-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die
Erfindung betrifft ein Salz eines Polyamins, das in einer Asphaltemulsion,
als ein Katalysator für Urethan,
als ein Chelatbildner, ein Material für Tenside, ein Bergbauflotationsmittel,
ein Material für
Faserweichmacher und dergleichen verwendet wird. Die Erfindung betrifft
auch eine Asphaltemulsionszusammensetzung, die unter Verwendung
des oben erwähnten
Salzes eines Polyamins erhalten wird.
-
STAND DER TECHNIK
-
Bislang
sind aliphatische Amine mit einer geradkettigen Alkylgruppe mit
12 bis 22 Kohlenstoffatomen in einem Emulgator oder dergleichen
für die
Herstellung einer Asphaltemulsion verwendet worden. Da diese Amine
jedoch bei normaler Temperatur Festkörper oder Pasten sind, war
die Handhabung dieser Amine nicht einfach. Trotz Bemühungen,
die traditionell unternommen wurden, um diese Verbindungen zu verflüssigen, existieren
noch die folgenden Probleme.
-
Zum
Beispiel ist eine signifikante Herabsetzung der Oberflächenaktivität verbunden
mit Aminen, die durch ein in US-A-2 930 701 beschriebenes Verfahren,
umfassend die Oxyalkylierung eines Alkylamins oder eines Alkylpropylendiamins,
oder durch ein in US-A-4 561 900 beschriebenes Verfahren, umfassend
die Methylierung eines sekundären
Stickstoffs, erhalten werden. Wenn diese Amine verwendet werden,
muss ihre Zugabemenge als Material grösser sein als die des festen
Amins, oder alternativ, wenn diese Amine für die Herstellung einer Emulsion
verwendet werden, ist eine grössere
Menge an mechanischer Energie erforderlich.
-
Wenn
eine Strasse mit einer Asphaltemulsion befestigt wird, wird ein
Verfahren, wie z. B. eine bituminöse Siegelschicht (slurry seal)
oder Mikrooberflächenbeschichtung
(micro surfacing) verwendet, um die Strasse nach der Befestigung
schnell dem Verkehr zu öffnen.
In diesem Verfahren werden eine Asphaltemulsion, Aggregate und Wasser
in ein Fahrzeug durch einen speziellen Mechanismus, der ihren gegenseitigen Kontakt
verhindert, geladen. Die Asphaltemulsion, Aggregate und Wasser werden
durch einen Mischer gemischt, während
sich das Fahrzeug bewegt und die Mischung auf der Strasse verteilt
wird. In diesem Verfahren ist es erwünscht, dass, wenn die Asphaltemulsion,
Aggregate und Wasser gemischt werden, das Fahrzeug leicht auf der
Mischung läuft
(oder sich bewegt). Die Asphaltemulsion, Aggregate und Wasser sollten
nämlich gut
gemischt werden und die Mischung bedarf eine ausreichenden Fluidität ("Mischbarkeit der
Aggregate"). Wenn
die Mischung auf einer Strasse verteilt wird, findet eine Entemulgierung
wünschenswerterweise
so schnell wie möglich
statt, so dass die Mischung härtet
("schnelle Härtbarkeit"). Eine Mischung,
die innerhalb 1 Stunde nach ihrer Verteilung härtet, so dass die Befestigung
dem Verkehr geöffnet
wird, wird als eine mit einer schnellen Härtungseigenschaft beschrieben.
Da die Härtungszeit
wesentlich in Abhängigkeit
von den Arten der Aggregate und der Temperatur variiert, ist es
erwünscht, dass
die Härtungsgeschwindigkeit
kontrollierbar ist, so dass die Mischung unter verschiedenen Bedingungen
verwendet werden kann.
-
Um
den oben erwähnten
Punkten und erforderlichen Leistungen gerecht zu werden, sind eine
Vielzahl von Emulgatoren für
Asphalt und kationische Asphaltemulsionszusammensetzungen vorgeschlagen
worden.
-
CA-A-953
452 offenbart z. B. eine kationische Asphaltemulsion, in der ein
quaternäres
Ammoniumsalz als Emulgator verwendet wird, und US-A-5 242 492 beschreibt
ein Reaktionsprodukt aus einer Fettsäure mit 20 oder mehr Kohlenstoffatomen
mit einem Polyamin. Keine dieser Techniken genügt jedoch den oben erwähnten Anforderungen.
-
EP-A1-0
438 964 offenbart die Herstellung spezieller Polyamine, umfassend
die Cyanoethylierung eines primären
Amins unter Verwendung von Acrylnitril und Hydrieren des Cyanoethylierungsprodukts.
-
Dementsprechend
ist ein erfindungsgemässes
Ziel die Bereitstellung eines Aminsalzes, das eine Oberflächenaktivität aufweist,
die nicht schlechter ist als die eines Amins auf Grundlage von festem
Talg, und eine hervorragende Bearbeitbarkeit aufweist und die für die Verwendung
bei der Emulgierung von Asphalt oder dergleichen geeignet ist. Ein
weiteres erfindungsgemässes
Ziel ist die Bereitstellung einer Asphaltemulsionszusammensetzung,
die durch Verwendung des Aminsalzes erhalten wird und die schnelle
Härtungseigenschaften
aufweist.
