CN117413023A - 用于沥青应用的环氧官能和含磷脂的增粘剂和温拌添加剂 - Google Patents

用于沥青应用的环氧官能和含磷脂的增粘剂和温拌添加剂 Download PDF

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CN117413023A CN202280039612.4A CN202280039612A CN117413023A CN 117413023 A CN117413023 A CN 117413023A CN 202280039612 A CN202280039612 A CN 202280039612A CN 117413023 A CN117413023 A CN 117413023A
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Abstract

本技术提供了包含磷脂材料和环氧化的可再生油或脂肪的沥青添加剂，其中该环氧化的可再生油或脂肪具有约1.0％至约15.0％的环氧乙烷含量。本技术还提供了该沥青添加剂在沥青应用中的用途及其制备方法。

Description

用于沥青应用的环氧官能和含磷脂的增粘剂和温拌添加剂
相关申请的交叉引用
本申请要求2021年5月6日提交的美国临时专利申请第63/185,014号的权益，该美国临时专利申请以引用的方式全文并入本文。
技术领域
本技术涉及用于沥青应用中的沥青添加剂。具体地，本技术涉及在沥青应用中用作温拌沥青添加剂或改善抗剥离特性的包含环氧化的可再生油或脂肪和磷脂材料的沥青添加剂，及其制备和使用方法。
发明内容
在一个方面，本技术提供一种包含磷脂材料和环氧化的可再生油或脂肪的沥青添加剂，其中该环氧化的可再生油或脂肪具有约1.0％至约15.0％的环氧乙烷含量。
在一个方面，本技术提供如本文所述的沥青添加剂用于在沥青应用中减少或防止剥离的用途。
在另一方面，本技术提供如本文所述的沥青添加剂在沥青应用中作为压实助剂的用途。
在另一方面，本技术提供如本文所述的沥青添加剂在沥青应用中作为增粘剂的用途。
在另一方面，本技术提供如本文所述的沥青添加剂在沥青应用中作为温拌沥青添加剂或热拌沥青添加剂的用途。
在另一方面，本技术提供一种沥青粘结剂，该沥青粘结剂包含沥青；以及如本文所述的沥青添加剂。
在另一方面，本技术提供一种沥青混凝土，该沥青混凝土包含约0.25重量％至约8.0重量％的如本文所述的沥青粘结剂(基于该沥青混凝土的总重量)和约92.00重量％至约99.75重量％的矿物骨料(基于该沥青混凝土的总重量)。
在另一方面，本技术提供一种用于制备如本文所述的稳定的沥青添加剂共混物的方法。制备该稳定的沥青添加剂共混物的方法包括：
将磷脂材料与具有约1.0％至约15.0％的环氧乙烷含量的环氧化的可再生油或脂肪组合；以及
在高剪切下混合该磷脂材料和该环氧化的可再生油或脂肪，以获得该沥青添加剂共混物。
在一个方面，本技术提供一种用于制备沥青粘结剂的方法，该方法包括将沥青与如上所述的沥青添加剂组合。该方法可以包括根据以下方法制备的沥青添加剂共混物，该方法包括将该磷脂材料与具有约1.0％至约15.0％的环氧乙烷含量的该环氧化的可再生油或脂肪组合，以及在高剪切下混合该磷脂材料和该环氧化的可再生油或脂肪，以获得该沥青添加剂共混物。
在另一方面，本技术提供一种用于减少或防止沥青混凝土的剥离、增粘、帮助压实和/或改善耐久性的方法，该方法包括：
将如本文所述的沥青添加剂加入到沥青中以获得沥青粘结剂，以及
将该沥青粘结剂与矿物骨料组合以获得沥青混凝土；
其中该沥青混凝土包含约0.25重量％至约8.0重量％的该沥青粘结剂和约92.00重量％至约99.75重量％的该矿物骨料。
附图说明
图1示出50重量％大豆卵磷脂/50重量％环氧化的亚麻籽油的粘度对温度的曲线(实施例2)。
图2示出包括如实施例2中所述的脂肪酸材料的示例性沥青添加剂共混物的粘度对温度的曲线。
图3示出作为温度函数的Dongre工作性测试(DWT)的图，以评估在沥青混凝土中50重量％大豆卵磷脂/50重量％环氧化的亚麻籽油沥青添加剂的温拌沥青(WMA)添加剂特性(实施例6)。
图4示出对于包含50重量％大豆卵磷脂/50重量％环氧化的亚麻籽油沥青添加剂的沥青混凝土，在150℃下经过四周的热老化保留在矿物骨料上的涂层％。
具体实施方式
现在将详细参考所公开的主题的某些方面。虽然将结合所列举的权利要求来描述所公开的主题，但是应当理解，例示的主题并不旨在将权利要求限于所公开的主题。结合特定方面描述的一个方面未必限于该方面，并且可以与任何其他方面一起实践。
在整个文件中，特别在提供书面的描述方面，以范围格式表示的所有值应以灵活的方式解释为不仅包括明确列举为该范围限值的数值，而且包括该范围内所涵盖的所有单个数值或子范围，如同明确列举了每个数值和子范围一样。任何列出的范围可以被容易地识别为充分地描述并且使得相同的范围能够被分解为至少相等的一半、三分之一、四分之一、五分之一、十分之一等等。例如，“约0.1％至约5％”或“约0.1％至5％”的范围应被解释为不仅包括约0.1％至约5％，还包括所示范围内的单个值(例如、1％、2％、3％和4％)和子范围(例如、0.1％至0.5％、1.1％至2.2％、3.3％至4.4％)。如本领域技术人员将理解的，所有语言诸如“至多”、“至少”、“大于”、“小于”等包括所列举的数字并且是指可随后被分解为如上文所讨论的子范围的范围。最后，如本领域技术人员将理解的，范围包括每个单独的成员。
除非上下文另外明确指出，否则如本文所用的单数形式“一个/一种”和“该/所述”以及类似指示物在描述要素的上下文中(尤其是在所附权利要求书的上下文中)包括复数个指示物。例如，提及“取代基”涵盖单个取代基以及两个或更多个取代基，等等。应当理解，除非本文另外指出或与上下文明显矛盾，否则单数形式的任何术语都可以包括其复数对应物，并且反之亦然。
另外，应当理解，本文所采用的并且没有另外定义的措词或术语仅是出于描述的目的，而不是限制的目的。章节标题的任何使用均旨在帮助阅读文件，而不应理解为限制性的；与章节标题相关的信息可以出现在该特定章节之内或之外。如果本文件与以引用的方式这样并入的那些文件之间用法不一致时，应将并入的参考文献中的用法视为对本文件的用法的补充；对于不可调和的不一致之处，以本文件中的用法为准。
如本文所用，术语“例如”、“举例来说”、“诸如”或“包括”意在介绍进一步阐明更一般主题的示例。除非另有说明，否则提供这些示例仅仅是作为对理解本公开中说明的应用的帮助，并不意在以任何方式进行限制。
在本文所述的方法中，可如本文列举的特定顺序执行动作。另选地，在本文所公开的任何方面，可以任何顺序执行具体动作，而不脱离本公开原理的前提，除非明确列举了时间或操作顺序。此外，指定的动作可以同时执行，除非明确的权利要求语言陈述它们分开执行或者权利要求的明确含义要求这样做。例如，可以在单个操作中同时进行要求保护的进行X的动作和要求保护的进行Y的动作，并且所得过程将落在要求保护的过程的字面范围内。
如本文所用，“约”将被本领域普通技术人员所理解，并且将取决于在其中使用它的上下文而在一定程度上变化。如果该术语的使用对于本领域普通技术人员来说是不清楚的，考虑到在其中使用它的上下文，“约”将意指该特定术语的至多正或负10％。
