DD221461A1 - PROCESS FOR BINDER PRODUCTION FOR THE MODIFICATION OF COATINGS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bindemittels fuer die Modifizierung von Bitumen-, Teer- und Pechgemengen mit oder ohne anderen Zusatzstoffen durch Copolymerisation von Dienen mit Vinylidencarbonsaeure, 56 bis 60 % Styren und/oder ringsubstituierten Styrenen in Anwesenheit von maximal 0,5 % Emulgator. Polymerisiert wird in 3 Temperaturstufen bis zu einem nahezu vollstaendigen Umsatz und einer durchschnittlichen Teilchengroesse von ueber 2 000 Angstroem. Solche Bindemittel sind insbesondere geeignet fuer Beschichtungsmassen auf Metallen in Kombination mit Produkten, die bei der Verkokung von Braunkohle zu BHT-Koks entstehen. Es wird eine bessere Resistenz gegen Absetzen, eine bessere Haftung an Eisen bzw. Stahl und eine hoehere Filmfestigkeit erreicht.The invention relates to a process for the preparation of a binder for modifying bitumen, tar and pitch mixtures with or without other additives by copolymerization of dienes with vinylidenecarboxylic acid, 56 to 60% styrene and / or ring-substituted styrenes in the presence of a maximum of 0.5%. emulsifier. Polymerization is carried out in 3 temperature steps up to a nearly complete conversion and an average particle size of more than 2 000 Angstroem. Such binders are particularly suitable for coating compositions on metals in combination with products resulting from the coking of brown coal to BHT coke. Better resistance to settling, better adhesion to iron or steel and higher film strength is achieved.
Description
Verfahren zur Bindemittelherstellung für die Modifizierung von BeschichtungsmassenBinder manufacturing process for the modification of coating compositions
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bindeinitte!herstellung für die Modifizierung von Beschichtungsmassen auf der Basis eines carboxylierten Copolymerisatlatex. Durch die erfindungsgemäße Herstellungsweise wird eine verbesserte intermolekulare Wechselwirkung zwischen diesem Bindemittel und Bitumen-, Teer- oder Pech bzw. deren Gemengen bewirkt.The invention relates to a process for the manufacture of binders for the modification of coating compositions based on a carboxylated copolymer latex. By the method of preparation according to the invention an improved intermolecular interaction between this binder and bitumen, tar or pitch or their mixtures is effected.
Die Anwendung von carboxylgruppenhaltigeη Elastlatices in BeSchichtungsmassen auf Basis wäßriger Polymerdispersionen für den Korrosionsschutz von Metallen ist "bekannt und wird u. a. in der DB-PS 202 297 beschrieben. Es ist jedoch schon seit mehreren Jahren bekannt, daß die Sprengung von Betonelementen nicht an erster Stelle durch Auslaugen, Basenaustausch, Auskristalisieren oder Ausblühen verursacht wird, sondern durch Unterrostung.The use of carboxyl group-containing elastomers in coating compositions based on aqueous polymer dispersions for the corrosion protection of metals is known and is described, inter alia, in German Patent Specification No. 202 297. However, it has been known for several years that blasting of concrete elements is not the first priority Leaching, base exchange, Auskristalisieren or blooming is caused, but by undercutting.
Unter Korrosion versteht man die unbeabsichtigte Zerstörung von Werkstoffen. Manchmal kann die Serstörung eines Werkstoffes die Zerstörung eines anderen zu IPolge haben, obwohl dieser Werkstoff allein nicht korrodiert hätte. Dies kann z. B. bei Elementen aus Beton mit Metallbewehrung geschehen. Das Rosten des Metalls innerhalb der Betonelemente führt zur Sprengung des Betons und letztendlich zu einer allmählichen vollständigen Zerstörung des Elements. Insbesondere bei Betonelementen, die im Wohnungsbausektor eingesetzt werden, ergeben sich hieraus große volkswirtschaftliche Verluste und Gefahrenmomente..Corrosion is the inadvertent destruction of materials. Sometimes the failure of one material may cause the destruction of another, even though this material alone would not have corroded. This can be z. B. happen on concrete elements with metal reinforcement. The rusting of the metal within the concrete elements leads to the demolition of the concrete and ultimately to a gradual complete destruction of the element. In particular with concrete elements, which are used in the housing sector, this results in large economic losses and dangerous moments.
