DE2041513A1 - Bitumen composition and process for their production - Google Patents
Bitumen composition and process for their productionInfo
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Description
W. R. Grace & Co. (Prio 22. August 19Ö9 -W. R. Grace & Co. (priority 22 August 19Ö9 -
u-s- u - s -
62, Whittemore Avenue62, Whittemore Avenue
Cambridge, Mass. / V.St.A. Hamburgj „. Auguet mo Cambridge, Mass. / V.St.A. Hamburgj ". Auguet mo
Bitumenzusammensetsung sowie Verfahren zu deren HerstellungBitumen composition and process too their manufacture
Die Erfindung betrifft BitumenzusammensetZungen mit einem λ hohen Anteil an Kautschuk; die Zusammensetzungen lassen sich leicht in einfachen Vorrichtungen durch Vermischen eines geschmolzenen oder durch Zusatz eines Strecköls flüssig gemachten Bitumens mit einem flüssigen Polybutadien mit endständigen Halogenatomen sowie anschließende, su einem geeigneten Zeitpunkt erfolgende Zugabe eines organischen Amins als Katalysator zur KettenVerlängerung und Vernetzung herstellen.The invention relates to bitumen compositions with a λ high proportion of rubber; The compositions can easily be prepared in simple devices by mixing a molten bitumen or a bitumen made liquid by the addition of an extender oil with a liquid polybutadiene having terminal halogen atoms and then adding an organic amine as a catalyst for chain extension and crosslinking at a suitable time.
Mit der Erfindung werden somit kautschukhaltige Bitumen-Zusammensetzungen erhalten, die sich schnell bei verhältnismäesig tiefen Temperaturen und mit besonders einfachen Vorrichtungen herstellen lassen; das Vermischen des Kautschuks mit dem Bitumen kann an jeder beliebigen Stelle durchgeführt werden. Die Zusammensetzungen enthalten Kautschuk und Bitumen in Verhältnissen, welche bislang inWith the invention, rubber-containing bitumen compositions are thus obtained which can be produced quickly at relatively low temperatures and with particularly simple devices; the mixing of the rubber with the bitumen can be carried out at any point. The compositions contain rubber and bitumen in proportions that were previously in
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der Praxis nicht erreichbar waren; darüber hinaus haben sie eine einstellbare Viskosität. Die Zusammensetzungen können als Straßenbelag Verwendung finden, ohne daß dabei hohe Temperaturen erforderlich sind, wie sie normalerweise bei Verarbeitung derartiger Zusammensetzungen angewendet werden müssen.were not available in practice; in addition, they have an adjustable viscosity. The compositions can be used as a road surface without the high temperatures required, as they normally are must be used when processing such compositions.
Es wurde überraschend gefunden, daß sich derartige Zusammensetzungen erhalten lassen, wenn man zunächst ein flüssig gemachten Bitumen mit einem flüssigen Polybutadien mit endständigen Halogenatomen vermischt und anschließend ein organisches Amin zusetzt, das die Vulkanisation des Polybutadiene zu einer kautschukartigen Konsistenz katalysiert. Das katalysatorhaltige Gemisch kann man aushärten lassen, ohne daß irgendwelche weiteren Schritte erforderlich sind, oder man kann es zunächst auf ein Substrat aufbringen und auf demselben aushärten lassen.It has been found, surprisingly, that compositions of this type can be obtained if one first has a liquefied bitumen mixed with a liquid polybutadiene with terminal halogen atoms and then an organic amine is added, which catalyzes the vulcanization of the polybutadiene to a rubbery consistency. The catalyst-containing mixture can be cured without any further steps, or it can be applied to a substrate first apply and cure on the same.
Die erfindungsgemäßen Bitumenzusameensetzungen enthalten neben einem Bitumen ein flüssiges Polybutadien mit endständigen Halogenatomen sowie ein organisches Amin als Härter oder ein Reaktionsprodukt aus dem Polybutadien und dem organischen Amin.The bitumen compositions according to the invention contain in addition to a bitumen, a liquid polybutadiene with terminal halogen atoms and an organic amine as Hardener or a reaction product of the polybutadiene and the organic amine.
