CN1249773A - 含偶联共聚物的沥青组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于盖屋顶和防水膜或材料的沥青组合物,这些组合物包括不对称偶合聚乙烯基芳烃-聚二烯烃嵌段共聚物,与由相似类型的对称嵌段共聚物制备的沥青组合物获得的使用温度相比在更宽的使用温度范围内具有改进的物理性能。其特征在于具有至少两种不同分子量(一种高和一种低)的聚乙烯基芳烃末端嵌段特征的共聚物的不对称性,确保了由这些组合物制备的盖屋顶和防水膜的改进的物理性能。
Description
本发明领域
本发明涉及用于盖屋顶和防水膜或材料的聚合物改性沥青组合物。
本发明背景
用于盖屋顶和防水膜或材料的物理性能,如耐低温破裂性、柔韧性、抗高温流动性和粘度,如US 4,530,652中公开的,可通过加入其结构通过通式(A-B)nY定义的弹性嵌段共聚合物改进,其中Y为多官能偶联剂残基,(A-B)表示由聚二烯烃嵌段B和聚乙烯基芳烃末端嵌段A构成的单个侧链,“n”表示侧链(A-B)的个数。
包括这些共聚物的沥青组合物,当用作盖屋顶或防水膜时,提供非常好的性能。然而,后者在损害其它物理性能下获得,限制了其广泛的用途。例如,当这些弹性体嵌段共聚物加入沥青材料中改进高温性能时,损害了低温性能。此外,当同时满足高温和低温性能时,盖屋顶材料的粘度使其不能用标准设备操作。
在US4,196,115中,将两种辐射状弹性嵌段共聚物其中一种具有低分子量,另一种具有高分子量,(或一个为高分子量辐射嵌段,另一个为低分子量线性弹性共聚物)与沥青组分一起掺混夹制备盖屋顶材料。这两种共聚物按这样的方式选取,即使最终沥青组合物产生满足测定最终用于盖屋顶的所述性能的试验的所需高温和低温性能。然而,该方法需要至少两种配料,即两种分别制备的共聚物与沥青组分的混合物,由此获得提供最终膜的所需性能的组合物。
本发明涉及新的沥青组合物,该组合物能够扩大盖屋顶和防水膜或材料的使用温度范围,而不破坏使其通过标准安装设备容易操作的合适粘度,通过提供不需要在沥青组合物中存在两种或多种分别制备的(共)聚合物以特别适合那些用途的沥青组合物。
本发明一个目的是提供适合盖屋顶和防水材料或膜的改进的沥青组合物。本发明另一目的是公开一种不需要存在一种以上的共聚物组分的沥青组合物。本发明再一目的是扩大由这些沥青组合物制备的盖屋顶和防水膜或材料的工作温度范围。本发明再一目的是确保沥青组合物的合适动态粘度,由此可容易用标准安装设备操作最终盖屋顶和防水材料或膜。
本发明概述
本发明涉及用于盖屋顶和防水材料或膜的沥青组合物,该组合物由沥青组分和一种或多种由具有不对称结构的偶联聚乙烯基芳烃聚二烯烃嵌段共聚物构成的橡胶组分组成,术语“不对称”是指分子结构中的末端嵌段为至少两种不同长度(一种短和一种长)的聚乙烯基芳烃链段。
更具体地,本发明的沥青组合物由沥青组分和其分子结构通过通式(Ai-Xj)nY描述的弹性嵌段共聚物构成,其中Y表示偶联剂残基,“n”表示所述偶联剂的功能数和侧链(Ai-Xi)的个数,Ai表示单乙烯基芳族单体的聚合物末端,Xi表示弹性链段。这些不对称弹性体嵌段共聚物的特征在于末端嵌段Ai具有至少两种不同分子量(一个“高”和一个“低”)。
已意想不到地发现,沥青组合物在高和低温下的改进物理性能,通过在该沥青组合物中加入很少量的该不对称弹性体嵌段共聚物获得。通过本发明获得的含共聚物的沥青组合物令人吃惊地提供所需物理性能,由该性能获得最终盖屋顶和防水膜或材料更宽的工作温度和标准施用设备所需的合适动态粘度。改进的使用温度范围(由软熔化点和冷弯曲温度之间的温度差定义),使最终膜具有良好的高温和低温性能,因此它们可在任何地理位置的绝大多环境条件下使用。
本发明详细描述
在下面的描述中,共聚合物或聚合物链段的峰分子量Mp为出现在通过对那些共聚合物或链段进行凝胶渗透色谱分析产生的分子量分布曲线上的峰分子量。