Das Korrosionsverhalten der Bewehrung wird nicht nur durch die Stellung des eingesetzten tie tails in der elektrochemischen Spannungsreihe bestimmt, sondern auch durch die vorhandenen Fremdstoffe bzw. Beimengen in den Metallen und durch die Zusammensetzung des Baustoffes. Da die Korrosion von hochpolymeren Werkstoffen infolge ihrer hohen chemischen Beständigkeit relativ unbedeutend ist, liegt es auf der Hand, daß man diese Eigenschaft u. a. auch für den Korrosionsschutz von Metallen nutzt.The corrosion behavior of the reinforcement is determined not only by the position of the tie used in the electrochemical series, but also by the presence of foreign substances or admixtures in the metals and by the composition of the building material. Since the corrosion of high polymer materials due to their high chemical resistance is relatively insignificant, it is obvious that this property u. a. also used for the corrosion protection of metals.
Gemäß Brockhaus ABC Chemie, Band 1 A -K, TEB E, A. Brockhausverlag Leipzig, 1971, Seite 724, ist ein Korrosionsschutz durch überzüge als Trennschicht zwischen Metall und Korrosionsmittel am meisten verbreitet. Problematisch hierbei ist immer die Beschaffenheit der Oberfläche des Metalls, das prinzipiell eine sorgfältige Oberflächenvorbereitung -voraussetzt. Jedoch kann auch z. B. durch Schweißstellen auf der zu behandelnden Metallflache eine andere Adhäsion oder Haftwirkung der Moleküle an den Grenzflächen auftreten.According to Brockhaus ABC Chemistry, Volume 1 A -K, TEB E, A. Brockhausverlag Leipzig, 1971, page 724, corrosion protection by coatings as a separating layer between metal and corrosive agent is the most common. The problem here is always the nature of the surface of the metal, the principle requires a careful surface preparation -voraussetzt. However, z. B. by welds on the metal surface to be treated, a different adhesion or adhesion of the molecules occur at the interfaces.
In der DD-PS 129 662 werden BeSchichtungsmasseη aus Kombinationen synthetischer Xatices mit funktioneilen Gruppen und üblicher bekannter Einsatzstoffe beschrieben. Die üblichen eingesetzten Agentien wie anorganische Pigmente, Weichmacher usw. reagieren meistens destabilisierend auf Temperaturerhöhungen oder rufen durch eine langsame Salzkonzentrationserhöhung eine Phasentrennung hervor. Die Korrosionsschutzbeschichtungen gemäß DD-PS 129 662 und 146 613 mit ihren wesentlichen Vor- und ETachteilen, sind jedoch nur für einen Korrosionsschutz von Metallflächen geeignet, die nicht umschlossen sind, wie z. B. von Metallbewehrungen in Betonelementen, sondern z. B. für Autounterbodenschutz.DD-PS 129 662 describes coating compositions of combinations of synthetic xatices with functional groups and customary known starting materials. The usual agents used, such as inorganic pigments, plasticizers, etc., usually react destabilizing to temperature increases or cause a phase separation by a slow increase in salt concentration. The corrosion protection coatings according to DD-PS 129 662 and 146 613 with their essential advantages and disadvantages, but are only suitable for corrosion protection of metal surfaces that are not enclosed, such. B. of metal reinforcements in concrete elements, but z. B. for car underbody protection.
