asphalt)或未改性沥青)。
此外，工业级沥青(包括但不限于铺路级沥青)对用于本文预期和描述的组合物和方法是有利的。铺路级沥青的非排他性的实例包括具有任何一种以下性能等级评级的沥青：PG 46-34、PG 52-34、PG 52-28、PG 58-28、PG 64-22、PG 64-16、PG 64-10、PG 67-22、PG70-28、PG 70-22、PG 70-16、PG 70-10、PG 76-28、PG 76-22、PG 76-16和PG 76-10。额外地，在本发明的范围内的铺路级沥青的非排他性的实例包括具有任何一种以下针入度等级的铺路级沥青：50/70、60/90、80/100、80/120和120/150。
额外地，预期工业级沥青，例如屋顶级沥青可以有利地用于本文所预期并且描述的沥青粘合剂组合物中。在这样的实施方案中，所述沥青粘合剂组合物将可用于屋顶应用。合适的屋顶级沥青例如包括但不限于具有任何一种以下硬度等级的沥青：100/150dmm针入度、150/200dmm针入度、200/300dmm针入度和300+dmm针入度，例如但不限于PG 58-28、64-22、67-22、70-22和76-22。在沥青粘合剂组合物的一些实施方案中，沥青以基于沥青粘合剂组合物的总重量的约65至约99重量％(wt％)的浓度存在。例如，沥青可以以基于沥青粘合剂组合物的总重量的约70至90wt％，或约65至约75wt％，或约75至约99wt％，或约75至约95wt％，或约75至约85wt％，或甚至约85至约99wt％的浓度存在。在一些示例性的实施方案中，沥青以基于沥青粘合剂组合物的总重量的约94至约99wt％，例如约96.5wt％的浓度存在。
在一些实施方案中，所述聚合物共混物以基于沥青粘合剂组合物的总重量的约0.5至约25wt％的浓度存在。例如但不限制地，所述聚合物共混物以基于沥青粘合剂组合物的总重量的约0.5至约5wt％，或约0.5至约10wt％，或约3至约8wt％，或约5至约10wt％，或约5至约15wt％，或约10至约15wt％，或约10至约20wt％，或约15至约20wt％，或约15至约25wt％，或甚至约20至约25wt％的浓度存在。在一些实施方案中，所述聚合物共混物以基于沥青粘合剂组合物的总重量的约1至约5wt％，例如约3.5wt％的浓度存在。在沥青粘合剂组合物的任何实施方案中的聚合物共混物的合适和所需的浓度将根据预期的特定最终用途所需的最终性质通过实验，例如PG或屋顶级沥青测试来确定和选择。
在本文预期和描述的沥青粘合剂组合物的一些实施方案中，所述聚合物共混物以约1∶4至约4∶1的(氧化高密度聚乙烯)∶(改性聚合物)的重量比包含(i)氧化高密度聚乙烯和(ii)选自马来酸酐接枝聚丙烯、聚乙烯均聚物、高结晶度聚乙烯或其组合的改性聚合物。例如但不限制地，氧化高密度聚乙烯和改性聚合物可以分别以约1∶3至约3∶1，或约1∶2至约2∶1，或约1∶2至约1∶3，或约1∶4至约3∶1，或约1∶4至约2∶1，或约1∶3至约4∶1，或约2∶3至约4∶1，或约2∶3至约3∶1，约2∶3至约3∶2，或约3∶1至4∶1，或约3∶1至约2∶1，或甚至约1∶1的重量比存在。在沥青粘合剂组合物的任何实施方案中，在聚合物共混物中，氧化高密度聚乙烯与改性聚合物的合适的重量比将根据预期的特定最终用途所需的最终性质通过实验，例如PG或屋顶级沥青测试来确定和选择。