如本文所用，术语“基本上”是指大部分，或大多数，如至少约85％。
如本文所用，除非明确声明相反，否则以下术语具有以下含义。
如本文所用，术语“可再生油或脂肪”是指从植物、动物或微生物来源获得的油或脂肪。除非另有说明，否则术语“可再生油或脂肪”包括可再生油和脂肪衍生物。通常，可再生油或脂肪是三酰基甘油酯。可再生油的示例包括但不限于植物油、藻类油、动物脂肪、妥尔油、这些油的衍生物、这些油中的任何的组合等。植物油的代表性非限制性示例包括芥花油、油菜籽油、椰子油、玉米油、棉籽油、橄榄油、棕榈油、花生油、红花油、芝麻油、大豆油、向日葵油、亚麻籽油、棕榈仁油、桐油、麻风树油、芥子油、亚麻荠油、菥蓂油、大麻油、海藻油、霍霍巴油和蓖麻油。动物来源的代表性非限制性示例包括动物脂肪，诸如猪油、牛油、禽类脂肪、黄油脂和鱼油。妥尔油是木浆制造的副产品。如本文所用，“植物油”是指源自蔬菜和/或含油种子的油。通常，可再生油或脂肪可以被细化、漂白和/或除臭。可再生油或脂肪可以单独存在或作为其混合物存在。可再生油或脂肪可以是改性的；例如，可再生油或脂肪可以是环氧化的、氢化的和/或分馏的可再生油或脂肪。
术语“环氧化的”或“环氧乙烷”是指存在如下所示的环氧化物(或环氧)环：
术语“环氧化的可再生油或脂肪”是指沿着脂肪酸烃链具有环氧环官能团的如本文所述的可再生油或脂肪。通常，如本文所述的环氧化的可再生油或脂肪可以通过用高含量的不饱和脂肪酸或脂肪酸衍生物(即，多不饱和脂肪酸(PUFA)、单不饱和脂肪酸(MUFA)等)改性可再生油或脂肪来获得。具有高PUFA和/或MUFA含量的示例性可再生油或脂肪可以包括但不限于大豆油和亚麻籽油。例如，可再生油和脂肪可以通过用过酸处理来环氧化。为了增加环氧含量以使得可再生油或脂肪具有高浓度的二环氧脂肪酸链和三环氧脂肪酸链，可将可再生油或脂肪环氧化并分馏。
术语“环氧乙烷含量”或“环氧环氧乙烷含量”(EOC)是指分子中的总环氧乙烷官能度分子量的总和与总分子量的比率并且表示为百分比(％)EOC。
“酰基甘油酯”是指具有至少一个甘油部分的分子，该甘油部分具有至少一个经由酯键连接的脂肪酸残基。例如，酰基甘油酯可以包括单酰基甘油酯、二酰基甘油酯和三酰基甘油酯。可以通过附加的描述性术语进一步细化该类酰基甘油酯，并且可以对其进行修饰以明确排除或包括酰基甘油酯的某些子集。
“单酰基甘油酯”是指具有甘油部分的分子，该甘油部分具有经由酯键连接的单个脂肪酸残基。术语“单酰基甘油”、“单酰基甘油酯”、“甘油单酯”和“MAG”在本文中可互换使用。单酰基甘油酯包括2-酰基甘油酯和1-酰基甘油酯。
“二酰基甘油酯”是指具有甘油部分的分子，该甘油部分具有两个经由酯键连接的脂肪酸残基。术语“二酰基甘油”、“二酰基甘油酯”、“甘油二酯”和“DAG”在本文中可互换使用。二酰基甘油酯包括1,2-二酰基甘油酯和1,3-二酰基甘油酯。
“三酰基甘油酯”是指具有甘油部分的分子，该甘油部分经由酯键与三个脂肪酸残基连接。术语“三酰基甘油”、“三酰基甘油酯”、“甘油三酯”和“TAG”在本文中可互换使用。
如本文所用，术语“脂肪酸”可以指包含烃链和末端羧酸基团的分子。如本文所用，脂肪酸的羧酸基团可以被修饰或酯化，例如与将脂肪酸掺入甘油酯或另一分子(例如，COOR，其中R是指例如碳原子)中时发生的情形一样。另选地，羧酸基团可以是游离脂肪酸或盐的形式(即，COO"或COOH)。脂肪酸的“尾”或烃链也可以称为脂肪酸链、脂肪酸侧链或脂肪链。脂肪酸的烃链通常将是饱和或不饱和的脂族基团。具有N个碳的脂肪酸通常将具有含N-1个碳的脂肪酸侧链。然而，本申请还涉及脂肪酸的改性形式，例如环氧化脂肪酸，因此术语脂肪酸可以在其中脂肪酸已经被取代或如上所述以其他方式改性的情况中使用。
“脂肪酸残基”是呈其酰基或酯化形式的脂肪酸。
“饱和”脂肪酸是在烃链中不含任何碳-碳双键的脂肪酸。“不饱和”脂肪酸含有一个或多个碳-碳双键。“多不饱和”脂肪酸含有多于一个的此类碳-碳双键，而“单不饱和”脂肪酸仅含一个碳-碳双键。碳-碳双键可以呈表示为顺式和反式的两种立体构型中的一种。天然存在的不饱和脂肪酸通常为“顺式”形式。环氧化的可再生油或脂肪可以包括由顺式或反式碳-碳双键形成的一个或多个环氧环。
脂肪酸的非限制性示例包括C8、C10、C12、C14、C16(例如，C16:0、C16:1)、C18(例如，C18:0、C18:1、C18:2、C18:3、C18:4)、C20和C22脂肪酸。例如，脂肪酸可以是辛酸(8:0)、癸酸(10:0)、月桂酸(12:0)、肉豆蔻酸(14:0)、棕榈酸(16:0)、硬脂酸(18:0)、油酸(18:1)、亚油酸(18:2)和亚麻酸(18:3)。
油的脂肪酸组成可以通过本领域众所周知的方法确定。美国油脂化学家协会(AOCS)主张对植物油进行的各种测试的分析方法。使油的组分水解产生游离脂肪酸，将游离脂肪酸转化为甲酯并通过气液色谱法(GLC)进行分析是确定油样的脂肪酸组成的公认接受的标准方法。AOCS(2009)Ce 1-62描述了所使用的程序。
术语“抗剥离剂”是指改善沥青粘结剂与矿物骨料之间的粘合性的添加剂。在水分的存在下，抗剥离添加剂的使用导致沥青粘结剂和矿物骨料之间更持久的组合，使得该组合更耐“剥离”或矿物骨料上的沥青涂层的损失。
如本文所用，术语“碘值”(通常缩写为IV)是由100克化学物质消耗的以克计的碘的质量。碘值经常用于测定脂肪、油和蜡中的不饱和度的量。在脂肪酸中，不饱和主要作为对卤素(在这种情况下为碘)非常有反应性的双键出现。因此，碘值越高，样品中存在的不饱和度越高。材料的碘值可以通过众所周知的标准威杰斯法(Wijs method)(AOCS(1993)Cd1-25)测定。
温拌沥青(WMA)添加剂用于降低沥青路面的生产温度和压实温度。这些添加剂通常有助于改善沥青粘结剂涂覆沥青混合物中的矿物骨料的能力，并且允许在较低的机械或热能要求下的辊下更容易地压实混合物。通常希望此类添加剂还改善沥青与骨料之间的粘合性以及涂层在水分存在下抗剥离的能力。WMA添加剂的影响可通过其改变沥青混合物的压实速率和密度的能力来证明。这些添加剂通常作为沥青粘结剂的一部分混入沥青中。
已经提出各种理论来描述各种WMA添加剂的作用机理，包括增塑粘结剂和降低骨料之间的内摩擦，尽管该机理的确切性质难以最终确定。因此，进行WMA特性的讨论而不受限于特定机理理论。
沥青混凝土的耐久性和质量的核心是存在于沥青和矿物骨料之间的界面处的粘合性。沥青和矿物骨料之间的粘合性可随时间被许多因素削弱，包括反复的交通载荷、天气和水分损伤，这些损伤可表现为各种形式，包括疲劳开裂和变形，诸如路面混合物的车辙。路面的易湿性是沥青混凝土路面中破损的主要影响因素之一。水分可通过渗透到矿物骨料的孔中并且从矿物骨料表面置换沥青膜来促进剥离。由于粘附性损失而导致的剥离最终会导致路面过早失效。
本技术涉及包含环氧化的可再生油或脂肪和磷脂材料的沥青添加剂，及其制备和使用方法，其在掺入沥青应用中时改善总体性能特性。
沥青添加剂
在一个方面，本技术提供一种包含磷脂材料和环氧化的可再生油或脂肪的沥青添加剂，其中该环氧化的可再生油或脂肪具有约1.0％至约15.0％的环氧乙烷含量。
沥青添加剂可具有约5:1至约1:5的磷脂材料与环氧化的可再生油或脂肪的重量比。例如，重量比可为约5:1至约1:5、约3:1至约1:3、约2:1至约1:2或约1:1。合适的重量比可以包括约5:1、约4.5:1、约4:1、约3.5:1、约3:1、约2.5:1、约2:1、约1.5:1、约1:1、约1:1.5、约1:2、约1:2.5、约1:3、约1:3.5、约1:4、约1:4.5、约1:5或包括和/或在前述值中的任何两个值之间的任何范围。
