CN114555717A - 包含低聚硅烷的粘合促进剂及其使用方法 - Google Patents

Abstract

包含低聚物添加剂如烷氧基硅烷低聚化合物的沥青粘合剂和沥青质组合物。在某些实施方案中，低聚化合物可用作粘合促进剂，用于在道路铺设应用中与地沥青和骨料一起使用。

Description

包含低聚硅烷的粘合促进剂及其使用方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年7月8日提交的美国临时申请No.62/871,261的优先权，其由此通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开涉及含低聚硅烷的组合物，以及烷氧基硅烷作为粘合促进剂的用途。示例性用途包括用低聚烷氧基硅烷处理矿物骨料以促进沥青混合料的粘合。

背景技术

包括硅烷的多种硅化合物已用于玻璃纤维的浸渍和表面处理，以促进各种有机树脂(如聚酯树脂、环氧树脂或酚醛树脂)的粘合，和用于纺织品、皮革、陶瓷和玻璃材料的表面处理。类似地，某些卤代硅烷单体和烷氧基硅烷单体已被描述为适用于促进沥青粘合剂对骨料的粘合。然而，单体硅基粘合促进剂可能会遇到一些挫折，包括由于沸点较低而导致的高挥发性，以及随着时间的推移粘合性能下降。因此，仍然需要开发改进的粘合促进剂。

发明内容

本文描述的是包含低聚硅烷和基质的组合物。在某些实施方案中，基质是骨料材料，并且低聚硅烷可以允许沥青质材料更好地粘附到骨料上，以用于在沥青应用中使用。

附图说明

图1是表示测试骨料的通过率％:筛分粒度的图表。

具体实施方式

如在本说明书中使用的，下面的词、短语和符号通常旨在具有如下所述的含义，除非使用它们的上下文另外指明。以下缩写词和术语在全文中具有指定的含义：

“沥青(asphalt)”是指包含沥青质粘合剂和骨料的复合材料，其通常用于铺路应用。这样的沥青也被称为“沥青混凝土”。用于铺路应用的沥青等级的实例包括石胶沥青、软质沥青、热轧沥青、密级配沥青、间隙级配沥青、多孔沥青、胶沥青和其他沥青类型。通常，沥青中沥青质粘合剂的总量基于沥青的总重量为1至10重量％，在一些情况下为2.5至8.5重量％，并且在一些情况下为4至7.5重量％。

“骨料”(或“建筑骨料”)是适用于沥青的颗粒矿物材料。它通常包括沙、砾石、碎石和矿渣。可以使用适用于沥青的任何常规类型的骨料。合适的骨料的实例包括花岗岩(硅质)、石灰石(钙质)、砾石及其混合物。

“地沥青(Bitumen)”(或也描述为“沥青质(bituminous)”的材料)是指来自原油的粘性有机液体或半固体的混合物，它是黑色的、粘性的、可溶于二硫化碳并且主要由稠合芳烃组成。或者，地沥青是指软沥青和沥青烯的混合物。地沥青可以是技术人员已知的任何常规类型的地沥青。地沥青可以是天然存在的。它可以是粗制地沥青，也可以是作为原油减压蒸馏、热裂化或加氢裂化的底部残渣获得的精制地沥青。

地沥青可以是市售的原始地沥青，例如铺路级地沥青，例如适用于铺路应用的地沥青。市售铺路等级地沥青的实例包括，例如，在渗透等级(PEN)分类系统中被称为PEN 10/20、20/30、30/45、35/50、40/60和70/100的地沥青或在性能等级(PG)分类系统中被称为PG64-22、58-22、70-22和64-28的地沥青。

这样的地沥青可从例如壳牌、道达尔和英国石油公司(BP)获得。在PEN分类中，数字标识是指使用EN 1426法测量的地沥青渗透范围，例如，40/60PEN地沥青对应于渗透范围为40至60丝米(dmm)的地沥青。在PG分类(AASHTO MP1规范)中，数字标识的第一个值是指温度性能，第二个值是指低温性能，其通过本领域已知的Superpave^SM系统方法测量。