本发明的沥青组合物基本上由(I)具有25℃时的针入度(按照ASTMD5-75测定)为3至30mm的沥青组分,和(II)至少一种由(a)至少一种单乙烯基芳烃和(b)至少一种共轭二烯烃的聚合单元构成的嵌段共聚物组成,所述嵌段共聚物包括50至82重量%的具有峰分子量75000至350000并具有通式(Ai-Xj)nY的聚合单体(b),其中Y表示偶联剂残基,“n”大于1,为所述偶联剂的官能团数和侧链(Ai-Xi)数,其中“i”为1至“n”的整数;Ai表示单乙烯基芳烃单体(a)的聚合末端嵌段,其中Xi弹性体链段基本上由聚合共轭二烯烃单体(b)构成,共聚物(II)在沥青组分(I)中的总量为(I)+(II)总重量的1至20%,该沥青组合物的特征在于所述共聚物含具有至少两种不同峰分子量的嵌段Ai,其中至少一种分子量包括15000至60000,至少一种包括5000至25000,最高分子量与最低分子量之比(c)等于或大于1.2,具有分子量高于嵌段Ai的数均分子量的嵌段Ai数(d)和具有分子量低于所述平均值的嵌段Ai数(e)各自为聚合末端嵌段Ai的至少5%。
共聚物的结构定义
本发明的组合物基本上含有沥青组分和其结构由通式(Ai-Xj)nY描述的不对称偶合弹性嵌段共聚物,其中Y表示偶联剂残基,“n”表示所述偶联剂的官能团数和侧链(Ai-Xi)数,其中“i”为1至“n”的整数;Ai表示单乙烯基芳烃单体(a)的聚合嵌段,Xi弹性体链段基本上由聚合共轭二烯烃单体构成。术语“不对称”是指以上描述的分子结构中的末端Ai,具有至少一种高和一种低的两种峰分子量。该共聚物的不对称比例定义为末端嵌段Ai的最高分子量与最低分子量的比例。当该比例等于或大于1.2时,将该共聚物称为“不对称”的;当该比例低于1.2,该共聚物称为“对称的”。在本发明范围内,不对称共聚物的不对称比例等于或大于1.2,优选大于1.4。弹性体链段Xi的峰分子量可与各侧链相同,或可具有两种或多种侧链的各种值,侧链数(取决于偶联剂的官能团数)等于或大于2,优选3至6,最优选等于4。已令人吃惊地发现本发明共聚物的不对称特性,能够获得使用温度范围更宽、且不损害其它所需物理性能如高温动态粘度的盖屋顶和防水膜或材料。
单体定义
构成聚合末端嵌段Ai的单乙烯基芳烃单体含8至18个碳原子。这些单体的例子包括苯乙烯(乙烯基苯)、α-甲基苯乙烯、乙烯基吡啶、乙基苯乙烯、叔丁基苯乙烯、异丙基苯乙烯、二甲基苯乙烯、其它烷基化苯乙烯等;其中,本发明使用的最优选单体为苯乙烯。可基本上构成弹性体链段Xi的共轭二烯烃单体含4至12个碳原子。这些单体的例子包括1,3-丁二烯、异戊二烯(2-甲基1,3-丁二烯)、乙基丁二烯、苯基丁二烯、戊间二烯、二甲基丁二烯、己二烯、乙基己二烯等;其中,1,3-丁二烯通常是优选的。
嵌段共聚物的描述
用于本发明并由通式(Ai-Xi)nY表示的不对称弹性体嵌段共聚物通过例如US 5,296,547中描述的可适合本发明要求的阴离子聚合制备。这些共聚物偶合后的分子量分布的特征在于其峰分子量为75000至350000。
这些共聚物包括18至50%,优选27至35重量%的聚合单乙烯基芳烃单体和50至82%,优选65至73重量%的聚合共轭二烯烃单体。各侧链的弹性体链段Xi基本上包括聚合共轭二烯烃单体,并优选具有峰分子量10000至80000。
如上在本发明的共聚物的结构定义中所述的,单体乙烯基芳族单体的聚合末端嵌段Ai具有至少两种不同的峰分子量,其最高和最低值定义不对称比例。对于这些末端嵌段,至少一个峰分子量范围为15000至60000,至少一个为5000至25000。末端嵌段Ai的分子量“高”是指该值为至少等于所有嵌段Ai的数均分子量,末端嵌段Ai的分子量“低”是指该值为低于所有嵌段Ai的数均分子量。“高”分子量的嵌段Ai数和“低”分子量的嵌段Ai各自表示聚合末端嵌段Ai总数的至少5%,并优选为至少25%。在由通式(Ai-Xi)nY描述的偶合共聚物分子结构中,当包括“高”分子量末端嵌段Ai时该侧链为“长”侧链。当包括“低”分子量末端嵌段Ai时该侧链为“短”侧链。各分子量的“长”和“短”侧链数可在所有共聚物中平均,分别得到“长”和“短”侧链的平均值“a1”和“a2”,其和等于“n”。