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Die auf die Verwendung dieser bestimmten flüssigen Kautschuk ty pen zuruckzufUhrendenVorteile sind auffallend. Zunächst einmal kann das Vermischen der Bestandteile leicht und schnell erfolgen, ohne daß eine zeit- und energieverschwendende Mastizierung und Dispergierung nötig ist, wie sie herkömmlicherweise beim Versetzen von Bitumen mit Kautschuk erforderlich sind* Bis die Wirkung des Aminkatalysators eingetreten ist (was sich voll steuern läßt), Weisen die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen eine ver- " hältnismäßig niedrige Viskosität auf, so daß beispielsweise beim Aufschäumen und Gelieren keine besonderen Schwierigkeiten eintreten. Der Mischvorgang läßt sich weiter dadurch vereinfachen, daß man das Bitumen mit einem nichtflüchtigen Kohlenwasserstofföl verdünnt, so daß die Anwendung niedrigerer Temperaturen ausreicht. Die Steuerung der Viskosität des Gemisches kann dadurch erreicht werden, daß man die Zugabe des Katalysators teilweise oder ganz verzögert, bis die Aushärtung tat- |The advantages attributable to the use of these particular types of liquid rubbers are striking. First of all, mixing the ingredients can be easy and take place quickly, without the need for time-consuming and energy-wasting mastication and dispersion, such as they are traditionally required when adding rubber to bitumen * until the amine catalyst has taken effect (which can be fully controlled), If the compositions according to the invention have a relatively low viscosity, so that, for example, when foaming and gelling no special Difficulties arise. The mixing process can be further simplified by using the bitumen diluted with a non-volatile hydrocarbon oil so that the use of lower temperatures is sufficient. Control of the viscosity of the mixture can be achieved by stopping the addition of the catalyst partially or completely delayed until curing did- |
sächlich stattfinden soll. Eine weitere Steuerung hinsichtlieh der gewünschten Topfzeit läßt sich dadurch erreichen, daß nan einen bestimmten Aminkatalysator auswählt.should actually take place. A further control with regard to the desired pot life can thereby be achieved achieve that nan selects a specific amine catalyst.
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Die Zusammensetzungen können für verschiedene Zwecke Anwendung finden, welche bislang für kautschukhaltige Bitumenzusammensetzungen nicht in Frage kamen. Daß dies überhaupt möglich ist, ist auf die überraschende Verträglichkeit des flüssigen Polybutadiene mit endständigem Halogen mit dem Bitumen zurückzuführen; die Verträglichkeit ist so gut, daß auch die weitere Polymerisation des niedermolekularen Kautschuk selbst oder beispielsweise als Komplex mit Asphalt nicht gestört wird.The compositions can be used for various purposes, which heretofore for rubber-containing Bitumen compositions were out of the question. That this at all possible is due to the surprising tolerability recycle the liquid halogen-terminated polybutadiene with the bitumen; the compatibility is so good that the further polymerization of the low molecular weight rubber itself or for example as a complex with asphalt is not disturbed.