-
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
-
Die
Erfinder haben gefunden, dass ein spezielles Polyamin bei normaler
Temperatur im flüssigen
Zustand vorliegt und dass die Fähigkeit
des speziellen Polyaminsalzes, Asphalt zu emulgieren, nicht vermindert wird,
im Gegensatz zu den herkömmlichen
flüssigen
Aminen. Zudem haben sie gefunden, dass eine Asphaltemulsionszusammensetzung,
enthaltend ein wasserlösliches
Salz des speziellen Polyamins, hervorragend schnelle Härtungseigenschaften
aufweist; mit anderen Worten ist die Asphaltemulsionszusammensetzung
bezüglich
der Mischbarkeit der Aggregate hervorragend; die Härtungszeit
nach dem Befestigen kann durch die hinzugefügte Menge an Füllstoff,
wie z. B. Zement, gelöschter
Kalk und dergleichen, und von Wasser kontrolliert werden; und die
Verwendung dieser Emulsionszusammensetzung ermöglicht es, die Strasse dem
Verkehr 1 Stunde nachdem das Befestigen unter einem weiten Bereich
an Bedingungen beendet ist, zu öffnen.
-
Dementsprechend
stellt die Erfindung ein Polyaminsalz bereit, dargestellt durch
die Formel (1) (hiernach als Polyamin (1) bezeichnet), ein Verfahren
zur Herstellung des Polyaminsalzes, die Verwendung des Polyaminsalzes
in einer Asphaltemulsion und eine Asphaltemulsionszusammensetzung,
enthaltend ein Salz des Amins, das vorzugsweise wasserlöslich ist:
wobei R eine geradkettige
oder verzweigte Kohlenwasserstoffgruppe mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen ist;
x eine Zahl von 1 bis 5 ist; und sowohl y als auch z eine Zahl von
0 bis 5 sind, unter der Massgabe, dass y und z nicht gleichzeitig
0 sind.
-
Ein
bevorzugtes Salz eines Polyamins für die Verwendung in einer Asphaltemulsion
ist ein solches, das hergestellt wird aus einem Amin, welches erhältlich ist
durch Durchführung
der Cyanoethylierung der durch die Formel (2) dargestellten Verbindung
durch Umsetzen von 0,2 bis 3 mol Acrylnitril mit 1 mol der Verbindung oder
Durchführung
der Cyanoethylierung einer durch die Formel (3) dargestellten Verbindung
durch Umsetzen von 1,4 bis (m + 2) mol Acrylnitril mit 1 mol der
Verbindung; und Hydrieren des Cyanoethylierungsprodukts.
-
Die
Erfindung stellt eine Asphaltemulsionszusammensetzung, enthaltend
das oben beschriebene Salz des Polyamins und eine Asphaltemulsion,
umfassend Asphalt, Wasser und ein Polyaminsalz, bereit.
-
Die
Erfindung stellt ein Verfahren zum Emulgieren von Asphalt mit einem
Salz des Polyamins bereit. Asphalt kann mit dem Polyamin und einer
Säure emulgiert
werden, wobei vorzugsweise das Polyamin in 1 Äquivalent oder mehr in bezug
auf die Säure
verwendet wird.
-
Die
Erfindung stellt die Verwendung eines Salzes des Polyamins als Emulgator
für Asphalt
bereit.
-
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
-
In
dem erfindungsgemässen
Salz des Polyamins (1) weist R vorzugsweise 10 bis 20 Kohlenstoffatome im
Hinblick auf die Emulgierbarkeit und vorzugsweise 8 bis 18 Kohlenstoffatome
im Hinblick auf den flüssigen Zustand
bei Normaltemperatur auf. Diesbezüglich weist R am bevorzugtesten
10 bis 18 Kohlenstoffatome auf. Zudem kann die Kohlenwasserstoffgruppe
aus einer Mischung von Kohlenwasserstoffgruppen bestehen. X beträgt vorzugsweise
1 bis 2 und am bevorzugtesten 1. Die Summe von y und z beträgt vorzugsweise
1 bis 4 und am bevorzugtesten 1 bis 3.
-
Beispiele
des Polyamins (1) umfassen die folgenden Verbindungen. Von diesen
sind im Hinblick auf die Emulgierbarkeit bevorzugte Beispiele (b),
(c), (d), (h) und (i), und die am meisten bevorzugten Beispiele sind
(b), (c) und (d).
-
-
Das
Polyamin (1) wird durch Durchführung
der Cyanoethylierung einer durch die Formel (2) dargestellten Verbindung
(hiernach als Verbindung (2) bezeichnet) oder einer durch die Formel
(3) dargestellten Verbindung (hiernach als Verbindung (3) bezeichnet)
durch Umsetzen von Acrylnitril hiermit und hiernach Hydrieren des
Cyanoethylierungsprodukts erhalten:
wobei R wie oben definiert
ist; und m eine Zahl von 1 bis 3 ist.
-
Spezielle
Beispiele der Verbindung (2) umfassen N-Myristyl-N-aminopropylpropylendiamin,
N-Stearyl-N-aminopropylpropylendiamin,
N-Talgalkyl-N-aminopropylpropylendiamin
und dergleichen.
-
In
der Verbindung (3) ist im Hinblick auf die Emulgierbarkeit m 1 bis
3 und vorzugsweise 1 bis 2. Zudem kann die Gruppe mit m aus einer
Mischung von Gruppen bestehen. Spezielle Beispiele der Verbindung
(3) umfassen Myristylpropylendiamin, Stearylpropylendiamin, Talgalkylpropylendiamin,
Palmkernölalkylpropylendiamin,
Talgalkyldipropylentriamin, Talgalkyltripropylentetramin und dergleichen.