沥青组合物中共聚物浓度
本发明沥青组合物中的共聚物重量浓度为1至20%,优选8至15%。本发明的组合物以具有两相(即主要含嵌段共聚物的橡胶相和主要含沥青组合物的沥青相)的共聚物-沥青组分混合物形式出现。共聚物浓度优选足够高,使橡胶相作为连续相和沥青相作为分散相。以观察到所述足够高浓度通常为8%。
本发明熟练技术人员容易注意到,当在制备本发明组合物时橡胶相变为连续相时:当将合适量的嵌段共聚物混入热液态沥青组分中制备组合物时,橡胶相首先为分散相。搅拌后,当橡胶相变为连续相时,热液态混合物的动态粘度升高约50%或更高至新的平稳值。
沥青组分
用于制备本发明沥青组合物的沥青组分衍生自石油产品,该组分的特征在于在25℃时的针入度为30至300(1/10mm),通过ASTM标准方法D5-75测量。这些组分可为氧化的或非氧化的沥青。非氧化沥青通常是优选的。
嵌段共聚物的例子
表1.1描述了因其结构特征适合本发明的不对称嵌段共聚物的可能例子。该聚乙烯基芳烃末端嵌段A1仅具有两种峰分子量:最高峰分子量(A1,Mp)和最低峰分子量(A2,Mp),用于计算不对称比例。“a1”和“a2”为含“长”和“短”侧链的“高”和“低”分子量末端嵌段A1和A2,“n”(等于“a1”和“a2”之和)为侧链数。
表1.1本发明规定的共聚物的描述
名称 | 不对称比例 | Mp | 弹性链段 | 末端链段 | 评述 | |||||||
单体类型 | 平均Mp | W% | 单体类型 | A1Mp | A2Mp | 侧链n | 平均,nb | |||||
a1 | a2 | |||||||||||
BR-1BR-2BR-3BR-4BR-5BR-8 | 3.862.454.223.354.042.82 | 179000285000172000326000219000245000 | 丁二烯丁二烯异戊二烯丁二烯丁二烯丁二烯 | 290005000060000380003800053000 | 65.770.369.470.065.965.0 | 苯乙烯苯乙烯苯乙烯苯乙烯苯乙烯苯乙烯 | 328003190042600218004120048000 | 8500130001010065001020017000 | 442643 | 1.131.731.003.851.091.12 | 2.872.271.002.152.911.86 | 4个侧链的不对称结构4个侧链的不对称结构2个侧链的不对称结构6个侧链的不对称结构4个侧链的不对称结构3个侧链的不对称结构 |
Mp:测量的峰分子量
W:共聚物中弹性体链段的重量%
填料和添加剂
除了考虑作为本发明一部分的那些添加剂外,可在制备本发明组合物时或之前将实现特殊功能或增强所需性能的添加剂加入本发明组合物中或其组分中。例如,可将添加剂如抗氧剂、阻燃剂、或作为填料的碳酸酯、硅酸盐、矿物聚集体、纤维有利地加入本发明沥青组合物中,由此制备盖屋顶和防水膜或材料。
表1.2
盖屋顶或防水膜
组合物中的填料或添加剂
化合物 | 每100份沥青组合物中的重量份 |
硅酸盐抗氧剂纤维 | 25-850.0-0.50.0-2.0 |
在表1.2中,可能的一般配方显示可加入本发明沥青组合物中制备盖屋顶和防水膜或材料的添加剂和填料的通常浓度范围。
混合和掺混方法的例子
共混共聚物和沥青组分的标准设备可用于制备沥青组合物。选取合适的混合器是本领域熟练技术人员已知的,因此不需要讨论。这里可有利地使用本领域熟练技术人员公知的标准混合方法。以下作为例子描述的方法是非限制性的:高剪切混合器可为用于共混共聚物和沥青组分的合适设备。将沥青组分加入烧杯中并加热至约180℃。慢慢搅拌以确保整个物质恒温。可将粒料、片料、碎屑或其它形式的弹性体嵌段共聚物在室温下加入热沥青组分中。将该组合物在调节至使沥青温度保持180至200℃的旋转速度下剪切混合,直至获得均匀混合物。通过搅拌器扭矩记录混合物粘度变化。当粘度升高约50%或更大至新的平稳值时,橡胶相变为连续相。此时进行如下测试以评估沥青组合物的物理性能:
