EA021407B1 - Битумная композиция - Google Patents
Битумная композиция Download PDFInfo
- Publication number
- EA021407B1 EA021407B1 EA201201176A EA201201176A EA021407B1 EA 021407 B1 EA021407 B1 EA 021407B1 EA 201201176 A EA201201176 A EA 201201176A EA 201201176 A EA201201176 A EA 201201176A EA 021407 B1 EA021407 B1 EA 021407B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- bitumen
- copolymer
- sulfur
- asphalt
- mass
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L95/00—Compositions of bituminous materials, e.g. asphalt, tar, pitch
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/06—Sulfur
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L25/00—Compositions of, homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L25/02—Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
- C08L25/04—Homopolymers or copolymers of styrene
- C08L25/08—Copolymers of styrene
- C08L25/10—Copolymers of styrene with conjugated dienes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2555/00—Characteristics of bituminous mixtures
- C08L2555/20—Mixtures of bitumen and aggregate defined by their production temperatures, e.g. production of asphalt for road or pavement applications
- C08L2555/22—Asphalt produced above 140°C, e.g. hot melt asphalt
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2555/00—Characteristics of bituminous mixtures
- C08L2555/40—Mixtures based upon bitumen or asphalt containing functional additives
- C08L2555/50—Inorganic non-macromolecular ingredients
- C08L2555/52—Aggregate, e.g. crushed stone, sand, gravel or cement
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2555/00—Characteristics of bituminous mixtures
- C08L2555/40—Mixtures based upon bitumen or asphalt containing functional additives
- C08L2555/50—Inorganic non-macromolecular ingredients
- C08L2555/54—Sulfur or carbon black
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2555/00—Characteristics of bituminous mixtures
- C08L2555/40—Mixtures based upon bitumen or asphalt containing functional additives
- C08L2555/80—Macromolecular constituents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L53/00—Compositions of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L53/02—Compositions of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers of vinyl-aromatic monomers and conjugated dienes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L9/00—Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L9/00—Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
- C08L9/06—Copolymers with styrene
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Abstract
Изобретение предлагает битумную композицию, содержащую битум в количестве в диапазоне от 20 до 80 мас.%, сополимер, включающий одно или несколько винилароматических соединений и один или несколько сопряженных диенов, в количестве в диапазоне от 0,1 до 7 мас.% и серу в количестве в диапазоне от 20 до 60 мас.%, при этом все процентные величины получены в расчете на массу битума, сополимера и серы. Дополнительно оно предлагает способ получения данной композиции и асфальтовых композиций, содержащих такую битумную композицию.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к битумной композиции, которая содержит битум и полимер. В частности, оно относится к битумным композициям, которые содержат битум, полимер и серу. Изобретение также относится к способу получения битумной композиции; гранулам серы; асфальтовой композиции, содержащей битумную композицию, способу получения асфальтовой композиции; способу получения асфальтового дорожного покрытия; и полученному таким образом асфальтовому дорожному покрытию.
Уровень техники
Битум представляет собой материал, который обычно используют для получения материалов дорожного и кровельного покрытия и для нанесения покрытий, таких как в случае труб и внутренних облицовок резервуаров. В промышленности дорожного строительства и получения дорожного покрытия хорошо использующейся на практике методикой являются нанесение на материал заполнителя, такой как песок, гравий, битый камень или их смеси, покрытия из горячего текучего битума, распределение материала покрытия в виде однородного слоя на дорожном полотне или на прежде построенной дороге, пока он еще находится в горячем состоянии, и уплотнение однородного слоя в результате прикатывания его тяжелыми катками для получения дороги с гладкой поверхностью.
Комбинацию из битума и материала заполнителя, такого как песок, гравий, битый камень или их смеси, называют асфальтом. Битум, также называемый асфальтовым связующим, обычно представляет собой жидкое связующее, содержащее асфальтены, смолы и масла. Он может встречаться в природе, но также и может быть получен из мазута сырой нефти, например, в результате фракционирования или в результате осаждения, например, при использовании пропана, или получен по завершении способов переработки сырых нефтей, таких как крекинг. Битум обычно содержит углеводороды, характеризующиеся высоким уровнем содержания асфальтенов, например, равным 12 мас.% и более. Битум также может быть подвергнут определенной дополнительной обработке, например продувке, при которой компоненты битума подвергают окислению под действием кислорода, например воздуха или химического компонента, например фосфорной кислоты.