在沥青粘合剂组合物的一些实施方案中，氧化高密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、聚乙烯均聚物和高结晶度聚乙烯各自独立地具有约800至约50000g/mol的重均分子量(Mw)。例如，前述聚合物的每种的Mw可以为约1000至约5000g/mol，或约5000至约10,000g/mol，或约10,000至约20,000g/mol，或约20,000至约30,000g/mol，或约30,000至约40,000g/mol，或甚至约40,000至约50,000g/mol。在一个实施方案中，例如这些聚合物的每种可以具有约2000至约15,000g/mol，例如约4000至约20000g/mol的分子量。所述重均分子量通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定，所述GPC是本领域通常已知的技术。更具体地，根据所使用的GPC方法，在140℃下将待测量的样品以2.0mg/ml的浓度溶解在1，2，4-三氯苯中。将溶液(200μL)注入到保持在140℃下容纳两个PL凝胶5μm Mixed-D(300x7.5mm)柱的GPC中，流动速率为1.0mL/分钟。所述仪器装配有两个检测器(折射率和粘度检测器)。使用由一组线性聚乙烯窄Mw标准物产生的校准曲线测定分子量(重均分子量，Mw)。
此外，在一些实施方案中，适用于沥青粘合剂组合物的氧化高密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、聚乙烯均聚物和高结晶度聚乙烯各自具有大于50％的结晶度，基于所描述的聚合物的总重量。例如但不限制地，前述聚合物各自可以具有大于约75％，或约50至约60％，或约60至约70％，或约70至约80％，或约80至约90％或甚至约90至约100％的结晶度，基于所描述的聚合物的总重量。此外，在一些使用聚乙烯均聚物的实施方案中，聚乙烯均聚物可以具有大于80％的结晶度。而在一些使用高结晶度聚乙烯的其它实施方案中，高结晶度聚乙烯具有大于90％的结晶度。前述聚合物的结晶度通过差示扫描量热法(DSC)测定，所述DSC是本领域通常已知的技术。所述DSC以10℃/分钟的加热和冷却速率在加热、冷却、再加热循环中进行。更具体地，将样品初始冷却至-50℃，随后加热至150℃，冷却回-50℃并且再加热至150℃。
在以上所讨论的前述重均分子量和结晶度范围内，不特别限制各种聚合物(即氧化高密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、聚乙烯均聚物和高结晶度聚乙烯)的类型和制造其的方法。例如，根据本文所描述的那些合适的聚合物可以商品名HONEYWELL TITAN 7686(氧化高密度聚乙烯)、HONEYWELL TITAN 7278(马来酸酐接枝聚丙烯)、HONEYWELL TITAN 7212(聚乙烯均聚物)和HONEYWELL TITANTM 7387(高结晶度聚乙烯)商购自HoneywellInternational，NJ，USA。
在一些实施方案中，本文所预期的沥青粘合剂组合物具有拓宽的PG范围并且还可以具有至少约90℃的可用温度区间(UTI)。例如但不限制地，沥青粘合剂组合物的UTI可以为至少约92℃，或至少93℃，或至少94℃，或至少95℃，或至少约96℃，或至少约97℃，或甚至至少约98℃。
在另一个示例性的实施方案中，所述沥青粘合剂组合物包含沥青和聚合物共混物，其中所述聚合物共混物在不存在氧化高密度聚乙烯的情况下包含至少两种选自马来酸酐接枝聚丙烯、聚乙烯均聚物和高结晶度聚乙烯的聚合物。此外，在该示例性的实施方案的一些实施方案中，所述沥青粘合剂组合物包含沥青和聚合物共混物，其中所述聚合物共混物在不存在氧化高密度聚乙烯的情况下基本由至少两种选自马来酸酐接枝聚丙烯、聚乙烯均聚物和高结晶度聚乙烯的聚合物组成。
额外地，所述沥青粘合剂组合物可以进一步包含一种或多种额外的添加剂，例如现在和将来相关领域普通技术人员熟悉的那些。这样的添加剂通常用于改进沥青粘合剂组合物和待由其制备的产品的某些性质(例如，针入度(即硬度)、粘度和软化点，仅举几个例子)。适于包含在本文预期和描述的沥青粘合剂组合物中的这样的添加剂的非排他性的实例包括但不限于塑性体、弹性体、蜡、多磷酸、稀释油、增塑剂、抗氧化剂和其组合，尤其例如再循环的废轮胎胶粉、颗粒胶或聚环辛烯(polyoctenamer)，和抗剥落添加剂，其非限制性的实例为熟石灰和胺。