-环球温度(R&B,ASTM D36-76),得到软化点。
-冷弯曲温度(C-B,DIN 52123);
将3mm厚的片材样品在30mm模芯上弯曲。
-160至180℃时的动态粘度(下面描述的动态粘度试验)。
计算环球温度与冷弯曲温度的温度差作为工作温度范围。
动态粘度用“HAAKE”型“锥板”旋转粘度计系统测定。本申请中选取的锥体标记为“PK1-1°”,1°是指锥体具有张角[180°-(2×1°)]或178°。当粘度计达到操作温度160或180°时,将约0.5g热共聚物-沥青组分混合物铺设于热板上。将热锥体向下压在被热共聚物-沥青组分糊料覆盖的板上。当整个体系达到操作温度时,将锥体在200秒内旋转至剪切速率100秒-1。在100秒-1恒定剪切速率下,在两分钟内监测50个剪切应力应变锥板值,将其平均并通过合适的转化系数转化为动态粘度值。沥青组合物的良好可操作性是指其动态粘度在180℃时为约1.0至约2.5Pa.s,和在160℃时约2至约4Pa.s。
实施例的描述
本发明说明书中的弹性体嵌段共聚物的例子描述于表1.1中。将该共聚物与沥青组分在180℃下共混,获得共聚物和沥青组分的均匀混合物。经过搅拌40至120分(搅拌取决于共聚物浓度)后,橡胶相变为连续相。此时,取出合适样品,按照上述标准方法测量环球温度,冷弯曲温度和动态粘度。
为理解实施例和比较例,认为本发明的不对称嵌段共聚物可与对称嵌段共聚物比拟(它们之间的基本差别是不对称比例不同,所有剩余因素都可比较)。
表l.3概述出用于比较例的不是本发明规定的共聚物的例子。可比较的不对称和对称共聚物的例子为表1.1中的共聚物BR-2和表1.3中的BR-b
表1.3 不是本发明规定的共聚物的描述
名称 | 不对称比例 | Mp | 弹性链段 | 末端链段 | 评述 | |||||||
单体类型 | 平均Mp | W% | 单体类型 | A1Mp | A2Mp | 侧链n | 平均,nb | |||||
a1 | a2 | |||||||||||
BR-aBR-bIR-dBR-e | 1.131.001.001.00 | 453000271000255000341000 | 丁二烯丁二烯丁二烯丁二烯 | 96000480005100057000 | 85.070.580.466.6 | 苯乙烯苯乙烯苯乙烯苯乙烯 | 18000200001250028500 | 16000200001250028500 | 4444 | 2.00--- | 2.00--- | 不是规定的不对称结构类似于BR-2,但为对称结构4个侧链的对称结构4个侧链的对称结构 |
Mp:测量的峰分子量
W:共聚物中的聚合二烯烃单体的重量%。
所有沥青组合物通过将表1.1或1.3中的共聚物与各种针入度的沥青组分共混。填料和添加剂都不包括在这些组合物中。共聚物组分和沥青组分的描述,及由其制备的沥青组合物的物理性能概列于表中并对各实施例进行评述。
实施例1
本实施例说明可由B80/100沥青组分与由聚苯乙烯和聚丁二烯嵌段构成的不对称嵌段共聚物BR-1共混获得的典型物理性能。共聚物和沥青组分数据与沥青组合物性能列于下表2.1中。
表2.1
共聚物数据 | 沥青组合物 | 沥青组合物结果 | ||||||||||||||||
名称 | 不对称比例 | Mp | 弹性链段 | 末端嵌段 | 重量浓度% | 在25℃针入值dmm(10-4m) | R&B℃ | C-B℃ | w.T°范围℃ | 动态粘度 | ||||||||
单体类型 | 平均Mp | W% | 单体类型 | A1Mp | A2Mp | n- | 平均,nb | 160℃Pa.s | 180℃Pa.s | |||||||||
a1 | a2 | |||||||||||||||||
