CN1143879C - 沥青组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种含有沥青组分、热塑性橡胶和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的沥青组合物，基于沥青组合物总量计，热塑性橡胶的量小于8%(重量)，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的量小于5%(重量)，其中基于共聚物计，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的乙酸乙烯酯含量为20-35%(重量)；提供一种制备这种沥青组合物的方法；以及提供这样的沥青组合物在铺路用沥青混合物中的应用。
Description
技术领域
本发明涉及沥青组合物、其制备方法以及它们在铺设道路用沥青混合物中的应用。
背景技术
沥青在铺路用沥青混合物中用作粘结剂，为了满足道路建设中日益提高的性能要求，需要对沥青进行不断的改进。通常，沥青能很好地满足铺路用沥青中的要求，但对于日益繁忙的交通道路，由于表面的压痕和龟裂，使许多道路过早磨损。龟裂是道路沥青的一种严重损坏，因为它使得水可达到路面的底层，引起路面迅速损坏，从而需要提前维修。提高沥青含量或使用较软等级的沥青可改进沥青的低温抗龟裂性，但也会增加在较高温度下产生过度压痕的危险，因为此时该沥青混合物较软。相反，可通过减少沥青混合物中的沥青量或通过使用较硬等级的沥青来改进抗压痕性，但这要牺牲抗龟裂性，因为此时该混合物变得挠性较差。
所以，目前许多开发工作旨在开发一种能满足目前抗龟裂性要求的硬沥青组合物，即一种具有良好的低温性能、同时具有良好的高温抗压痕性的沥青组合物。
目前，沥青组合物常常还必需满足的另一要求是抗石油产品例如燃料(如汽油和煤油)以及油品(例如润滑油)溶解的能力。这一抗溶解的能力对于沥青经常暴露到溢漏的燃料和油品的一些地区是重要的。这样的地区例如包括飞机场、废物处理场、石油站和贮油罐区。当沥青混合物暴露到溢漏的燃料和油品中时，沥青从沥青混合物中被浸析出来，最终以粗的附聚颗粒形式从道路表面损失掉，即所谓的路面损坏。
由于上述原因，显然开发一种能满足目前抗龟裂性要求的硬沥青组合物是有利的，此外它还应有改进的抗石油产品溶解的能力。
令人吃惊的是，现已发现，通过将热塑性橡胶和特定的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物加到沥青组分中可制备这样的沥青组合物。
发明内容
因此，本发明提供一种含有沥青组分、热塑性橡胶和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的沥青组合物，基于沥青组合物的总量计，热塑性橡胶的量小于8％(重量)，而乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的量小于5％(重量)，其中基于共聚物计，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的乙酸乙烯酯含量为20-35％(重量)。
一般来说，虽然乙烯-乙酸乙烯酯共聚物用于含热塑性橡胶的沥青组合物是已知的，例如参见EP-B1-0337282和EP-B1-0340210，但是应当指出，以前并未公开过本发明要求保护的使用有特定乙酸乙烯酯含量的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
优选的是，基于共聚物计，本发明使用的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的乙酸乙烯酯含量为25-35％(重量)，更优选30-35％(重量)。
优选的是，基于沥青组合物的总量计，本发明中使用的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的量小于3％(重量)。更优选的是，基于沥青组合物的总量计，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的量为0.5-3％(重量)。
优选的是，基于沥青组合物的总量计，热塑性橡胶的量小于6％(重量)。
沥青组合物含有热塑性橡胶。沥青组合物宜含有一种或多种不同类型的热塑性橡胶。
虽然许多种热塑性橡胶都适用于本发明，但优选的热塑性橡胶含有任选氢化的嵌段共聚物，该共聚物含有至少两个末端的聚(单乙烯基芳烃)嵌段和至少一个中间的聚(共轭二烯)嵌段，形成连续的网络。