-
Wenn
die Verbindung (2) mit Acrylnitril umgesetzt wird, wird es bevorzugt,
dass 0,2 bis 3 mol Acrylnitril pro Mol der Verbindung (2) umgesetzt
werden. Wenn indessen die Verbindung (3) mit Acrylnitril umgesetzt wird,
wird es bevorzugt, dass 1,4 bis (m + 3) mol Acrylnitril pro Mol
der Verbindung (3) umgesetzt werden.
-
In
der Hydrierreaktion des Cyanoethylierungsprodukts beträgt die Reaktionstemperatur
vorzugsweise 100 bis 160°C
im Hinblick auf die Verhinderung von Nebenprodukten (so wenig wie
möglich).
-
Obwohl
das Salz des Polyamins (1) zur Verwendung in einer Asphaltemulsion,
als ein Katalysator für Urethan,
Chelatbildner, ein Material für
Tenside, ein Bergbauflotationsmittel, ein Material für Faserweichmacher
und dergleichen geeignet ist, wird das Salz des Polyamins (1) am
bevorzugtesten für
eine Asphaltemulsion verwendet. Wenn das Salz des Amins (1) für eine Asphaltemulsion
verwendet wird, ist das Amin vorzugsweise ein Reaktionsprodukt,
das erhalten wird durch ein Verfahren, umfassend die Durchführung der
Cyanoethylierung einer Verbindung (2) durch Umsetzen von 0,2 bis
3 mol, bevorzugter 0,5 bis 1,5 mol, Acrylnitril mit 1 mol hiervon
und Hydrieren des Cyanoethylierungsprodukts, oder alternativ durch
ein Verfahren, umfassend die Durchführung der Cyanoethylierung
einer Verbindung (3) durch Umsetzen von 1,4 bis (m + 2) mol, bevorzugter
1,8 bis (m + 2) mol, noch bevorzugter 2,1 bis (m + 2) mol, im Hinblick
auf die Verflüssigbarkeit,
Acrylnitril mit 1 mol hiervon und Hydrieren des Cyanoethylierungsprodukts.
Wenn ein Alkylpropylendiamin, dessen m in der Formel (3) 1 ist,
wie z. B. Myristylpropylendiamin, Stearylpropylendiamin, Talgalkylpropylendiamin
oder dergleichen, verwendet wird, liegt die molare Reaktionszahl
des Acrylnitrils für
die Cyanoethylierung vorzugsweise im Bereich von 1,4 bis 3,0 im
Hinblick auf die Verflüssigbarkeit
des so erhaltenen Amins. Entsprechend beträgt, wenn eine Verwendung (3),
deren m 2 ist, verwendet wird, die molare Zahl des Acrylnitrils
vorzugsweise 1,4 bis 4,0. Und wenn eine Verbindung (3), deren m
3 ist, verwendet wird, liegt die molare Reaktionszahl von Acrylnitril
vorzugsweise im Bereich von 1,4 bis 5,0.
-
Im
Hinblick auf den Zustand der Flüssigkeit
bei 20°C
und einer hervorragenden Verarbeitbarkeit beträgt die Verfestigungstemperatur
des Polyamins (1) vorzugsweise 20°C
oder weniger. Die hier erwähnte
Verfestigungstemperatur wird gemäss
JIS K-2269 gemessen.
-
Wenn
das Polyamin (1) in einer Asphaltemulsion verwendet wird, wird das
Polyamin (1) im Zustand einer wässrigen
Lösung
eines wasserlöslichen
Salzes, das aus dem Polyamin (1) und einer anorganischen oder organischen
Säure hergestellt
wird, verwendet.
-
Beispiele
der für
die Herstellung des wasserlöslichen
Salzes zu verwendenden anorganischen oder organischen Säure umfassen
Chlorwasserstoff, Phosphorsäure,
Schwefelsäure,
Salpetersäure,
Essigsäure und
Glykolsäure.
Von diesen werden Chlorwasserstoff und Phosphorsäure bevorzugt. Ein bevorzugter pH-Wert
der wässrigen
Lösung
eines wasserlöslichen
Salzes des Amins variiert in Abhängigkeit
von der Art der verwendeten Säure.
Der pH-Wert beträgt
vorzugsweise 7,0 oder weniger im Hinblick auf die Emulgierbarkeit
und Emulsionsstabilität.
Andererseits beträgt
der pH-Wert vorzugsweise 1,0 oder mehr im Hinblick auf die Korrosionsprävention
der Emulgiermaschinen, Lagerbehälter
und dergleichen, und auch in Hinblick auf die mit der Verwendung
einer grossen Menge von Säuren
verbundenen Kosten. Spezifischer liegt der pH-Wert vorzugsweise
im Bereich von 1,5 bis 3,5, wenn Chlorwasserstoff verwendet wird,
und der pH-Wert liegt vorzugsweise im Bereich von 1,5 bis 4,0, wenn Phosphorsäure verwendet
wird, und der pH-Wert liegt vorzugsweise im Bereich von 4,0 bis
7,0, wenn Essigsäure
verwendet wird.
-
Im
Hinblick auf die Emulgierbarkeit und die Emulsionsstabilität beträgt der Gehalt
des wasserlöslichen Salzes
des Polyamins (1) in der erfindungsgemässen Asphaltemulsionszusammensetzung
vorzugsweise 0,05 bis 5,0%, bevorzugter 0,1 bis 3,0%, und am bevorzugtesten
0,2 bis 2,0 Gew.-%, in bezug auf das Gesamtgewicht der Asphaltemulsionszusammensetzung.
Zudem ist ein bevorzugter pH-Wert der Asphaltemulsion 1 bis 7.
