CN1118441C - 包含固体颗粒和粘合剂的固态组合物 - Google Patents

包含固体颗粒和粘合剂的固态组合物 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种挠曲强度至少为0.5N/mm2的固态组合物，所述组合物包含固体颗粒和烃粘合剂，所述粘合剂包含(i)以粘合剂总量计15-95%重量的沥青质，所述沥青质至少包含60%的芳香碳和(ii)以粘合剂总量计5-85%重量另外的烃，前提条件是，固体颗粒不仅仅是碳颗粒；另外，本发明还涉及所述组合物的制备方法，所述组合物在结构中的用途，包含所述组合物的构件以及包含所述构件的结构。

Description

包含固体颗粒和粘合剂的固态组合物
技术领域
本发明涉及包含固体颗粒和烃粘合剂的固态组合物。另外，本发明还涉及所述组合物的制备方法，包含所述组合物的构件，以及包含所述构件的结构。
背景技术
已知可以将碳颗粒如石油焦炭，炭黑或无烟煤与粘合剂物质如煤焦油沥青和石油沥青混合，借助模塑或挤塑形成这些混合物并在800-1400℃于炉中对混合物进行烘焙(Kirk-Othmer Encyclopedia ofChemical Technology，第三版，第4卷，第557页)。
US-A-4,961,837描述了一种粘合炭黑用的特殊石油沥青，以便制备用于铝业和钢铁工业的电极，所述石油沥青借助如下步骤得到：(1)对原料进行预热，(2)将预热的原料送至裂化反应室以便促进缩合和聚合，和(3)分离出其质量适用作制备电极用粘合剂的石油沥青。
上述文献的教导仅局限于这些粘合剂与碳颗粒的用途。
US-A-5,759,250描述了用于路床基的十分硬的沥青粘合剂。沥青优选是由下列物质得到的沥青混合物，直接蒸馏生产的且渗透性从15-25的硬基和通过对粗石油或借助如催化裂化或热裂化方法得到的产物的蒸馏而得到的重质部分。该专利文献指出：这些沥青粘合剂仅能够用于路床基层，这是因为它们没有足够的粘性并且由其制得的柏油在没有孔和粗糙的情况下不会有紧密、平滑的表面。此外，该专利还描述了：这些基层必须被顶层复盖，以便保证良好的热保护作用。
令人惊奇的是，我们已找到了在具有良好粘结性的同时仍然是固的粘合剂。
日本专利公开JP61-89215描述了一种选择性地从萘热裂解产生的残余油中分离高分子量聚环芳族聚合物的方法。所述聚合物适用作用于型砂的辅助材料，以便克服存在的石英粉末所带来的缺点。
在型砂中，最佳模型的结合作用是颗粒界面处的楔入和嵌入结合。结合作用不是使颗粒彼此结合的胶或粘合剂(Kirk-OthmerEncyclopedia of Chemical Technology，第三版，第6卷，第213页)。因此，型砂的挠曲强度接近ON/mm2。根据本发明的组合物不同于所述型砂，其中本发明的组合物的挠曲强度至少为0.5N/mm2。
发明内容
根据本发明的固态组合物具有至少0.5N/mm2的挠曲强度并且包含70-99％重量的固体颗粒和30-1％重量的烃粘合剂，所述粘合剂包含(i)以粘合剂总量计15-95％重量的沥青质，所述沥青质至少包含60％的芳香碳和(ii)以粘合剂总量计5-85％重量另外的烃，前提条件是，固体颗粒不仅仅是碳颗粒。固体颗粒和烃粘合剂的含量以组合物总量为基础。
根据本发明的烃粘合剂通常认为是废料。除了作为阳极粘合剂或燃料油一部分以外，它们通常认为不适用于任何有吸收力的应用。
令人惊奇的是，业已发现，根据本发明的组合物具有良好的挠曲强度。另外，本发明的组合物在暴露至含或不含盐和/或酸的水中之后，能够相当好地保持其挠曲强度。
另外还发现，借助专用的热处理使本发明的组合物保持在高温下或在制备和/或热储存期间使本发明的组合物保持在高温下，能够使之变得更为坚硬。此外，还发现这将增加所述组合物的挠曲强度。