嵌段共聚物组分优选选自式A(BA)m或(AB)nX的嵌段共聚物，其中A表示主要为聚(单乙烯基芳烃)的共聚物嵌段，B表示主要为聚(共轭二烯)的嵌段，X表示多价偶联剂的残基，n表示≥1、优选≥2的整数，m表示≥1的整数，优选m为1。
更优选的是，嵌段A表示主要为聚苯乙烯的嵌段，嵌段B表示主要为聚丁二烯或聚异戊二烯的嵌段。使用的多价偶联剂包括通常在本专业中已知的那些。
术语“主要为”是指各个嵌段A和B主要由单乙烯基芳烃单体和共轭二烯单体得到，这些单体可与其他结构相关的或不相关的共聚单体混合，例如单乙烯基芳烃单体作为主组分和少量(至多10％)其他单体混合，或者丁二烯作为主要单体与少量异戊二烯或少量苯乙烯混合。
更优选的是，嵌段共聚物含有纯聚苯乙烯嵌段、纯聚异戊二烯嵌段或纯聚丁二烯嵌段，其中，基于氢化前它原有的不饱和度，聚异戊二烯或聚丁二烯嵌段可选择性氢化到至多残留的烯属不饱和度为20％，更优选小于5％。但是，优选的是，嵌段共聚物是未选择性氢化的。最优选的是，使用的嵌段共聚物的结构为ABA，其中A的表观分子量为3000-100000、优选5000-25000，二嵌段AB的表观分子量为50000-170000。优选的是，二嵌段AB的表现分子量为70000-120000。
在本申请整个说明书中使用的术语“表观分子量”指用凝胶渗透色谱(GPC)、使用聚苯乙烯校正标准样(按ASTM 3536)测量的聚合物分子量。
最初制备的聚(共轭二烯)嵌段通常含有5-65％(重量)由共轭二烯分子的1，2-聚合得到的乙烯基，优选乙烯基的含量为10-55％(重量)。
用于本发明的嵌段共聚物通常含有10-60％(重量)、优选15-45％(重量)的聚合的乙烯基芳烃单体。
整个嵌段共聚物的表观分子量通常为100000-500000、优选150000-200000。
作为适合的纯嵌段共聚物，可提及的是KRATON G-1651、KRATON G-1654、KRATON G-1657、KRATON G-1650、KRATON G-1701、KRATON D-1101、KRATON D-1102、KRATON D-1107、KRATOND-1111、KRATON D-1116、KRATON D-1117、KRATON D-1118、KRATOND-1122、KRATON D-1135X、KRATON D-1184、KRATON D-1144X、KRATON D-1300X、KRATON D-4141和KRATON D-4158(KRATON为商标)。
使用的沥青可为原油蒸馏得到的渣油、裂化渣油、原油抽提物，由丙烷、丁烷、戊烷脱沥青得到的沥青或其混合物。另外一些适合的沥青包括上述沥青与增量剂(稀释剂)的混合物，例如石油抽提物(如芳烃抽提物)、馏分油或渣油。宜使用尚未进行氧化处理的沥青组分。沥青的针入度宜为50-400dmm、优选60-200dmm(在25℃下根据ASTMD5测量)，以及软化点为30-60℃、优选35-50℃(根据ASTM D36测量)。
已知填料(例如炭黑、二氧化硅和碳酸钙)、稳定剂、抗氧剂、颜料和溶剂适用于沥青组合物，并可以本专业中已知的浓度加到本发明的沥青组合物中。
本发明还涉及制备本发明的沥青组合物的方法，该方法包括，基于沥青组合物总量计，在升温下将沥青与小于8％(重量)的热塑性橡胶和小于5％(重量)的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物混合。
该方法宜在160-220℃的温度范围内进行。
优选的是，本发明的方法在170-190℃的温度范围内进行。
该方法可在常压或升压下进行。但是，它通常在常压下进行。
该方法宜进行6小时以下，优选小于2小时。
本发明还提供所述沥青组合物在铺设道路用沥青混合物中的应用。
现用以下实施例来说明本发明。
实施例
实施例1
本发明的沥青组合物制备如下。在180℃下，将针入度为88dmm(在25℃下根据ASTM D5测定)和软化点为47.5℃(根据ASTM D36测量)的沥青与(基于沥青组合物总量计)4％(重量)的未氢化的线型聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物和2％(重量)乙烯-乙酸乙烯酯共聚物混合1小时。基于共聚物计，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的乙酸乙烯酯含量为33％(重量)。嵌段共聚物含有31％(重量)苯乙烯，表观分子量为170000，并含有表观分子量为90000的聚苯乙烯-聚丁二烯二嵌段。然后通过将如此制得的沥青组合物与聚集物混合来制备沥青混合物。随后，按马歇尔法RAM57制备沥青样品。然后将沥青样品在Jetfuel A1下贮存24小时。然后倾析溶液，在室温下干燥24小时后测定沥青样的质量。观测到用基于原沥青样品质量的百分数表示的抗煤油溶解能力为0.8％。