-
Die
erfindungsgemässe
Asphaltemulsion kann durch gleichzeitiges Leiten eines wasserlöslichen
Salzes des Polyamins (1) und Asphalt durch eine Emulgiermaschine,
wie z. B. eine Kolloidmühle,
hergestellt werden. Wenn die Asphaltemulsionszusammensetzung hergestellt
wird, beträgt
die Temperatur des Asphalts vorzugsweise 110 bis 170°C, und die
Temperatur des wasserlöslichen
Salzes des Amins beträgt
vorzugsweise 30 bis 60°C.
-
Der
zu verwendende Asphalt kann einer sein, der gewöhnlich für die Befestigung einer Strasse
verwendet wird. Beispiele des Asphalts umfassen geraden Asphalt
(straight asphalt), halbgeblasenen Asphalt (semi-blown asphalt),
geblasenen Asphalt (blown asphalt), Polymer-modifizierten Asphalt,
Teer, Kohlenteer und dergleichen. Im Hinblick auf eine bessere Stabilität der Emulsionszusammensetzung
beträgt
der Gehalt an Asphalt in der Asphaltemulsionszusammensetzung vorzugsweise
40 Gew.-% oder mehr in bezug auf das Gesamtgewicht der Asphaltemulsionszusammensetzung.
Andererseits beträgt
im Hinblick auf eine bessere Verarbeitbarkeit aufgrund der Viskosität der Emulsionszusammensetzung,
die nicht übermässig hoch
ist, der Gehalt an Asphalt in der Asphaltemulsionszusammensetzung
vorzugsweise 75% oder weniger, bevorzugter 50 bis 70%, und am bevorzugtesten
55 bis 65 Gew.-%, in bezug auf das Gesamtgewicht der Asphaltemulsionszusammensetzung.
-
Um
einer Strasse ein hohes Mass an Haltbarkeit zu verleihen, enthält die erfindungsgemässe Asphaltemulsionszusammensetzung
vorzugsweise ein Polymer oder Latex zur Modifizierung des Asphalts.
-
Beispiele
des Polymers zur Modifizierung von Asphalt umfassen synthetische
Kautschuke, wie z. B. Styrol-Butadien-Kautschuk,
einen Styrol-Butadien-Styrol-Kautschuk,
einen Chloroprenkautschuk und dergleichen; thermoplastische Harze,
wie z. B. ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, ein Ethylen-Ethylacrylat-Copolymer
und dergleichen; und natürliche
Kautschuke. Beispiele des Latex umfassen ein Styrol-Butadien-Latex,
ein Chloroprenlatex, ein Neoprenlatex und dergleichen. Der Gehalt
hiervon beträgt
vorzugsweise 1 bis 20% und bevorzugter 3 bis 10 Gew.-% in der Zusammensetzung.
-
Die
Verfahren, durch die ein Polymer oder Latex zur Modifizierung des
Asphalts in die erfindungsgemässe
Asphaltzusammensetzung eingearbeitet wird, umfassen ein Verfahren,
bei dem mit dem Polymer modifizierter Asphalt bei der Herstellung
der Emulsionszusammensetzung verwendet wird; und ein Verfahren,
bei dem der Latex zu dem wasserlöslichen
Salz des Amins für
die Verwendung als Emulgator hinzugefügt wird, oder in dem der Latex
in die Emulsionszusammensetzung zugegeben wird. Der Latex kann hinzugegeben
werden, soweit die Zugabe des Latex die Stabilität, Emulsionsstabilität, Mischbarkeit
von Aggregaten zum Zeitpunkt des Befestigens, und die Härtungseigenschaft
nach dem Befestigen der Asphaltemulsion nicht beeinträchtigt.
Da die Verwendung von Latex den Asphalt, der nach dem Befestigen
als ein Ergebnis des Verdampfens von Wasser aus der Asphaltemulsionszusammensetzung
verbleibt, modifiziert, wird die Haltbarkeit der Strasse deutlich
verbessert.
-
Um
die Lagerstabilität
und die Verarbeitbarkeit der Asphaltemulsionszusammensetzung zu
verbessern, können
weiterhin Additive oder Emulgierhilfsstoffe zu der Asphaltemulsionszusammensetzung
hinzugegeben werden. Beispiele der Additive oder Emulgierhilfsstoffe
umfassen Alkylamine und Alkylpolyamine; aliphatische Amidoamine;
Alkylimidazoline; quaternäre
Salze; nicht-ionische Tenside, wie z. B. ein Polyoxyalkylenalkylphenol;
amphotere Tenside, wie z. B. Alkylbetain; höhere Fettsäuren; höhere Alkohole; und anorganische
Salze, wie z. B. Calciumchlorid, Natriumchlorid und Kaliumchlorid.
Weiterhin kann die Asphaltemulsion ein wasserlösliches Polymer, wie z. B.
Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Polyvinylalkohol
oder dergleichen enthalten, um die Lagerstabilität und Viskosität zu verbessern.
Zudem kann die Asphaltemulsion eine Polyphenolverbindung, wie z.
B. Tannin oder dergleichen, enthalten, um die Haftung zwischen den
Aggregaten und dem Asphalt zu verbessern. Diese Additive und Emulgierhilfsstoffe
können
der Asphaltemulsion hinzugegeben werden, soweit die Zugabe die Stabilität, Emulsionsstabilität, Mischbarkeit
der Aggregate zum Zeitpunkt des Befestigens und die Härtungseigenschaften
nach dem Befestigen der Asphaltemulsion nicht beeinträchtigt.