挠曲强度是根据NEN 7014“Nederlands Normalisatie Instituut”(第二版，8/1974)进行测量的。
根据IP 143/96，测量烃粘合剂中沥青质的量。
借助如IP 413/96中所述分离粘合剂中的沥青质；将沥青质试样溶解于二硫化碳或氯仿中；并通过H和13CNMR估测芳族碳的百分数；而测量存在于沥青质中芳族碳原子的百分比。
另外，本发明还涉及一种制备本发明组合物的方法，所述方法包括：将70-99％重量的固体颗粒和30-1％重量熔融的烃粘合剂混合，并使得到的混合物固化，其中所述粘合剂包含(i)以粘合剂总量计15-95％重量的沥青质，所述沥青质至少包含60％的芳香碳；和(ii)以粘合剂总量计5-85％重量另外的烃，前提条件是，固体颗粒不仅仅是碳颗粒。
另外，本发明还涉及本发明的组合物在结构中的用途，涉及包含所述组合物的构件和涉及包含所述构件的结构。
具体实施方式
根据本发明的固态组合物包含有烃粘合剂，当根据IP 413/96进行测量时，所述烃粘合剂包含以粘合剂总量计15-95％重量的沥青质。所述沥青质包含氢，碳和可有可无的其它原子。具体地说，沥青质可以包含：以沥青质计，至多15％重量的除氢和碳以外的原子，更具体地说为硫，氮和氧，优选的是包含最多12％重量，更优选包含最多10％重量。
烃粘合剂包含5-85％重量另外的烃。当根据IP 413/96进行测量时，另外的烃为除沥青质以外的化合物。另外的烃包含氢，碳和可有可无的其它原子。通常，另外的烃可以包含：以另外的烃计，至多15％重量的除氢和碳以外的原子，更具体地说为硫，氮和氧，优选的是包含最多12％重量，更优选包含最多10％重量。
优选的是，所述粘合剂包含以总粘合剂计至少20％重量的沥青质。更优选的是，烃粘合剂包含至少25％重量的沥青质。沥青质的量至多为95％重量，优选至多70％重量，更优选至多60％重量，更优选至多50％重量，更优选至多45％重量，最优选至多40％重量。该烃粘合剂的剩余部分是另外的烃。
所述烃粘合剂不仅仅由如在全碳化作用后产生的碳组成，例如，通过对煤焦油或热裂解残余部分的热处理。
煤焦油沥青不同于本发明的烃粘合剂，其中，煤焦油沥青包含有限量的沥青质。煤焦油沥青中沥青质的含量通常低于10％重量。此外，煤焦油沥青包含大量包含4个或5个芳香环的有害多芳烃化合物。本发明的粘合剂通常包含十分有限量的包含4个或5个芳香环的多芳烃化合物。通常，本发明的粘合剂包含低于2％重量包含4个或5个芳香环的有害多芳烃化合物。更具体地说低于1％重量，更优选的是低于0.5％重量。这些多芳烃化合物的含量是以粘合剂的含量为基础的并且通过如J.Blomberg等人的文章“Journal of Chromatography A”(849(1999)，第483-494页)中所述的高分辨率气相色谱法进行测量。
烃粘合剂的含量从1-30％重量。优选的是，所述烃粘合剂的含量至少为2％重量，更优选的是至少3％重量，最优选的是，至少4％重量。优选的是，所述烃粘合剂的含量至多为15％重量，更优选至多为10％重量，最优选至多为8％。
所希望的是，所述烃粘合剂是在20℃和更低温度下为固体的粘合剂。通常，烃粘合剂具有粘弹特性，该粘弹特性以能够根据ASTM D 5于25℃能够测量其渗透为准。优选的是，该粘合剂的渗透在25℃时至多为30dmm，更优选至多20，更优选至多15，更优选至多10dmm，最优选的是低于10dmm。此外，该粘合剂的渗透在25℃至少为0.1dmm，更优选至少为1dmm，更优选至少为2dmm，最优选至少为4dmm。
低于2dmm的渗透值可以借助在40℃进行测量，然后将结果外推而测量。
根据本发明的烃粘合剂优选有至多160℃，更优选至多150℃，更优选至多120℃，最优选至多100℃的软化点，所述软化点根据ASTM D 36的环球法试验进行测量。