Geeignete Bitumenarten sind native Asphalte, pyrogene Asphalte und Pech verschiedener Herkunft, z.B. Trinidad-Asphalte, Erdöl-Asphalte, Kohlenteerpech und Harze aus der Crackung von Naphtha zur Herstellung von äthylenischen Verbindungen. Solche nicht-oxydierten Bitumenprodukte, die für den Straßenbau, die Auskleidung von Kanalrohren, das Decken von Dächern und ähnliche Zwecke geeignet sind, werden bevorzugt. Das Bitumen kann mit einem Kohlenwasserstofföl vor dem Zumischen des Kautschuk verdünnt werden; dies kann aus verschiedenen Gründen günstig sein, beispielsweise zur Erleichterung des anschließenden Mischvorgangeβ und zur Ermöglichung niedrigerer Mischtemperaturen. Geeignete öle sind nicht-flüchtige Erdölfraktionen und ähnliche flüssige Kohlenwasserstoffe mit einem Anfangssiedepunkt von nicht weniger als 1190CSuitable types of bitumen are native asphalt, pyrogenic asphalt and pitch of various origins, for example Trinidad asphalt, petroleum asphalt, coal tar pitch and resins from the cracking of naphtha for the production of ethylene compounds. Such non-oxidized bitumen products suitable for road construction, sewer pipe lining, roofing, and the like are preferred. The bitumen can be diluted with a hydrocarbon oil before the rubber is mixed ; this can be beneficial for various reasons, for example to facilitate the subsequent mixing process and to enable lower mixing temperatures. Suitable oils are non-volatile petroleum fractions, and similar liquid hydrocarbons having an initial boiling point of not less than 119 0 C.
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Nit Bitumen verträgliche organische Flüssigkeiten mit niedrigerem Siedepunkt sind ebenfalls verwendbar, vorausgesetzt, daß ihre Verflüchtigung in situ nicht zu Schwierigkeiten führt» Im allgemeinen finden 20 bis 50 Teile öl und 50 bis 80 Teile Bitumen Anwendung.Organic liquids compatible with bitumen with lower boiling points are also useful, provided that their in situ volatilization does not cause difficulties leads »In general, 20 to 50 parts of oil and 50 to 80 parts of bitumen are used.
Das Polybutadien hat gürastigerweise ein mittleres Molekulargewicht von weniger als 10 000, vorzugsweise von etwa 5 000; es besteht aus verhältnismässig kurzen Ketten g von Butadieneinheiten mit einem endständigen Kalogenatom, welches direkt an eine endständige Gruppe gebunden ist, bei der es sich um einen Allyl- oder Vinylrest oder ein primäres oder sekundäres Kohlenstoffatom handeln kann. Qünstigerweise finden 1 bis 15 Teile flüssiger Kautschuk auf 100 Teile der Bitumenphase Anwendung, obgleich das Mischverfahren gemäß Erfindung sicherlich die wirksame Einarbeitung von wesentlich größeren Mengen an flüssigem Kautschuk ermöglicht. In einem kompatiblen System können dies· niedermolekularen Polymeren durch Kettenverlängerung polymerisiert oder vernetzt werden, und zwar mit Hilfe d·· Amins über ionisch· Bindungen· Irgendein Amin einschließlich Ammoniak, vorzugsweise «in aliphatisch» tertiär·* Polyanin ist dafür geeignet. Tertltre Monoamine wirken kettenabbrechend, Diamine dagegen kettenverllngernd The polybutadiene advantageously has an average molecular weight of less than 10,000, preferably of about 5,000; it consists of relatively short chains g of butadiene units with a terminal calogen atom which is bonded directly to a terminal group which can be an allyl or vinyl radical or a primary or secondary carbon atom. Conveniently, 1 to 15 parts of liquid rubber are used per 100 parts of the bitumen phase, although the mixing process according to the invention certainly enables the effective incorporation of much larger amounts of liquid rubber. In a compatible system, these low molecular weight polymers can be polymerized or crosslinked by chain extension, with the aid of the amine via ionic bonds. Any amine including ammonia, preferably "in aliphatic" tertiary * polyanine is suitable for this. Tertiary monoamines break the chain, diamines, on the other hand, lengthen the chain
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und Amine höherer Funktionalität vernetzend. Geeignete Polyamine sind unter anderem methyliertes Triäthylentetramin, methyliertes Hexamethylendiamin, Triäthylentetramin, Tridimethylaminophenol, Hexamethylentetramin, 1,3-Di-Cl'-pyridyl)-propan, l^-Di-Cl'piperidyD-propan, Di-(4-picolyl)-arain, Tris- /"l-(2-methyl)-aziridinyl7-phosphinoxyd (MAPO) sowie Bis- £l-(2-methyl)-aziridinyl 7-phenylphosphinoxyd. and crosslinking amines of higher functionality. Suitable polyamines include methylated triethylenetetramine, methylated hexamethylenediamine, triethylenetetramine, Tridimethylaminophenol, hexamethylenetetramine, 1,3-Di-Cl'-pyridyl) -propane, l ^ -Di-Cl'piperidyD-propane, Di- (4-picolyl) -arain, tris- / "1- (2-methyl) -aziridinyl-7-phosphine oxide (MAPO) and bis- £ 1- (2-methyl) aziridinyl 7-phenylphosphine oxide.