-
Da
die wie oben hergestellte Asphaltemulsionszusammensetzung hervorragend
ist bezüglich
der Mischbarkeit mit Aggregaten und der schnellen Härtungseigenschaften,
ist die Asphaltemulsionszusammensetzung als ein schnell härtender
Asphalt geeignet für
die Verwendung in einem Verfahren, wie z. B. Aufschlämmsiegelung
oder Mikrooberflächenbeschichtung,
oder für
die Verwendung bei der Reparatur von Löchern oder Rissen in der Strassenoberfläche. Das
oben erwähnte
Verfahren umfasst den Schritt des Mischens der Aggregate; Wasser;
einem Füllstoff,
wie z. B. Zement, gelöschter
Kalk oder dergleichen; und einem Additiv, in einem Fahrzeug und
einen weiteren Schritt des Verteilens der Mischung auf eine Strasse.
-
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
-
Das
Verändern
im Gehalt des Salzes des Polyamins (1) in der erfindungsgemässen Asphaltemulsionszusammensetzung
ermöglicht
es, physikalische Eigenschaften, wie z. B. die Mischbarkeit von
Aggregaten und die Härtungseigenschaften,
einzustellen. Daher ist die Asphaltemulsionszusammensetzung mit
einem weiten Bereich von Aggregaten kompatibel. Wie man bei dem
tatsächlichen
Befestigen erfahren wird, bewirken Veränderungen der äusseren
Bedingungen, wie z. B. der Temperatur oder der Teilchengrössenverteilung der
Aggregate, eine Veränderung
der Zeit, die für
das Mischen der Asphaltemulsionszusammensetzung mit den Aggregaten
oder die Härtungseigenschaften
nach dem Befestigen erforderlich ist, selbst wenn das gleiche Aggregat
verwendet wird. Erfindungsgemäss
kann jedoch die Zeit, die für
das Mischen der Asphaltemulsionszusammensetzung mit den Aggregaten
oder die Härtungseigenschaften
nach dem Befestigen leicht an die Anforderungen angepasst werden
durch leichtes Anpassen der hinzugefügten Wassermenge, der Zementmenge oder
dergleichen. Als ein Ergebnis kann die Aufschlämmsiegelung oder die Mikrooberflächenbeschichtung stark
vereinfacht werden, weil die Aufschlämmsiegelung oder die Mikrooberflächenbeschichtung
frei sind von der vorherigen feinen Einstellung der Formulierung
und dem hierzu erforderlichen Fachkönnen.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
-
1 ist ein 13C-NMR-Spektrum
des im folgenden Synthesebeispiel 1 erhaltenen Stearyltetramins;
-
2 ist ein 13C-NMR-Spektrum
des im folgenden Synthesebeispiel 2 erhaltenen Talgalkyltetramins.
-
BEISPIELE
-
In
den Synthesebeispielen wird die Verfestigungstemperatur gemäss JIS K-2269
gemessen, und die Viskosität
wird unter Verwendung eines Brookfield-Viskosimeters (hergestellt
von Tokimec Inc.) gemessen. Alle Teile beziehen sich auf das Gewicht.
-
SYNTHESEBEISPIEL 1
-
Stearylamin
(270 g, 1 mol) wurde in einen Kolben eingebracht, und der Inhalt
wurde auf 60°C
erhitzt. Dann wurde Acrylnitril (132,5 g, 2,5 mol) in den Kolben über 2 Stunden
hinzugetropft. Nach Beendigung der Zugabe wurde die Reaktionsmischung
auf 95°C
erhitzt und 5 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. So wurde ein Cyanoethylierungsprodukt
erhalten. 350 g des so erhaltenen Cyanoethylierungsprodukts und
4 g Raney-Nickel wurden in einen Autoklaven eingebracht. Der Inhalt
wurde auf 130°C
erhitzt, und Wasserstoff wurde in den Autoklaven eingeleitet. So
wurde eine Hydrierung 5 Stunden lang unter Beibehaltung des Drucks
auf einem konstanten Wert von 1,47 MPa durchgeführt. Nach Beendigung der Hydrierung
wurde das Reaktionsprodukt abgekühlt,
und das Raney-Nickel wurde durch Filtrieren entfernt. Nach Reinigen
durch Destillation wurde N-Stearyl-N-aminopropylpropylendiamin (eine
durch die Formel (2) dargestellte Verbindung, wobei R eine Stearylgruppe
ist) erhalten.
-
Das
oben erhaltene Amin (192 g, 0,5 mol) wurde in einen Kolben eingebracht,
und der Inhalt wurde auf 60°C
erhitzt. Dann wurde Acrylnitril (13,3 g, 0,25 mol) in den Kolben über 2 Stunden
hinzugetropft. Nach Beendigung der Zugabe wurde die Reaktionsmischung
auf 95°C
erhitzt und 5 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. So wurde ein Cyanoethylierungsprodukt
erhalten. 150 g des so erhaltenen Cyanoethylierungsprodukts und
2 g Raney-Nickel wurden in einen Autoklaven eingebracht. Der Inhalt
wurde auf 130°C
erhitzt, und Wasserstoff wurde in den Autoklaven eingeleitet. So
wurde eine Hydrierung 5 Stunden lang unter Beibehaltung des Drucks
auf einem konstanten Wert von 1,47 MPa durchgeführt. Nach Beendigung der Hydrierung
wurde das Reaktionsprodukt abgekühlt,
und das Raney-Nickel wurde durch Filtrieren entfernt. Nach Reinigen
durch Destillation wurde Stearyltetramin (eine durch die Formel
(1) dargestellte Verbindung, wobei R eine Stearylgruppe ist, x =
y = 1 und z = 0) erhalten.