所述烃粘合剂可以用本领域普通技术人员显而易见的方法来制备，前提条件是，所得到的粘合剂能够满足上面的要求。
所述烃粘合剂可以通过使烃经受热裂解而制备。优选的是，使残余烃部分经受热裂解。因此，只要满足上面的要求，可以照此使用热裂解产物，或与其它烃部分结合使用。
优选的是，烃粘合剂至少部分由使烃经受热裂解得到的产物所组成。最优选的是，烃粘合剂由使烃经受热裂解得到的产物所组成。尽管在这种情况下能够使用热裂解产物部分，但粘合剂仅仅包含已热裂解的产物。
优选的是，借助下列步骤进行热裂解：将烃部预热至350-500℃，将预热的油保持在所述的条件下以便进行热裂解，然后分离出一种或多种轻质馏分。残余馏分的热裂解通常涉及300和600℃之间的温度。压力范围可以从1-100×105N/m2(巴)，优选的是从2-20×105N/m2(巴)。优选的是，在裂化反应室中进行热裂解。这样的裂解产物可以用作粘合剂，或者所述粘合剂可以仅仅是热裂解产物的一部分。在后者的情况下，以任何合适的方法，从热裂解产物分离出粘合剂。优选的是，借助闪蒸，更优选的是借助真空闪蒸，通过分离出轻质馏分而生产粘合剂。
借此能够得到烃粘合剂的另一种方法包括：在200-450℃的温度和50-200×105N/m2(巴)的压力下使残余馏分经受加氢转化(hydroconversion)，有或没有事前的氢化脱金属作用。优选的是，加氢转化是加氢脱硫作用。
此外，烃粘合剂可以借助将不同烃馏分的混合而得到。一种有吸收力的方法包括：将包含固体颗粒和烃的组合物，例如包含焦油砂的油污染的土壤或固体，与另外的烃混合，以致使最终的组合物为根据本发明的组合物。油污染的土壤可以包含砂，石子和/或木材。
原则上，任何合适的固体颗粒均能够用于本发明的组合物中。所述固体颗粒必须不同于烃粘合剂。此外，固体颗粒不仅仅是碳颗粒。
能够使用的非穷举的固体颗粒包含：矿物颗粒，水泥，混凝土(concrete dush)，回用沥青，回用轮胎，粘土，旧砂，多孔颗粒如沸石和珍珠岩，贝壳，破碎的贝壳，废催化剂，有机废料如树叶和骨头，飞灰，橡胶，聚合物和木材颗粒如木片，薄片和/或纤维以及金属颗粒如氧化铝。能够给出特别好结果的固体颗粒是贝壳，矿物颗粒和/或木材颗粒。
优选的是，固体颗粒包含以固体颗粒计至少5％重量的无机化合物，该化合物不含碳，优选至少10％重量。最优选固体颗粒是无机化合物。
优选的是，固体颗粒为粒径至多63微米的颗粒(所谓填料)和粒径在63微米至2毫米的颗粒(所谓砂)以及粒径在2-8毫米，优选4-8毫米的颗粒(所谓石子)的混合物，其中混有或没有更大粒径的颗粒。借助具有标明开孔大小的筛的筛选而测量粒径。优选的是，以固体颗粒总量计，填料，砂和石子的含量分别从10-50％的范围内(混合物的总量为100％)。如果制备更大的物体的话，优选包含有大于8毫米粒径的固体颗粒。
利用包含二氧化硅和/或氧化铝固体颗粒的组合物，将得到特别好的结果。业已发现，包含二氧化硅的固体颗粒将得到具有高挠曲强度的组合物。另外还发现，包含氧化铝固体颗粒的组合物将得到高的压缩强度。优选的是，以固体颗粒计，所述组合物包含：从1-100％重量的二氧化硅和/或氧化铝，优选从1-100％重量的二氧化硅，更优选从5-90％二氧化硅，更优选从10-70％二氧化硅。
尤其优选的是，固体颗粒包含石英。石英由二氧化硅组成。优选的是，组合物包含：以固体颗粒计从20-95％重量的石英，更优选从30-90％重量。
为了制备导电组合物，所述组合物另外可以包含导电固体颗粒，优选的是石墨颗粒如石墨片或石墨纤维。优选的是，组合物包含：以组合物总量计，从0-40％重量的导电固体颗粒，更优选从5-20％重量。借助调节导电材料在组合物中的含量，可能制备电阻性组合物至导电组合物。
另外，根据本发明的组合物能够包含磁性材料，如铁颗粒。这样，能够得到磁性组合物。
