CN110997817A - 烃类粘结剂的稀释剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及式(I)的化合物作为沥青组合物的稀释剂的用途，在式中：R1和R2，相同或不同，各自为线性或支化的烃链，所述烃链不带有不饱和共价键，并任选地被一个或多个氧原子中断且任选带有一个或多个羟基官能团。

Description

烃类粘结剂的稀释剂
技术领域
本发明涉及可特别用于道路应用的烃类粘结剂的稀释剂的领域。更准确地，本发明涉及如下文定义的式(I)的特定挥发性化合物在包括烃类粘结剂的组合物中作为稀释剂的用途，所述组合物用于生产沥青产品，所述沥青产品基于由包括烃类粘结剂的所述组合物固化的矿物颗粒。
背景技术
在所谓的“沥青”产品中，矿物颗粒通过烃类粘结剂(特别是沥青)结合。在这种类型的沥青产品中使用的烃类粘结剂是高粘性的(通常为粘弹性产品)，为了处理，其需要加热、乳化和/或加入所谓的“稀释”化合物，所述“稀释”化合物能够特别降低其粘度。这些稀释剂可以为石油来源、石油化学来源、碳化学来源或甚至是植物来源。
常见的稀释剂为石油来源的稀释剂，其包括：
-“石油稀释剂”，其为源自原油(轻馏分)的蒸馏并可经历加氢处理操作的产品。示例包括由Total销售的稀释剂(
Figure BDA0002380861970000011
2000，特别是
Figure BDA0002380861970000012
SD)。
-“石油化学稀释剂”，其为源自原油(轻馏分)的蒸馏并经历至少一种热裂解操作和进一步的蒸馏操作的产品。一个示例为由VFT France销售的稀释剂
Figure BDA0002380861970000013
这种石油基稀释剂在结果方面非常令人满意。实际上，当将其加入至烃类粘结剂中时，其在某种程度上降低了粘度，同时通常确保了基于该经稀释的烃类粘结剂的沥青产品的机械性能不会显著降低，因此使其适合于道路使用(特别是在充分增加内聚力的情况下)。
这些石油基稀释剂为挥发性产品：在将这些石油基稀释剂掺入至烃类粘结剂(稀释剂确保期望的粘度降低)之后，其会蒸发，这使得粘结剂恢复其初始特性。然而，这些释放的稀释剂对环境有许多负面影响。此外，其使用是危险和令人不舒服的(有害且令人厌恶的蒸汽以及易燃性风险)。
其它挥发性稀释剂为碳化学来源的稀释剂，其为煤热解并经历至少一种蒸馏操作的产品，该稀释剂的主要缺点在于被认为是致癌物。
为了代替上述挥发性稀释剂，已经提出了天然的非化石来源(植物来源或动物来源)的稀释剂，其可防止有害的挥发性有机化合物的释放。天然的非化石来源的稀释剂为天然的非化石的油、其衍生物(例如脂肪酸酯)、或这些油和/或油衍生物的两种或更多种的混合物。特别地，植物油例如为向日葵油、菜油、花生油、椰子油、亚麻籽油、棕榈油、大豆油、橄榄油、蓖麻油、玉米油、南瓜籽油、葡萄籽油、荷荷巴油、芝麻油、核桃油、榛子油、桐油、塔尔油、其衍生物以及它们的混合物。这些油包含不饱和脂肪酸，主要为至少C16的不饱和脂肪酸。此类稀释剂例如在申请FR 2910477、EP 0900822、FR 2721043和FR 2891838中有所描述。
对于上述类型的非挥发性稀释剂，与挥发性稀释剂的情况不同，并不是通过蒸发使得最终产品(在铺展或涂覆之后)中粘结剂的稠度增加，而是通常通过由自由基反应(不饱和脂肪链在空气中的氧的存在下反应)引起的交联使得稠度增加。这些反应(可以通过加入干燥剂(例如金属盐)来催化)包括在不饱和链上形成-O-O-过氧化物桥。这些桥是不稳定的，并且会导致自由基的形成，所述自由基本身将与其它链的其它不饱和性反应。因此，该稀释剂交联技术仅适用于不饱和化合物。根据碘值来选择稀释剂，所述碘值表征化合物的不饱和率并由此表征其通过干燥而反应的能力。
尽管它们对环境以及对工人的健康和安全的影响较小，但就结果而言，天然的非化石稀释剂与石油基稀释剂相比，不太令人满意。实际上，内聚力增加的结果并不好。它们通常在恶劣天气、高温或交通过度拥挤的情况下表现不佳，具有特别地与经稀释的烃类粘结剂对固体矿物颗粒较差的粘合力相关的渗出问题。
例如，目前认为基于用天然存在的非化石稀释剂稀释的沥青的沥青产品不适于中等至严重的交通和气候变化。
发明内容
本发明的一个目的为提供以下解决方案：
-降低烃类粘结剂的粘度；
-为烃类粘结剂提供了良好的相对于固体矿物颗粒的润湿性；
-不存在上述缺点，特别具有令人满意的内聚力增加的结果，该结果优于用上述天然来源的非化石稀释剂所获得的结果。
为此目的，根据本发明提出了使用特定化合物作为稀释剂，在产生本发明的工作期间，其中本发明人已经发现，(1)所述特定化合物表现为有利的挥发性稀释剂，一旦将其掺入至包括烃类粘结剂的组合物中且在其蒸发之前，降低烃类粘结剂的粘度，由此烃类粘结剂能够更易于加工，而在对环境影响和对工人毒性方面不具有常用挥发性稀释剂的缺点；和(2)所述特定化合物还为组合物提供了令人满意的相对于固体矿物颗粒的润湿性，其具有与目前使用的最好的稀释剂(例如
Figure BDA0002380861970000031
SD，其特别能够使组合物适当地粘附至固体矿物颗粒)相同级别的润湿性。
更准确地，本发明的主题为至少一种对应于式(I)的化合物或包括至少一种该式(I)的化合物的混合物作为稀释剂的用途，所述式(I)的化合物的分子量优选为140g/mol至270g/mol