BR-1 | 3.86 | 179000 | 丁二烯 | 29000 | 65.7 | 苯乙烯 | 32800 | 8500 | 4 | 1.13 | 2.87 | 13 | 60/100 | 141 | -46 | 187 | 3.1 | 2.0 |
比较例 | ||||||||||||||||||
BR-a | 1.13 | 453000 | 丁二烯 | 96000 | 85.0 | 苯乙烯 | 18000 | 16000 | 4 | 2.00 | 2.00 | 13 | 60/100 | 95 | -35 | 130 | 8.2 | 4.0 |
Mp:测量的峰分子量
W:共聚物中弹性体链段的重量%
对于共聚物重量浓度13%,组合物的环球温度141℃和冷弯曲温度-46℃使工作温度范围扩大至187℃。在160℃时的动态粘度3.1Pa.s和在180℃时的动态粘度2.0Pa.s为在160℃时2.0至4.0Pa.s和180℃时1.0至2.5Pa.s的合适范围内,由此确保用标准安装设备对最终膜或材料的容易操作性。
该比较例说明通过将不是本发明规定的4侧链对比对称辐射状嵌段共聚物BR-a与相同的沥青组分掺混获得的沥青组合物的物理性能:不对称比例1.13比规定范围1.2低,聚合二烯烃单体重量含量85%超过高限82%,共聚物的峰分子量450000比规定的上限350000宽。我们注意到,工作温度仅130℃,160℃时的动态粘度为8.2Pa.s,在180℃的动态粘度为4.0Pa.s。该组合物的工作温度性能看起来不特别有利,且粘度值超过了确保用标准安装设备对最终膜或材料的容易操作性。
实施例2
实施例2说明由表2.2给出的共聚物BR-2和B180/200沥青组分构成的沥青组合物的结果。BR-2共聚物(其重量浓度为13%),具有峰分子量2850000,4个侧链的辐射状结构,其中平均1.73个侧链相当于长聚苯乙烯末端嵌段,平均2.27个侧链相当于短末端嵌段,末端嵌段峰分子量31900和13000分别相当于不对称比例2.45。我们注意到工作温度范围扩大至170℃,同时动态粘度保持在160℃时2至4Pa.s和180℃时1.0至2.5Pa.s的合适范围内。
表2.2
共聚物数据 | 沥青组合物 | 沥青组合物结果 | ||||||||||||||||
名称 | 不对称比例 | Mp | 弹性链段 | 末端嵌段 | 重量浓度% | 在25℃针入值dmm(10-4m) | R&B℃ | C-B℃ | w.T°范围℃ | 动态粘度 | ||||||||
单体类型 | 平均Mp | W% | 单体类型 | A1Mp | A2Mp | n- | 平均,nb | 160℃Pa.s | 180℃Pa.s | |||||||||
a1 | a2 | |||||||||||||||||
BR-2 | 2.45 | 285000 | 丁二烯 | 50000 | 70.3 | 苯乙烯 | 31900 | 13000 | 4 | 1.73 | 2.27 | 13 | 180/200 | 123 | -47 | 170 | 2.9 | 1.6 |
比 较 例 | ||||||||||||||||||
BR-b | 1.00 | 271000 | 丁二烯 | 48000 | 70.5 | 苯乙烯 | 20000 | 20000 | 4 | - | - | 13 | 180/200 | 115 | -38 | 163 | 3.3 | 1.9 |
Mp:测量的峰分子量
W:共聚物中弹性体链段的重量%
比较例说明与后一实施例相同的沥青组合物,除用对称共聚物BR-b代替BR-2外。不是本发明的共聚物BR-b为可与表2.2中给出的共聚物BR-2对比的共聚物:BR-2具有4个侧链的对称结构、峰分子量271000和末端嵌段峰分子量20000。我们注意到工作温度范围为153℃,相当于比实施例2的工作温度范围低17℃。因此,实施例2与比较例对比说明存在不对称嵌段共聚物的沥青组合物可获得更可宽的工作温度范围。
实施例3