如果将组合物用于热绝缘的话，该组合物能够包含增加其热绝缘性能的固体颗粒。如果将组合物用于导热，该组合物能够包含增加其导热性能的固体颗粒。如果组合物用于声绝缘或消音，该组合物能够包含增加其声绝缘和/或消音性能的固体颗粒。
如果木材存在于根据本发明的组合物中的话，该组合物优选包含：以组合物总量计1-97％重量的木颗粒。所述木颗粒可以处理或未处理的纤维，木片，薄片和/或粉末的形式存在。这样的组合物尤其适用于制备板材。优选的是，以组合物总量计，所述组合物包含至少5％重量的木颗粒，优选为纤维，更优选至少为10％重量。优选的是，以组合物总量计，所述组合物包含至多80％重量的木颗粒，优选为纤维，更优选至多为70％重量。
本发明的组合物在室温为固体。优选的是，固体颗粒和烃粘合剂的混合物，在80℃或更高，更优选在110℃或更高的温度下为液体。
本发明组合物的挠曲强度至少为0.5N/mm2。当将该组合物用于构件中时，良好的挠曲强度将是有利的。优选的是，挠曲强度至少为3N/mm2，更优选至少为4N/mm2，更优选至少为5N/mm2，最优选至少为6N/mm2。挠曲强度是根据NEN7014“Nederlands NormalisatieInstituut”(第二版，8/1974)进行测量的。对于许多应用，低挠曲强度至少应当为0.5N/mm2。
业已发现，通过使用本发明的组合物，能够得到良好的压缩强度。当将该组合物用于构件中时，这将是十分有利的。当根据耐火产品制造商欧洲联邦的ISO/R836(如1990年修订的，PRE/R14-1)进行测量时，能够得到的压缩强度为5N/mm2或更高，优选为10N/mm2或更高，更优选为15N/mm2或更高。业已发现，存在石墨将增加压缩强度。然而，对于许多应用，这样的高压缩强度不是必需的。
根据本发明的组合物，其空隙量至多为3％，更优选至多2.5％，最优选至多2.0％。空隙量根据“standaard Regelgeving AdviseringWegenbouw”(1995，test 67)进行测量。然而，对于许多应用，这样的低空隙量不是必需的。其中根据本发明的组合物具有高空隙量的应用之一是低密度组合物。这些特定的组合物的密度至多为1000kg/m3。
业已发现，借助专用的热处理使本发明的组合物保持在高温下或在制备和/或热储存期间使本发明的组合物保持在高温下，能够使之变得更为坚硬。用于这种特定硬化的试验是RTFOT(ASTM D 2872)。在某些试验中，根据本发明组合物的渗透值为起始渗透值的50％或更低。此外，还发现，通过热处理将增加挠曲强度。
所述热处理包括：在至少0.25小时，更优选至少0.5小时，更优选至少1小时的时间内，将所述组合物加热至至少70℃，优选至少100℃，更优选至少130℃，更优选至少150℃，更优选至少200℃。所述温度优选至多为300℃，时间优选至多为3小时。尽管能够应用更高的温度和更长的时间，但出于经济的原因，这通常是没有吸收力的。
为了进一步改善烃粘合剂的性能，本发明的组合物能够包含：用于增加硬度，挠曲强度和/或粘结力的常规添加剂。优选的是，根据本发明的组合物包含：以烃粘合剂量计至多3％重量的铁和/或一种或多种含铁化合物，更优选的是0.001-1％重量。最优选的是，铁盐为氧化铁。铁和/或铁化合物能够同时起颜料的作用。
此外，形成游离基的化合物可以掺入本发明的组合物中，以便加速固化。可以掺入的化合物是聚合物，如聚乙烯和(废)催化剂粉末。
另外，本发明的组合物还能够包含：改变最终产品性能和/或有利于制备组合物和/可最终产品的化合物。可以存在的非穷举的另外化合物包含：重质石蜡烃，硫，聚乙烯，聚丙烯，乙烯/乙酸乙烯酯，弹性体和包含有效环氧基团的聚合物，如WO96/28513中所述。