本技术的沥青添加剂可以包括约10.0重量％至约80.0重量％的量的磷脂材料。例如，磷脂材料可以约10.0重量％至约80.0重量％、约10.0重量％至约60重量％、约40.0重量％至约60.0重量％或约45.0重量％至约55重量％的量存在。磷脂材料可以约10.0重量％、约15.0重量％、约20.0重量％、约25.0重量％、约30重量％、约35重量％、约40.0重量％、约45.0重量％、约50.0重量％、约55.0重量％、约60.0重量％、约65.0重量％、约70.0重量％、约75.0重量％、约80.0重量％或包括和/或在前述值中的任何两个值之间的任何范围的量存在。
如本文所用的术语“磷脂材料”是指含有磷脂的材料。磷脂通常表征为具有酯化成两种脂肪酸和磷酸或磷酸酯的甘油或鞘氨醇主链的脂质。磷脂材料的磷脂可进一步包括磷脂衍生物。例如，合适的磷脂衍生物可以包括水解磷脂、乙酰化磷脂、环氧化磷脂、羟基化磷脂或它们的混合物。通常，基于磷脂材料的总重量，如本文所述的磷脂材料可以包括至少约50重量％至100重量％的磷脂。例如，磷脂材料可以包括至少约50重量％至100重量％、至少约60重量％至100重量％、至少约70重量％至100重量％、至少约80重量％至100重量％、至少约90重量％至100重量％。
磷脂可以是天然磷脂、合成磷脂或它们的组合。如本文所述，天然磷脂可以是来自植物、动物或微生物来源的磷脂。例如，磷脂可以包括但不限于磷脂酰胆碱、磷脂酰肌醇、磷脂酰乙醇胺、磷脂酸或它们的组合。
磷脂材料可以包括作为磷脂来源的卵磷脂材料。如本文所用，术语“卵磷脂”或“卵磷脂材料”是指单独的丙酮不溶性磷脂或与多种其它化合物一起的复杂混合物，包括但不限于脂肪酸、甘油三酯、甾醇、碳水化合物、糖脂和水。使用本领域普通技术人员已知的丙酮不溶性测试方法(诸如AOCS(2017)方法Ja 4-46)测量卵磷脂组合物中的磷脂含量。卵磷脂可从多种来源获得，包括但不限于植物来源(诸如植物油)、动物来源(诸如蛋和牛脑)或微生物来源。例如，合适的卵磷脂来源可以包括但不限于大豆卵磷脂、油菜籽卵磷脂、向日葵籽卵磷脂、蛋黄卵磷脂、花生卵磷脂、玉米卵磷脂、牛脑卵磷脂、霍霍巴卵磷脂或它们的混合物。关于上述卵磷脂来源，磷脂材料可从含有脂肪酸和磷脂酰材料的粗炼流获得，如美国专利第10,689,406号中所述，全文以引用方式并入本文。另外或另选地，卵磷脂可以是改性的卵磷脂。例如，改性的卵磷脂可以包括但不限于氢化卵磷脂、环氧化的卵磷脂、脱油的卵磷脂或它们的混合物。
基于卵磷脂材料的总重量，该卵磷脂材料可以包括约5重量％至100重量％的丙酮不溶性物质。合适量的丙酮不溶性物质可以包括约5重量％至约100重量％、约5重量％至约75重量％、约30重量％至约70重量％或约40重量％至约65重量％。例如，卵磷脂材料可以包括约5重量％、约10重量％、约15重量％、约20重量％、约25重量％、约30重量％、约35重量％、约40重量％、约45重量％、约50重量％、约55重量％、约60重量％、约65重量％、约70重量％、约75重量％、约80重量％、约85重量％、约90重量％、约95重量％、100重量％或包括任何两个前述值和/或在前述值中的任何两个值之间的任何范围的量的丙酮不溶性物质。
基于沥青添加剂的总重量，沥青添加剂可以包括约10.0重量％至约80.0重量％的环氧化的可再生油或脂肪。例如，环氧化的可再生油或脂肪可以约10.0重量％至约80.0重量％、约10.0重量％至约60.0重量％、约40.0重量％至约60.0重量％或约45.0重量％至约55重量％的量存在。例如，沥青添加剂可以包括约10.0重量％、约15.0重量％、约20.0重量％、约25.0重量％、约30重量％、约35重量％、约40.0重量％、约45.0重量％、约50.0重量％、约55.0重量％、约60.0重量％、约65.0重量％、约70.0重量％、约75.0重量％、约80.0重量％或包括任何两个前述值和/或在前述值中的任何两个值之间的任何范围的量的环氧化的可再生油或脂肪。
环氧化的可再生油或脂肪可以具有约1.0％至约15.0％、约4.0％至约12.0％、约6.0％至约10.0％、约8.0％至约10.0％或包括和/或在前述值中的任何两个值之间的任何范围的环氧乙烷含量。环氧化的可再生油或脂肪的合适的环氧乙烷含量可以包括约1.0％、约2.0％、约3.0％、约4.0％、约5.0％、约6.0％、约7.0％、约8.0％、约9.0％、约10.0％、约11.0％、约12.0％、约13.0％、约14.0％、约15.0％或包括和/或在前述值中的任何两个值之间的任何范围。
环氧化的可再生油或脂肪包括环氧化的脂肪酸或环氧化的脂肪酸衍生物。例如，环氧化的脂肪酸或环氧化的脂肪酸衍生物可以包括但不限于环氧化的植物油、环氧化的乙酰化酰基甘油酯、环氧化的脂肪酸酯、聚内酯或它们的组合。
环氧化的可再生油或脂肪可以包括环氧化的大豆油、环氧化的芥花油、环氧化的亚麻籽油、环氧化的大豆甲酯、环氧化的亚麻籽甲酯、环氧化的妥尔油脂肪酸(TOFA)、环氧化的乙酰化三酰基甘油、环氧化的乙酰化二酰基甘油、环氧化的乙酰化单基甘油、环氧化的大豆酸2-乙基己酯、环氧化的TOFA 2-乙基己酯、环氧化的大豆酸异戊酯、环氧化的棕榈硬脂异戊酯、环氧化的TOFA异戊酯、环氧化的大豆酸异戊酯、环氧化的大豆甲酯乙酸交内酯、环氧化的霍霍巴油或其混合物。通常，环氧化的可再生油或脂肪可以包括环氧化的大豆油、环氧化的亚麻籽油、环氧化的芥花油或它们的混合物。例如，环氧化的可再生油或脂肪可以是环氧化的大豆油。在另一个示例中，环氧化的可再生油或脂肪可以是环氧化的亚麻籽油。
环氧化的可再生油或脂肪可进行分馏或为分馏的环氧化的可再生油或脂肪。如本文所用，术语“分馏”是指将可再生油或脂肪分离成具有包括硬度和熔点的不同特性的若干级分的过程。
如本文所述的沥青添加剂还可以包括脂肪酸物质，诸如大豆油、亚麻籽油、芥花油或它们的混合物。通常，基于沥青添加剂的总重量，沥青添加剂可以包括约0.1重量％至约40.0重量％的脂肪酸材料。脂肪酸材料的合适量可以包括约0.1重量％、约1.0重量％、约5.0重量％、约10.0重量％、约15.0重量％、约20.0重量％、约25.0重量％、约30.0重量％、约35.0重量％、约40.0重量％或包括和/或在任何两个前述值之间的任何范围。例如，脂肪酸材料可以是分馏的脂肪酸材料。
如本文所述的沥青添加剂在25℃下通常具有约20cSt至约10,000cSt的粘度。例如，当沥青添加剂在用于沥青应用之前预混合时。在25℃下合适的粘度可以包括约20cSt、约30cSt、约40cSt、约50cSt、约60cSt、约70cSt、约80cSt、约90cSt、约100cSt、约200cSt、约300cSt、约400cSt、约500cSt、约600cSt、约700cSt、约800cSt、约900cSt、约1,000cSt、约1,500cSt、约2,000cSt、约2,500cSt、约3,000cSt、约3,500cSt、约4,000cSt、约4,500cSt、约5,000cSt、约5,500cSt、约6,000cSt、约6,500cSt、约7,000cSt、约7,500cSt、约8,000cSt、约8,000cSt、约8,500cSt、约9,000cSt、约9,500cSt、约10,000cSt或包括和/或在前述值中的任何两个值之间的任何范围。