在实施例3和比较例中,用于与实施例2和表2.3中比较例给出的相同的组分,即共聚物BR-2、BR-b和沥青组分B180/2000制备沥青组合物。实施例3与实施例2的组合物之间的差别仅为其共聚物浓度8%,而不是13%。事实上,8%是在180℃下搅拌沥青混合物40分钟后由橡胶相制备连续相所需的最低共聚物重量浓度。
表2.3
共聚物数据 | 沥青组合物 | 沥青组合物结果 | ||||||||||||||||
名称 | 不对称比例 | Mp | 弹性链段 | 末端嵌段 | 重量浓度% | 在25℃针入值dmm(10-4m) | R&B℃ | C-B℃ | w.T°范围℃ | 动态粘度 | ||||||||
单体类型 | 平均Mp | W% | 单体类型 | A1Mp | A2Mp | n- | 平均,nb | 160℃Pa.s | 180℃Pa.s | |||||||||
a1 | a2 | |||||||||||||||||
BR-2 | 2.45 | 285000 | 丁二烯 | 50000 | 70.3 | 苯乙烯 | 31900 | 13000 | 4 | 1.73 | 2.27 | 8 | 180/200 | 104 | -18 | 122 | 2.1 | 1.2 |
比 较 例 | ||||||||||||||||||
BR-b | 1.00 | 271000 | 丁二烯 | 48000 | 70.5 | 苯乙烯 | 20000 | 20000 | 4 | - | - | 8 | 180/200 | 95 | -6 | 104 | 2.3 | 1.1 |
Mp:测量的峰分子量
W:共聚物中弹性体链段的重量%
参见表2.3,可以得出结论:对于其中存在不对称嵌段共聚物的各种共聚物浓度的沥青组合物,还可获得较宽范围的工作温度;对于含不对称共聚物BR-2的实施例3的沥青组合物,工作温度范围为122℃,对于含可对比的对称共聚物BR-b的比较例的沥青组合物,工作温度范围仅为104℃。
实施例4
实施例4说明可由与聚苯乙烯和聚异戊二烯链段构成的不对称共聚物IR-3共混的B80/100沥青组分获得的典型物理性能。共聚物和沥青组分数据和沥青组合物结果在表2.4中给出。
表2.4
共聚物数据 | 沥青组合物 | 沥青组合物结果 | ||||||||||||||||
名称 | 不对称比例 | Mp | 弹性链段 | 末端嵌段 | 重量浓度% | 在25℃针入值dmm(10-4m) | R&B℃ | C-B℃ | w.T°范围℃ | 动态粘度 | ||||||||
单体类型 | 平均Mp | W% | 单体类型 | A1Mp | A2Mp | n- | 平均,nb | 160℃Pa.s | 180℃Pa.s | |||||||||
a1 | a2 | |||||||||||||||||
BR-3 | 4.22 | 172000 | 丁二烯 | 60000 | 69.4 | 苯乙烯 | 42600 | 10100 | 2 | 1.00 | 1.00 | 13 | 60/100 | 111 | -46 | 159 | 2.2 | 1.6 |
Mp:测量的峰分子量
W:共聚物中弹性体链段的重量%
对于共聚物重量浓度13%,对组合物测量的环球温度111℃和冷弯曲温度-48℃使工作温度扩大至159℃。在160℃时的动态粘度2.2Pa.s和在180℃时的动态粘度1.5Pa.s仍保持在容易用标准设备操作安装最终膜或材料的合适范围内。
实施例5
如表2.5中说明的,通过将B180/200沥青组分与6个侧链的辐射状不对称共聚物BR-4共混,其中平均3.85个侧链相当于长聚苯乙烯末端链段和平均2.15个侧链相当于短聚苯乙烯末端链段。末端嵌段峰分子量21800和6500分别相当于不对称比例3.35。BR-4的峰分子量为326000,在组合物中的重量浓度为13%。
表2.5
共聚物数据 | 沥青组合物 | 沥青组合物结果 | ||||||||||||||||