R1-C(O)-O-R2 (I)
其中：
R1和R2(可相同或不同)各自为线性或支化的烃链，所述烃链不带有不饱和共价键，并任选地被一个或多个氧原子中断且任选带有一个或多个羟基官能团，
条件是，在进一步包括一种或多种式(II)的不饱和化合物的混合物的情况下
R-C(O)-O-R’ (II)
其中：
R和R’(相同或不同)各自为包括至少一种不饱和共价键(例如C＝C双键)的线性或支化的烃链，
质量比(II)/(I+II)(定义为式(II)的不饱和化合物的总质量与式(I)的化合物的总质量和式(II)的不饱和化合物的总质量的和的比)小于15质量％，优选小于10质量％。
根据本发明，可以使用单一的式(I)的化合物或数种式(I)的化合物的混合物。
已证明式(I)的化合物(单独或在混合物中)为以下化合物：本发明人的工作显示其在沥青类型的烃类粘结剂中为挥发性化合物，因此其提供了与石油基稀释剂相似的作用，但不存在对环境影响和对工人毒性的问题。
此外，式(I)的化合物在其挥发之前不仅确保了粘结剂的粘度在某种程度上的降低，而且还确保了粘结剂对固体矿物颗粒的润湿性与目前使用的最好的稀释剂的润湿性具有相同级别。
通常在包括烃类粘结剂的组合物中使用根据本发明的式(I)的化合物，以制备基于与所述烃类粘结剂相接触的固体矿物颗粒的沥青产品。根据本发明使用的式(I)的化合物不仅可以用于降低烃类粘结剂的粘度，而且，更具体地，可以确保包括粘结剂的组合物对固体矿物颗粒的良好的润湿性。为此目的，式(I)的化合物优选在组合物与固体矿物颗粒接触的全部或部分时段存在于沥青组合物中。实际上，根据以下3个可兼容的变体中的一个和/或其它，可特别地将式(I)的化合物加入至包括烃类粘结剂的组合物中：
-变体1：将式(I)的化合物至少部分地(如果还使用变体2和/或3)或甚至全部地(如果不使用变体2和/或3)加入至包括烃类粘结剂的组合物中，然后在式(I)的化合物从组合物中完全蒸发之前，使包括式(I)的化合物的组合物与固体矿物颗粒接触(换句话说，当所述的式(I)的化合物与固体矿物颗粒接触时，其仍至少部分地存在于组合物中，优选以足以用作稀释剂的量存在于组合物中)；
和/或
-变体2：将式(I)的化合物至少部分地(如果还使用变体1和/或3)或甚至全部地(如果不使用变体1和/或3)与固体矿物颗粒同时加入至包括烃类粘结剂的组合物中；
和/或
-变体3：将式(I)的化合物至少部分地(如果还使用变体1和/或2)或甚至全部地(如果不使用变体1和/或2)加入至包含固体矿物颗粒和包括烃类粘结剂的组合物的预混合物中。
应注意，当使用变体2和/或3时，可以很好地预期在准备步骤(S0)中使用式(I)的化合物作为粘结剂基组合物中的稀释剂(例如以制造沥青乳液类型的组合物)，然后使所用的式(I)的化合物完全蒸发。在这种情况下，为了实施变体2或3，一起加入式(I)的化合物(与在准备步骤(S0)中使用的化合物相同或不同)，和/或在混合组合物与固体矿物颗粒之后加入。
根据本发明的式(I)的化合物能够降低加入它们的烃类粘结剂的粘度，同时确保包括粘结剂的组合物对固体矿物颗粒的良好的润湿性。
有利地，根据本发明的式(I)的化合物还能够在稳定化之后获得高性能粘结剂(通过穿透性、环球温度的结果看出这些性能)。
优选地，根据本发明的式(I)的化合物能够降低烃类粘结剂在其使用的过程中的粘度，而不影响其性能(特别是内聚力增加的结果)及其润湿固体矿物颗粒的能力。
具体实施方式
在本说明书中将采用以下定义：
烃类粘结剂：
“烃类粘结剂”表示可用于制备所谓的“沥青”产品的任何化石来源或植物来源的烃类粘结剂，该烃类粘结剂通常可为或可不为沥青，并且可以为纯沥青或经改性的沥青(特别是通过加入聚合物的改性)。
粘结剂可以为从软到硬的粘结剂，等级范围有利地为10/20至160/220。
烃类粘结剂可以为纯沥青或由聚合物改性的沥青。
此处提及的使沥青改性的“聚合物”可选自天然或合成的聚合物。以说明且非限制方式，其例如为合成或天然的弹性体类别的聚合物：
-任何比例的苯乙烯和丁二烯或异戊二烯的无规、多嵌段或星形共聚物(特别是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-丁二烯(SB，对于苯乙烯-丁二烯橡胶为SBR)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)嵌段共聚物)或任选原位交联的相同化学类别(异戊二烯、天然橡胶等)的共聚物，
-任何比例的醋酸乙烯酯和乙烯的共聚物，
-乙烯和丙烯酸、甲基丙烯酸或马来酸酐的酯的共聚物，乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和聚烯烃的共聚物以及三元共聚物。
使沥青改性的聚合物可选自回收的聚合物，例如“橡胶粉末”或其它分解成小块或粉末的橡胶基组合物(例如从废旧轮胎或其它聚合物基废料(电缆、包装、农业等)获得)或通常用于沥青改性的任何其它聚合物(例如在由世界道路协会(PIARC)撰写的技术指南中提及的聚合物和在由Laboratoire central des ponts et chaussées发表的“Use ofModified Bituminous binders,Special Bitumens and Bitumens with Additives inRoad Pavements”(巴黎，LCPC，1999年)中提及的聚合物)以及这些聚合物以任何比例的任何混合物。