地沥青也可以包含在再生沥青瓦或再生沥青路面中或从其中获得，并且分别称为RAS或RAP来源的地沥青。

“粘合剂”是指地沥青和任选的其他组分如弹性体、非沥青质粘合剂、助粘剂、软化剂或其他合适的添加剂。有用的弹性体包括例如乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚丁二烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丁二烯-苯乙烯-丁二烯(即丁二烯封端的)(BSB)共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)嵌段三元共聚物、异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)嵌段三元共聚物等。示例性聚合物材料包括径向嵌段共聚物和线性嵌段共聚物，例如美国专利No.8,580,874中描述的那些，该专利出于所有目的通过整体引用并入本文。固化的弹性体添加剂可包括磨碎的轮胎橡胶材料。在一个实施方案中，附加添加剂可以以约0.1重量％至约10重量％范围内的量加入到沥青粘合剂中。术语地沥青有时与粘合剂互换使用。

“原始粘合剂”是以前未用于铺路的粘合剂，或“原始地沥青”(也称为“新鲜地沥青”)是指尚未使用的地沥青，例如尚未从路面或再生瓦回收的地沥青。原始地沥青是原始粘合剂的组分。

“原始沥青”是指原始骨料与原始地沥青或原始粘合剂的组合。原始沥青先前未用于铺路。

“再生沥青”通常包括再生沥青瓦(RAS)、再生沥青路面(RAP)、来自植物废料的再生沥青、来自屋顶毡的再生沥青以及来自其他应用的沥青。

“再生沥青瓦”(RAS)是先前用作屋顶材料或作为制瓦废料回收的沥青组合物。从这些来源回收的RAS通过众所周知的方法进行处理，包括研磨、撕裂、破碎、压碎和/或粉碎。

“再生沥青路面”(RAP)是先前用作路面的沥青。RAP可以从已经从道路或其他结构上移除然后已经通过众所周知的方法进行处理的沥青获得。在使用之前，RAP可进行检查、确定尺寸和例如根据最终的铺路应用进行选择。

不在两个字母或符号之间的短线(“–”)用于表示取代基的连接点。例如，–C(O)NH₂通过碳原子连接。

“烷氧基”本身或作为另一个取代基的一部分是指基团–OR³¹，其中R³¹是烷基、环烷基、环烷基烷基、芳基或芳基烷基，它们可以被取代，如本文所定义。在一些实施方案中，烷氧基具有1至8个碳原子。在一些实施方案中，烷氧基具有1、2、3、4、5、6、7或8个碳原子。烷氧基的实例包括但不限于甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、环己氧基等。

“烷基”本身或作为另一取代基的一部分，是指通过从母体烷烃、烯烃或炔烃的单个碳原子上除去一个氢原子而衍生的饱和或不饱和、支链或直链(线性)一价烃基。烷基的实例包括但不限于：甲基；乙基，例如乙烷基、乙烯基和乙炔基；丙基，例如丙烷-1-基、丙烷-2-基、丙-1-烯-1-基、丙-1-烯-2-基、丙-2-烯-1-基(烯丙基)、丙-1-炔-1-基、丙-2-炔-1-基等；丁基例如丁烷-1-基、丁烷-2-基、2-甲基-丙烷-1-基、丁烷-2-基、2-甲基-丙-1-烯-1-基、丁-2-烯-1-基、丁-2-烯-2-基、丁烷-1,3-二烯-1-基、丁烷-1,3-二烯-2-基、丁-1-炔-1-基、丁-1-炔-3-基、丁-3-炔-1-基等；等等。

除非另有说明，术语“烷基”特别旨在包括具有任何饱和度或饱和水平的基团，即仅具有碳-碳单键的基团、具有一个或多个碳-碳双键的基团、具有一个或多个碳-碳三键的基团，以及具有碳-碳单键、双键和三键的混合体的基团。在意指特定饱和度的情况下，使用术语“烷基”、“烯基”和“炔基”。在某些实施方案中，烷基包含1至40个碳原子，在某些实施方案中包含1至22个或1至18个碳原子，在某些实施方案中包含1至16个或1至8个碳原子，在某些实施方案中包含1至6或1至3个碳原子。在某些实施方案中，烷基含有8至22个碳原子，在某些实施方案中含有8至18或至16个碳原子。在某些实施方案中，烷基包含3至20个或7至17个碳原子。在一些实施方案中，烷基包含1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21或22个碳原子。