本发明组合物的外观可以根据其用作而改变。为了改变组合物的颜色，可以使用任何常规的颜料。为了得到平滑的表面，可以用火焰对组合物的表面进行处理或调节固体颗粒的大小，这些均为本领域普通技术人员已知的。为了改善组合物的外观，更具体地说，为了改善构件的外观，可以用蜡或蜡状材料，如蜂蜡，石油蜡，合成蜡或含硅氧烷的抛光剂对表面进行处理。
本发明的组合物可以用任何合适的方法进行制备。烃粘合剂可以非强制性地制成悬浮液或乳液，然后与固体颗粒进行混合。优选的是，将固体颗粒与熔融的烃粘合剂混合，例如，使包含所需沥青质的烃粘合剂熔融，然后与冷的或温的固体颗粒混合，或者将热的固体颗粒与热的或冷的烃粘合剂混合。另外，熔融烃粘合剂可以与固体颗粒混合，然后，在对该混合物进行热处理期间，就地形成所需的沥青质。
根据本发明的组合物或构件有利的制备方法包括：以包含颗粒的粘合剂的形式，更具体地说以包含颗粒或粉末的粘合剂的形式，使用烃粘合剂，其中可以与固体颗粒一起使用或不一起使用。所述固体颗粒可以不存在、部分存在或全部存在于包含颗粒的粘合剂中。包含颗粒的粘合剂在运输和制备期间易于使用。如果粘合剂相对较硬，即具有相对低的渗透值，那么，使用含颗粒的粘合剂将是特别有利的，在这种情况下，颗粒不会粘附至一起。这样的含颗粒的粘合剂另外还可包含添加剂，如颜料。
本发明的组合物尤其适用于结构，包括建筑物。因此，本发明另外还涉及包含本发明组合物的构件。根据本发明的组合物尤其适合于替代混凝土。构件是用于结构中的、固定尺寸的自含式部件。构件包括建筑元件。优选的构件是：管，瓦片，屋顶瓦，道路石子(铺路材料)，石板，砖，底座，板，沟槽和/或导管。路面，地面和屋顶不是构件。优选的是，构件具有至多5米×5米×至多40米的尺寸，更优选的尺寸为至多1米×至多1米×至多2米。优选的是，构件尺寸为至多1米×至多1米×至多0.5米。最优选的是，构件尺寸为至多20厘米×至多20厘米×至多10厘米。构件优选为块状物。由于本发明组合物良好的挠曲强度，尤其是在暴露至含或不含盐和/或(强)酸的水中，特别是在高温暴露至其中之后，因此，根据本发明的组合物特别适用于道路石子。
包含本发明组合物的构件另外的优点在于：它们能回用。
另外，本发明还涉及结构，包括建筑物，所述结构包含本发明的构件。
由于其稳定性，因此，本发明的组合物和构件尤其适用于户外。
为了增加负载性能，本发明的组合物可包含增强材料，如钢条，钢丝织物，聚合物，玻璃纤维，碳纤维，碳粉和/或碳织物。
实施例
在所有实施例中，挠曲强度根据NEN 7014“NederlandsNormalisatie Instituut”(第二版，8/1974)进行测量。
压缩强度根据耐火产品制造商欧洲联邦的ISO/R 836(如1990年修订的，PRE/R 14-1)进行测量。
空隙量根据“Standaard Regelgeving Advisering Wegenbouw”(1995，test 67)进行测量。
所应用的“Marshall法”描述于“Standaard RegelgevingAdvsering Wegenbouw”(1995，test47(111-119页))中，不同之处在于：测量固体颗粒各批料的粒径分布并将不同的批料结合以得到希望的粒径分布；来替代将无机聚集体分离成独立的馏分。
如IP 143/96中所述，分离沥青质。
在沥青质中芳香碳的含量借助H和13CNMR测量来确定。
根据ASTM D 5，在25℃测量渗透值。
实施例1
通过沸点为520℃或更高的、中东原料(Middle east origin)残余馏分的热裂解，然后通过使产物经受真空闪蒸除去轻质馏分，而得到烃粘合剂。在大气条件下，得到的粘合剂的沸点为520℃或更高。
所述烃粘合剂包含24.9％重量的沥青质。沥青质含有64.6％重量芳香环中的碳原子。烃粘合剂包含75.1％重量另外的烃。烃粘合剂的渗透值为7dmm。