包括粘结剂的组合物可以为无水粘结剂形式或乳液形式(通常为沥青乳液)。
乳液为粘结剂(沥青、合成粘结剂或工厂粘结剂)在连续相(通常为水相，例如水)中的分散。可以向乳液中加入表面活性剂以使其稳定。
在制备乳液的过程中，例如，通过机械作用将粘结剂在水中分散为细小液滴。表面活性剂的加入在液滴周围形成保护膜，防止液滴凝集，以使得混合物保持稳定并储存一段时间。向混合物中加入的表面活性剂的量和类型决定了乳液的储存稳定性并影响应用时的固化时间。表面活性剂可以是带正电荷的、带负电荷的、两性的或非离子的。
表面活性剂有利地为石油来源、植物来源、动物来源及其混合物(例如，表面活性剂可以为植物来源和石油来源)。表面活性剂可以为脂肪酸的碱性皂：有机酸的钠盐或钾盐(例如树脂)。则乳液是阴离子型。表面活性剂可以为酸性皂，其通常通过盐酸对一种或两种胺的作用而获得。则乳液是阳离子型。在表面活性剂中，与道路应用相关的为：由AkzoNOBEL销售的表面活性剂(
Figure BDA0002380861970000061
E9、
Figure BDA0002380861970000062
EM 44、
Figure BDA0002380861970000063
EM 76)，由CECA销售的表面活性剂(
Figure BDA0002380861970000064
S、
Figure BDA0002380861970000065
S、
Figure BDA0002380861970000066
L 80)，由MeadWestvaco销售的表面活性剂(
Figure BDA0002380861970000071
R33、
Figure BDA0002380861970000072
R66、
Figure BDA0002380861970000073
W5)。这些表面活性剂中的一种或多种可以单独使用或混合使用。
乳液可以包含合成或天然的胶乳。胶乳表示任选交联的聚合物(聚异戊二烯、SBS、SB、SBR、丙烯酸聚合物等)在水相中的分散。在乳化之前或在乳液制造期间的生产线中，或者在制得乳液之后将该胶乳掺入至水相中。
包括粘结剂的组合物可以全部或部分为泡沫形式，其通常通过向粘结剂入口处注入一定量的水和可能的空气的过程获得，水为纯净水或可以包括用于改变粘性或甚至改变粘结剂的流变性质的添加剂。
无论其形式如何，包括粘结剂的组合物通常在粘结剂内含有通常用于道路领域的添加剂，例如基于分解成粉末的橡胶(“橡胶粉末”)的组合物、植物蜡或石油化学蜡、增粘添加剂。
固体矿物颗粒
在本说明书中，“固体矿物颗粒”表示可以用于生产沥青产品(特别是用于道路建设)的任何固体颗粒，其包括源自采石场或砾坑的天然矿物骨料(碎石、砂、细料)、再循环产品(例如，源自在道路维修和涂布厂盈余期间回收的材料的再循环的沥青骨料)、制造废料、屋面板瓦(shingles)(源自屋顶防水层的再循环)、源自包括混凝土、炉渣(特别是炉渣)、页岩(特别是矾土或刚玉)的道路材料的再循环的骨料、特别源自轮胎的再循环的橡胶粉末、任何来源的人工骨料(例如源自城市固体垃圾焚烧(MIOM)飞灰)以及它们以任何比例的混合物。
天然矿物骨料包括：
-小于0.063mm的成分(填料或细料)
-成分在0.063mm和2mm之间的砂；
-成分具有如下尺寸的碎石
o在2mm和6mm之间；
o大于6mm；
通过在NF EN 933-2(1996年5月版)中描述的测试来测量矿物骨料的尺寸。
“沥青骨料”表示源自沥青层的研磨、将从铺面提取的板材破碎至沥青混合料、沥青板材的碎片、沥青废料或沥青产品盈余(产品盈余是源自过渡制造阶段的工厂中的沥青或部分沥青材料)的沥青混合料(骨料和沥青粘结剂的混合物)。这些成分和其它再循环产品可以达到至多31.5mm的尺寸。
“固体矿物颗粒”也被称为“矿物组分0/D”。该矿物组分0/D可以分为两种颗粒尺寸：矿物组分0/d和矿物组分d/D。
最细成分(矿物组分0/d)为范围在0和最大直径之间的成分，所述最大直径可设置在2mm和6mm之间(0/2至0/6)，有利地在2mm和4mm之间。剩余成分(最小直径大于2、3、4、5或6mm；至多约31.5mm)构成矿物组分d/D。
式(I)的化合物
本发明使用具有式(I)的化合物或具有式(I)的化合物的混合物，所述化合物的分子量优选为140g/mol至270g/mol
R1-C(O)-O-R2 (I)
其中：
R1和R2(可相同或不同)各自为线性或支化的烃链，所述烃链不包括不饱和共价键，并任选地被一个或多个氧原子中断且任选带有一个或多个羟基官能团。
应注意，根据本发明的变体，式(I)的化合物可以为包括不同的式(I)的化合物的混合物的形式。在应用中，除非明确提及存在两种或更多种化合物，否则“一种”化合物可以表示单一的式(I)的化合物或数种式(I)的化合物的混合物或组合。
式(I)的化合物的分子量还优选为140g/mol至270g/mol。例如，分子量可以大于或等于150g/mol，特别是大于或等于160g/mol或甚至170g/mol。此外，分子量通常保持小于260g/mol，例如小于或等于250g/mol。
已发现式(I)的化合物在大多数烃类粘结剂中(特别在沥青中)具有挥发性，即随时间其将从包含它们的沥青组合物中蒸发。