本发明人发现，根据本技术的沥青添加剂在掺入沥青应用中时出乎意料地改善了一种或多种性能特性。例如，如本文所述的沥青添加剂表现出沥青或沥青混凝土的总体性能的令人惊讶的增强，包括增粘剂、抗剥离剂、温拌沥青添加剂、热拌沥青添加剂、压实助剂和沥青混合物的耐久性。
如本文所述的沥青添加剂通常在沥青应用中表现出增强的增粘。
如本文所述的沥青添加剂通常在沥青应用中表现出增强的抗剥离性。
如本文所述的沥青添加剂通常改善沥青应用中的压实性。
如本文所述的沥青添加剂通常改善沥青应用中沥青混合物的耐久性。
如本文所述的沥青添加剂通常是温拌沥青添加剂。
另选地，如本文所述的沥青添加剂可以是热拌沥青添加剂。
在一个方面，本技术提供如本文所述的沥青添加剂用于在沥青应用中减少或防止剥离的用途。
在另一方面，本技术提供如本文所述的沥青添加剂在沥青应用中作为压实助剂的用途。
在另一方面，本技术提供如本文所述的沥青添加剂在沥青应用中作为增粘剂的用途。
在又一个相关方面，本技术提供如本文所述的沥青添加剂在沥青应用中作为温拌沥青添加剂或热拌沥青添加剂的用途。例如，沥青添加剂的用途是作为温拌沥青添加剂。在另一示例中，沥青添加剂的用途是作为热拌沥青添加剂。
沥青粘结剂
在另一方面，本技术提供一种沥青粘结剂，该沥青粘结剂包含沥青；以及如本文所述的沥青添加剂。通常，本技术的该沥青添加剂包含磷脂材料和环氧化的可再生油或脂肪，其中该环氧化的油和脂肪具有约1.0％至约15.0％的环氧乙烷含量。出于本技术的目的，术语“沥青(bitumen)”或“沥青(asphalt)”是指沥青混凝土的粘结相，并且是一类黑色或深色固体、半固体、树脂状或粘稠的水泥质物质-天然、回收的或制造-主要由高分子量极性烃物质(例如，沥青质)组成，其中沥青、焦油、沥青和沥青质是典型的。(Asphalt，Kirk-OthmerEncyclopedia of Chemical Technology，John Wiley Sons Inc.)
基于沥青粘结剂的总重量，沥青粘结剂可以包括约0.1重量％至约3.0重量％的如本文所述的沥青添加剂。例如，沥青粘结剂可以约0.1重量％至约3.0重量％、约0.1重量％至约2.0重量％、约0.1重量％至约1.5重量％、约0.3重量％至约1.0重量％或约0.3重量％至约0.7重量％的量存在于沥青粘结剂。合适量的沥青添加剂可以包括约0.1重量％、0.2重量、0.3重量、0.4重量％、约0.5重量％、约0.6重量％、约0.7重量％、约0.8重量％、约0.9重量％、约1.0重量％、约1.5重量％、约2.0重量％、约2.5重量％、约3.0重量％或包括和/或在前述值中的任何两个值之间的任何范围。
基于沥青粘结剂的总重量，沥青粘结剂可以包括约97.0重量％至约99.9重量％的沥青。沥青粘结剂中存在的沥青的合适量可以包括约97.0重量％、约97.5重量％、约98.0重量％、98.5重量％、约99.0重量％、约99.1重量％、约99.2重量％、约99.3重量％、约99.4重量％、约99.5重量％、约99.6重量％、约99.7重量％、约99.8重量％、约99.9重量％或包括和/或在前述值中的任何两个值之间的任何范围。
如本文所述的沥青粘结剂还可以包括一种或多种适用于沥青应用的附加的添加剂。例如，一种或多种附加的添加剂可以包括但不限于热塑性弹性体和热塑性塑性聚合物(诸如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、乙烯乙酸乙烯酯、官能化聚烯烃等)、多磷酸(PPA)、抗剥离添加剂(诸如胺基、磷酸酯基等)、温拌添加剂、乳化剂、纤维、聚合油(诸如美国专利公布号2018/0044525中所述的聚合油，其全部内容以引用方式并入本文)或它们的混合物。
如本文所述的沥青粘结剂还可以包括PPA。通常，基于沥青粘结剂的总重量，沥青粘结剂可以包括约0.1重量％至约5.0重量％的PPA。例如，沥青粘结剂可以包括约0.1重量％、约0.5重量％、约1.0重量％、约1.5重量％、约2.0重量％、约2.5重量％、约3.0重量％、约3.5重量％、约4.0重量％、约4.5重量％、约5.0重量％或包括和/或在前述值中的任何两个值之间的任何范围的量。
沥青混凝土
在又另一方面，本技术提供一种沥青混凝土，该沥青混凝土包含约0.25重量％至约8.0重量％的如本文所述的沥青粘结剂(基于沥青混凝土的总重量)和约92.00重量％至约99.75重量％的矿物骨料(基于沥青混凝土的总重量)。如本文所述，沥青粘结剂包含沥青和沥青添加剂，该沥青添加剂包含磷脂材料和具有约1.0％至约15.0％的环氧乙烷含量的环氧化的可再生油或脂肪，如前文所述。
基于沥青的总重量，如本文所述的沥青混凝土可以包括约0.25重量％至约8.0重量％、约0.25重量％至约6.5重量％、约0.25重量％至约5.0重量％、约0.30重量％至约4.0重量％或约0.5重量％至约3.5重量％的沥青粘结剂。例如，沥青粘结剂可以约0.25重量％、约0.30重量％、约0.40重量％、约0.50重量％、约0.60重量％、约0.70重量％、约0.80重量％、约0.90重量％、约1.0重量％、约1.5重量％、约2.0重量％、约2.5重量％、约3.0重量％、约3.5重量％、约4.0重量％、约4.5重量％、约5.0重量％、约5.5重量％、约6.0重量％、约6.5重量％、约7.0重量％、约7.5重量％、约8.0重量％或包括前述值中的任何两个值和/或在前述值中的任何两个值之间的任何范围的量存在于沥青混凝土中。
“矿物骨料”是指固体和通常惰性的载荷支持组分，包括但不限于沥青混凝土的粘土、沙子、砾石、碎石、炉渣或岩屑。矿物骨料可以通过其碳酸钙含量来进一步表征。出于本技术的目的，可以确定矿物骨料的碳酸钙浓度以对骨料的化学性质进行分类。石灰石的主要组分是碳酸钙，其可通过反向滴定测定，该反向滴定包括将过量的酸加入到未知的碱性骨料中，然后用标准NaOH滴定回到终点。通常，在沥青应用中使用的矿物骨料可以是如本文所述的一种或多种骨料来源(例如，石头、岩石、砾石等)的结果，其中每一种骨料可以被进一步压碎、筛选或分级以满足各种矿物骨料等级。在沥青应用中使用的矿物骨料等级通常根据应用以术语诸如“致密等级”、“间隙等级”、“良好等级”和“不良等级”分类。沥青应用中的矿物骨料等级通常由保留一部分等级的最大筛孔尺寸限定。例如，最大尺寸可以包括但不限于1.5"、1"、3/4"和1/2"筛尺寸。
沥青混凝土可以包括约92.00重量％、约92.50重量％、约93.00重量％、约93.50重量％、约94.00重量％、约94.50重量％、约95.00重量％、约95.50重量％、约96.00重量％、约96.50重量％、约97.00重量％、约97.50重量％、约98.0重量％、约98.5重量％、约99.0重量％、约99.25重量％、约99.50重量％、约99.75重量％或包括前述值中的任何两个值和/或在前述值中的任何两个值之间的任何范围的量的矿物骨料。
沥青混凝土还可以包括回收的材料。例如，回收的材料可以包括回收的沥青材料、回收的骨料、再生的沥青路面(RAP)磨料、回收的沥青瓦(RAS)或它们的混合物。
方法