使烃粘合剂熔融并加热至180℃，然后与20.27％重量的填料(粒径小于63微米的颗粒)，39.86％重量的砂(粒径在63微米和2毫米之间的颗粒)，和39.87％重量的石子(粒径在4-8毫米之间的颗粒)混合，所有含量均以固体颗粒总重量计。将无机颗粒预热至180℃。
在180℃，利用混合装置(mixing apparatus ex Hobart)，进行混合。
将1.1kg180℃的该混合物放置于8厘米高和10.5厘米直径的预热(180℃)模具中，并根据Marshall法制备圆柱块。
由这些圆柱块锯开的8毫米厚圆片用来进行试验。
圆片的挠曲强度为7.4N/mm2。空隙量为2.3％。
通过将另外的圆片储存于1M HCl或1M NaCl溶液中为时1-9周，而使其进行老化。
在室温1M HCl溶液中储存3周后，挠曲强度为4.7N/mm2。
在室温1M HCl溶液中储存9周后，挠曲强度为4.3N/mm2。
在60℃，在室温1M NaCl溶液中储存1周后，挠曲强度为4.7N/mm2。
实施例2
如实施例1中所述，将烃粘合剂与预热的无机颗粒混合，所不同的是，混合物的温度为210℃。
如Marshall法所述，制备块料。
挠曲强度为4N/mm2。
块料的压缩强度为19N/mm2。
实施例3A
将4kg如实施例1所述制得的且在180℃下的烃粘合剂和无机颗粒的混合物放置于常规水泥混凝土瓦(石板)模具(200×200×80mm)中，模具温度为室温。利用常规的产瓦机，以12秒的压实时间而制备瓦。
瓦的挠曲强度为8.1N/mm2。空隙量为2.4％。
实施例3B
将4kg如实施例1所述制得的烃粘合剂和无机颗粒的混合物放置于常规水泥混凝土铺路石(铺路材料)模具(200×200×80mm)中，模具温度为室温；所不同的是混合物温度为200℃。利用常规的铺路石生产机械，以12秒的压实时间而制备铺路石。
瓦的挠曲强度为6.1N/mm2。
实施例3C
根据实施例3B所述的方法，再次将如实施例3B所述制得的铺路石加热至200℃，混合并放置于铺路石模具中，再次制备铺路石。结果发现，挠曲强度为6.3N/mm2。
再次重复该步骤，两次循环铺路石，结果挠曲强度为6.7N/mm2。
实施例4(对比例)
通过使中东原料的粗油在大气压下经受蒸馏，然后使得到的残余物在减压下蒸馏，而得到沥青粘合剂。在减压蒸馏之后得到的残余物，其沸点在大气条件下为520℃或更高，渗透值为80-100dmm，沥青质的含量为11％。所述沥青质包含53％的芳香碳。使该粘合剂熔融并在150-160℃的温度下用于制备混合物。所述混合物包含7.1％重量的填料，36.8％重量的砂，56.1％重量的石子和5.8％重量的粘合剂，所有含量均以固体颗粒总重量计。
通过Marshall法，用1.1kg该混合物制备圆柱块料。
由这些圆柱块锯开的8毫米厚圆片的挠曲强度为1.3N/mm2。
块料的压缩强度为3.7N/mm2。
实施例5(对比例)
通过使美国原料的粗油在大气压下经受蒸馏，然后使得到的残余物在减压下蒸馏，而得到沥青粘合剂。在减压蒸馏之后得到的残余物，其沸点在大气条件下为520℃或更高，渗透值为23dmm，沥青质的含量为11％。所述沥青质包含35％的芳香碳。
如实施例1所述，使该粘合剂熔融并用于制备混合物，所不同的是，混合物的温度为170℃。根据Marshall法，用1.1kg该混合物标准化制备圆柱块料。
由该圆柱块锯开的8毫米厚圆片的挠曲强度为3.2N/mm2。空隙量为2.8％。
实施例6(对比例)
使中东原料的粗油在大气压下经受蒸馏，然后使得到的残余物在减压下蒸馏。在减压蒸馏之后得到的残余物，其沸点在大气条件下为520℃或更高。用丙烷萃取该残余物。得到的粘合剂的渗透值为7dmm，沥青质的含量为13.2％重量。使该粘合剂熔融并用于制备混合物，所述混合物包含7.1％重量的填料，36.8％重量的砂，56.1％重量的石子和5.8％重量的粘合剂，所有含量均以固体颗粒总重量计。