在根据本发明使用的式(I)的化合物中，碳原子的总数优选在5和17之间。根据实施方案，碳原子的总数大于或等于6，或大于或等于7，例如大于或等于8。此外，碳原子的总数通常优选小于或等于16，例如小于或等于15。例如，碳原子的总数可以在10和17之间，例如在13和15之间或在13和17之间或为14或10。
R1和R2基团(相同或不同)有利地表示线性或支化的、环状或非环状(通常为非环状)的C1-C16(通常为C1-C15)烷基。
在实施方案中，R1或R2基团中的一者包含1至5个碳原子，有利地为1、2、3、4或5个碳原子。该R1或R2基团可以为线性或支化的。在这种情况下，该R1或R2基团通常不被氧原子中断。在这种情况下，该R1或R2基团通常不被羟基官能团取代。
该R1或R2基团可特别选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、正戊基、异戊基，特别是甲基、乙基或异丙基。
在该实施方案中，另一个R1或R2基团通常包含8至15个碳原子，特别在9和14之间，特别是11个碳原子。另一个R1或R2基团可以为线性或支化的。在这种情况下，另一个R1或R2基团可以被至少一个氧原子中断。在这种情况下，另一个R1或R2基团可以被至少一个羟基官能团取代。
根据特定的实施方案，至少一个R1或R2基团带有至少一个羟基-OH。在可使用的根据本发明的R2带有羟基的化合物中，可特别提及2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯
Figure BDA0002380861970000091
作为式(I)的化合物的示例，可特别提及月桂酸甲酯、月桂酸乙酯、月桂酸异丙酯、月桂酸甲酯和肉豆蔻酸甲酯的混合物、椰油酸甲酯、椰油酸乙酯、椰油酸异丙酯、肉豆蔻酸甲酯、肉豆蔻酸乙酯、肉豆蔻酸异丙酯、
Figure BDA0002380861970000092
或2-乙基乙酸己酯。
根据本发明可使用的式(I)的化合物(本质为挥发性的)可以与挥发性较低的化合物掺合使用。在进一步包括一种或多种式(II)的不饱和化合物的混合物的情况下
R-C(O)-O-R’ (II)
其中：
R和R’(相同或不同)各自为包括至少一个C＝C双键的线性或支化的不饱和烃链，
质量比(II)/(I+II)(定义为式(II)的不饱和化合物的总质量与式(I)的化合物的总质量和式(II)的不饱和化合物的总质量的和的比)小于15质量％。优选地，该比小于10质量％，或甚至小于5质量％或小于2质量％。
在实施方案中，以不包括式(II)的化合物的混合物形式使用根据本发明可使用的式(I)的化合物。
换句话说，根据本发明，如果将带有不饱和基团的化合物与式(I)的化合物(如例如干燥稀释剂)结合使用，则其质量很小，或甚至不存在。
通常，当以混合物形式使用式(I)的化合物时，根据ISO 3961:2013，所述化合物的碘值小于50g I2/100g。有利地，该碘值小于30g I2/100g，有利地小于10g I2/100g，更有利地小于5g I2/100g，甚至更有利地小于3.5g I2/100g。混合物的碘值为能够与在混合物中存在的不饱和碳-碳共价键结合的二碘(I2)的质量(以每100g混合物中的g表示)，其通常反映了混合物中不饱和C＝C键的数量。
沥青产品
在本发明中，“沥青产品”表示基于烃类粘结剂和固体矿物颗粒的产品。可特别提及封层、乳液混合料、可储存的混合料、热混合料、具有可控加工性的温混合料(将在下文详细描述)。
根据本发明，沥青产品有利地为：
-表面封层；
-乳化沥青混凝土；
-冷拌沥青材料；
-热沥青或温沥青；
-可储存的沥青混合料。
沥青产品可以包含高含量(基于总重量，范围为0％至100重量％，有利地为20％至50重量％)的再循环产品(沥青产品骨料，沥青骨料)。
封层
在本说明书的含义内，表面封层表示由烃类粘结剂和固体矿物颗粒的叠层组成的层。其通常通过粉碎烃类粘结剂然后在该粘结剂上铺展一层或多层固体矿物颗粒而获得。然后压实所有物质。表面封层不仅要求粘结剂充分流动以能够喷射，而且要求粘结剂能够使固体矿物颗粒与基底良好粘合。
因此，加入至粘结剂的稀释剂必须能够使其软化，而不会不利于粘结剂对固体矿物颗粒的润湿。此外，稀释剂必须能够在喷射过程中软化粘结剂，但在喷射之后，粘结剂必须迅速硬化以满足增加内聚力的标准。如果粘结剂不能适当地润湿固体矿物颗粒，则该粘结剂与这些颗粒的粘合将不能令人满意，或甚至是不能接受的。
通过粘结剂对固体矿物颗粒的润湿性测定粘结剂和固体矿物颗粒之间的亲和力，所述润湿性通过测量Vialit内聚力的粘结剂骨料粘合性测定测试(NF EN 12272-3，2003-07-01)来评估。
已发现式(I)的化合物能够有效地稀释粘结剂，同时令人满意地增加内聚力，而不会不利于粘结剂和固体矿物颗粒之间的亲和力。
有利地将式(I)的化合物全部地加入至包括烃类粘结剂的组合物中，然后在式(I)的化合物从组合物中完全蒸发之前，将包括烃类粘结剂的组合物和一种或多种式(I)的化合物喷射至固体矿物颗粒。换句话说，当使经稀释的粘结剂和固体矿物颗粒接触时，所述式(I)的化合物仍然至少部分地(优选以足够量)存在于组合物中，以使粘结剂和固体矿物颗粒良好粘合。
在封层中使用的固体矿物颗粒有利地属于以下颗粒类别(d/D)：4/6.3、6.3/10、10/14。