“芳基”本身或作为另一取代基的一部分，是指通过从母体芳族环体系的单个碳原子上除去一个氢原子而衍生的一价芳烃基。芳基包括：5元和6元碳环芳族环，例如苯；双环体系，其中至少一个环是碳环且芳族的，例如萘、茚满和四氢化萘；和三环体系，其中至少一个环是碳环且芳族的，例如芴。芳基包括具有与至少一个碳环芳族环、环烷基环或杂环烷基环稠合的至少一个碳环芳族环的多环体系。例如，芳基包括与含有一个或多个选自N、O和S的杂原子的5至7元非芳族杂环烷基环稠合的5元和6元碳环芳族环。对于其中只有一个环是碳环芳族环的此类稠合双环体系，连接点可以在碳环芳族环或杂环烷基环上。芳基的实例包括但不限于衍生自如下物质的基团：醋蒽烯、苊烯、醋菲烯、蒽、薁、苯、

蒄、荧蒽、芴、六并苯、己芬、己搭烯(hexalene)、不对称引达省(as-indacene)、对称引达省(s-indacene)、茚满、茚、萘、并八苯(octacene)、八芬(octaphene)、辛搭烯(octalene)、卵苯、戊-2,4-二烯、并五苯、戊搭烯、戊芬、苝、萉、菲、苉、七曜烯(pleiadene)、芘、皮蒽、玉红省、苯并菲、联三萘(trinaphthalene)等。在某些实施方案中，芳基可以包含5至20个碳原子，在某些实施方案中包含5至12个碳原子。在某些实施方案中，芳基可以包含5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20个碳原子。然而，芳基不包括本文单独定义的杂芳基或以任何方式与其重叠。因此，其中一个或多个碳环芳族环稠合至杂环烷基芳族环的多环体系是杂芳基，而不是如本文所定义的芳基。

“芳基烷基”本身或作为另一取代基的一部分，是指无环烷基，其中与碳原子(通常为末端碳原子或sp³碳原子)键合的氢原子之一被芳基取代。芳基烷基的实例包括但不限于苄基、2-苯基乙烷-1-基、2-苯基乙烯-1-基、萘基甲基、2-萘基乙烷-1-基、2-萘基乙烯-1-基、萘并苄基、2-萘并苯基乙烷-1-基等。在意指特定烷基部分的情况下，使用芳基烷基、芳基烯基或芳基炔基的命名。在某些实施方案中，芳基烷基是C_7-30芳基烷基，例如芳基烷基的烷基、烯基或炔基部分是C_1-10并且芳基部分是C_6-20，在某些实施方案中，芳基烷基是C_7-20芳基烷基，例如芳基烷基的烷基、烯基或炔基部分是C_1-8并且芳基部分是C_6-12。

“化合物”是指本文结构式I-III所涵盖的化合物和残基，并且包括其结构在本文中公开的化学式内的任何特定化合物。化合物可以通过它们的化学结构和/或化学名称来识别。当化学结构和化学名称发生冲突时，化学结构决定了化合物的身份。本文所述的化合物可以含有一个或多个手性中心和/或双键，因此可以作为立体异构体存在，例如双键异构体(即几何异构体)、对映异构体或非对映异构体。因此，本说明书范围内的全部或部分地以相对构型示出的任何化学结构包括所示化合物的所有可能的对映异构体和立体异构体，包括立体异构纯形式(例如，几何纯的、对映体纯的或非对映体纯的)以及对映异构体和立体异构体混合物。可以使用技术人员熟知的分离技术或手性合成技术将对映异构体和立体异构体混合物拆分成它们的组分对映异构体或立体异构体。

为了本公开的目的，“手性化合物”是具有至少一个手性中心(即至少一个不对称原子，特别是至少一个不对称C原子)、具有手性轴、手性面或螺旋结构的化合物。“非手性化合物”是不具有手性的化合物。

化学式I-III的化合物和残基包括但不限于化学式I-III的化合物和残基的旋光异构体、其外消旋体、以及它们的其他混合物。在此类实施方案中，单一对映异构体或非对映异构体，即旋光活性形式，可以通过不对称合成或通过外消旋体的拆分获得。外消旋体的拆分可以通过例如色谱法，使用例如手性高压液相色谱(HPLC)柱来完成。然而，除非另有说明，应假定化学式I-III涵盖本文所述化合物的所有不对称变体，包括异构体、外消旋体、对映异构体、非对映异构体及其其他混合物。此外，化学式I-III的化合物包括具有双键的化合物的Z型和E型(例如顺式和反式)。化学式I-III的化合物也可以以几种互变异构形式存在，包括烯醇形式、酮形式及其混合物。因此，本文所述的化学结构包括所示化合物的所有可能的互变异构形式。