Как известно, свойства битума модифицируют в результате добавления полимеров, в частности термопластичных каучуков. Это описывали в публикации И8-Л 5718752. В соответствии с данным патентным документом смесь битум-полимер должна удовлетворять ряду требований для того, чтобы быть подходящей для использования в качестве материалов дорожного покрытия. Одно из данных требований заключается в необходимости совместимости компонентов смеси. Полярная асфальтеновая фракция имеет тенденцию к несовместимости с полимером, что может привести к фазовому разделению и в результате к серьезному ухудшению физических свойств. Еще одно требование заключается в надлежащем реологическом поведении для предотвращения колееобразования. Поэтому важно, чтобы смесь демонстрировала бы удовлетворительную эластичность, поскольку материал должен быть способен упруго восстанавливаться, а не просто сопротивляться деформации. Данная характеристика очень важна в теплом климате.
Битумные композиции, предложенные в публикации И8-Л 5718752, характеризуются улучшенной перерабатываемостью и совместимостью и содержат специфический радиальный блок-сополимер, включающий полимерные блоки из винилароматического соединения, такого как стирол, и полимерные блоки из сопряженного диена, такого как бутадиен.
Как описывается в публикации И8-Л 5863971, высокотемпературное сопротивление колееобразованию и улучшенные характеристики старения могут быть получены в случае перемешивания твердого продутого битума с термопластичным каучуком. Подходящие для использования термопластичные каучуки включают при необходимости гидрированные блок-сополимеры из моновинилароматического соединения, такого как стирол, и сопряженного диена, такого как бутадиен или изопрен. Продемонстрировано то, что свойства композиций, содержащих твердый битум, являются лучшими, чем свойства композиций, содержащих более мягкий битум, который не подвергали обработке продувкой.
Проблемы совместимости между битумом и полимерами рассматривали в публикации ОВ-Л 2384240. Для этой цели перемешивали битум и полимер, полученную смесь подвергали обработке продувкой и во время проведения обработки продувкой к смеси добавляли серу. Назначение добавления серы заключалось в получении сшивания между полимерными молекулами. Серу добавляли в количестве в диапазоне от 0,01 до 2 мас.% в расчете на массу битума и полимера. Способ приводил в результате к получению продуктов, которые были гомогенными.
Добавление серы к модифицированным полимером битумам, содержащим стирол-бутадиен и стирол-бутадиен-стирол, подробно рассматривают в публикации Маг0пе/-Е51гака с1 а1., 1оигиа1 оГ Лррйек Ро1утег §с1епсе, Уо1. 115, 3409-3422 (2010). Продемонстрировано то, что добавление относительно небольших количеств серы значительно увеличивает теплостойкость модифицированных битумов. Однако, как утверждается, исключительно важным фактором является точное дозирование серы, поскольку небольшой избыток приводит к гелеобразованию. Специалист в соответствующей области техники осведомлен о возможной выгодности добавления небольших количеств серы, но был бы осмотрителен в отношении добавления повышенных количеств вследствие опасности гелеобразования.
- 1 021407
Битумные композиции, которые содержат серу и полимер, описывались в публикации νθ-Α 03/014231. Данные известные композиции разработали для получения улучшенных связующих для дорожных покрытий. Для получения улучшенных связующих для дорожных покрытий к битумному связующему и заполнителю - песку или другим материалам - добавляют серу. Сера выполняет функцию так называемой присадки к асфальту, которую используют для того, чтобы сделать связующее менее текучим. В соответствии с публикацией νθ-Α 03/014231 связующее для дорожных покрытий в качестве дополнительных компонентов может содержать полимеры или полимеризуемые материалы. Примерами полимеризуемого материала или полимеров являются стирольный мономер, полиэтилентерефталат, этилвинилацетат, Еххоп 101 или Еххоп 103 и другие винилароматические соединения. В описании изобретения ничего не сообщается о возможности воздействия данных полимеризуемых соединений на связующее для дорожных покрытий или получаемый, в конечном счете, асфальт.