Ein interessanter Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das Bitumen/Polymergemisch mit einer für den jeweils geplanten Anwendungszweck günstigen Geschwindigkeit vulkanisiert werden kann, indem man beispielsweise 1) die Zugabe des Aminkatalysators verzögert, 2) den Aminkatalysator entsprechend seiner Vulkanisationszeit (die zwischen Minuten und Wochen liegen kann) auswählt, 3) die Vulkanisationstemperatur steigert oder erniedrigt, 1I) eine Kombination von kettenverlängernden und vernetzenden Aminen verwendet und diese dem Gemisch ent weder gemeinsam oder nacheinander zufügt und 5) das flüssige Polymere entsprechend der relativen Reaktions fähigkeit der endständigen Halogenatome und der Bndgruppen der Ketten auswählt, wobei die Reaktionsfähigkeit mit den Aminen für die Halogene in der Reihenfolge Jod, Brot und Chlor abnimmt und für die endständigen Oruppen in der An interesting aspect of the process according to the invention is that the bitumen / polymer mixture can be vulcanized at a speed that is favorable for the intended application, for example by 1) delaying the addition of the amine catalyst, 2) the amine catalyst according to its vulcanization time (which is between minutes and Weeks) selects, 3) increases or decreases the vulcanization temperature, 1 I) uses a combination of chain-extending and crosslinking amines and adds these to the mixture either together or in succession and 5) the liquid polymer according to the relative reactivity of the terminal halogen atoms and of the Bndgruppen of the chains, the reactivity with the amines for the halogens in the order iodine, bread and chlorine decreases and for the terminal groups in the
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Reihenfolge Ally!rest, primäres Kohlenstoffatom, sekundäres Kohlenstoffatom und Vinylrest abnimmt. Diese verschiedenen Maßnahmen zur Steuerung der Vulkanisationsgeschwindigkeit können gegebenenfalls auch miteinander kombiniert werden.Order of allyl residue, primary carbon atom, secondary carbon atom and vinyl residue decreases. These different Measures to control the vulcanization rate can optionally also be combined be combined.