根据封层的结构(单层或两层，砾石类型)、粘结剂的性质以及骨料的尺寸调整封层中烃类粘结剂的总含量，例如，遵循以下文献的建议“Enduits superficiels d’usure-Guide technique，1995年5月”。
用于制造封层的烃类粘结剂可以为纯沥青或如上所述的经聚合物改性的沥青。
用于制造封层的烃类粘结剂可以为无水粘结剂形式或粘结剂乳液形式。
在实施方案中，在制造封层的过程中使用无水粘结剂形式的烃类粘结剂。
在该实施方案中，基于烃类粘结剂的总重量，所述烃类粘结剂有利地包括3重量％至18重量％的所述式(I)的化合物。
在该实施方案中，封层有利地在小于或等于200℃的温度下应用，例如120℃至180℃或130℃至160℃。
在另一个实施方案中，烃类粘结剂为粘结剂乳液。
在该实施方案中，基于烃类粘结剂的总重量，所述烃类粘结剂有利地包括0.1重量％至10重量％的所述式(I)的化合物，更有利地为0.5重量％至8重量％，还更有利地为1重量％至6重量％。
在该实施方案中，封层有利地在小于或等于40℃的温度下应用，例如5℃至40℃或15℃至35℃。
沥青混凝土乳液(BBE)
沥青混凝土乳液(也称为沥青乳液)为由骨料和烃类粘结剂乳液冷制成的烃类沥青混合料。骨料无需预先干燥和加热即可使用，或可以用热水部分地预涂。有时可能需要在制造之后，在加工期间重新加热产品。
该技术(称为“冷”技术)具有不产生烟气的重要环境优势，从而减少对工人和当地居民的滋扰。沥青混凝土乳液由固体矿物颗粒的混合物组成，所述混合物包括骨料、沥青乳液(任选经改性的)和添加剂。
然而，在观察到剥离现象的情况下，封层的质量可能较差：沥青膜在整个颗粒组分上的分布较差，尤其是稀释剂或流体化剂的含量较高。颗粒组分中的细料越多，粘结剂在颗粒组分上(主要在较大成分上)的分布越差。
为了补救或限制这些问题(压实性损失和沥青膜在整个颗粒组分上的分布较差)，可以顺序进行颗粒组分和粘结剂，任选稀释剂的混合步骤。这些顺序过程涉及多个步骤，因此经济性较差。
现今已发现，式(I)的化合物能有效地稀释沥青混凝土乳液。式(I)的化合物也有助于压实。本发明还可以使得能够省去顺序和/或再加热过程的实施。
根据先前在第4和5页描述的3个变体中的一个和/或其它，将式(I)的化合物有利地加入至包括烃类粘结剂的组合物中，即在粘结剂与固体矿物颗粒接触之前和/或期间和/或之后。式(I)的化合物最晚在铺设沥青混凝土乳液之前引入，并且至少部分地存在于包括粘结剂和固体矿物颗粒的组合物中，以提供良好粘合。
在适合于沥青混凝土的实施方案中，将式(I)的化合物引入至包括粘结剂乳液的组合物中，然后使所述组合物与固体矿物颗粒接触(变体1)。
在另一个适合于沥青混凝土的实施方案中，将式(I)的化合物至少部分地与固体矿物颗粒同时引入至包括烃类粘结剂的组合物中(变体2)。
在另一个适合于沥青混凝土的实施方案中，将部分或全部式(I)的化合物引入至基于粘结剂乳液和固体矿物颗粒的预混合物中(变体3)。得到的组合物仍然包括足够量的用于沥青混凝土乳液的应用的式(I)的化合物。
用于沥青混凝土乳液的固体矿物颗粒有利地包括：
-小于0.063mm的成分(填料或细料)
-成分在0.063mm和2mm之间的砂；
-碎石，其成分尺寸的范围为2mm至6、10或14mm。
用于合成沥青混凝土乳液的烃类粘结剂为粘结剂乳液形式。基于固体矿物颗粒的重量，所述乳液中烃类粘结剂的总含量通常为2重量％至8重量％(重量百分比)，有利地为3重量％至7重量％，更有利地为3.5重量％至5.5重量％。该粘结剂含量对应于如此引入的粘结剂(填料粘结剂)的量加上从形成部分固体矿物组分的沥青骨料中回收的粘结剂的量。
基于烃类粘结剂的总重量，用于制备沥青混凝土乳液的乳液中的烃类粘结剂有利地包括1重量％至25重量％的所述式(I)的化合物，更有利地为2重量％至15重量％，甚至更有利地为2重量％至10重量％，甚至更有利地为3重量％至10重量％。在烃类粘结剂与固体矿物颗粒接触之前是否实际地将式(I)的化合物加入至烃类粘结剂中，或是否将其加入至包括粘结剂和固体矿物颗粒的组合物中，均可计算这些含量。
根据本发明获得的沥青混凝土乳液可以用于制造可储存的沥青混合料。
在该实施方案中，基于烃类粘结剂的总重量，所述烃类粘结剂有利地包括10重量％至30重量％的所述式(I)的化合物，更有利地为15重量％至25重量％，甚至更有利地为17重量％至22重量％。
冷拌沥青材料(MBCF)
冷拌沥青材料为表面层沥青，所述表面层沥青由未干燥且涂覆有沥青乳液的骨料组成，并通过专用设备在原位连续地浇注。
在应用和破乳之后，该非常薄的冷拌封层(通常每层为6mm至13mm厚)必须非常迅速地达到其最终稠度(内聚力增加)。控制冷拌沥青材料的配方、制造和应用的两个基本参数为：
-骨料/乳液混合物的可加工性：优化不同组分(水、添加剂、乳液配方)的比例以获得足够的使用时间，从而使骨料与乳液在混合器中共混。
-“内聚力增加”的动力学：在铺面上应用之后，冷拌沥青材料必须尽快获得内聚力增加以开放交通。对于范围为7℃至40℃的固化温度，30分钟的延迟被认为对于本领域技术人员来说满足最严格的规范是恰当的。
发现式(I)的化合物能够有效地稀释冷拌沥青材料。特别地，式(I)的化合物能够改进冷拌沥青材料的内聚力动力学。