根据Marshall法，用1.1kg该混合物制备块料。将该块料用来进行压缩强度测量，其值为11.6N/mm2。
将由这些圆柱块锯开的8毫米厚圆片用来进行试验。
圆片的挠曲强度为7.5N/mm2。空隙量为5.6％。
通过将另外的圆片储存于1M HCl或1M NaCl溶液中为时1-9周，而使其进行老化。
在室温1M HCl溶液中储存3周后，挠曲强度为2.9N/mm2。在60℃，在室温1M NaCl溶液中储存1周后，挠曲强度为3N/mm2。实施例7(对比例)
将7.68％重量、实施例6中所述的粘合剂与20.4％重量的填料，40.11％重量的砂，和39.5％重量的纯硅石(4-8mm)混合，所有含量均以固体颗粒的总量计。
根据Marshall法，用1.1kg该混合物制备块料。
由块料锯得8毫米厚的圆片并且发现其挠曲强度为7N/mm2。
将另一8毫米厚的圆片侦破于60℃的海水中为时24小时，在此之后，其挠曲强度为3.7N/mm2。
实施例8
将实施例1中所述的烃粘合剂用于制备实施例7所述的混合物。
根据Marshall法，用1.1kg该混合物制备块料。
由块料锯得8毫米厚的圆片。该圆片的挠曲强度为7N/mm2，空隙量为1％。压缩强度为12.8N/mm2。
将另一8毫米厚的圆片侦破于60℃的海水中为时24小时，在此之后，其挠曲强度为6.4N/mm2。
实施例9(对比例)
通过使美国原料的粗油在大气压下经受蒸馏，然后使得到的残余物在减压下蒸馏，而得到沥青粘合剂。在减压蒸馏之后得到的残余物，其沸点在大气条件下为520℃或更高，渗透值为6dmm，沥青质的含量为22％。所述沥青质包含53.6％的芳香碳。如实施例1所述，使该粘合剂熔融并用于制备含填料，砂和石子的混合物。根据Marshall法，用1.1kg该混合物制备块料。
由该圆柱块锯开的8毫米厚圆片的挠曲强度为5.6N/mm2且空隙量为2.6％。
实施例10(对比例)
通过使远东原料的粗油在大气压下经受蒸馏，然后使得到的残余物在减压下蒸馏，而得到沥青粘合剂。在减压蒸馏之后得到的残余物，其沸点在大气条件下为520℃或更高，渗透值为5dmm，沥青质的含量为10.3％。所述沥青质包含57.9％的芳香碳。
如实施例1所述，根据Marshall法，使1.1kg该混合物熔融并用于制备块料。
由该圆柱块锯开的8毫米厚圆片的挠曲强度为2.4N/mm2且空隙量为3.3％。
实施例11
将如实施例1所述的烃粘合剂用于制备包含7.5％重量粘合剂，7％重量红色粉末(氧化铁)，15.15％重量填料，38.92％重量砂，以及38.93％重量石子的混合物，所有含量均以实施例1中所述固体颗粒的总重量计。
根据Marshall法，用1.1kg混合物制备块料。
由该圆柱块锯下8毫米厚用于挠曲强度试验的圆片，其挠曲强度为7.3N/mm2。
圆片的空隙量为1.8％。
实施例12
将如实施例1所述的烃粘合剂用于制备如实施例1中所述的混合物，其中填料被红色粉末(20.27％重量)替代。
根据Marshall法，用1.1kg混合物制备块料。
挠曲强度约为4N/mm2。
压缩强度为20N/mm2。
实施例13
将如实施例1所述的烃粘合剂用于制备包含7.97％重量烃粘合剂，37.6％回用沥青，21％重量填料，和41.4％重量砂的混合物，所有含量均固体颗粒的总重量计。
根据Marshall法，用1.1kg混合物制备块料。
由该圆柱块锯得的8毫米厚的圆片，其挠曲强度为7.2N/mm2，且圆片的空隙量为1.2％。
实施例14
将实施例1中所述的烃粘合剂用于制备包含下列组分的混合物：7.95％重量烃粘合剂，17.4％石墨粉，41.3％重量砂，以及41.3％重量石子，所有含量均以固体颗粒的总量计。根据实施例1所述的步骤进行混合，根据Marshall法，用1.1kg混合物制备块料。