实施例2
按实施例1描述的类似方法来制备本发明的沥青组合物，不同的是，基于沥青组合物的总量计，使用5％(重量)嵌段共聚物。随后，按实施例1描述的类似方法，由如此制得的沥青组合物来制备沥青样品。表明沥青样品的抗煤油溶解能力为0.6％。
实施例3
为了比较，按实施例1描述的类似方法来制备沥青组合物，不同的是，不使用嵌段共聚物，基于沥青组合物的总量计，使用5.5％(重量)的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；基于共聚物计，乙酸乙烯酯的含量为18％(重量)。随后，按实施例1描述的类似方法，由如此制得的沥青组合物制备沥青样品。表明沥青样品的抗煤油溶解能力为2.3％。
实施例4
为了比较，按实施例1描述的类似方法来制备沥青组合物，不同的是，使用这样的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；基于共聚物计，其乙酸乙烯酯含量为18％(重量)。随后，按实施例1描述的类似方法来制备沥青样品。表明沥青样品的抗煤油溶解能力为3.1％。
实施例5
为了比较，按实施例2描述的类似方法来制备沥青组合物，不同的是，使用这样的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；基于共聚物计，其乙酸乙烯酯的含量为40％(重量)。随后，按实施例1描述的类似方法由如此制得的沥青组合物来制备沥青样品。表明沥青样品的抗煤油溶解能力为3.0％。
从上述可清楚得出，与不在本发明范围内的沥青组合物(实施例3-5)相比，本发明提供了有改进的抗煤油溶解能力的硬沥青组合物(实施例1和2)。
Claims (12)
1.含有沥青组分、热塑性橡胶和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的沥青组合物，基于沥青组合物的总量计，热塑性橡胶的量小于8重量％，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的量小于5重量％，其中基于共聚物计，乙酸乙烯酯的含量为20-35重量％。
2.根据权利要求1的组合物，其中基于共聚物计，乙酸乙烯酯的含量为25-35重量％。
3.根据权利要求2的组合物，其中基于共聚物计，乙酸乙烯酯的含量为30-35重量％。
4.根据权利要求1-3中任一项的组合物，其中基于沥青组合物的总量计，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的量小于3重量％。
5.根据权利要求1-3中任一项的组合物，其中基于沥青组合物的总量计，热塑性橡胶的量小于6重量％。
6.根据权利要求1-3中任一项的组合物，其中沥青的针入度为50-400dmm，在25℃下根据ASTM D5测量；软化点为30-60℃，根据ASTM D36测量。
7.根据权利要求1-3中任一项的组合物，其中热塑性橡胶含有可任选被氢化的嵌段共聚物，该嵌段共聚物含有至少两个末端聚(单乙烯基芳烃)嵌段和至少一个中间聚(共轭二烯)嵌段。
8.根据权利要求7的组合物，其中嵌段共聚物具有结构式A(BA)m或(AB)nX，其中A表示主要为聚(单乙烯基芳烃)的嵌段，B表示主要为聚(共轭二烯)的嵌段，X表示多价偶联剂的残基，n是至少为1的整数，m是至少为1的整数。
9.根据权利要求8的组合物，其中A嵌段是主要为聚苯乙烯的嵌段，而B嵌段是主要为聚丁二烯或聚异戊二烯的嵌段。
10.根据权利要求1-3中任一项的组合物，其中由A和B制备的二嵌段的表观分子量为50000-170000。
11.制备权利要求1的沥青组合物的方法，该方法包括，在升温下将沥青与基于沥青组合物总量计小于8重量％热塑性橡胶和小于5重量％乙烯-乙酸乙烯酯共聚物混合，其中基于共聚物计，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的乙酸乙烯酯含量为20-35重量％。
12.权利要求1的沥青组合物在铺路用沥青混合物中的应用。
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