对于冷拌沥青材料，最初分离的沥青液滴赋予体系流体特性，并且容易地使用冷拌沥青材料的专用设备施加。则所述体系为粘性的。将该状态持续的特征时间称为处理时间。在第二步骤中，沥青液滴逐渐聚结。当所有沥青液滴汇聚时，则认为乳液已经破裂(破裂期)。则所述体系为粘弹性的。然后体系趋向于收缩，以减少水和沥青之间的接触表面(内聚期)。该过程遵循取决于液滴之间的静电排斥力并因此取决于沥青和乳化剂的特性的动力学。沥青液滴之间的聚结反应的动力学将决定冷拌沥青材料的内聚力增加的速度，其可能会或可能不会导致材料对新鲜时的固化条件敏感。
式(I)的化合物有利地促进沥青液滴的聚结。
在适合于冷拌沥青材料的实施方案中，将式(I)的化合物引入至包括粘结剂乳液的组合物中，然后使所述组合物与固体矿物颗粒接触(变体1)。
在前一实施方案的第一变体中，将式(I)的化合物引入至烃类粘结剂中，然后在连续水相中乳化所述烃类粘结剂。
在前一实施方案的第二变体中，将式(I)的化合物引入至已为乳液的烃类粘结剂中。
在另一个适合于冷拌沥青材料的实施方案中，将式(I)的化合物与固体矿物颗粒同时加入至包括烃类粘结剂乳液的组合物中(变体2)。可以预混合式(I)的化合物和固体矿物颗粒。
在另一个实施方案中，使两个前述的实施方案结合，因此：
-根据第一变体或第二变体，将一部分式(I)的化合物引入至包括粘结剂乳液的组合物中，然后使所述组合物与固体矿物颗粒接触，然后
-将另一部分式(I)的化合物与固体矿物颗粒同时加入至包括烃类粘结剂乳液和已加入一部分式(I)的化合物的组合物中。
在另一个适合于冷拌沥青材料的实施方案中，在乳液破裂之前，将部分或全部式(I)的化合物引入至基于粘结剂乳液和固体矿物颗粒的预混合物中(变体3)。
用于冷拌沥青材料的固体矿物颗粒有利地包括：
-小于0.063mm的成分(填料或细料)
-成分在0.063mm和2mm之间的砂；
o碎石，其成分尺寸的范围为2mm至6、10或14mm。
用于制造冷拌沥青材料的烃类粘结剂为粘结剂乳液形式。
在该乳液中，基于乳液的总重量，粘结剂含量有利地从50重量％至75重量％的粘结剂变化，更有利地为55重量％至70重量％，甚至更有利地为60重量％至65重量％。
基于烃类粘结剂的总重量，适合于冷拌沥青材料的烃类粘结剂有利地包括0.1重量％至6重量％的所述式(I)的化合物，更有利地为0.1重量％至3重量％的所述式(I)的化合物。在变体中，烃类粘结剂包括小于2重量％的所述式(I)的化合物，有利地小于1.5重量％，甚至更有利地为0.1重量％至1重量％的所述式(I)的化合物。
热烃类沥青或温烃类沥青
通过骨料和粘结剂的热混合获得热混合烃类沥青。该粘结剂可以为纯沥青或经改性的沥青(例如加入聚合物、石油基稀释剂或植物基稀释剂)、纯植物基粘结剂或经改性的植物基粘结剂、或石油来源的合成粘结剂。通常将骨料加热至大于100℃的温度。
温烃类沥青混合料为在约30℃至50℃且低于用于热烃类沥青混合料的温度的温度下铺设的沥青混合料。
发现式(I)的化合物能有效地稀释热烃类沥青混合料或温烃类沥青混合料，并具有令人满意的内聚力增加和对固体矿物颗粒的良好的润湿性。
根据先前在第4和5页描述的3个变体中的一个和/或其它，将式(I)的化合物有利地加入至包括烃类粘结剂的组合物中，即在使粘结剂与固体矿物颗粒接触之前和/或期间和/或之后。式(I)的化合物最晚在铺设热烃类混合料或温烃类混合料之前引入，并且至少部分地存在于包括粘结剂和固体矿物颗粒的组合物中，以提供良好粘合。
在合适的实施方案中，将式(I)的化合物引入至包括粘结剂的组合物中，然后使所述组合物与固体矿物颗粒接触(变体1)。
固体矿物颗粒如前述定义，并有利地包括：
-小于0.063mm的成分(填料或细料)
-成分在0.063mm和2mm之间的砂；
o碎石，其成分尺寸的范围为2mm至6、10或14mm。
烃类粘结剂为无水形式。
基于固体矿物颗粒的重量，烃类粘结剂的总含量为3重量％至7重量％(重量百分比)，优选为3.5重量％至6重量％。
该粘结剂含量对应于如此引入的粘结剂(填料粘结剂)的量加上从形成部分固体矿物组分的沥青骨料中回收的粘结剂的量。
对于热烃类沥青混合料或温烃类沥青混合料，基于烃类粘结剂的总重量，所述烃类粘结剂有利地包括1重量％至30重量％的所述式(I)的化合物。
根据制造和加工之间的时间调整稀释剂含量。
当在制造之后快速使用热烃类沥青混合料或温烃类沥青混合料时，例如用于制造磨损层时，基于烃类粘结剂的总重量，所述烃类粘结剂有利地包括0.1重量％至6重量％的所述式(I)的化合物。
这些热烃类混合料或温烃类混合料可用于制造可储存的沥青混合料。
在该实施方案中，基于烃类粘结剂的总重量，所述烃类粘结剂有利地包括15重量％至30重量％的所述式(I)的化合物，更有利地为15重量％至25重量％，甚至更有利地为17重量％至22重量％。
实施例
测试方法的描述：
-经稀释的粘结剂的稳定化：
o无水粘结剂：此为获得粘结剂薄层的方法。根据NF EN 13074 1.2(2011年4月)进行稳定化：将经稀释的沥青在实验室温度下放置24小时，然后将其转移至通风烘箱中，在50℃下放置24小时，最后在80℃下放置24小时，以使稀释剂蒸发。
-STV假粘度：
o对于无水粘结剂：此为通过测定产品在40℃或50℃下通过10mm孔的流动时间来测量经稀释的沥青的粘度的方法。根据NF EN 12846-2(2011年4月)测量STV假粘度。