在沥青粘合剂组合物的一些实施方案中，一种或多种额外的添加剂一起以基于沥青粘合剂组合物的总重量的约0.5至约20wt％的总浓度存在。例如，这样的额外的添加剂在沥青粘合剂组合物中的总浓度可以为基于沥青粘合剂组合物的总重量的约0.5至约1.0wt％，或约1.0至约5.0wt％，或约5.0至约10wt％，或甚至约10至约20wt％。更具体地，在一些实施方案中，沥青粘合剂组合物可以包含基于沥青粘合剂组合物的总重量的约1至约2wt％，例如约1wt％的总浓度的这样的额外添加剂。
合适的弹性体可以例如选自天然橡胶和合成聚合橡胶。合适的弹性体或塑性体的其它非排他性的实例包括丁基橡胶、聚丁二烯橡胶、聚异戊二烯橡胶和聚异丁烯橡胶；苯乙烯/丁二烯共聚物例如苯乙烯/丁二烯/苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)；苯乙烯/乙烯-丁烯/苯乙烯三嵌段共聚物(SEBS)；聚(苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯)(SIS)；乙烯-甲基丙烯酸酯(EMA)；乙烯-丙烯二烯单体(EPDM)；乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)；和乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物。
适合用作沥青粘合剂组合物中的额外添加剂的蜡可以是官能化或合成蜡或天然存在的蜡。此外，该蜡可以是氧化的或非氧化的。合成蜡的非排他性的实例包括乙烯双-硬脂酰胺蜡(EBS)、Fischer-Tropsch蜡(FT)、氧化Fischer-Tropsch蜡(FTO)、聚烯烃蜡例如聚乙烯蜡(PE)、氧化聚乙烯蜡(OxPE)、聚丙烯蜡、聚丙烯/聚乙烯蜡、醇蜡、硅酮蜡、石油蜡，例如微晶蜡或石蜡，和其它合成蜡。官能化蜡的非排他性的实例包括胺蜡、酰胺蜡、酯蜡、羧酸蜡和微晶蜡。天然存在的蜡可以衍生自植物、动物或矿物或其它现在或将来已知来源。天然蜡的非排他性的实例包括植物蜡，例如小烛树蜡、巴西棕榈蜡、米糠蜡、日本蜡和霍霍巴油；动物蜡，例如蜂蜡、羊毛脂蜡和鲸蜡；以及矿物蜡例如褐煤蜡、地蜡和纯地蜡。前述蜡的混合物也是合适的，例如，所述蜡可以包括Fischer-Tropsch(FT)蜡和聚乙烯蜡的共混物。
磷酸是可以常规量在所述沥青粘合剂组合物的一些实施方案中用作额外添加剂的另一种物质，例如以提高产物的软化点。磷酸可以任何合适的形式，包括不同形式的磷酸的混合物提供。例如，一些合适的不同形式的磷酸包括磷酸、多磷酸、过磷酸、焦磷酸和三磷酸。
增塑剂也可以常规量用作额外的添加剂以增加根据本文描述的实施方案的沥青粘合剂组合物的塑性或流动性。合适的增塑剂的非排他性的实例包括烃油(例如石蜡、芳族油和环烷油)、长链烷基二酯(例如邻苯二甲酸酯，如邻苯二甲酸二辛酯，和己二酸酯，如己二酸二辛酯)、癸二酸酯、二醇、脂肪酸、磷酸酯和硬脂酸酯、环氧增塑剂(例如环氧化的大豆油)、聚醚和聚酯增塑剂、烷基单酯(例如，油酸丁酯)、长链偏醚酯(例如，丁基溶纤剂油酸酯(butyl cellosolve oleate))，尤其是现在或将来本领域普通技术人员熟悉的。
抗氧化剂可以常规量用作沥青粘合剂组合物的额外添加剂以防止聚合物的氧化降解，所述聚合物的氧化降解引起这些材料的强度和柔性的损失。