Der Zerstörung von Bauelementen mit Metallbewehrungen, wie z. B. Geflechten oder Geweben oder Baublechen,wird entgegengewirkt durch Schutzübersüge; man spricht von Schutzverfahren. Solche Schutzüberzüge bestehen meistens aus Teer ,oder Pech. Zur Verbesserung der Haftung werden die ursprünglich eingesetzten lösungsmittel immer mehr durch wäßrige Emulsionen ersetzt, da hier neben den wirtschaftlichen Vorteilen auch die Umweltverschmutzung verringert wird. Ferner liegt ein wesentlicher Vorteil darin, daß wäßrige Dispersionen oder Emulsionen auf nassen Untergründen aufgebracht werdenThe destruction of components with metal reinforcements, such. B. braids or fabrics or Baublechen is counteracted by Schutzübersüge; one speaks of protective procedures. Such protective coatings usually consist of tar or pitch. To improve the adhesion, the solvents originally used are increasingly being replaced by aqueous emulsions, since in addition to the economic advantages, environmental pollution is also reduced. Furthermore, a significant advantage is that aqueous dispersions or emulsions are applied to wet substrates
können, was "bei lösungsmittelhaltigen Produkten nicht möglich, ist.can "what is not possible with solvent-based products".
Für Schutziiberzüge unterscheidet man je nach Einsatzgut verschiedene Teere, wie z. B. Steinkohlen-, Braunkohlen-, Holz-, Knochen- und Fettteer« Im internationalen Maßstab werden meist nur Steinkohlen- bzw. Öl- oder Braunkohlenteer eingesetzt. Bei der Herstellung entstehen mehrere Verbindungen, die zum Teil noch im Teer enthalten sind. So enthält Steinkohlenteer überwiegend aromatische Verbindungen und Braunkohlenteer überwiegend aliphatische Kohlenwasserstoffe.For Schutziiberzüge a distinction depending on the feed different tars, such. B. Coal, lignite, wood, bone and fat tar "On an international scale, only hard coal or oil or lignite coal tar are used. During production, several compounds are formed, some of which are still contained in the tar. For example, coal tar contains predominantly aromatic compounds and brown coal tar predominantly aliphatic hydrocarbons.
Aus mehreren Gründen werden den Schutzmassen Bindemittel auf der Basis Hochpolymerer zugegeben. Hierdurch wird u. a. die Haftung verbessert, doch auch die Filmbeschaffenheit durch Undurchlässigkeit erhöht. Aus Stabilitätsgründen ist eine Verträglichkeit aller Komponenten notwendig, da sonst die unstabilen Massen schnell ausfallen und/oder auch ungleichmäßige Schutzfilme bilden. Normale wäßrige Emulsionspolyraerisate sind daher nicht geeignet, da die Haftung ungenügend ist, der hohe Emuig at or ge halt die Wasserresistenz negativ beeinflußt und keine Beständigkeit gegen die im Teer enthaltenen Verbindungen gegeben ist.For several reasons binders based on high polymers are added to the protective compositions. This will u. a. improves the adhesion, but also enhances the film texture by impermeability. For stability reasons, a compatibility of all components is necessary, since otherwise the unstable materials precipitate quickly and / or also form uneven protective films. Normal aqueous emulsion Polyraerisate are therefore not suitable because the adhesion is insufficient, the high Emuig at or halt the water resistance negatively affected and no resistance to the compounds contained in the tar is given.
Die hohe Bedeutung der Verkokung von Braunkohle nach dem Braunkohlenhochtemperaturverfahren (BHT-Verfahren) für unsere Wirtschaft hat automatisch zur Folge, daß das Angebot von BHT-Teer und Pech größer wird. Letztere enthalten jedoch Verbindungen, die korrodierend auf Metalle und auch destabilisierend auf bekannte Bindemittel einwirken. Insbesondere sind hier Phenole und Kreosot zu nenen, auch Stickstoffverbindungen in Farm Pyridinbasen und schwefelhaltige Körper, vor allem Thiophenhomologe.The great importance of brown coal coking according to the brown coal high temperature method (BHT) for our economy automatically means that the supply of BHT tar and pitch will increase. The latter, however, contain compounds which have a corrosive effect on metals and also destabilizing known binders. In particular, phenols and creosote are here nenen, and nitrogen compounds in farm pyridine bases and sulfur-containing body, especially Thiophenhomologe.