Как было неожиданно установлено, эластичность асфальтовых композиций, содержащих битум, модифицированный полимером, может быть дополнительно улучшена в результате добавления серы. Изобретатели добавляли к битумным композициям значительные количества серы (от 20 мас.%), не испытывая проблем с гелеобразованием, о которых упоминали на предшествующем уровне техники. Данные битумные композиции выгодным образом использовали для получения асфальтовых композиций, характеризующихся улучшенной эластичностью.
Раскрытие изобретения
В соответствии с этим, настоящее изобретение предлагает битумную композицию, содержащую битум в количестве в диапазоне от 20 до 80 мас.%, сополимер, включающий одно или несколько винилароматических соединений и один или несколько сопряженных диенов, в количестве в диапазоне от 0,1 до 7 мас.% и серу в количестве в диапазоне от 20 до 60 мас.%, при этом все процентные величины получены в расчете на массу битума, сополимера и серы.
Настоящее изобретение также относится к способу получения битумной композиции, соответствующей настоящему изобретению, включающему стадии, на которых:
(ί) нагревают битум;
(ίί) перемешивают полученный таким образом горячий битум с серой в количестве в диапазоне от 20 до 60 мас.% в расчете на массу битума, сополимера и серы; причем по меньшей мере на одной из стадий (ί) или (и) добавляют сополимер в количестве от 0,1 до 7 мас.% в расчете на массу битума, сополимера и серы.
Битумная композиция, соответствующая настоящему изобретению, может быть выгодным образом использована в дорожных и кровельных областях применения, предпочтительно дорожных областях применения.
Настоящее изобретение дополнительно относится к асфальтовой композиции, содержащей заполнитель и битумную композицию, соответствующую настоящему изобретению.
Настоящее изобретение также предлагает способ получения асфальтовой композиции, соответствующей настоящему изобретению, включающий стадии, на которых:
(ί) нагревают битум;
(ίί) нагревают заполнитель;
(ίίί) перемешивают горячий битум с горячим заполнителем в смесительной установке для получения асфальтовой композиции; причем от 20 до 60 мас.% серы в расчете на массу битума, сополимера и серы добавляют по меньшей мере на одной из стадий (ί), (ίί) или (ίίί); и от 0,1 до 7 мас.% сополимера в расчете на массу битума, сополимера и серы добавляют, по меньшей мере, на одной из стадий (ί), (ίί) или (ίίί).
Как было установлено, асфальтовые композиции настоящего изобретения демонстрируют превосходные характеристики эластичности. Как, кроме того, установлено, асфальтовые композиции, соответствующие настоящему изобретению, демонстрируют превосходную жесткость, что обеспечивает хорошее распределение нагрузки на асфальт. Это делает асфальт превосходно подходящим для использования в областях применения при получении дорожного покрытия.
Настоящее изобретение в дополнение к этому также предлагает способ получения асфальтового дорожного покрытия, в котором получают асфальтовую композицию при использовании настоящего способа получения асфальтовой композиции с последующими стадиями, на которых:
(ίν) распределяют асфальтовую композицию в виде слоя; и (ν) уплотняют слой.
Настоящее изобретение дополнительно относится к асфальтовому дорожному покрытию, полученному при использовании такого способа.
Осуществление изобретения
Битумная композиция настоящего изобретения содержит три существенных компонента: битум, серу и сополимер.
Битум может быть выбран из широкого диапазона битумных соединений. В то время как некоторые документы предшествующего уровня техники предписывают необходимость проведения продувки битума перед тем, как его потребуется использовать в областях применения при получении дорожного по- 2 021407 крытия, такое требование не является необходимым для композиций, соответствующих настоящему изобретению. Таким образом, битумом, который может быть использован, могут являться битум, полученный прямой отгонкой, мазут термического крекинга или осажденный битум, например, из пропана. Хотя это и не обязательно, но битум также может быть подвергнут продувке. Продувка может быть проведена в результате обработки битума кислородсодержащим газом, таким как воздух, воздух, обогащенный кислородом, чистый кислород или любой другой газ, который содержит молекулярный кислород и инертный газ, такой как диоксид углерода или азот. Операция продувки может быть проведена при температурах в диапазоне от 175 до 400°С, предпочтительно от 200 до 350°С. В альтернативном варианте, обработка продувкой может быть проведена при и использовании каталитического способа. Катализаторы, подходящие для использования в таких способах, включают хлорид трехвалентного железа, фосфорную кислоту, пентаоксид фосфора, хлорид алюминия и борную кислоту. Использование фосфорной кислоты является предпочтительным.