还提供了制备和使用本文以上描述的沥青粘合剂组合物的方法。通常，制备沥青粘合剂组合物的方法包括将(i)氧化高密度聚乙烯与(ii)选自马来酸酐接枝聚丙烯、聚乙烯均聚物、高结晶度聚乙烯或其组合的另一种聚合物以及与沥青以适当的量混合以形成以上所述的沥青粘合剂组合物的任何实施方案。注意，在一些实施方案中，制备沥青粘合剂组合物的方法可以包括首先将(i)氧化高密度聚乙烯与(ii)选自马来酸酐接枝聚丙烯、聚乙烯均聚物、高结晶度聚乙烯或其组合的另一种聚合物以适当的量混合以形成如上所述合适的聚合物共混物，并且随后将聚合物共混物与沥青以适当的量混合以形成根据以上描述的沥青粘合剂组合物。沥青和(i)氧化高密度聚乙烯以及(ii)改性聚合物的“适当的量”是指可以其中重量比分别为约3∶1至约1∶3的量提供氧化高密度聚乙烯和改性聚合物，并且沥青以基于沥青粘合剂组合物的总重量的约65至约99wt％的浓度存在于得到的沥青粘合剂组合物中。
所述混合在合适的温度和搅拌以及在本领域普通技术人员现在和将来熟悉的整体条件下进行。在所述方法的一些实施方案中，例如，混合在约75℃至约200℃的温度下进行约30分钟至约6小时的时间。此外，所述混合可以例如使用低剪切混合器以约5转/分钟(RPM)至约100RPM的速度进行。
还预期了拓宽根据上述那些的沥青粘合剂组合物的PG范围或增加可用温度区间(UTI)的方法。这样的两种方法均包括将(i)氧化高密度聚乙烯与(ii)选自马来酸酐接枝聚丙烯、聚乙烯均聚物、高结晶度聚乙烯或其组合的另一种聚合物以及与沥青以适当的量混合以形成上述沥青粘合剂组合物的任何实施方案。例如但不限制地，可以其中重量比分别为约3∶1至约1∶3的量提供氧化高密度聚乙烯和改性聚合物，并且沥青以基于沥青粘合剂组合物的总重量的约65至约99wt％的浓度存在于得到的沥青粘合剂组合物中。
在其它示例性的实施方案中，提供了使用本文所描述的沥青粘合剂组合物的方法。在一个实施方案中，例如，所述方法涉及通过将沥青粘合剂组合物与集料混合制备铺路材料。“集料”是矿物材料(例如沙子、砾石或碎石)的集合术语。集料可以包括天然集料、制造的集料或其组合。天然集料通常是来自露天挖掘工程(例如采石场)的提取的岩石，其通过机械粉碎降低至可用的尺寸。制造的集料通常是其他制造工艺的副产物，例如来自冶金处理(例如，钢、锡和铜生产)的炉渣。制造的集料还包括生产以具有天然岩石中没有发现的特殊物理特性的特种材料。
这样的方法可以进一步包括使用所述铺路材料用于道路建设、道路维护或二者。由于最小化了损坏模式，例如在高温下的永久变形、蠕变和车辙以及在低温下的脆性和开裂，通过这样的方法获得的铺路材料和道路将具有更长的使用寿命，以及更少要求维护。在另一个实施方案中，所述方法涉及通过将沥青粘合剂组合物与集料混合制备屋顶材料。这样的方法可以进一步包括使用屋顶材料用于屋顶建设、屋顶维护或二者。由于最小化了损坏模式，例如划痕、在高温下的滑动以及在低温下的脆性和开裂，通过这样的方法获得的屋顶材料和屋顶将具有更长的使用寿命，以及更少要求维护。
虽然已经在前述发明详述中呈现了至少一个示例性的实施方案，但应当意识到存在大量的变体。也应当意识到一个或多个示例性的实施方案仅仅是实例，并且不意在以任何方式限制本文所述组合物和方法的范围、适用性或配置。相反地，前述的发明详述将为本领域技术人员提供用于实施组合物和方法的示例性实施方案的方便的路线图。应当理解可以在示例性的实施方案中描述的要素的功能和设置方面作出各种变化而不背离如所附权利要求书中陈述的组合物和方法的范围。
实施例
制备了如以下指定的包含沥青和各种聚合物共混物的铺路类型的沥青粘合剂组合物并且使其经受实验步骤以测定它们的性能等级：
在以下实施例中所使用的每种聚合物的Mw如下：
TITAN 7686(氧化HDPE)：Mw＝8800g/mol；77％结晶度
TITAN 7278(MAPP)：Mw＝8560g/mol；56％结晶度
TITAN 7212(PE均聚物)：Mw＝2950g/mol；84％结晶度
TITAN 7387(PE均聚物)：Mw＝2575g/mol；100％结晶度