在另一方面，本技术提供一种用于制备稳定的沥青添加剂共混物的方法。制备该稳定的沥青添加剂共混物的方法包括：
将磷脂材料与具有约1.0％至约15.0％的环氧乙烷含量的环氧化的可再生油或脂肪组合；以及
在高剪切下混合磷脂材料和环氧化的可再生油或脂肪以获得沥青添加剂共混物。
本发明人发现用于将环氧化的可再生油或脂肪与磷脂材料组合的本发明和可规模化方法产生均质且储存稳定的沥青添加剂共混物。当在低剪切共混下混合环氧化的可再生油和脂肪与含磷脂材料(诸如卵磷脂)时，发明人观察到粘度的显著增加和胶凝产物的形成。此类环氧化的油/磷脂材料共混物储存不稳定，并且在数天内导致相分离，这对于使用非环氧化的植物油的共混物而言是不会发生的。本发明人出乎意料地发现，将环氧化的可再生油或脂肪与磷脂材料逐渐组合并且在高剪切能，如由实验室台式均质器或高剪切磨机(诸如IKA Ultra Turrax T50 basic或Benedict 3450rpm 2HP)提供的高剪切能下混合，产生稳定且较低粘度的沥青添加剂共混物，而不随时间形成可见凝胶相或任何明显的相分离。
所得的沥青添加剂共混物与如本文所述的沥青添加剂保持一致。例如，沥青添加剂共混物可以包含约5:1至约1:5的磷脂材料与环氧化的可再生油或脂肪的重量比。基于沥青添加剂共混物的总重量，本技术的沥青添加剂共混物可以包含约10.0重量％至约80.0重量％的量的磷脂材料。基于沥青添加剂共混物的总重量，如本文所述的沥青添加剂共混物可以包含约10.0重量％至约80.0重量％的环氧化的可再生油或脂肪。环氧化的可再生油或脂肪可以是分馏的环氧化的可再生油或脂肪。
该方法还可以包括将磷脂材料和环氧化的可再生油或脂肪与如本文所述的脂肪酸材料组合。例如，基于沥青添加剂共混物的总重量，沥青添加剂共混物可以包含约0.1重量％至约40.0重量％的脂肪酸材料。
如本文所述的沥青添加剂共混物在25℃下可具有约20cSt至约10,000cSt的粘度。
在一个方面，本技术提供了一种用于制备沥青粘结剂的方法，该方法包括将沥青与如本文所述的沥青添加剂组合。例如，该方法可以包括根据以下方法制备的沥青添加剂共混物，该方法包括将磷脂材料与具有约1.0％至约15.0％的环氧乙烷含量的环氧化的可再生油或脂肪组合，并且在高剪切下混合磷脂材料和环氧化的可再生油或脂肪，以获得沥青添加剂共混物。
在另一方面，本技术提供了一种用于减少或防止沥青混凝土的剥离、增粘、帮助压实和/或改善其耐久性的方法，该方法包括：
将如本文所述的沥青添加剂加入到沥青中以获得沥青粘结剂，以及将沥青粘结剂与矿物骨料组合以获得沥青混凝土；
其中沥青混凝土包含约0.25重量％至约8.0重量％的沥青粘结剂和约92.00重量％至约99.75重量％的矿物骨料。
通过参考以下实施例，将更容易地理解如此一般性描述的本发明，所述实施例以举例说明的方式提供并且不旨在限制本发明。
实施例
实施例1-环氧化的植物油和甲酯的制备。
如本文所述的植物油通过由过氧化氢和甲酸原位形成的过酸环氧化的。将所需量的植物油和甲酸(0.5mol/1mol双键)装入配备有热电偶、氮气管路、回流冷凝器、加料漏斗和顶置式搅拌器的4颈圆底烧瓶中。将反应器加热至65℃，然后经由加料漏斗在2小时至3小时内将过氧化氢(35v/v％，1.8mol过氧化物/mol双键)逐滴加入反应中。添加完成后，反应继续直至碘值达到0g I2/100g或稳定。然后将产物用水洗涤两次，并在65℃下在20托真空下干燥，得到淡黄色至微黄色液体。
实施例2-稳定的环氧化的亚麻籽油和大豆卵磷脂共混物(温拌添加剂共混物)的 一般制备。
在高剪切混合条件下将一定量的大豆卵磷脂(SL)缓慢掺入一定量的具有9.50％的环氧乙烷含量的环氧化的亚麻籽油(ELO)中以获得1:1重量比的添加剂。使用动态剪切流变仪(DSR)测定SL/ELO添加剂共混物在温度范围内的粘度。DSR测量和计算沥青粘结剂的不同特性，诸如测试的沥青粘结剂的粘弹性行为。当温度从50℃下降至-20℃时，对样品施加恒定的剪切速率。制备25mm直径尺寸的样品用于测试。如图1所示，SL/ELO添加剂在25℃表现出约2500cSt的粘度。
按照上述程序，制备SL/ELO添加剂，其进一步掺入环氧化的大豆甲酯(ESME)以获得重量比为1:1:0.5的SL:ELO:ESME添加剂。
粘度扫描
使用DSR测定上文所述SL/ELO添加剂共混物和含有第三植物油组分的各种SL/ELO共混物的粘度测量值。当温度从50℃下降至-20℃时，对样品施加恒定的剪切速率。制备25mm直径尺寸的样品用于测试。如图2所示，与具有附加的10％大豆油(SBO)、20％SBO和大豆甲酯(SME)的添加剂相比，SL/ELO添加剂共混物展现较低的总体粘度。因此，测量结果表明，与具有环氧化的可再生油或脂肪和非环氧化的可再生油或脂肪的混合物的添加剂相比，卵磷脂/环氧化的可再生油或脂肪沥青添加剂共混物令人惊讶地表现出改善的较低粘度。
实施例3-使用拉伸强度比(TSR)测试评估协同增粘特性。
在该实施例中，经由TSR测试(ASTM D4867-09(2014))评估实施例2的50/50SL/ELO添加剂共混物对于使用白云石石灰石骨料制备的热拌沥青的协同效应。TSR测量评估沥青混合物的结构完整性。TSR值是潮湿方案后样品沥青混合物的间接拉伸强度(psi)与未经调节的干沥青混合物的间接拉伸强度之比：TSR(％)＝(测试样品的间接拉伸强度÷未经调节的干沥青混合物的间接拉伸强度)*100。TSR值是通过ASTM D4867-09(2014)测定的压实样品对水分诱导的损伤的抗性的量度。
间接拉伸强度(psi)是材料在失效前可承受的压缩力(或最大载荷)的量的量度。间接拉伸强度计算为最大载荷(例如，lbs)除以测试样品的横截面积(例如，mm2)。为了获得沥青的每个测试样品的间接拉伸强度值，制备压实样品(测试样品和未调节的干沥青混合物样品)并使其经受由间接拉伸强度仪的支承板施加的压缩力，其中在测试样品的失效(即，开裂)之前记录最大载荷。最大载荷与拉伸强度成正比，拉伸强度是测试样品中沥青粘结剂和骨料之间的粘合强度的量度。拉伸强度越高，表明测试样品的刚性越强。
较高的TSR表明在给定混合物中较低的水分损伤影响。在该实施例中，SL基的组合物含有70重量％的SL，其与30重量％的植物油增塑剂共混以降低SL的粘度。如下表1所示，SL和ELO共混物证明比对照(无添加剂)和SL基沥青混合物或ELO和SL基添加剂各自性能的预测线性平均值更大的TSR改善，表明共混上述组分的协同影响。
表1显示对于白云石骨料，SL基添加剂没有提供TSR的改善，而ELO显示显著的改善。最令人感兴趣的是，ELO和SL的50:50共混物提供了与对照相比类似的令人印象深刻的改善。可以清楚地看出，将ELO与SL组合没有导致性能的任何损失，即使SL本身没有提供任何改善。这是环氧化的油和含磷脂材料的协同性能的清楚示例。对于花岗岩#1骨料也可以看到类似的趋势，其中SL添加剂对TSR值提供较低的影响，而ELO和SL的组合在统计学上以与ELO本身类似的水平进行。
表1.来自TSR测试的TSR值(实施例3)
*TSR(％)＝(测试样品的间接拉伸强度÷未调节的干沥青混合物的间接拉伸强度)*100
实施例4-使用沥青沸腾测试评估协同增粘特性。