Уровень содержания битума в битумной композиции, соответствующей изобретению, может находиться в диапазоне от 20 до 80 мас.% в расчете на массу битума, серы и сополимера, более предпочтительно от 30 до 75%. Хорошие результаты получали с количествами в диапазоне от 50 до 75 мас.%.
Сополимер, использующийся в настоящем изобретении, может быть выбран из широкого диапазона полимерных соединений. Несмотря на возможность выбора в качестве данных сополимеров различных винилароматических соединений предпочтительное винилароматическое соединение включает стирол. Стирольный компонент может содержать вплоть до 10 мас.% других винилароматических соединений, так что предпочтительно винилароматическое соединение состоит по меньшей мере из 90 мол.% стирола. В особенности предпочтителен, по существу, чистый стирол. Предпочтительные диены выбирают из группы, состоящей из бутадиена и изопрена, где в особенности предпочтительным является бутадиен. В соответствии с этим, подходящим для использования является стирол-бутадиеновый каучук.
Несмотря на возможность использования стирол-бутадиенового каучука для достижения улучшения характеристик эластичности, в качестве сополимера предпочтительно использовать блоксополимеры из винилароматического соединения, предпочтительно стирола, и диена, предпочтительно бутадиена или изопрена. Блок-сополимеры могут быть линейными или радиальными или представлять собой их смеси. В случае линейного блок-сополимера блок-сополимер предпочтительно выбран из группы, состоящей из соединений, описывающихся формулами А(ВА)т, где А представляет собой блок поли(винилароматического соединения), В представляет собой блок поли(бутадиена) или поли(изопрена), и т представляет собой целое число >1. Наиболее предпочтительно блок-сополимер представляет собой линейный стирол-бутадиен-стирольный блок-сополимер, описывающийся формулой А(ВА)т, где А представляет собой полистирольный блок, В представляет собой полибутадиеновый блок, а т = 1.
В случае блок-сополимера в виде радиального полимера лучи в подходящем случае будут состоять из одного или нескольких блоков поли(винилароматического соединения) и одного или нескольких блоков поли(диена). Количество блоков в расчете на один луч может варьироваться и в подходящем случае находится в диапазоне от 2 до 6. Винилароматическое соединение предпочтительно представляет собой стирол, а диен предпочтительно представляет собой бутадиен или изопрен. Лучи соединяются агентом реакции сочетания. Может быть использован любой известный агент реакции сочетания, например те соединения, которые перечислены в публикации И8-А 5718752. Подходящие для использования агенты реакции сочетания включают соединения кремния и олигомеры дивинилбензола. Примерами подходящих для использования соединений кремния являются тетрагалогениды кремния, бис(тригалогенсилил) алкан, такой как бис(трихлорсилил)этан, и гексагалогенсилан, такой как Ο3δίδίΟ3, где галоген может представлять собой фтор, хлор или бром. Количество лучей может варьироваться в диапазоне от 3 до 20. В случае блок-сополимера в виде радиального сополимера он предпочтительно выбран из группы, состоящей из соединений, описывающихся формулами (АВ)пХ, где А представляет собой блок поли(винилароматического соединения), В представляет собой блок поли(бутадиена) или поли(изопрена), Х представляет собой фрагмент поливалентного агента реакции сочетания и где п представляет собой целое число >3.
Сополимер в композиции настоящего изобретения включает винилароматическое соединение и диен, причем винилароматическое соединение предпочтительно представляет собой стирол, а диен предпочтительно представляет собой бутадиен или изопрен. Уровень содержания полиароматического соединения в сополимере может варьироваться. Как указано в публикации И8-А 5718752, полярная асфальтеновая фракция в битуме может оказаться несовместимой с полимером. Поэтому в зависимости от природы битума композиция блок-сополимера может варьироваться. В общем случае выгодным было признано использование сополимеров винилароматического соединения и диена, в которых винилароматическое соединение присутствует в количестве в диапазоне от 10 до 50 мас.%, предпочтительно от 15 до 40 мас.%, в расчете на массу сополимера. В случае сополимера в виде линейного блок-сополимера, содержание винилароматического соединения в подходящем случае будет наблюдаться в двух концевых блоках. В случае сополимера в виде радиального блок-сополимера предпочтительным будет, чтобы каждый луч включал бы винилароматическое соединение в количестве в диапазоне от 10 до 50 мас.% в расчете на массу каждого луча.