“环烷基”本身或作为另一取代基的一部分，是指饱和或不饱和的环状烷基。在意指特定饱和度的情况下，使用术语“环烷基”或“环烯基”。环烷基的实例包括但不限于衍生自环丙烷、环丁烷、环戊烷、环己烷等的基团。在某些实施方案中，环烷基是C_3-15环烷基，并且在某些实施方案中，是C_3-12环烷基或C_5-12环烷基。在某些实施方案中，环烷基是C₅、C₆、C₇、C₈、C₉、C₁₀、C₁₁、C₁₂、C₁₃、C₁₄或C₁₅环烷基。

“环烷基烷基”本身或作为另一取代基的一部分，是指无环烷基，其中与碳原子(通常为末端碳原子或sp³碳原子)键合的氢原子之一被环烷基取代。在意指特定烷基部分的情况下，使用环烷基烷基、环烷基烯基或环烷基炔基的命名。在某些实施方案中，环烷基烷基是C_7-30环烷基烷基，例如环烷基烷基的烷基、烯基或炔基部分是C_1-10并且环烷基部分是C_6-20，并且在某些实施方案中，环烷基烷基是C_7-20环烷基烷基，例如环烷基烷基的烷基、烯基或炔基部分是C_1-8并且环烷基部分是C_4-20或C_6-12。

“卤素”是指氟基、氯基、溴基或碘基。

“杂芳基”本身或作为另一取代基的一部分，是指通过从母体杂芳族环体系的单个原子上除去一个氢原子而衍生的一价杂芳族基。杂芳基包括具有与至少一个其他环稠合的至少一个芳族环的多环体系，所述其他环可以是其中至少一个环原子是杂原子的芳族或非芳族。杂芳基包含：5至12元芳族(例如5至7-元)单环，所述单环含有一个或多个(例如1至4个)选自N、O和S的杂原子，或在某些实施方案中，含有1至3个选自N、O和S的杂原子，其余环原子为碳；和双环杂环烷基环，其含有一个或多个(例如1至4个)选自N、O和S的杂原子，或在某些实施方案中，含有1至3个选自N、O和S的杂原子，其余环原子为碳且其中至少一个杂原子存在于芳族环中。例如，杂芳基包括与5至7元环烷基环稠合的5至7元杂环烷基芳族环。对于其中只有一个环含有一个或多个杂原子的此类稠合双环杂芳族环体系，连接点可以在杂芳族环或环烷基环处。在某些实施方案中，当杂芳基中N、S和O原子的总数超过一个时，杂原子彼此不相邻。在某些实施方案中，杂芳基中N、S和O原子的总数不超过2。在某些实施方案中，芳族杂环中N、S和O原子的总数不超过1。杂芳基不包括本文定义的芳基或与其重叠。

杂芳基的实例包括但不限于衍生自如下物质的基团：吖啶、砷杂茚(arsindole)、咔唑、β-咔啉、色烷、色烯、噌啉、呋喃、咪唑、吲唑、吲哚、二氢吲哚、中氮茚、异苯并呋喃、异色烯、异吲哚、异吲哚啉、异喹啉、异噻唑、异恶唑、萘啶、恶二唑、恶唑、

啶、菲啶、菲咯啉、吩嗪、酞嗪、蝶啶、嘌呤、吡喃、吡嗪、吡唑、哒嗪、吡啶、嘧啶、吡咯、吡咯嗪、喹唑啉、喹啉、喹嗪、喹喔啉、四唑、噻二唑、噻唑、噻吩、三唑、呫吨等。在某些实施方案中，杂芳基是5至20元杂芳基，并且在某些实施方案中是5至12元杂芳基或5至10元杂芳基。在某些实施方案中，杂芳基是5-、6-、7-、8-、9-、10-、11-、12-、13-、14-、15-、16-、17-、18-、19-或20-元杂芳基。在某些实施方案中，杂芳基是衍生自噻吩、吡咯、苯并噻吩、苯并呋喃、吲哚、吡啶、喹啉、咪唑、恶唑和吡嗪的那些。

“杂芳基烷基”本身或作为另一取代基的一部分，是指无环烷基，其中与碳原子(通常为末端碳原子或sp³碳原子)键合的氢原子之一被杂芳基取代。在意指特定烷基部分的情况下，使用杂芳基烷基、杂芳基烯基或杂芳基炔基的命名。在某些实施方案中，杂芳基烷基是6-至30-元杂芳基烷基，例如所述杂芳基烷基的烷基、烯基或炔基部分是1-至10-元，且所述杂芳基部分是5-至20-元杂芳基，且在某些实施方案中，是6-至20-元杂芳基烷基，例如所述杂芳基烷基的烷基、烯基或炔基部分是1-至8-元，且所述杂芳基部分是5-至12-元杂芳基。