-
Das 13C-NMR-Spektrum des erhaltenen Stearyltetramins
ist in 1 gezeigt. Die
Verfestigungstemperatur des Stearyltetramins betrug 20°C.
-
SYNTHESEBEISPIEL 2
-
Die
Vorgehensweise von Synthesebeispiel 1 wurde wiederholt, nur dass
Talgalkylamin (275 g, 1 mol) anstelle von Stearylamin verwendet
wurde. So wurde N-Talgalkyl-N-aminopropylpropylendiamin
(eine durch die Formel (2) dargestellte Verbindung, wobei R eine
Talgalkylgruppe ist) und in ähnlicher
Weise anschliessend Talgalkyltetramin (eine durch die Formel (1)
dargestellte Verbindung, wobei R eine Talgalkylgruppe ist, x = y
= 1 und z = 0) erhalten.
-
Das 13C-NMR-Spektrum des erhaltenen Talgalkyltetramins
ist in 2 gezeigt. Die
Verfestigungstemperatur des Talgalkyltetramins betrug 3°C.
-
SYNTHESEBEISPIEL 3
-
Stearylpropylendiamin
(326 g, 1 mol) wurde in einen Kolben eingebracht, und der Inhalt
wurde auf 60°C
erhitzt. Dann wurde Acrylnitril (169,6 g, 3,2 mol) in den Kolben über 2 Stunden
hinzugetropft. Nach Beendigung der Zugabe wurde die Reaktionsmischung
auf 95°C
erhitzt und 5 Stunden lang bei dieser Temperatur gerührt. So
wurde ein Cyanoethylierungsprodukt erhalten. 350 g des so erhaltenen
Cyanoethylierungsprodukts und 4 g Raney-Nickel wurden in einen Autoklaven
eingebracht. Weiterhin wurden die folgenden Schritte von Synthesebeispiel
3 wie in Synthesebeispiel 1 durchgeführt, und Stearylpentamin (eine
durch die Formel (1) dargestellte Verbindung, wobei R eine Stearylgruppe
ist und x = y = z = 1) wurde erhalten.
-
Die
Verfestigungstemperatur des Stearylpentamins betrug 17°C.
-
SYNTHESEBEISPIEL 4
-
Talgalkylpropylendiamin
(332 g, 1 mol) wurde in einen Kolben eingebracht, und der Inhalt
wurde auf 60°C
erhitzt. Dann wurde Acrylnitril (111,3 g, 2,1 mol) in den Kolben über 2 Stunden
hinzugetropft. Nach Beendigung der Zugabe wurde die Reaktionsmischung
auf 95°C
erhitzt und 5 Stunden lang bei dieser Temperatur gerührt. So
wurde ein Cyanoethylierungsprodukt erhalten.
-
Anschliessend
wurden 350 g des so erhaltenen Cyanoethylierungsprodukts und 4 g
Raney-Nickel in einen Autoklaven eingebracht. Die Hydrierungsreaktion
des Inhalts wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Synthesebeispiel
1 durchgeführt.
Bei Beendigung der Hydrierungsreaktion wurde das Reaktionsprodukt
abgekühlt,
und das Raney-Nickel wurde durch Filtrieren entfernt. So wurde ein
erwünschtes
flüssiges
Amin (hiernach als erfindungsgemässes
Produkt (1) bezeichnet) erhalten.
-
Das
flüssige
Amin enthielt als eine Hauptkomponente 54 Gew.-% einer durch die
Formel (1) dargestellten Verbindung, wobei R eine Talgalkylgruppe
ist, x = y = 1 und z = 0. Das Amin war eine Flüssigkeit mit einer Viskosität von 150
mPa·s
bei 25°C
und einer Verfestigungstemperatur von 14°C.
-
SYNTHESEBEISPIEL 5
-
Die
Vorgehensweise von Synthesebeispiel 4 wurde wiederholt, nur dass
Talgalkylpropylendiamin (332 g, 1 mol) und Acrylnitril (132,5 g,
2,5 mol) verwendet wurden. So wurde ein erwünschtes flüssiges Amin (hiernach als erfindungsgemässes Produkt
(2) bezeichnet) erhalten.
-
Das
flüssige
Amin enthielt als eine Hauptkomponente 57 Gew.-% einer durch die
Formel (1) dargestellten Verbindung, wobei R eine Talgalkylgruppe
ist, x = y = 1 und z = 0. Das Amin war eine Flüssigkeit mit einer Viskosität von 120
mPa·s
bei 25°C
und mit einer Verfestigungstemperatur von 10°C.
-
SYNTHESEBEISPIEL 6
-
Die
Vorgehensweise von Synthesebeispiel 4 wurde wiederholt, nur dass
Talgalkylpropylendiamin (332 g, 1 mol) und Acrylnitril (84,8 g,
1,6 mol) verwendet wurden. So wurde ein erwünschtes flüssiges Amin (hiernach als erfindungsgemässes Produkt
(3) bezeichnet) erhalten.
-
Das
flüssige
Amin enthielt als eine Hauptkomponente 34 Gew.-% einer durch die
Formel (1) dargestellten Verbindung, wobei R eine Talgalkylgruppe
ist, x = y = 1 und z = 0. Das Amin war eine Flüssigkeit mit einer Viskosität von 180
mPa·s
bei 25°C
und mit einer Verfestigungstemperatur von 18°C.