- 3 021407 на массу каждого луча.
Для специалиста в соответствующей области техники очевидно то, что во время проведения полимеризации для получения сополимера с диеном полимеризация диена может протекать по механизму 1,2-полимеризации или 1,4-полимеризации. В результате протекания 1,2-полимеризации будут присутствовать винильные группы. Предпочтительно уровень содержания винила в сополимере не превышает 50%, а более предпочтительно находится в диапазоне от 10 до 25%, в расчете на массу диена в сополимере.
Среднемассовая молекулярная масса сополимера обычно будет находиться в диапазоне от 100000 до 500000, предпочтительно от 250000 до 450000, а более предпочтительно от 300000 до 400000. В случае сополимера в виде блок-сополимера блоки поли(винилароматического соединения) в подходящем случае будут иметь молекулярную массу в диапазоне от 3000 до 100000, предпочтительно от 5000 до 40000. Блоки полидиена в подходящем случае имеют молекулярную массу в диапазоне от 10000 до 250000, предпочтительно от 40000 до 200000. Очевидно, что в случае использования радиальных блоксополимеров молекулярная масса блоков в расчете на один луч может попадать на нижний край диапазона, для того чтобы совокупная молекулярная масса не становилась бы чрезмерно большой, поскольку это может привести к возникновению проблем, связанных с несовместимостью.
Уровень содержания сополимера в битумной композиции, соответствующей изобретению, находится в диапазоне от 0,1 до 7 мас.%, предпочтительно от 0,1 до 5 мас.%, в расчете на совокупную массу битума, сополимера и серы. В соответствии с положениями публикации υδ-Α 5718752 для того, чтобы получить улучшенные свойства, в число которых входит улучшенная усталостная прочность, количество сополимера должно составлять по меньшей мере 2 части в расчете на 100 частей битумной композиции. Поскольку сополимер является более дорогостоящим компонентом в композиции, специалист в соответствующей области техники будет рассматривать требуемый относительно высокий уровень содержания сополимера как недостаток. В композиции настоящего изобретения уровень содержания сополимера может доходить до 7 мас.%. Однако превосходные результаты также получают и при меньших уровнях содержания сополимера; предпочтительные уровни содержания сополимера находятся в диапазоне от 0,2 до 3 мас.%, более предпочтительно от 0,5 до 1,8 мас.% в расчете на массу битума, сополимера и серы.
Сополимер в композиции, соответствующей настоящему изобретению, может быть гидрированным. В особенности в случае блок-сополимеров, в частности, линейных блок-сополимеров, данные сополимеры могут быть подвергнуты частичному гидрированию таким образом, что блоки поли(винилароматического соединения) остаются не подвергнутыми воздействию, а поли(диеновые) блоки подвергаются гидрированию до получения блоков в виде полиолефиновых блоков, например, этилена/бутиленов в случае гидрирования бутадиена и этилена/пропилена в случае гидрирования изопрена. Такое гидрирование данных сополимеров приводит к улучшению совместимости таких сополимеров с битумом.
Примеры сополимеров, подходящих для использования в настоящем изобретении, включают Кга1оп Ό1101 - линейный стирол-бутадиен-стирольный блок-сополимер, коммерчески доступный в компании Кга1ои Ро1ушегк υδ ТЬС, Хьюстон, Техас, США, и иРМ 5000 - стирол-бутадиеновый каучук, коммерчески доступный в компании ийгарауе (Оиа1Пу АкрйаИ АДбйгуек), а άίνίκίοη οί Те.х01е КиЪЪег & Сйеш1са1 Сотрапу, 1300 Пагсо Όπ\ό δ. Оайоп, Сеогща 30720, υδΑ.