在该实施例中，使用如弗吉尼亚运输部的VTM-13标准程序所述的沥青沸腾测试，将实施例2的50/50SL/ELO添加剂共混物的协同效应与实施例3的SL基添加剂和ELO的单独使用进行比较。石英岩骨料用PG 64-22沥青粘结剂涂覆，该沥青粘结剂含有按沥青粘结剂的重量计0.5重量％的每种添加剂。表2中所示的结果表明在经受沸腾之后涂覆骨料的剩余粘结剂的百分比，其中较高的涂层是所希望的。如表2中所示，SL组分和ELO组分的组合的协同影响导致超过单个组分的线性平均值的性能的结果证明了与先前实施例中所示相同的协同影响。
表2.来自TSR测试的TSR值(实施例4)
混合物描述 0.5％SL基 0.5％ELO 0.5％ELO/SL
石英岩Agg，PG 64-22 88％ 100％ 99％
实施例5-评估在沥青应用中由卵磷脂/环氧化的可再生油共混物表现出的协同抗 剥离特性。
本技术在沥青路面应用中表现出出乎意料的粘合性协同改善。使用振动台剥离测试评估抗剥离性。除了上述TSR和沸腾测试之外，还使用振动台剥离测试评估添加剂的抗剥离性能。该测试用于评估在60℃的水中在轨道搅拌下将沥青覆盖的骨料调节一段时间后骨料和沥青之间的亲和力。该测试方法基于魁北克DOT方法(“给定的骨料表面的粘合性抗剥离性评估魁北克运输部(Quebec Department of Transportation)，2002。)进行调整。在所有实施例中，该方法适于具有200rpm的搅拌速度、60℃的测试温度和24小时的测试时间，用于如每个实施例中所述制备的75克沥青混合物样品。合适的轨道搅拌速度可以是1rpm至300rpm，例如100rpm至200rpm。合适的测试时间可以是1小时至48小时，例如6小时至24小时。混合物的搅拌模拟了路面混合物中潜在的水分损伤，并且解释了置换机理和沥青覆盖的骨料被水剥离的可能性。然后通过定量沥青覆盖的岩石来目测评估保留在骨料上的沥青涂层的百分比，其中与未涂覆的岩石相比，90％涂覆的岩石被认为是合格的。
在本实施例中，所使用的矿物骨料全部分级为4.75mm至9.5mm的尺寸。在流动的自来水下在筛上洗涤骨料以除去可能干扰骨料的覆盖表面积的任何碎屑和粉尘，随后在100℃下在强制通风烘箱中干燥。遵循这些过程以减少在魁北克DOT方法上记录的测试结果的可变性。该程序是现有魁北克DOT剥离测试的改善。所制备的沥青粘结剂包含99.5重量％沥青和0.5重量％实施例2的SL/ELO温拌添加剂。通过在强制通风烘箱中加热沥青至150℃，添加适当重量的室温SL/ELO添加剂，并且使用金属刮刀共混30秒来制备共混物。按骨料的重量计，将3.2重量％的沥青粘结剂进一步组合并与矿物质骨料共混2分钟。添加剂的剂量水平可取决于骨料的矿物学性质，诸如骨料的表面化学性质和等级。然后将沥青粘结剂-骨料混合物放置在150℃强制通风烘箱中以确保骨料的均匀涂覆。重复该顺序4次至5次，直至混合物均匀分散。随后转移完成的共混物，均匀地铺展平坦表面上，并使其固化24小时。将约75g材料和100g水转移到120mL瓶中并放置在轨道振动台上以评估沥青混合物的剥离潜力。
用实施例2的50重量％SL和50重量％ELO(50/50SL/ELO)的温拌添加剂共混物改性的PG 64-22沥青混合物。使用两种类型的骨料：石灰石，其由接近90％的CaCO3组成(Agg“A”)，并且其它骨料含有53.97％的CaCO3(Agg“B”)。如表3中所示，对于两种骨料，50/50SL/ELO添加剂表现出比作为添加剂的SL和ELO的单独性能的线性平均值更大的抗剥离性能。因此，与单独的环氧化的可再生油或脂肪或单独的卵磷脂相比，本技术的卵磷脂/环氧化的可再生油或脂肪在沥青中表现出抗剥离特性的协同增强。
表3.与对照混合物(无添加剂)相比，涂层的改善。较高的值是理想的
实施例6-温拌特性的评估。
由于实验室压实机达到密度目标的高效率，使用实验室方法来测量温拌添加剂降低生产温度的能力通常是困难的。然而，最近开发了Dongre工作性测试(DWT)以帮助在实验室中捕获这样的趋势。在本实施例中，在沥青粘结剂中使用Lithonia白花岗岩和0.5重量％剂量的SL/ELO添加剂进行DWT，这有利地提供了抗剥离特性和WMA特性。如表1和图3中所示，SL和ELO共混物证明了精整辊温度降低了2.4℃并且分解辊温度降低了7.3℃。表4显示，与对照(无添加剂)相比，沥青粘结剂中的SL/ELO添加剂改善(即，降低)压实温度。DWT温度被认为是对压实的预期趋势的定向指示，可能的温度降低的实际量值在本领域中可以是不同的，并且很可能大得多。因此，结果显示含有环氧化的可再生油或脂肪和磷脂材料的沥青添加剂表现出WMA特性并且协助压实。
表4.预测的压实温度降低
实施例7-用SL/ELO添加剂改性的沥青的储存稳定性。
在150℃下进行热老化研究，持续4周。按照上述程序制备沥青混合物，并将其置于150℃的烘箱中，放置4周。在每周结束时对沥青-添加剂混合物取样并且应用于骨料以测试抗剥离性能。对沥青覆盖的骨料进行24小时振荡测试，振荡瓶测试结束后目测评估骨料。结果显示，含有ELO-SL组合的沥青能够在储存测试期间比ELO更好地保持其性能。ELO改性的沥青共混物比ELO-SL共混物还观察到更早的结皮，这可以表明ELO-SL改性的沥青的显著更好的热稳定性。如下表2所示，涂层％表明在骨料上完整覆盖的程度。下表5和图4中突出显示的结果进一步证明了本发明组合物的协同影响。ELO-SL的组合在4周的热老化中显示出更强的抗剥离性。
表5.在烘箱老化4周的不同时期后测量摇台测试后的骨料涂层量。
老化期 0.50％ELO(BWAA) 0.50％50/50SL/ELO(BWAA)
第0周 100.00％ 100.00％
第1周 46.09％ 75.62％
第2周 36.18％ 73.27％
第3周 41.98％ 68.88％
第4周 40.15％ 51.62％
BWAA＝按添加剂-骨料混合物的重量计
实施例8-与多磷酸(PPA)的粘结剂相容性
当粘结剂也用PPA改性时，评估用ELO、SL或50/50ELO/SL添加剂改性的PG64-22粘结剂的相容性。根据ASTM D7175(2015)，使用动态剪切流变仪(DSR)测试所得沥青共混物以确定沥青粘结剂共混物的高温性能等级(HTPG)。认为PPA提高了沥青粘结剂的HTPG。然而，使用高pH添加剂如胺官能添加剂可中和这种影响。因此，添加剂与PPA的相容性可以通过证明在添加两种添加剂之后没有HTPG损失(即，较低值)来简单地评估。通过向沥青中添加基于沥青的总重量的0.5重量％的沥青添加剂(ELO、SL和SL/ELO)来制备改性沥青粘结剂共混物。然后将共混物在155℃强制通风烘箱中退火10分钟，并且用金属刮刀混合，随后倒入25mm有机硅模具中。将样品冷却至少10分钟，然后放置在DSR上以获得在三个不同温度58℃、64℃和70℃下的HTPG，应变为12％并调节10分钟。
表6.用不同添加剂组合改性的粘结剂的高温性能等级
样品 HTPG(℃)
对照 65.06
粘结剂+0.5％PPA 68.51
粘结剂+0.5％50/50-ELO/USL 64.99
粘结剂+0.5％PPA+0.5％50/50-ELO/USL 68.32
粘结剂+0.5％50/50-ELO/USL+0.5％PPA 68.25
如表6所示，当使用两种添加剂时，含有ELO-SL组合的沥青没有显示出统计学上显著的HTPG损失。对两种添加剂尝试了两种添加顺序，对结果没有影响。该实施例表明，本发明中描述的添加剂与掺入PPA的沥青配方相容，与胺基添加剂相比显著改善了其效用。