由块料锯得的8毫米厚的圆片，其挠曲强度为3.5N/mm2。
电阻为20Ω。
实施例15
将实施例1中所述的烃粘合剂用于制备包含下列组分的混合物：7.8％重量烃粘合剂，8.5％石墨粉，10.29％重量填料，40.61％重量砂，以及40.56％重量石子，所有含量均以固体颗粒的总量计。根据实施例1所述的步骤进行混合，根据Marshall法，用1.1kg混合物制备块料。
由块料锯得的8毫米厚的圆片，其挠曲强度为6.2N/mm2且空隙量为3％。电阻为200Ω。
实施例16
将实施例1中所述的烃粘合剂用于制备高空隙量的包含下列组分的混合物：6.43％重量烃粘合剂，5.8％填料，10.13％重量砂和80.07％重量石子，所有含量均以固体颗粒的总量计。根据实施例1所述的步骤进行混合，根据Marshall法，用1.1kg混合物制备块料。
测得其挠曲强度为2N/mm2。压缩强度为7.6N/mm2。
实施例17(对比例)
通过沸点为520℃或更高的、中东原料(Middle east origin)残余馏分的热裂解，然后通过使产物经受真空闪蒸除去轻质馏分，而得到烃粘合剂。在大气条件下，得到的粘合剂的沸点为520℃或更高。
所述烃粘合剂的渗透值为47dmm并且包含12.6％重量的沥青质。该粘合剂用于制备实施例1中所述的混合物。
根据Marshall法，用1.1kg的该混合物制备块料。
由这些圆柱块锯开8毫米厚的圆片。圆片的挠曲强度为3.6N/mm2。
块料的压缩强度为5.9N/mm2。
根据本发明的实施例表明：本发明的组合物具有良好的挠曲强度。
实施例1与实施例6(对比例)，以及实施例7(对比例)与实施例8的对比表明：在暴露至含氯化钠的水中和在暴露至含盐酸的水中之后，与不是本发明的组合物相比，本发明的组合物能够更好地保持其挠曲强度。
实施例3B和3C表明：根据本发明的组合物，其挠曲强度将随热处理而增加。

Claims (11)

1.一种挠曲强度至少为0.5N/mm2的固态组合物，所述组合物包含：70-99％重量的固体颗粒和30-1％重量的烃粘合剂，所述粘合剂包含(i)以粘合剂总量计15-95％重量的沥青质，所述沥青质至少包含60％的芳香碳和(ii)以粘合剂总量计5-85％重量另外的烃，
前提条件是，固体颗粒不仅仅是碳颗粒。
2.根据权利要求1的组合物，所述组合物的挠曲强度至少为3N/mm2。
3.根据权利要求1或2的组合物，在该组合物中，烃粘合剂的渗透值至多为10dmm。
4.根据权利要求1-3任一项的组合物，所述烃粘合剂由使烃经受热裂解而得到的产物组成。
5.根据权利要求1-4任一项的组合物，所述烃粘合剂由下列步骤得到的产物组成：将烃油预热至350-500℃，将预热的油保持在所述的条件下以便进行热裂解，然后分离出一种或多种轻质馏分。
6.根据权利要求1-5任一项的组合物，所述组合物包含：以固体颗粒计从1-100％重量的二氧化硅。
7.一种制备权利要求1-6任一项的固态组合物的方法，所述方法包括：将70-99％重量的固体颗粒和30-1％重量熔融的烃粘合剂混合，并使得到的混合物固化，其中所述粘合剂包含(i)以粘合剂总量计15-95％重量的沥青质，所述沥青质至少包含60％的芳香碳；和(ii)以粘合剂总量计5-85％重量另外的烃，前提条件是，固体颗粒不仅仅是碳颗粒。
8.根据权利要求1-6任一项的组合物在结构中的用途。
9.包含权利要求1-6任一项的组合物的构件。
10.根据权利要求9的构件，其尺寸为：至多1米×至多1米×至多2米。
11.包含权利要求9或10的构件的结构。
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