Ziel der Erfindung ist es, ein Bindemittel herzustellen, das in Kombination mit Gemengen aus Bitumen, Teer oder Pech, insbesondere solchen aus der BHT-Verkokung, mit oder ohne anderen Zusatzstoffen für BeSchichtungsmassen mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich Absatzbildung, Haftung an Eisen und/oder Stahl und erhöhter Pilmfestigkeit geeignet ist.The aim of the invention is to produce a binder which in combination with mixtures of bitumen, tar or pitch, in particular those from the BHT coking, with or without other additives for coating compositions with improved properties with respect to heel formation, adhesion to iron and / or steel and increased pitting resistance.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren für ein Bindemittel zur Modifizierung von Beschichtungsmassen zu entwickeln, das den obigen Anforderungen genügt.The invention has for its object to develop a manufacturing method for a binder for modifying coating compositions, which meets the above requirements.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Diene mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, z. B. Butadien-1,3, mit konjugiert äthylenisch ungesättigten Carbonsäuren und 56 bis 60 <fo Styren oder ringsubstituierter Styrene in Gegenwart von höchstens 0,5 $ Emulgator in wäßriger Emulsion in 3 Temperaturstufen wie folgt polymerisiert werden:The object is achieved in that dienes having 4 to 8 carbon atoms, for. B. 1,3-butadiene, with conjugated ethylenically unsaturated carboxylic acids and 56 to 60 <fo styrene or ring-substituted styrenes in the presence of at most 0.5 $ emulsifier in aqueous emulsion in 3 temperature stages are polymerized as follows:
20 $> der Monomeren werden bei Temperaturen $ 20 > of the monomers are at temperatures
unter 65 °C,below 65 ° C,
70 "ρ der Monomeren zwischen 65 und 80 0C und der Rest der Monomeren über 80 0C nahezu vollständig70 "ρ of the monomers between 65 and 80 0 C and the rest of the monomers above 80 0 C almost completely
derart umgesetzt, daß ein latex mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von größer als 2.000 Angström entsteht.implemented such that a latex having an average particle size of greater than 2,000 angstroms is formed.
Als konjugierte Diene v/erden solche mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, insbesondere ein Dien mit 4 bis 6 KohlenstoffatomenAs conjugated dienes, those having 4 to 8 carbon atoms, in particular a diene having 4 to 6 carbon atoms, are used
vorzugsweise Butadien-1,3 eingesetzt. Wenn es einen Alkylsubstituenten aufweist, so enthält die Alkylgruppe 1 bis 2 Kohlenstoff atome. Vorzugsweise handelt es sich da"bei um die Methylgruppe. Beispiele für geeignete Alkylsubstituierte Butadiene sind Isopren, Piperylen und 2,3-Dimethylbutadien-1,3, wobei Isopren bevorzugt ist.preferably butadiene-1,3 used. If it has an alkyl substituent, the alkyl group contains 1 to 2 carbon atoms. Preferred examples of suitable alkyl-substituted butadienes are isoprene, piperylene and 2,3-dimethylbutadiene-1,3, with isoprene being preferred.
Als erfindungsgemäß verwendbare äthylenisch ungesättigte Carbonsäureverbindungen seien genannt: Acrylsäure, Methacrylsäure, Kroton-, Itakon- und Fumarsäure.The ethylenically unsaturated carboxylic acid compounds which can be used according to the invention include: acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid and fumaric acid.
Erfindungsgemäß können bekannte anionogene Emulgatoren wie Alkylasylsulfonate, sulfatierte Ester von Fettsäuren, Uatriumlaurylsulfat einzeln oder im Gemisch eingesetzt werden. Solche Emulgatoren sind auch gut-verträglich mit nichtionogenen Emulgatoren wie beispielsweise Alkylphenolpolyäthoxyläthanolen oder sonstigen Polyglykolathern, die bei der Umsetzung von 3 bis 30 Mol Äthylenoxid mit Fettalkoholen mit 10 bis 20 C-Atomen entstehen und häufig als Dispergiermittel in Pigmenten oder sonstigen Dispersionen enthalten sind und so in eine Beschichtungsmasse gelangen.According to the invention, it is possible to use known anionogenic emulsifiers, such as alkylasylsulfonates, sulfated esters of fatty acids, sodium lauryl sulfate, individually or in a mixture. Such emulsifiers are also well-tolerated with nonionic emulsifiers such as Alkylphenolpolyäthoxyläthanolen or other polyglycol ethers, which arise in the reaction of 3 to 30 moles of ethylene oxide with fatty alcohols having 10 to 20 carbon atoms and are often included as dispersants in pigments or other dispersions and so get into a coating mass.