-
SYNTHESEBEISPIEL 7
-
Die
Vorgehensweise von Synthesebeispiel 4 wurde wiederholt, nur dass
Stearylpropylendiamin (326 g, 1 mol) und Acrylnitril (138,5 g, 2,6
mol) verwendet wurden. So wurde ein erwünschtes flüssiges Amin (hiernach als erfindungsgemässes Produkt
(4) bezeichnet) erhalten.
-
Das
flüssige
Amin enthielt als eine Hauptkomponente 58 Gew.-% einer durch die
Formel (1) dargestellten Verbindung, wobei R eine Stearylgruppe
ist, x = y = 1 und z = 0. Das Amin war eine Flüssigkeit mit einer Viskosität von 95
mPa·s
bei 25°C
und mit einer Verfestigungstemperatur von 9°C.
-
SYNTHESEBEISPIEL 8
-
Die
Vorgehensweise von Synthesebeispiel 4 wurde wiederholt, nur dass
Alkyldipropylendiamin (389 g, 1 mol) und Acrylnitril (169,6 g, 3,2
mol) verwendet wurden. So wurde ein. erwünschtes flüssiges Amin (hiernach als erfindungsgemässes Produkt
(5) bezeichnet) erhalten.
-
Das
flüssige
Amin enthielt als eine Hauptkomponente 44 Gew.-% einer durch die
Formel (1) dargestellten Verbindung, wobei R eine Talgalkylgruppe
ist, x = 1, y = 2 und z = 1. Das Amin war eine Flüssigkeit
mit einer Viskosität
von 78 mPa·s
bei 25°C
und mit einer Verfestigungstemperatur von 5°C.
-
SYNTHESEBEISPIEL 9
-
Die
Vorgehensweise von Synthesebeispiel 4 wurde wiederholt, nur dass
N,N-Di(aminopropyl)talgalkylamin (389 g, 1 mol) und Acrylnitril
(53,0 g, 1 mol) verwendet wurden. So wurde ein erwünschtes
flüssiges
Amin (hiernach als erfindungsgemässes
Produkt (6) bezeichnet) erhalten.
-
Das
flüssige
Amin enthielt als eine Hauptkomponente 48 Gew.-% einer durch die
Formel (1) dargestellten Verbindung, wobei R eine Talgalkylgruppe
ist, x = y = 1 und z = 0. Das Amin war eine Flüssigkeit mit einer Viskosität von 140
mPa·s
bei 25°C
und mit einer Verfestigungstemperatur von 8°C.
-
VERGLEICHSSYNTHESEBEISPIEL
1
-
Wie
in Synthesebeispiel 4 wurden Talgalkylpropylendiamin (332 g, 1 mol)
und Acrylnitril (53,0 g, 1,0 mol) verwendet, und die Cyanoethylierungs-
und Hydrierungsreaktionen wurden durchgeführt, um ein Reaktionsprodukt
zu erhalten. Nach Abkühlen
auf 60°C
wurde eine Cyanoethylierung des Reaktionsprodukts durchgeführt durch
Einbringen von Wasserstoff in das System mit Stickstoff und unter
Verwendung von Acrylnitril (53,0 g, 1,0 mol). Anschliessend wurde
eine Hydrierung durchgeführt.
Weiterhin wurde eine Cyanoethylierungsreaktion unter Verwendung
von Acrylnitril (26,5 g, 0,5 mol) durchgeführt, und anschliessend wurde
eine Hydrierungsreaktion durchgeführt. Dann wurde das Raney-Nickel
durch Filtrieren von dem Reaktionsprodukt entfernt. So wurde das
Vergleichsprodukt (1) erhalten.
-
Das
Vergleichsprodukt (1) war eine Mischung von durch die Formel (1)
dargestellten Verbindungen, wobei R eine Talgalkylgruppe ist, x
= z = 0, y = 2 und/oder y = 3, und war ein Feststoff bei 25°C mit einer
Verfestigungstemperatur von 45°C.
-
Es
wird aus der obigen Beschreibung ersichtlich, das die Verfestigungstemperaturen
der erfindungsgemässen
Produkte deutlich unter der Verfestigungstemperatur des Vergleichsprodukts
(1) liegen und dass die erfindungsgemässen Produkte bezüglich der
Handhabbarkeit überlegen
sind, weil sich diese Produkte bei 20°C im flüssigen Zustand befinden.
-
BEISPIEL 1
-
Wasser
wurde zu 0,6 Teilen des erfindungsgemässen Produkts (1) hinzugegeben,
und der pH-Wert wurde unter Verwendung von Salzsäure auf 2,0 eingestellt. So
wurden 38 Teile einer wässrigen
Lösung
eines Hydrochloridsalzes des Amins hergestellt. Die Gesamtmenge
der Lösung
wurde auf 40°C
erhitzt. Dann wurden die Lösung
und 62 Teile Asphalt mit einer Penetration von 60 bis 80 und geschmolzen
bei 145°C
gleichzeitig durch eine Kolloidmühle
geleitet, um so eine Emulsionszusammensetzung (A) herzustellen.
Der Verdampfungsrest, die Viskosität, die Lagerstabilität und der
Rest auf dem Sieb wurden durch die jeweiligen Verfahren gemäss ASTM
D-3910 bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
-
BEISPIELE 2 BIS 12
-
Die
Emulsionszusammensetzungen (B) bis (L) wurden durch Wiederholen
der Vorgehensweise von Beispiel 1 hergestellt, nur dass der Emulgator
und die Menge hiervon, wie in Tabelle 1 gezeigt, verändert wurden,
um die Leistungen zu bewerten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1
gezeigt.