名称 | 不对称比例 | Mp | 弹性链段 | 末端嵌段 | 重量浓度% | 在25℃针入值dmm(10-4m) | R&B℃ | C-B℃ | w.T°范围℃ | 动态粘度 | ||||||||
单体类型 | 平均Mp | W% | 单体类型 | A1Mp | A2Mp | n- | 平均,nb | 160℃Pa.s | 180℃Pa.s | |||||||||
a1 | a2 | |||||||||||||||||
BR-4 | 3.35 | 326000 | 丁二烯 | 36000 | 70.0 | 苯乙烯 | 21600 | 6500 | 6 | 3.85 | 2.15 | 13 | 180/200 | 142 | -39 | 181 | 3.2 | 2.0 |
Mp:测量峰的分子量
W:共聚物中弹性体链段的重量%
环球温度142℃和冷弯曲温度-39℃导致工作温度范围增大至181℃,同时在160℃时的动态粘度3.2Pa.s和180℃时的动态粘度2.0Pa.s仍然保持在容易操作的适当范围内。
实施例6
表2.6说明由B180/200沥青组分与4个侧链的不对称共聚物BR-5构成的沥青组合物,其中平均1.09个侧链相当于长聚苯乙烯末端链段和平均2.91个侧链相当于短聚苯乙烯末端链段。末端嵌段峰分子量41200和10200分别相当于不对称比例4.04。BR-5的峰分子量为219000,在组合物中的重量浓度为13%。
表2.6
共聚物数据 | 沥青组合物 | 沥青组合物结果 | ||||||||||||||||
名称 | 不对称比例 | Mp | 弹性链段 | 末端嵌段 | 重量浓度% | 在25℃针入值dmm(10-4m) | R&B℃ | C-B℃ | w.T°范围℃ | 动态粘度 | ||||||||
单体类型 | 平均Mp | W% | 单体类型 | A1Mp | A2Mp | n- | 平均,nb | 160℃Pa.s | 180℃Pa.s | |||||||||
a1 | a2 | |||||||||||||||||
BR-5 | 4.04 | 219000 | 丁二烯 | 36000 | 65.9 | 苯乙烯 | 41200 | 10200 | 4 | 1.09 | 2.91 | 13 | 180/200 | 132 | -44 | 176 | 2.2 | 1.5 |
Mp:测量的峰分子量
W:共聚物中弹性体链段的重量%
环球温度132℃和冷弯曲温度-44℃导致工作温度范围增大至176℃,同时在160℃时的动态粘度2.2Pa.s和180℃时的动态粘度1.5Pa.s仍然保持在容易操作的适当范围内。
实施例7
如表2.7中说明的,通过将250沥青组分与3个侧链的不对称共聚物BR-8共混,其中平均1.12个侧链相当于长聚苯乙烯末端链段和平均1.88个侧链相当于短聚苯乙烯末端链段。末端嵌段峰分子量48000和17000分别相当于不对称比例2.82。BR-8的峰分子量为245000,BR-8在组合物中的重量浓度为13%。
表2.7
共聚物数据 | 沥青组合物 | 沥青组合物结果 | ||||||||||||||||
名称 | 不对称比例 | Mp | 弹性链段 | 末端嵌段 | 重量浓度% | 在25℃针入值dmm(10-4m) | R&B℃ | C-B℃ | w.T°范围℃ | 动态粘度 | ||||||||
单体类型 | 平均Mp | W% | 单体类型 | A1Mp | A2Mp | n- | 平均nb | 160℃Pa.s | 180℃Pa.s | |||||||||
a1 | a2 | |||||||||||||||||
BR-6 | 2.62 | 245000 | 丁二烯 | 53000 | 65.0 | 苯乙烯 | 46000 | 17000 | 3 | 112 | 1.88 | 13 | 250 | 140 | -39 | 176 | 2.6 | 1.1 |
Mp:测量的峰分子量
W:共聚物中弹性体链段的重量%