Als Polymerisationsinitiatoren sind die üblichen Polymerisationskatalysatoren für Emulsionspolymerisationen, insbesondere wasserlösliche peroxidische Katalysatoren, wie Ammoniumpersulfat, Kalium-, Uatriumpersulfat und Wasserstoffperoxid geeignet. Außerdem können auch wasserlösliche Azo-Suitable polymerization initiators are the customary polymerization catalysts for emulsion polymerizations, in particular water-soluble peroxidic catalysts such as ammonium persulfate, potassium, sodium persulfate and hydrogen peroxide. In addition, water-soluble azo
w. verbindungen, die in wäßriger Lösung bei Temperaturen zischen 50 und 100 0C unter Radikalbildung zerfallen, wie Azodiisobuttersäurenitril und -diisobuttersäurediamidjeingesetzt werden. Auch Gemische von Katalysatoren der genannten Art sowie Gemische aus Katalysatoren der genannten Art mit nicht wasserlöslichen Katalysatoren, wie Benzolperoxid oder Cumolhydroperoxid sind möglich. w. decompose to form radicals compounds hiss in aqueous solution at temperatures of 50 and 100 0 C, such as azodiisobutyronitrile and -diisobuttersäurediamidjeingesetzt. Mixtures of catalysts of the type mentioned and mixtures of catalysts of the type mentioned with non-water-soluble catalysts such as benzene peroxide or cumene hydroperoxide are possible.
Weiter sei noch "bemerkt, daß beim Einsatz von Reglern nur schwefelfreie Regler geeignet sind. Schwefel scheintjeinen negativen Einfluß auf die Haftung der Beschichtungsmasse auf Metallen zu haben. Hierauf beruht auch eine der Ursachen der Eigenschaftsverbesserungen der erfinderischen carboxylgruppenhaltigen Polymerisate, da für deren Vernetzung kein Schwefel notwendig ist, wie bei üblichen Butadien/Styrenlatices ohne funktioneile Gruppen.Further, it should be noted that only sulfur-free regulators are suitable when using regulators Sulfur appears to have a negative influence on the adhesion of the coating composition to metals, and this is also due to one of the causes of the property improvements of the inventive carboxyl group-containing polymers, since there is no sulfur for their crosslinking is necessary, as with usual Butadien / Styrenlatices without functional groups.
Die Erfindung soll nachstehend an Beispielen erläutert werden. Die angegebenen Teile und Prozente beziehen sich auf das Gewicht, wobei Beispiel 1 erfindungsgemäß ist und Beispiel 2 den Stand der Technik angibt.The invention will be explained below by way of examples. The stated parts and percentages are by weight, example 1 being according to the invention and example 2 indicating the state of the art.
Ausführungsbeispiele Beispiel 1Exemplary embodiments Example 1
In einem Rührautoklaven werden 552 Tl. Destillat, 8 Tl. Kaliumpersulfat, 2,1 Tl. Uatriumbenzolsulfonat, 4,5 Tl. eines Gemisches von Pumar- und Acrylsäure, 5 Tl. Natriumhydrogencarbonat, 6cTl. Tetrachlorkohlenstoff, 59 Tl. Styren und 39 Tl. Butadien, 3 Stunden unter 65 0C reagieren, danach werden ca. 380 Tl. einer Mischung bestehend aus 293 Tl. Styren und 210 Tl. Butadien zwischen 65 und 80 0C zur Reaktion gebracht, wonach die restliche Menge der Mischung bei einer Temperatur von über 80 0G bis zu einem nahezu 100 i<>-igen Umsatz aller Monomeren weiter reagiert wird. Am Ende der Reaktion wird der pH-Wert auf 7,5 eingestellt.In a stirred autoclave, 552 parts of distillate, 8 parts of potassium persulfate, 2.1 parts of sodium benzene sulfonate, 4.5 parts of a mixture of pumaric and acrylic acid, 5 parts of sodium bicarbonate, 6 cTl. Carbon tetrachloride, 59 parts of styrene and 39 parts of butadiene, reacting for 3 hours under 65 ° C., then about 380 parts of a mixture consisting of 293 parts of styrene and 210 parts of butadiene are reacted between 65 and 80 ° C. after which the remaining amount of the mixture at a temperature of about 80 0 G up to nearly 100 i <> - owned sales of all monomers will react. At the end of the reaction, the pH is adjusted to 7.5.