-
VERGLEICHSBEISPIELE 1
UND 2
-
Die
Emulsionszusammensetzungen (a) und (b) wurden durch Wiederholen
der Vorgehensweise von Beispiel 1 hergestellt, nur dass Vergleichsprodukt
(1) in den in Tabelle 1 gezeigten Mengen anstelle des erfindungsgemässen Produkts
(1) verwendet wurde. Die Leistungen wurden bewertet. Die Ergebnisse
sind in Tabelle 1 gezeigt.
-
VERGLEICHSBEISPIELE 3
BIS 8
-
Die
Emulsionszusammensetzungen (c) bis (h) wurden durch Wiederholen
der Vorgehensweise von Beispiel 1 hergestellt, nur dass die Amine
solche waren, die allgemein als Emulgator für schnell härtenden Asphalt verwendet werden,
mit anderen Worten ein Produkt, das durch Quaternisierung von Talgalkylpropylendiamin
mit Methylchlorid (Vergleichsprodukt (2)), ein Tallöl-Fettsäureamidoamin,
erhalten aus Tallöl-Fettsäure und
Pentaethylhexamin (Vergleichsprodukt (3)), und N,N-Di(aminopropyl)talgalkylamin
(Vergleichsprodukt (4)) in den jeweils in Tabelle 1 gezeigten Mengen
anstelle des erfindungsgemässen
Produkts (1) erhalten wurde. Die Leistungen wurden bewertet. Die
Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
-
-
-
Wie
aus Tabelle 1 ersichtlich, sind die erfindungsgemässen Emulsionszusammensetzungen
im Gegensatz zu den Emulsionszusammensetzungen der Vergleichsbeispiele
bezüglich
der Lagerstabilität
und der Vermeidung von einem Rest auf dem Sieb überlegen, und somit sind die
erfindungsgemässen
Zusammensetzungen als Asphaltemulsionszusammensetzungen zufriedenstellend.
-
BEISPIELE 13 BIS 24 UND
VERGLEICHSBEISPIELE 9 BIS 16
-
Durch
Verwendung der in den Beispielen 1 bis 12 und den Vergleichsbeispielen
1 bis 8 erhaltenen Emulsionszusammensetzungen (A) bis (L) und (a)
bis (h) wurden die Eigenschaften, wie z. B. schnell härtende Aufschlämmsiegelung,
gemessen und gemäss
den in Design Technical Bulletins, herausgegeben von der International
Slurry Surfacing Association (ISSA), beschriebenen Methoden bewertet.
Die für
die Bewertung verwendeten Aggregate waren Granit und in Mexiko hergestellter,
harter Sandstein. Die Teilchengrössenverteilungen
entsprachen dem von Typ II von ISSA A105. Der verwendete Füllstoff
war Portland-Zement. Die Mischzeit der Aggregate wurde gemäss dem in
ISSA Nr. 102 beschriebenen Verfahren bewertet. Eine längere Mischzeit
ist erwünscht,
weil eine längere
Mischzeit eine bessere Verarbeitbarkeit bedeutet und eine Verarbeitungszeit
sicherstellt. Um ein ausreichendes Mischen zwischen der Emulsion
und den Aggregaten sicherzustellen und die Mischung zu verteilen
und einzuebnen, muss die Mischzeit 2 Minuten oder mehr betragen.
Zudem wurden die Festigkeiten der Mischung nach 30 Minuten und 60
Minuten gemäss
dem in ISSA Nr. 139 beschriebenen Verfahren gemessen, um so die
schnelle Härtungseigenschaft
zu bewerten. Die Probe, deren Festigkeit 12 kg-cm nach 30 Minuten überstieg,
kann als schnell härtend
eingestuft werden, und die Probe, deren Festigkeit 20 kg-cm nach
60 Minuten überschreitet,
kann als "Schnellverkehr" (quick-traffic)
eingestuft werden. Eine höhere
Festigkeit ist erwünscht,
weil ein Befestigungsmaterial mit einer höheren Festigkeit in einem kürzeren Zeitraum
dem Verkehr geöffnet
werden kann. Die Erfordernisse für
sowohl die Mischzeit wie die schnelle Härtungseigenschaft müssen erfüllt sein.
Die Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
-
-
-
Aus
den Ergebnissen von Tabelle 2 ist ersichtlich, dass die erfindungsgemässen Emulsionszusammensetzungen
eine gute Mischbarkeit mit Aggregaten und schnelle Härtungseigenschaften
für sowohl
Granit als auch harten Sandstein zeigen. Daher können die erfindungsgemässen Emulsionszusammensetzungen dem
Verkehr in einem kürzeren
Zeitraum im Gegensatz zu den Emulsionszusammensetzungen der Vergleichsbeispiele
geöffnet
werden.
-
BEISPIELE 25 BIS 30 UND
VERGLEICHSBEISPIELE 17 BIS 22
-
Die
Vorgehensweisen der Beispiele 15 und 23 und der Vergleichsbeispiele
11 und 14 wurden wiederholt, nur dass die Mengen an Zement und zugefügtem Wasser
zu der Mischung wie in Tabelle 3 gezeigt verändert wurden. Die Ergebnisse
sind in Tabelle 3 gezeigt.
-
-
Wie
aus den Ergebnissen von Tabelle 3 ersichtlich, zeigen die erfindungsgemässen Emulsionszusammensetzungen
eine gute Mischbarkeit und schnelle Härtungseigenschaften, selbst
wenn sich die Mengen an Zement ändern.
Daher ist es möglich,
die Mischzeit durch die Zementmenge einzustellen, während eine
ausreichende schnelle Härtungseigenschaften
gesichert wird.