Es ist deutlich, daß die Zusammensetzungen für die verschiedensten Anwendungen geeignet sind, unter anderem auch dort, wo bislang herkömmliehe kautschukhaltige Bitumenmassen Verwendung fanden» Beispielsweise lassen sie sich vorteilhafterweise zum Dachdecken, zum Abdichten gegen Wasser, im Straßenba» und für Reparatumarbeiten einsetzen·It is clear that the compositions for the most diverse Applications are suitable, including where previously conventional rubber-containing Bitumen compounds were used »For example, they can be used advantageously for roofing, for sealing against water, in the street and for repair work insert·
Zur näheren Erläuterung der Erfindung sollen die folgenden Beispiele dienen, in denen alle Angaben in Teilen und Prosenten immer auf das Gewicht bezogen sindοThe following examples are intended to provide a more detailed explanation of the invention, in which all information is given in parts and Prosents are always based on weight
60 Teile eines geschmolzenen Erdölasphalts (Ring- und Kugelerweichungepunkt 82°C) und 40 Teile eines Mineralöls (Erdölkohlenwaseerstoff-Fraktion mit einem Anfangssiedepunkt von lli9°C) wurden bei etwa 570C gemeinsam gerührt, bis eine Lösung erhalten wurde. Das Rühren und Erwärmen60 parts of a molten petroleum asphalt (ring and Kugelerweichungepunkt 82 ° C) and 40 parts of a mineral oil (Erdölkohlenwaseerstoff fraction with an initial boiling point of lli9 ° C) were stirred together at about 57 0 C, was obtained until a solution. The stirring and heating
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wurde fortgesetzt, während 10 Teile eines flüssigen Polybutadiene mit endständigen Allylbroinidgruppen (mittleres Molekulargewicht ungefähr 5 000, spezifisches Gewicht 0,95, Brookfield-Viskosität 650 cP bei 25°C und 50 cP bei 80°C) und anschließend 0,4 Teile eines methylierten Triathylentetramins (MTETA) zugesetzt wurden. Nach höchstens 30 Minuten wurde unter Verwendung einer geeigneten üblichen Mischvorrichtung für Flüssigkeiten eine kautschukhaltige Zusammensetzung von großer Brauchbarkeit erhalten, welche auf verschiedene Substrate aufgebracht werden kann und sich bei 12i°C innerhalb weniger Minuten oder bei Raumtemperatur innerhalb von mehreren Tagen mit reproduzierbaren Eigenschaften vulkanisieren läßt.was continued while 10 parts of a liquid allylbroinide-terminated polybutadiene (middle Molecular weight about 5,000, specific gravity 0.95, Brookfield viscosity 650 cP at 25 ° C and 50 cP at 80 ° C) and then 0.4 part of a methylated Trietylenetetramine (MTETA) was added. After at most 30 minutes was made using an appropriate usual Mixing device for liquids containing rubber Obtained a composition of great utility which can be applied to various substrates and at 12 ° C within a few minutes or at room temperature can be vulcanized within several days with reproducible properties.
200 Teile Kohlenteer (Firma Koppers, Englsx—Viskosität 26 bis 40 bei 50°C) wurden zusammen mit 16 Teilen des Polybutadiene gemäß Beispiel i unter Rühren auf 540C erwärmt. 3,2 Teile eines Aminkatalysators (Versamid 140, ein Polyamidharz der Firma General Mills, mit einem Air.inwert von 350 bis 400, einer Viskosität von 125 bis 175 cP bei 25°C und einem spezifischen Gewicht von 0,97) wurden anschließend zugefügt und das Rühren wurde fortgesetzt, bis das Gemisch homogen war. Die erhaltene Zusammensetzung200 parts of coal tar (Koppers Company, Englsx viscosity 26 till 40 at 50 ° C) were mixed together with 16 parts of Polybutadiene according to Example I with stirring at 54 0 C heated. 3.2 parts of an amine catalyst (Versamid 140, a polyamide resin from General Mills, with an Air.in value of 350 to 400, a viscosity of 125 to 175 cP at 25 ° C. and a specific gravity of 0.97) were then added and stirring was continued until the mixture was homogeneous. The composition obtained
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konnte für eine schnelle Aushärtung auf höhere Tempera-* türen erhitzt werden, z.B. etwa 20 Minuten lang auf 1040C, oder konnte auf Raumtemperatur gekühlt werden, was zu einer langsameren Vulkanisation führt.for example, could be heated for a rapid curing at higher temperature * doors, about 20 minutes is long cooled to 104 0 C, or could to room temperature, resulting in a slower vulcanization.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1970-08-20 FR FR7030611A patent/FR2059042A5/fr not_active Expired
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR2537982A1 (en) * | 1982-12-21 | 1984-06-22 | Toyo Soda Mfg Co Ltd | PROCESS FOR PREPARING RUBBER COMPOSITION AND ASPHALT |
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GB1269302A (en) | 1972-04-06 |
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