Существенную часть материала связующего составляет сера. Поэтому используют существенные количества серы. В этом заключается отличие от использования серы в качестве сшивателя, где используют количества серы меньшие, чем 2 мас.% в расчете на массу битума, серы и сополимера. В области применения настоящего изобретения сера присутствует в количествах в диапазоне от 20 до 60 мас.% в расчете на массу битума, сополимера и серы. Улучшение прочности, которое придает композиции битума сера, уменьшается при использовании в композиции битума, соответствующей изобретению, менее чем 20 мас.% серы. Предпочтительно сера присутствует в количестве в диапазоне от 25 мас.%, более предпочтительно от 30 мас.%. Предпочтительно сера присутствует в количестве, доходящем вплоть до 55 мас.%. Наиболее предпочтительно сера присутствует в количестве в диапазоне от 30 до 50 мас.%. В битумной композиции настоящего изобретения под действием присутствующей серы в действительности происходит сшивание, но серы присутствует больше в сопоставлении с тем количеством, которое может сшиваться.
В соответствии с описанием в публикации \УО-А 03/014231 сера в битумную композицию может быть добавлена в форме гранул серы, и предпочтительно серу в композиции настоящего изобретения включают в данной форме. Ссылка на гранулы в настоящем документе относится к любому типу материала серы, который отлили из расплавленного состояния для получения определенного типа частиц правильной формы, например чешуек, пластинок или серы сферической формы, такой как дробины, бисерины, крупинки и пастилки, или серы с формой половины горошины. Гранулы серы обычно содержат от 50 до 100 мас.% серы в расчете на массу гранул серы, предпочтительно от 60 мас.%, а наиболее предпочтительно от 70 мас.%; и обычно до 99 мас.%, а предпочтительно до 95 мас.% или до 100 мас.%. Один более предпочтительный диапазон заключен в пределах от 60 до 100 мас.%.
Данные гранулы могут содержать технический углерод и при необходимости другие ингредиенты,
- 4 021407 такие как амилацетат и воск. Технический углерод может присутствовать в количествах, доходящих вплоть до 5 мас.% в расчете на массу гранулы, предпочтительно вплоть до 2 мас.%. В подходящем случае уровень содержания технического углерода в гранулах серы составляет по меньшей мере 0,25 мас.%. Уровень содержания других ингредиентов, таких как амилацетат и воск, обычно не превосходит количества 1,0 мас.% для каждого. В случае присутствия воска он может иметь форму, например, парафинового гача или воска, произведенного по способу Фишера-Тропша. Примерами восков, подходящих для использования в настоящем документе, являются §а8оЫ1 (КТМ) - воск, произведенный по способу ФишераТропша и коммерчески доступный в компании 8а§о1, и воск 8X100 - воск Фишера-Тропша от компании 8Бе11 Ма1ау81а.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения в грануле серы присутствует сополимер.
В то время как битумная композиция, соответствующая изобретению, содержит три существенных компонента - битум, сополимер и серу, для специалиста в соответствующей области техники очевидно то, что в такую композицию также могут быть добавлены и другие соединения. Например, могут быть добавлены другие полимеры, упомянутые в публикации \УО-Л 03/014231. В соответствии с этим, композиция, соответствующая настоящему изобретению, в подходящем случае также содержит дополнительный другой полимер, при этом дополнительный полимер выбирают из группы, состоящей из полимеров, включающих один или несколько мономеров этилена, пропилена, бутилена, винилацетата, алкилакрилата или -метакрилата, глицидилакрилата или -метакрилата, терефталата и винилароматических соединений.
Битумная композиция, соответствующая настоящему изобретению, также может содержать и подавитель запаха, такой как, например, те соединения, которые описываются в публикации ЕР 2185640.
Битумные и асфальтовые композиции настоящего изобретения также могут содержать воск, например парафиновый гач или воск, произведенный по способу Фишера-Тропша. Примерами восков, подходящих для использования в настоящем документе, являются §а8оЫ1 (КТМ) - воск, произведенный по способу Фишера-Тропша и коммерчески доступный в компании 8а§о1, и воск 8X100 - воск ФишераТропша от компании 8Бе11 Ма1ау81а.
Битумные и асфальтовые композиции настоящего изобретения также могут содержать и добавки, повышающие сцепление.
Битумную композицию, соответствующую изобретению, выгодным образом используют в форме асфальтовой композиции, содержащей битумную композицию и наполнитель и/или заполнитель. Примеры наполнителей описывались в публикации И8-Л 5863971 и включают технический углерод, диоксид кремния, карбонат кальция, стабилизаторы, антиоксиданты, пигменты и растворители. Примеры заполнителей включают песок, горную породу, гравий, камни, гальки и тому подобное. Данные материалы заполнителей являются в особенности подходящими для использования при получении дорожных покрытий.