-穿透性：穿透性是以在温度，负荷和负荷施加时间的规定条件下，对应于参考针在材料测试样品中垂直穿透深度(以十分之一毫米计)表示的稠度。根据标准NF EN 1426(2007年6月)进行穿透性测试。在实施例中，在25℃、100g的负荷和5s的持续时间下进行测量。可以由经稀释的沥青、从经稀释的沥青获得的稳定粘结剂或从沥青乳液获得的稳定粘结剂测量穿透性。
-环球温度：此为粘结剂在测试的参考条件下达到精确稠度的温度。在搅拌液(水)浴中以可控的升温速率(5℃/min，初始浴温为(5±1)℃)加热在凸肩黄铜环中模制的两个水平的沥青圆盘，同时每个圆盘支撑一个钢球。记录的软化点对应于两个圆盘充分软化的平均温度以使得每个包裹有沥青粘结剂的球从(25.0±0.4)mm的高度降落。根据标准NF EN1427(2007年6月)进行测量。可以由经稀释的沥青、从经稀释的沥青获得的稳定粘结剂或从沥青乳液获得的稳定粘结剂测量环球温度。
-稳定化之后的质量损失：以稳定化过程开始时沉积的粘结剂与稳定化步骤之后实际测量的粘合剂质量之间的质量差测量稳定化之后的质量损失(标准NF EN 13074 1.2，2011年4月)。
-蒸发曲线(热天平)：此为在85℃的固定温度下，测量经稀释的沥青的质量损失随时间的变化。该测试使用热天平进行，并且能够评估稀释剂的蒸发动力学。
-粘合性：此为测定粘结剂-骨料粘合性以及添加剂对该粘合性特性的影响的方法(标准NF EN 12272-3，2003年7月)。将需要的粘结剂的量加热至铺展温度，然后将其均匀地施加在钢板上。在(5±1℃)下进行测试。将一百个经校准的碎石分布在粘结剂上，然后滚压。翻转制备好的钢板，并将其置于三点支架上。在10s内分三次使钢球从500mm的高度掉落到钢板上。
-通过旋转剪切压实测试(NF P 98-252-1999年6月)测定乳化沥青混凝土的压实性：通过在低静态压缩下捏合烃类混合料的圆柱获得压实，所述烃类混合料包含在受颗粒限制的模具中并在固定的温度下保持。通过旋转剪切和由机械头施加的轴向合力的组合实现压实。该方法能够测定试样中空隙百分比的演变随旋转次数的变化。
-BBE模量(NF EN 12697-26附录C-2012年6月)：在测量刚度模量之前，通过在等于根据Duriez方式2测试测量的空隙含量除去2％的空隙含量值下压制压实来制备乳化沥青混凝土试样。然后将试样在35℃和20％湿度下固化14天。然后在14天时通过在10℃的条件下对圆柱形试样的间接拉伸(IT-CY)来测量刚度模量。从加载脉冲开始时测量的上升时间(即为施加负荷以从初始接触负荷移动至最大值所需要的时间)必须为124±4ms。
-BBE处理：该测试在制造BBE之后使用NYNAS可加工性仪进行4小时。其包括测量移动臂以恒定速度移动包含在为此目的而提供的模具中的约10kg沥青所需的力。如果所述力小于约200牛顿，则沥青的可加工性是足够的。
-Duriez测试，方式1(NF P 98-251-4，DATE)：该测试方法的目的为，针对两种压实方式，根据试样浸没和未浸没时的抗压强度比，测定包含沥青乳液的冷烃类混合料在18℃下的空隙百分比和耐水性。根据方式1，试样承受60kN/试样的负荷。
测试的化合物的描述：
测试的化合物如下：
F1月桂酸异丙酯
F2具有以下特征的月桂酸甲酯和肉豆蔻酸甲酯的混合物：
蒸气压：在25℃下<0.55Pa
闭杯闪点：141℃
20℃下的密度：867-870g/cm3
沸腾区间：261-295℃
F3椰油酸甲酯
F4月桂酸乙酯
F5具有以下特征的
Figure BDA0002380861970000192
蒸气压：在25℃下为1.3Pa
闭杯闪点：122℃
20℃下的密度：946g/cm3
沸腾区间：255-261℃
实施例1：用于表面封层的经稀释的粘结剂
制备以下粘结剂：
表1
Figure BDA0002380861970000191
(1)由TOTAL销售的
Figure BDA0002380861970000193
SD
(2)塔尔醇脂肪酰胺，由INGEVITY销售的N-[(二甲基氨基)-3-丙基]
粘结剂T0为非流动性粘结剂，其作为对照，用于比较根据本发明的粘结剂与未加入根据本发明的化合物的粘结剂的性能。粘结剂C1为用挥发性石油稀释剂稀释的粘结剂，其作为对比实施例。粘结剂L1和L2、L3、L4以及L5为根据本发明的粘结剂。
下表显示了稳定化之前/之后的粘结剂的性质以及粘结剂对骨料的粘合结果：
表2
Figure BDA0002380861970000201
根据在标准NF EN 13074 1.2(2011年4月)中描述的方案进行经稀释的沥青的稳定化。根据在上文引用并解释的标准中描述的方案进行所有测试。可以看到，根据本发明的粘结剂在粘合性和流动性(通过粘性看出)方面提供了令人满意的结果。此外，从穿透性和环球温度看出，根据本发明的粘结剂在稀释之前恢复了性质。这些结果显示了根据本发明的粘结剂能够在短时间内获得较硬的表面封层，从而能够快速恢复交通。
测量未稳定化的粘结剂C1、L1、L2、L3和L4的蒸发曲线(稀释剂质量损失随时间的变化)。还补充了具有与粘结剂C1相同的组成的粘结剂C2的蒸发曲线，除了用
Figure BDA0002380861970000202
(非挥发性非石油稀释剂)代替
Figure BDA0002380861970000203
SD。下表显示了结果：
表3
Figure BDA0002380861970000211