Hach einein üblichen Emulsionspolymerisations-Zugabeverfahrenwurde mit den gleichen Mengen an Rohstoffen,wie eingesetzt in Beispiel 1, gemäß dem derzeitigen Stand der Technik ein earboxylierter Latex hergestellt.Following an ordinary emulsion polymerization addition procedure, an earboxylated latex was made using the same amounts of raw materials as used in Example 1, according to the current state of the art.
Zum weiteren Vergleich wurde ein handelsüblicher Kautschuklatex mit ca. 51 # Styren und 49 $> Butadien herangezogeneFor further comparison, a commercial rubber latex with about 51 # styrene and $ 49 > butadiene was used
In Tabelle 1 sind einige physikalischen Kenndaten angegeben. Tabelle 1:Table 1 shows some physical characteristics. Table 1:
20 Tl. latex der Beispiele 1 bis 3 wurden mit einer BHT-Teerdispersion, bestehend aus 55 Tl. einer 6 #igen alkalischen Kaseinlösung und 45 Tl. BHT-Teer, gemischt.Twenty Tl of latex of Examples 1 to 3 were mixed with a BHT-Teerdispersion consisting of 55 parts of a 6 #igen alkaline casein solution and 45 Tl. BHT tar.
In Tabelle 2 sind die Werte für die Bildung von Bodensatz gemäß Wassmuth-Boiles angegeben, wobei die Kraft in g gemessen wird, die notwendig ist, um einen Kegel mit bestimmten Abmessungen durch die sedimentierte Schicht auf den Boden zu drücken. 10g bedeuten einen noch gut anrührbaren sehr geringen Bodensatz, 300 g einen harten, nicht mehr anrührbaren Bodensatz.In Table 2, the values for the formation of sediment according to Wassmuth-Boiles are given, whereby the force is measured in g, which is necessary to push a cone with certain dimensions through the sedimented layer to the ground. 10g mean a still very easy to touch sediment, 300 g a hard, no longer touchable sediment.
Weiter wurden auf einer Eisenplatte von 50 x 100 mm 25 g der Mischungen der Beispiele 4 bis 6 gebracht, darauf eine gleiche Platte gelegt und unter gleichem leichtem Druck von 0,1 U/mm2 2 Stunden bei 70 0C getrocknet.Further, 25 g of the mixtures of Examples 4 to 6 were placed on an iron plate of 50 x 100 mm, placed on a same plate and dried under the same slight pressure of 0.1 U / mm 2 for 2 hours at 70 0 C.
In Tabelle 3 ist die Kraft angegeben, die erforderlich ist, um die 2 Eisenplatten voneinander zu trennen. Sie ergibt somit einen Vergleich zur Metallhaftung der verschiedenen Mischungen. ' ·Table 3 shows the force required to separate the 2 iron plates. It thus gives a comparison to the metal adhesion of the various mixtures. '·
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DD221461B1 DD221461B1 (en) | 1988-08-03 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4731399A (en) * | 1985-12-12 | 1988-03-15 | Polysar Financial Services S.A. | Latex modified asphalt foams |
US5212220A (en) * | 1992-03-18 | 1993-05-18 | Shell Oil Company | Water-based emulsions and dispersions of bitumen modified with a functionalized block copolymer |
-
1984
- 1984-03-02 DD DD26049484A patent/DD221461B1/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US4731399A (en) * | 1985-12-12 | 1988-03-15 | Polysar Financial Services S.A. | Latex modified asphalt foams |
US5212220A (en) * | 1992-03-18 | 1993-05-18 | Shell Oil Company | Water-based emulsions and dispersions of bitumen modified with a functionalized block copolymer |
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