实施例9-环氧环氧乙烷含量(EOC)和环氧乙烷分布对粘合特性的影响的评估。
如本文所证明的，本技术表现出从将含磷脂材料诸如卵磷脂与不同的环氧化的油和/或脂肪组合获得的协同粘合特性。表7显示增加环氧化的三酰甘油酯(TAG)的％EOC包含，在这种情况下为与卵磷脂共混的ESO和ELO改善了其作为增粘剂的有效性，如在摇瓶测试完成后通过涂覆的骨料％百分比测量的。如表7中所示，当环氧化的共混物的EOC增加时，涂层的改善水平也增加。为此，使用具有较高潜力EOC的环氧化的TAG，诸如ELO，改善了本技术的添加剂的粘合特性。
表7.PG 64-22沥青混合物用50％环氧化的油/脂肪和50％SL与含53.97％CaCO3的 白云石石灰石骨料的温拌添加剂共混物以不同程度的EOC改性。
实施例10-环氧化的油结构对粘合特性的影响的评估。
使用50％的环氧化的大豆甲酯(ESME)产生两种大豆卵磷脂共混物，并且在完成振动台测试后的骨料涂层方面与实施例9的ESO/SL共混物进行比较。ESME和ESO的平均EOC非常相似；然而，与ESO的平均约三个脂肪链相比，ESME的环氧乙烷官能度分布在单个脂肪链上。表8中所示的结果表明，其中相同量的环氧乙烷分布在TAG结构上的大豆卵磷脂共混物更有效。因此，与卵磷脂一起使用环氧化的甲酯作为环氧化的可再生油和/或脂肪组分表现出改善的粘合性，但是与作为环氧化的可再生油和/或脂肪的环氧化的TAG相比表现出较少改善的粘合性。
表8.PG 64-22沥青混合物用50％环氧化的油/脂肪和50％SL与含53.97％CaCO3的 白云石石灰石骨料的温拌添加剂共混物以不同程度的EOC改性。
以上非限制性方面中的每个方面可独立存在，或可以各种排列和组合与本文档中所述的其他方面或其他主题中的一者或多者组合。虽然已经在某些方面示出和描述了本发明，但是本领域普通技术人员在阅读前述说明书之后可以对如本文所阐述的本技术进行改变、等效物的替换以及其他类型的变更。上文所述的每个方面还可以包括或并入关于任何或所有其他方面所公开的此类变更或方面。
本技术也不限于本文所述的特定方面，这些特定方面旨在作为单个例示。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行许多修改和变更，这对于本领域技术人员来说根据前面的描述是显而易见的。此类修改和变更旨在落入所附权利要求书的范围内。应当理解，本技术不限于特定的方法、试剂、化合物或组合物，它们当然可以变化。还应理解，本文所用的术语仅用于描述特定方面的目的，而并非旨在进行限制。因此，本说明书旨在被认为仅是示例性的，本技术的广度、范围和精神仅由所附权利要求书、其中的定义及其任何等效物指示。
本文说明性描述的方面可在不存在本文未具体公开的任何一个或多个要素、一个或多个限制的情况下适当地实践。因此，例如，术语“包含”、“包括”、“含有”等应被广泛地并且不受限制地解读。另外，本文所采用的术语和表达已被用作描述而非限制的术语，并且不旨在使用这样的术语和表达排除所示出和描述的特征或其部分的任何等同物，但是应当认识到，在所要求保护的技术的范围内，各种修改形式是可能的。另外，短语“基本上由……组成”将被理解为包括具体列举的那些元素和不实质上影响所要求保护的技术的基本和新颖特征的那些附加元素。短语“由……组成”不包括任何未指定的要素。
此外，在根据马库什组描述本公开的特征或方面的情况下，本领域技术人员将认识到，本公开由此也根据马库什组的任何单个成员或成员的亚组进行描述。属于一般公开内容的较窄种类和亚属组中的每一者也构成本发明的一部分。这包括本发明的一般性描述，前提条件或负面限制是从该属中去除任何主题，而不管所删除的材料是否具体。

Claims (56)

1.一种沥青添加剂，所述沥青添加剂包含：
磷脂材料；和
环氧化的可再生油或脂肪，其中所述环氧化的可再生油或脂肪具有约1.0％至约15.0％的环氧乙烷含量。
2.根据权利要求1所述的沥青添加剂，其中所述沥青添加剂包含约5:1至约1:5的所述磷脂材料与所述环氧化的可再生油或脂肪的重量比。
3.根据权利要求1或2所述的沥青添加剂，其中所述沥青添加剂包含约3:1至约1:3的所述磷脂材料与所述环氧化的可再生油或脂肪的重量比。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的沥青添加剂，其中所述沥青添加剂包含约2:1至约1:2的所述磷脂材料与所述环氧化的可再生油或脂肪的重量比。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的沥青添加剂，其中所述沥青添加剂包含约1:1的所述磷脂材料与所述环氧化的可再生油或脂肪的重量比。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的沥青添加剂，其中基于所述沥青添加剂的总重量，所述沥青添加剂包含约10.0重量百分比(重量％)至约80.0重量％的所述磷脂材料。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的沥青添加剂，其中基于所述沥青添加剂的总重量，所述沥青添加剂包含约10.0重量％至约60.0重量％的所述磷脂材料。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的沥青添加剂，其中基于所述磷脂材料的总重量，所述磷脂材料包含至少约50重量％至100重量％的磷脂。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的沥青添加剂，其中基于所述磷脂材料的总重量，所述磷脂材料包含至少约80重量％至100重量％的磷脂。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的沥青添加剂，其中所述磷脂包括天然磷脂、合成磷脂或它们的组合。
11.根据权利要求10所述的沥青添加剂，其中所述天然磷脂包括来自植物、动物或微生物来源的磷脂。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的沥青添加剂，其中所述磷脂材料包含磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇、磷脂酸或它们的组合。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的沥青添加剂，其中所述磷脂材料包含卵磷脂材料。
14.根据权利要求13所述的沥青添加剂，其中所述卵磷脂材料包含约5重量％至约100重量％的丙酮不溶性物质。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的沥青添加剂，其中所述卵磷脂材料包括大豆卵磷脂、油菜籽卵磷脂、向日葵籽卵磷脂、蛋黄卵磷脂、花生卵磷脂、玉米卵磷脂、牛脑卵磷脂、霍霍巴卵磷脂或它们的混合物。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的沥青添加剂，其中基于所述沥青添加剂的总重量，所述添加剂包含约10.0重量％至约80.0重量％的所述环氧化的可再生油或脂肪。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的沥青添加剂，其中所述环氧化的可再生油或脂肪具有约4.0％至约12.0％的环氧乙烷含量。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的沥青添加剂，其中所述环氧化的可再生油或脂肪具有约6.0％至约10.0％的环氧乙烷含量。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的沥青添加剂，其中所述环氧化的可再生油或脂肪具有约8.0％至约10.0％的环氧乙烷含量。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的沥青添加剂，其中所述环氧化的可再生油或脂肪包括环氧化的脂肪酸或脂肪酸衍生物。