“杂环烷基”本身或作为另一取代基的一部分，是指部分饱和或不饱和的环状烷基，其中一个或多个碳原子(和任何相关的氢原子)独立地被相同或不同的杂原子取代。取代碳原子的杂原子的实例包括但不限于N、P、O、S、Si等。在意指特定饱和度的情况下，使用术语“杂环烷基”或“杂环烯基”。杂环烷基的实例包括但不限于衍生自如下的基团：环氧化物、氮杂环丙烷、硫杂丙环、咪唑烷、吗啉、哌嗪、哌啶、吡唑烷、吡咯烷、奎宁环等。

“杂环烷基烷基”本身或作为另一取代基的一部分，是指无环烷基，其中与碳原子(通常为末端碳原子或sp3碳原子)键合的氢原子之一被杂环烷基取代。在意指特定烷基部分的情况下，使用术语杂环烷基烷基、杂环烷基烯基或杂环烷基炔基。在某些实施方案中，杂环烷基烷基是6-至30-元杂环烷基烷基，例如所述杂环烷基烷基的烷基、烯基或炔基部分是1-至10-元，且所述杂环烷基部分是5-至20-元杂环烷基，且在某些实施方案中，是6-至20-元杂环烷基烷基，例如所述杂环烷基烷基的烷基、烯基或炔基部分是1-至8-元，且所述杂环烷基部分是5-至12-元杂环烷基。

“混合物”是指分子或化学物质的集合。混合物中的每个组分都可以独立变化。混合物可以包含两种或多种物质或基本上由其组成，所述两种或多种物质具有或不具有恒定的百分比组成，其中每个组分可能保留或可能不保留其基本的原始性质，并且分子相混合可能发生或可能不发生。在混合物中，组成混合物的组分可能会或可能不会由于它们的化学结构而彼此区分。

“母体芳族环体系”是指具有共轭π(Pi)电子体系的不饱和环状体系或多环体系。包括在“母体芳族环体系”的定义中的是稠环体系，其中一个或多个环是芳族的并且一个或多个环是饱和或不饱和的，例如芴、茚满、茚、萘等。----母体芳族环体系的实例包括但不限于衍生自如下物质的基团：醋蒽烯、苊、醋菲烯、蒽、薁、苯、屈、蒄、荧蒽、芴、六并苯、己芬、己搭烯、不对称引达省、对称引达省、茚满、茚、萘、并八苯(octacene)、八芬(octaphene)、辛搭烯、卵苯、戊-2,4-二烯、并五苯、戊搭烯、戊芬、苝、萉、菲、苉、七曜烯、芘、皮蒽、玉红省、苯并菲、联三萘等。

“母体杂芳族环体系”是指其中一个或多个碳原子(和任何相关的氢原子)独立地被相同或不同的杂原子取代的母体杂芳族环体系。取代碳原子的杂原子的实例包括但不限于N、P、O、S、Si等。具体包括在“母体杂芳族环体系”的定义中的是稠环体系，其中一个或多个环是芳族的并且一个或多个环是饱和或不饱和的，例如砷杂茚、苯并二恶烷、苯并呋喃、色烷、色烯、吲哚、二氢吲哚、呫吨等。母体杂芳环体系的实例包括但不限于吖啶、砷杂茚、咔唑、β-咔啉、色烷、色烯、噌啉、呋喃、咪唑、吲唑、吲哚、二氢吲哚、中氮茚、异苯并呋喃、异色烯、异吲哚、异吲哚啉、异喹啉、异噻唑、异恶唑、萘啶、恶二唑、恶唑、