可看到，在粘结剂C1以及L1至L4中，稀释剂已经挥发，但在粘结剂C2中没有挥发。
实施例2：沥青混凝土乳液
根据以下配方制备沥青混凝土乳液：
表4
Figure BDA0002380861970000212
Figure BDA0002380861970000221
表5
Figure BDA0002380861970000222
在这两个表中：
“重量％”表示基于固体矿物组分的重量的“重量百分比”。
在这两种情况下预涂料或填料乳液均为阳离子乳液。在这两种情况下均使用包含70/100沥青(作为粘结剂)的沥青乳液。在这两种情况下，基于乳液的总重量，使用粘结剂含量为65重量％的沥青乳液。
在混合结束时通过喷射引入稀释剂。
评估这些乳化沥青混凝土的压实性(PCG)、模量、可加工性和抗压强度。
下表给出了Uzerche-Pagnac配方的结果：
表6
Figure BDA0002380861970000223
Figure BDA0002380861970000231
压实性结果证明，与配方相同但没有稀释剂的(BBE C3)相比，化合物(I)具有改善乳化沥青混凝土的压实并降低空隙含量的能力。
表7
Figure BDA0002380861970000232
与参比配方BBE C1相比，化合物(I)能够较好地增加沥青混凝土乳液的稠度。
表8
4小时时的可加工性(N)
BBE I1 334
BBE I2 253
BBE I3 327
BBE C1 272
BBE C2 233
BBE C3 187
化合物(I)保持了可接受的可加工性的值。
表9
Figure BDA0002380861970000233
Figure BDA0002380861970000241
化合物(I)保持了可接受的抗压强度的值。空隙含量与参比配方C1和C2的测量值相似，并低于不含稀释剂的配方C3的测量值。
下表给出了Dussac配方的结果：
表10
Figure BDA0002380861970000242
压实性结果证明，与不含稀释剂的相同配方(BBE C6)相比，化合物(I)具有改善沥青混凝土乳液的压实并降低空隙含量的能力。
表11
Figure BDA0002380861970000243
与参比解决方案相比，化合物(I)改善了沥青混凝土乳液的可加工性。
表12
Figure BDA0002380861970000244
与参比配方BBE C4相比，化合物(I)能够较好地增加沥青混凝土乳液的稠度。
表13
Figure BDA0002380861970000251
使用化合物(I)以保持可接受的抗压强度的值。空隙含量与参比配方C4的测量值相似。

Claims (11)

1.式(I)的化合物或包括至少一种该式(I)的化合物的混合物作为沥青产品的烃类粘结剂的稀释剂的用途，所述式(I)的化合物的分子量优选为140g/mol至270g/mol
R1-C(O)O-R2(I)
其中：
可相同或不同的R1和R2各自为线性或支化的烃链，所述烃链不带有不饱和共价键，并任选地被一个或多个氧原子中断且任选带有一个或多个羟基官能团，
条件是，在额外包括一种或多种式(II)的不饱和化合物的混合物的情况下
R-C(O)-O-R’(II)
其中：
相同或不同的R和R’各自为包括至少一个C＝C双键的线性或支化的不饱和烃链，
质量比(II)/(I+II)小于15质量％，优选小于10质量％，所述质量比(II)/(I+II)定义为式(II)的不饱和化合物的总质量与式(I)的化合物的总质量和式(II)的不饱和化合物的总质量的和的比。
2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述沥青产品为表面封层。
3.根据前一权利要求所述的用途，其特征在于，以无水粘结剂的形式使用烃类粘结剂，并且基于粘结剂的总重量，所述烃类粘结剂包括3重量％至18重量％的所述式(I)的化合物。
4.根据权利要求2所述的用途，其特征在于，所述烃类粘结剂为粘结剂乳液，并且基于烃类粘结剂的总重量，所述烃类粘结剂包括0.1重量％至10重量％的所述式(I)的化合物。
5.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述沥青产品为沥青混凝土乳液。
6.根据前一权利要求所述的用途，其特征在于，基于烃类粘结剂的总重量，所述烃类粘结剂包括1重量％至25重量％的所述式(I)的化合物。
7.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述沥青产品为冷拌沥青材料。
8.根据前一权利要求所述的用途，其特征在于，基于烃类粘结剂的总重量，所述烃类粘结剂包括0.1重量％至6重量％的所述式(I)的化合物。
9.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述沥青产品为热拌沥青或温拌沥青。
10.根据前一权利要求所述的用途，其特征在于，基于烃类粘结剂的总重量，所述烃类粘结剂包括1重量％至30重量％的所述式(I)的化合物。
11.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述沥青产品为可储存的沥青。
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