环球温度140℃和冷弯曲温度-39℃导致工作温度范围增大至179℃,同时在160℃时的动态粘度2.6Pa.s和180℃时的动态粘度1.1Pa.s仍然保持在容易操作的适当范围内。
对于上面给出的实施例1至7,由本发明沥青组合物获得的物理性能概列于表3中。表3 本发明的实施例
共聚物-沥青组分混合物
本发明组合物的物理性能
实施例Nb | 共聚物 | 沥青组合物 | 沥青组合物性能 | |||||
名称 | 混合物重量% | 在25℃针入值dmm(10-4m) | R&B℃ | C-B℃ | 工作温度℃ | 动态粘度 | ||
@160℃Pa.s | @180℃Pa.s | |||||||
1 | BR-1 | 13 | 80/100 | 141 | -46 | 187 | 3.1 | 2.0 |
2 | BR-2 | 13 | 180/200 | 123 | -47 | 170 | 2.9 | 1.6 |
3 | BR-3 | 13 | 180/200 | 104 | -18 | 122 | 2.1 | 1.2 |
4 | BR-4 | 13 | 80/100 | 111 | -48 | 159 | 2.2 | 1.5 |
5 | BR-5 | 13 | 180/200 | 142 | -39 | 181 | 3.2 | 2.0 |
6 | BF-6 | 13 | 180/200 | 132 | -44 | 176 | 2.2 | 1.5 |
9 | BF-9 | 13 | 250 | 140 | -39 | 179 | 2.6 | 1.1 |
R&B:环球温度
C-B:冷弯曲温度
Claims (11)
1.沥青组合物,基本上由下列组分组成:
(I)具有按照ASTMD5-75测定的25℃时针入度3至30mm的沥青组分,和
(II)至少一种嵌段共聚物,该嵌段共聚物由(a)至少一种单乙烯基芳烃,和(b)至少一种共轭二烯烃的聚合单体单元构成,
所述嵌段共聚物包括50至82重量%的具有峰分子量75000至350000并具有通式(Ai-Xj)nY的聚合单体(b),其中Y表示偶联剂残基,“n”大于1,为所述偶联剂的官能团数和侧链(Ai-Xi)数,其中“i”为1至“n”的整数;Ai表示单乙烯基芳烃单体(a)的聚合末端嵌段,Xi弹性链段基本上由聚合共轭二烯烃单体(b)构成,
共聚物(II)在沥青组分(I)中的总量为(I)+(II)总重量的1至20%,
该沥青组合物的特征在于
-所述共聚物含具有至少两种不同峰分子量的嵌段Ai,其中至少一种分子量包括15000至60000,至少一种包括5000至25000,最高峰分子量与最低分子量之比等于或大于1.2,
-具有分子量高于嵌段Ai的数均分子量的嵌段Ai数(d)和具有分子量低于所述平均值的嵌段Ai数(e)各自为聚合末端嵌段Ai的至少5%。
2.根据权利要求1的沥青组合物,其中各嵌段共聚物含其峰分子量为10000至80000的弹性链段Xi。
3.根据权利要求1和2的沥青组合物,其中共聚物包括65至73重量%的聚合单体(b)。
4.根据权利要求1至3的沥青组合物,其中侧链“n”的数值为3至6。
5.根据权利要求1至4的沥青组合物,其中单体(a)为苯乙烯,共轭二烯烃单体(b)为1,3-丁二烯或异戊二烯。
6.根据权利要求1至5的沥青组合物,其中通过具有作为连续相的橡胶相所需的最小共聚物量使嵌段共聚物浓度限制在较低一侧。
7.根据权利要求1至6的沥青组合物,其中嵌段共聚物的重量浓度为8至15%。
8.根据权利要求1至7的沥青组合物,其中比例(c)大于1.4。
9.根据权利要求1至8的沥青组合物,其中嵌段Ai的数值(d)和(e)每一个为聚合末端嵌段Ai总数的至少25%。
10.根据权利要求1至9的沥青组合物,其中存在各种添加剂或填料以增强由其制备的最终材料的特定性能。
11.根据权利要求1至10的沥青组合物在生产盖屋顶或防水膜或材料中的用途。
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