啶、菲啶、菲咯啉、吩嗪、酞嗪、蝶啶、嘌呤、吡喃、吡嗪、吡唑、哒嗪、吡啶、嘧啶、吡咯、吡咯嗪、喹唑啉、喹啉、喹嗪、喹喔啉、四唑、噻二唑、噻唑、噻吩、三唑、呫吨等。

“取代的”是指其中一个或多个氢原子独立地被相同或不同的取代基取代的基团。取代基的实例包括但不限于–R⁶⁴、–R⁶⁰、–O^-、–OH、＝O、–OR⁶⁰、–SR⁶⁰、–S^-、＝S、–NR⁶⁰R⁶¹、＝NR⁶⁰、–CN、–CF₃、–OCN、–SCN、–NO、–NO₂、＝N₂、–N₃、–S(O)₂O^-、–S(O)₂OH、–S(O)₂R⁶⁰、–OS(O₂)O^-、–OS(O)₂R⁶⁰、–P(O)(O^-)₂、–P(O)(OR⁶⁰)(O^-)、–OP(O)(OR⁶⁰)(OR⁶¹)、–C(O)R⁶⁰、–C(S)R⁶⁰、–C(O)OR⁶⁰、–C(O)NR⁶⁰R⁶¹、–C(O)O^-、–C(S)OR⁶⁰、–NR⁶²C(O)NR⁶⁰R⁶¹、–NR⁶²C(S)NR⁶⁰R⁶¹、–NR⁶²C(NR⁶³)NR⁶⁰R⁶¹、–C(NR⁶²)NR⁶⁰R⁶¹、–S(O)₂、NR⁶⁰R⁶¹、–NR⁶³S(O)₂R⁶⁰、–NR⁶³C(O)R⁶⁰、和–S(O)R⁶⁰；

其中每个-R⁶⁴独立地是卤素；每个R⁶⁰和R⁶¹独立地为烷基、取代的烷基、烷氧基、取代的烷氧基、环烷基、取代的环烷基、杂环烷基、取代的杂环烷基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、芳基烷基、取代的芳基烷基、杂芳基烷基或取代的杂芳基烷基，或R⁶⁰和R⁶¹与它们所键合的氮原子一起形成杂环烷基、取代的杂环烷基、杂芳基或取代的杂芳基环，并且R⁶²和R⁶³独立地为烷基、取代的烷基、芳基、取代的芳基、芳基烷基、取代的芳基烷基、环烷基、取代的环烷基、杂环烷基、取代的杂环烷基、杂芳基、取代的杂芳基、杂芳基烷基或取代的杂芳基烷基，或R⁶²和R⁶³与它们所键合的原子一起形成一个或多个杂环烷基、取代的杂环烷基、杂芳基或取代的杂芳基环；

其中如上文针对R⁶⁰、R⁶¹、R⁶²和R⁶³所定义的“取代的”取代基被一个或多个，例如一个、两个或三个独立地选自如下的基团所取代：烷基、-烷基-OH、-O-卤代烷基、-烷基-NH₂、烷氧基、环烷基、环烷基烷基、杂环烷基、杂环烷基烷基、芳基、杂芳基、芳基烷基、杂芳基烷基、–O^-、–OH、＝O、–O-烷基、-O-芳基、-O-杂芳基烷基、-O-环烷基、-O-杂环烷基、–SH、–S^-、＝S、–S-烷基、-S-芳基、-S-杂芳基烷基、-S-环烷基、-S-杂环烷基、–NH₂、＝NH、–CN、–CF₃、–OCN、–SCN、–NO、–NO₂、＝N₂、–N₃、–S(O)₂O^-、–S(O)₂、–S(O)₂OH、–OS(O₂)O^-、-SO₂(烷基)、-SO₂(苯基)、-SO₂(卤代烷基)、-SO₂NH₂、-SO₂NH(烷基)、-SO₂NH(苯基)、–P(O)(O^-)₂、–P(O)(O-烷基)(O^-)、–OP(O)(O-烷基)(O-烷基)、-CO₂H、-C(O)O(烷基)、-CON(烷基)(烷基)、-CONH(烷基)、-CONH₂、-C(O)(烷基)、-C(O)(苯基)、-C(O)(卤代烷基)、-OC(O)(烷基)、-N(烷基)(烷基)、-NH(烷基)、-N(烷基)(烷基苯基)、-NH(烷基苯基)、-NHC(O)(烷基)、-NHC(O)(苯基)、-N(烷基)C(O)(烷基)和-N(烷基)C(O)(苯基)。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的，冠词“一(a)”、“一(an)”和“所述(the)”包括复数指代物，除非明确且无疑义地限于一个指代物。