用于配制样品沥青粘合剂组合物的一般程序如下：将沥青(PG64-22)在设置在140℃的热炉中的小型罐(pint can)中熔融；(2)将所述沥青罐从热炉转移至加热套中；(3)将所述加热套设置在190℃的温度；(4)将低剪切混合器降低入沥青样品中；(5)将低剪切混合器启动并且设置在250rpm的混合速度；(6)所述沥青样品达到190℃的温度；(7)在2分钟时间段内将聚合物添加剂缓慢地加入到沥青样品中；(8)将沥青样品混合1小时；(9)停止低剪切混合器并且从沥青样品移除；(10)将所述小型罐小心地从加热套取出；(11)制备来自小型罐的测试试样并且根据AASHTO M320测试。进行的测试的结果总结在下表1中。
表1
表1中的数据显示相比于相同量的单独的氧化高密度聚乙烯和马来酸酐接枝聚丙烯，氧化高密度聚乙烯和马来酸酐接枝聚丙烯的共混物拓宽了沥青粘合剂的PG范围(UTI)至更高的程度(对比共混物1、2和3)。这些数据还显示了较小总量的聚合物共混物可以拓宽沥青粘合剂的PG范围至与较大量的单独聚合物相同的程度(比较共混物1和4)。
还进行相似的测试以确定最佳的共混比。这些测试的结果总结在下表2中。
表2
表2中的数据显示就氧化高密度聚乙烯和马来酸酐接枝聚丙烯的共混物而言，3∶2的共混比是最佳的(参见共混物3)。
还进行了相似的测试以分析氧化高密度聚乙烯和聚乙烯均聚物的共混物。这些测试的结果总结在下表3中。
表3
表3中的数据显示较小总量的聚合物共混物可以拓宽沥青粘合剂的PG范围至与较大量的单独聚合物相同的程度(对比共混物1和2)。
将本发明的其它聚合物共混物作为以上描述的共混物进行测试并且给出相似的测试结果。
还测试了包含氧化高密度聚乙烯(氧化HDPE)或马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP)，或两种类型聚合物的共混物的屋顶类型的沥青粘合剂组合物(表4)。这些测试显示氧化高密度聚乙烯和马来酸酐接枝聚丙烯的共混物对沥青硬度(PEN)和沥青软化点具有协同效果。使用ASTM D5测定了针入度并且使用ASTM D36测试规程测定了软化点。
表4

Claims (10)

1.一种沥青粘合剂组合物，其包含a)沥青和b)聚合物共混物，所述聚合物共混物包含(i)氧化高密度聚乙烯，和(ii)选自马来酸酐接枝聚丙烯、聚乙烯均聚物、高结晶度聚乙烯或其组合的改性聚合物。
2.权利要求1的沥青粘合剂组合物，其中所述氧化高密度聚乙烯和改性聚合物分别以约1∶4至约4∶1的重量比存在。
3.权利要求1的沥青粘合剂组合物，其具有至少约90℃的可用温度区间(UTI)。
4.权利要求1的沥青粘合剂组合物，其中所述沥青粘合剂组合物基本由a)沥青和b)聚合物共混物组成，所述聚合物共混物包含(i)氧化高密度聚乙烯，和(ii)选自马来酸酐接枝聚丙烯、聚乙烯均聚物、高结晶度聚乙烯或其组合的改性聚合物。
5.一种铺路或屋顶材料，其包含集料和沥青粘合剂组合物，所述沥青粘合剂组合物包含a)沥青和b)聚合物共混物，所述聚合物共混物包含(i)氧化高密度聚乙烯，和(ii)选自马来酸酐接枝聚丙烯、聚乙烯均聚物、高结晶度聚乙烯或其组合的改性聚合物。
6.权利要求5的铺路或屋顶材料，其中所述氧化高密度聚乙烯和改性聚合物分别以约1∶4至约4∶1的重量比存在，并且其中所述沥青粘合剂组合物具有至少约90℃的可用温度区间(UTI)。
7.制备沥青粘合剂组合物的方法，所述方法包括将沥青、氧化高密度聚乙烯和选自马来酸酐接枝聚丙烯、聚乙烯均聚物、高结晶度聚乙烯或其组合的改性聚合物混合以形成沥青粘合剂组合物。
8.权利要求7的方法，其中所述混合在约75℃至约200℃的温度下进行约30分钟至约6小时的时间。
9.权利要求7的方法，其中所述沥青粘合剂组合物包含约65至约99wt％的沥青和约1至约35wt％的总的氧化高密度聚乙烯和改性聚合物，基于沥青粘合剂组合物的总重量。
10.权利要求7的方法，其中氧化高密度聚乙烯和改性聚合物分别以约1∶4至约4∶1的重量比存在。
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