21.根据权利要求20所述的沥青添加剂，其中所述环氧化的脂肪酸或脂肪酸衍生物包括环氧化的植物油、环氧化的乙酰化酰基甘油酯、环氧化的缩水甘油醚、环氧化的脂肪酸酯、聚内酯或它们的混合物。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的沥青添加剂，其中所述环氧化的可再生油或脂肪包括环氧化的大豆油、环氧化的芥花油、环氧化的亚麻籽油、环氧化的大豆甲酯、环氧化的亚麻籽甲酯、环氧化的妥尔油脂肪酸(TOFA)、环氧化的乙酰化三酰基甘油、环氧化的乙酰化二酰基甘油、环氧化的乙酰化单酰基甘油、环氧化的霍霍巴油、环氧化的大豆酸2-乙基己酯、环氧化的TOFA 2-乙基己酯、环氧化的大豆酸异戊酯、环氧化的棕榈硬脂异戊酯、环氧化的TOFA异戊酯、环氧化的大豆酸异戊酯、环氧化的大豆甲酯乙酸交内酯或它们的混合物。
23.根据权利要求1至22中任一项所述的沥青添加剂，其中所述环氧化的可再生油或脂肪包括环氧化的亚麻籽油、环氧化的大豆油或它们的混合物。
24.根据权利要求1至22中任一项所述的沥青添加剂，其中所述环氧化的可再生油或脂肪包括环氧化的亚麻籽油。
25.根据权利要求1至22中任一项所述的沥青添加剂，其中所述环氧化的可再生油或脂肪包括环氧化的大豆油。
26.根据权利要求1至25中任一项所述的沥青添加剂，其中所述环氧化的可再生油或脂肪已经进行分馏。
27.根据权利要求1至26中任一项所述的沥青添加剂，所述沥青添加剂还包含脂肪酸材料，其中所述脂肪酸材料包括大豆油、亚麻籽油、芥花油或它们的混合物。
28.根据权利要求27所述的沥青添加剂，其中基于所述添加剂的总重量，所述添加剂包含约0.1重量％至约40重量％的所述脂肪酸材料。
29.根据权利要求26或27所述的沥青添加剂，其中所述脂肪酸材料已经进行分馏。
30.根据权利要求27至29中任一项所述的沥青添加剂，其中基于所述添加剂的总重量，所述添加剂包含约5.0重量％至约35重量％的所述脂肪酸材料。
31.根据权利要求1至30中任一项所述的沥青添加剂，其中所述添加剂在25℃下具有约20cSt至约10,000cSt的粘度。
32.根据权利要求1至31中任一项所述的沥青添加剂，其中所述沥青添加剂是温拌沥青添加剂。
33.根据权利要求1至31中任一项所述的沥青添加剂，其中所述沥青添加剂是热拌沥青添加剂。
34.根据权利要求1至31中任一项所述的沥青添加剂，其中所述沥青添加剂增强沥青应用中的一种或多种性能特性，所述性能特性包括粘合性、致密性、耐久性、抗剥离性或它们的组合。
35.根据权利要求1至31中任一项所述的沥青添加剂用于在沥青应用中减少或防止剥离的用途。
36.根据权利要求1至31中任一项所述的沥青添加剂在沥青应用中作为压实助剂的用途。
37.根据权利要求1至31中任一项所述的沥青添加剂用于在沥青应用中增粘的用途。
38.根据权利要求1至31中任一项所述的沥青添加剂在沥青应用中作为温拌沥青添加剂或热拌沥青添加剂的用途。
39.一种沥青粘结剂，所述沥青粘结剂包含：
沥青；和
沥青添加剂，所述沥青添加剂包含磷脂材料和环氧化的可再生油或脂肪，其中所述环氧化的可再生油或脂肪具有约1.0％至约15.0％的环氧乙烷含量。
40.根据权利要求39所述的沥青粘结剂，其中所述沥青添加剂包含约5:1至约1:5的所述磷脂材料与所述环氧化的可再生油或脂肪的重量比。
41.根据权利要求39或40所述的沥青粘结剂，其中基于所述沥青粘结剂的总重量，所述沥青粘结剂包含约0.1重量％至约3.0重量％的所述沥青添加剂。
42.根据权利要求39至41中任一项所述的沥青粘结剂，其中基于所述沥青粘结剂的总重量，所述沥青粘结剂包含约0.3重量％至约0.7重量％的所述沥青添加剂。
43.根据权利要求39至42中任一项所述的沥青粘结剂，其中基于所述沥青粘结剂的总重量，所述沥青粘结剂包含约97.0重量％至约99.9重量％的所述沥青添加剂。
44.根据权利要求39至43中任一项所述的沥青粘结剂，其中所述沥青添加剂还包含脂肪酸材料。
45.根据权利要求39至44中任一项所述的沥青粘结剂，所述沥青粘结剂还包含一种或多种附加的添加剂。
46.根据权利要求39至45中任一项所述的沥青粘结剂，所述沥青粘结剂还包含多磷酸。
47.一种沥青混凝土，所述沥青混凝土包含：
基于所述沥青混凝土的总重量的约0.25重量％至约8.0重量％的沥青粘结剂，所述沥青粘结剂包含：
沥青；和
沥青添加剂，所述沥青添加剂包含磷脂材料和具有约1.0％至约15.0％的环氧乙烷含量的环氧化的可再生油或脂肪；以及
基于所述沥青混凝土的总重量的矿物骨料。
48.根据权利要求47所述的沥青混凝土，其中所述沥青混凝土包含约92.0重量％至约99.75重量％的所述矿物骨料。
49.一种制备稳定的沥青添加剂共混物的方法，所述方法包括：
将磷脂材料与具有约1.0％至约15.0％的环氧乙烷含量的环氧化的可再生油或脂肪组合；以及
在高剪切下混合所述磷脂材料和所述环氧化的可再生油或脂肪，以获得所述沥青添加剂共混物。
50.根据权利要求49所述的方法，其中所述沥青添加剂共混物包含约5:1至约1:5的所述磷脂材料与所述环氧化的可再生油或脂肪的重量比。
51.根据权利要求49或50所述的方法，其中所述沥青添加剂共混物包含1:1的所述磷脂材料与所述环氧化的可再生油或脂肪的重量比。
52.根据权利要求49至51中任一项所述的方法，其中所述沥青添加剂共混物在25℃下具有约20cSt至约10,000cSt的粘度。
53.一种制备沥青粘结剂的方法，所述方法包括：
将沥青与沥青添加剂组合，其中所述沥青添加剂包含磷脂材料和具有约1.0％至约15.0％的环氧乙烷含量的环氧化的可再生油或脂肪。
54.根据权利要求53所述的方法，其中所述沥青添加剂是根据共混方法获得的沥青添加剂共混物，所述方法包括：
将所述磷脂材料与具有约1.0％至约15.0％的环氧乙烷含量的所述环氧化的可再生油或脂肪组合；
在高剪切下混合所述磷脂材料和所述环氧化的可再生油或脂肪，以获得所述沥青添加剂共混物。
55.根据权利要求53或54的方法，所述方法还包括将一种或多种附加的添加剂与所述沥青和沥青添加剂组合。
56.一种用于减少或防止沥青混凝土的剥离、增粘、帮助压实和/或提高耐久性的方法，所述方法包括：
将包含磷脂材料的沥青添加剂和环氧化的可再生油或脂肪与沥青组合以获得沥青粘结剂，以及
将所述沥青粘结剂与矿物骨料组合以获得沥青混凝土；
其中所述沥青混凝土包含约0.25重量％至约8.0重量％的所述沥青粘结剂。
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