本文中的所有数值范围包括所列举数值范围内的所有数值和所有数值范围。

本文所述的是包含低聚硅烷和基质的组合物。在某些实施方案中，基质是骨料材料，并且低聚硅烷可以允许沥青质材料更好地粘附到骨料上，以用于在沥青应用中使用。

单体硅烷，例如氨基烷基乙氧基硅烷，先前已被描述为可用于促进对某些表面(例如玻璃和塑料上的含羟基表面)的粘附。生产单体硅烷的示例性方法包括使用氯硅烷起始材料：

从氯硅烷起始材料生产单体氨基烷基乙氧基硅烷会导致单体蒸馏后残留的低聚“底物”，这些“底物”传统上被作为废物处理。相当令人惊讶的是，这些硅烷低聚物代表了特别适合作为粘合促进剂(例如促进地沥青对骨料(例如硅质骨料)的粘附)的高沸点化合物。单体的低聚可以在水的存在下催化，水可以置换起始原料中的氯基(或单体中的乙氧基)，然后可以与第二单体的甲硅烷基反应并置换氯基或乙氧基以产生二聚体。这些二聚体可以是稳定的，或可以与其他单体反应(通过其他游离羟基)以产生三聚体、四聚体等。

在某些实施方案中，低聚硅烷选自化学式I的化合物及其盐(例如胺盐)：

其中

X₁、X₂和X₃独立地选自卤代烷基、烷基氨基烷基和氨基烷基，所述卤代烷基、烷基氨基烷基和氨基烷基各自任选被取代；且

R₁、R₂、R₃、R₄、R₅和R₆每次出现时独立地选自氢、任选取代的烷基和化学式II的残基：

在某些实施方案中，R₁、R₂、R₃和R₄中的至少一个是化学式II的残基。在某些实施方案中，R₁、R₂、R₃和R₄各自独立地选自氢和任选地取代的C₁-C₁₀烷基(例如甲基、乙基、丙基等)。在某些实施方案中，R₁、R₂、R₃和R₄各自是乙基。在某些实施方案中，R₁、R₂、R₃和R₄是未取代的。在某些实施方案中，X₁、X₂和X₃独立地选自卤代烷基和氨基烷基，所述卤代烷基和氨基烷基各自任选地被取代。在某些实施方案中，X₁、X₂和X₃独立地选自氨基烷基，例如氨基丙基。在某些实施方案中，X₁、X₂和X₃是未取代的。在某些实施方案中，化学式I的化合物选自化学式III的化合物：

其中

Y₁和Y₂独立地选自卤素和-NH₂。

示例性的低聚硅烷包括但不限于：

如上所述，化学式I化合物可以盐形式存在。例如，盐可以在此类化合物中可能存在的任何胺残基中的一个或多个上形成。在某些实施方案中，例如，在上述方法中合成氨基烷基乙氧基硅烷将产生HCl作为副产物，HCl可催化形成本文所述的低聚硅烷的胺盐酸盐。示例性的低聚硅烷盐酸盐包括但不限于：

获得本文所述的新化合物和组合物的方法对于本领域普通技术人员将是显而易见的，例如在以下实施例和本文引用的参考文献中描述了合适的步骤。

在所有前述实例中，所述的化合物可以单独使用、作为混合物使用或与其他化合物、组合物和/或材料组合使用。

实施例

实施例1

具有低聚硅烷粘合促进剂的样品

向500g高二氧化硅(>99％)砂中加入2.0重量％水。向该湿砂中添加8.0重量％的沥青组合物，所述组合物含有74.5重量％胶凝沥青和25.0％燃料油，向其中加入0.5重量％的低聚烷氧基硅烷。搅拌混合物以用沥青组合物涂覆骨料3分钟。观察所得混合物并给出关于骨料被沥青覆盖的百分比的视觉评价。初始覆盖量被评为约100％。在通过改进的Texas沸腾测试进行测试之前，让混合物在室温下固化16至24小时。

将250g覆膜砂样品放入装有700mL沸水的1000mL烧杯中。让样品在软沸水中保持5分钟，然后通过筛子从水中取出样品。在静置过夜(约12小时)后，再次对过滤后的样品进行关于沥青覆盖骨料的百分比的视觉评价。覆盖量保持在约100％。

不含粘合促进剂

向500g高二氧化硅(>99％)砂中加入2.0重量％水。向该湿砂中添加8.0重量％的沥青组合物，所述组合物含有75重量％胶凝沥青和25.0％燃料油。搅拌混合物以用沥青组合物涂覆骨料3分钟。观察所得混合物并给出关于沥青覆盖骨料的百分比的视觉评价。初始覆盖量被评为约100％。在通过改进的Texas沸腾测试进行测试之前，让混合物在室温下固化16至24小时。

将250g覆膜砂样品放入装有700mL沸水的1000mL烧杯中。让样品在软沸水中保持5分钟，然后通过筛子从水中取出样品。在静置过夜(约12小时)后，再次对过滤后的样品进行关于沥青覆盖骨料的百分比的视觉评价。覆盖量降低为约0％。

实施例2

进行了热拌沥青研究，以观察两种不同粘合促进剂之间的剥离潜力。根据AsphaltInstitute的MS-2，混合设计手册，第7版准备混合设计，出于所有目的，该混合设计通过引用整体并入本文。设计试验的目标是硅质骨料的体积标准。在试验生产出具有适当体积的骨料后，进行了测试方法ASTM D4867(水分对沥青混凝土铺路混合物的影响)。

对于混合物的骨料结构，本研究使用了高二氧化硅含量的花岗岩骨料。这些骨料吸收率低且易于剥离，因此有助于确定有效的粘合促进剂。

将两种不同的粘合促进剂引入沥青粘合剂中，并在生产压实试样之前彻底混合。将低聚硅烷粘合促进剂与市售的Akzo Nobel产品Wet-fix进行了比较。

ASTM D4867通过真空室将水分引入压实的混合样品中来识别剥离潜力。一旦试样达到目标饱和水平，饱和试样就会使其经历冻融循环。冻融循环将饱和试样冷冻，然后通过60℃水浴解冻。这模拟了道路可能经历的某些区域内的天气模式。高于70％的拉伸强度比(TSR)通常被认为是抗剥离的。表1-3列出了骨料的混合体积，其中通过率％:筛分粒度见图1。Wet-Fix和低聚硅烷试剂的ASTM D4867剥离结果见表4。

表1

表2

筛分粒度	共混物级配
		25.0	100.0
19.0	100.0
		12.5	98.1
9.5	90.9
		4.75	74.5
2.36	59.0
		1.18	45.2
0.6	33.1
		0.3	22.8
0.15	14.7
		0.075	9.3
总的共混物G<sub>sb</sub>：	2.646
		总的共混物A<sub>bs</sub>：	0.62

表3

表4

G_sb＝体积比重；G_mb＝混合物的体积比重；G_mm＝理论最大比重；AC＝沥青混凝土；VMA＝矿物骨料空隙率；abs＝吸收率。

Claims (22)

1.一种沥青粘合剂组合物，其包括：

至少一种低聚硅烷；和

沥青质材料。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种低聚硅烷是二聚体。

3.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述至少一种低聚硅烷是三聚体。

4.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述低聚硅烷包括低聚烷氧基硅烷。

5.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述低聚硅烷包括低聚乙氧基硅烷。

6.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述低聚硅烷包括低聚羟基硅烷。

7.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述低聚硅烷包括低聚卤代硅烷。

8.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述低聚硅烷包括低聚氯硅烷。

9.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述低聚硅烷包括化学式I和化学式I的盐中的至少一种化合物：

其中

X₁、X₂和X₃独立地选自卤代烷基、烷基氨基烷基和氨基烷基，所述卤代烷基、烷基氨基烷基和氨基烷基各自任选地被取代；且

R₁、R₂、R₃、R₄、R₅和R₆每次出现时独立地选自氢、任选取代的烷基和化学式II的残基：

10.根据权利要求9所述的组合物，其中R₁、R₂、R₃或R₄中的至少一个是化学式II的残基。

11.根据权利要求9所述的组合物，其中R₁、R₂、R₃和R₄各自独立地选自氢和任选地取代的C₁-C₁₀烷基。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的组合物，其中R₁、R₂、R₃和R₄各自是乙基。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的组合物，其中X₁、X₂和X₃独立地选自卤代烷基和氨基烷基，所述卤代烷基和氨基烷基各自任选地被取代。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的化合物，其中X₁、X₂和X₃独立地选自氨基烷基。

15.根据权利要求9至13中任一项所述的组合物，其中X₁、X₂和X₃是氨基丙基。

16.根据权利要求9至15中任一项所述的组合物，其中化学式I的化合物选自化学式III的化合物：

其中

Y₁和Y₂独立地选自卤素和-NH₂。

17.根据权利要求16所述的组合物，其中Y₁和Y₂独立地选自卤素和-NH₂。

18.根据权利要求16所述的组合物，其中Y₁和Y₂是-NH₂。

19.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述低聚硅烷包括以下中的至少一种：

20.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述低聚硅烷包括低聚硅烷的盐。

21.根据权利要求20所述的组合物，其中所述低聚硅烷的盐包括胺盐。

22.根据权利要求21所述的组合物，其中所述低聚硅烷的盐包括盐酸盐。

Images