Обычно асфальтовая композиция содержит по меньшей мере 1 мас.% битума в расчете на массу асфальтовой композиции. Предпочтительной является асфальтовая композиция, содержащая от приблизительно 1 мас.% до приблизительно 10 мас.% битума, при этом особенное предпочтение отдается асфальтовым композициям, содержащим от приблизительно 3 мас.% до приблизительно 7 мас.% битума в расчете на массу асфальтовой композиции.
Битумная композиция, соответствующая настоящему изобретению, может быть получена в результате перемешивания трех ингредиентов в соответствующих количествах. С учетом свойств битума и сополимера, которые могут привести к возникновению проблем, связанных с несовместимостью, предпочтительно сначала получать смесь битум-полимер, а после этого добавлять серу.
В соответствии с этим, настоящее изобретение предлагает способ получения битумной композиции, соответствующей настоящему изобретению, включающий стадии, на которых:
(ί) нагревают битум;
(ίί) перемешивают полученный таким образом горячий битум с серой в количестве в диапазоне от 20 до 60 мас.% в расчете на массу битума, сополимера и серы; причем по меньшей мере на одной из стадий (ί) или (ίί) добавляют сополимер.
Настоящее изобретение также предлагает способ получения асфальтовой композиции, соответствующей настоящему изобретению, включающий стадии, на которых:
(ί) нагревают битум;
(ίί) нагревают заполнитель;
(ίίί) перемешивают горячий битум с горячим заполнителем в смесительной установке для получения асфальтовой композиции; причем от 20 до 60 мас.% серы в расчете на массу битума, сополимера и серы добавляют по меньшей мере на одной из стадий (ί), (ίί) или (ίίί); и от 0,1 до 7 мас.% сополимера в расчете на массу битума, сополимера и серы добавляют по меньшей мере на одной из стадий (ί), (ίί) или (ίίί).
На стадии (ί) способов получения настоящих битумных или асфальтовых композиций битум нагревают, предпочтительно при температуре в диапазоне от 60 до 200°С, предпочтительно от 80 до 150°С, более предпочтительно от 100 до 145°С, а еще более предпочтительно от 125 до 145°С. Проведению опе- 5 021407 рации при более чем 120°С свойственно преимущество, заключающееся в том, что сера является жидкой, что облегчает проведение процесса перемешивания. Хотя специалист в соответствующей области техники легко может определить оптимальное время перемешивания, время перемешивания может быть относительно коротким, например в диапазоне от 10 до 600 с.
Битум предпочтительно представляет собой битум, относящийся к марке для получения дорожного покрытия, подходящий для использования в дорожной области применения и характеризующийся пенетрацией, например, в диапазоне от 9 до 1000 дмм, более предпочтительно от 15 до 450 дмм, (согласно испытанию при 25°С в соответствии с документом ΕΝ 1426: 2007) и температурой размягчения в диапазоне от 25 до 100°С, более предпочтительно от 25 до 60°С, (согласно испытанию в соответствии с документом ΕΝ 1427: 2007).
На стадии (ίί) способа получения настоящей асфальтовой композиции нагревают заполнитель, предпочтительно при температуре в диапазоне от 60 до 200°С, предпочтительно от 80 до 170°С, более предпочтительно от 100 до 160°С, еще более предпочтительно от 100 до 145°С. Заполнитель в подходящем случае представляет собой любой заполнитель, который является подходящим для использования в дорожных областях применения. Заполнитель может состоять из смеси крупного заполнителя (удерживается на сите на 4 мм), мелкого заполнителя (проходит через сито на 4 мм, но удерживается на сите на 63 мкм) и наполнителя (проходит через сито на 63 мкм).
На стадии (ίίί) способа получения асфальта горячий битум и горячий заполнитель перемешивают в смесительной установке. В подходящем случае перемешивание проводят при температуре в диапазоне от 80 до 200°С, предпочтительно от 90 до 150°С, более предпочтительно от 100 до 145°С. Обычно время перемешивания находится в диапазоне от 10 до 60 с, предпочтительно от 20 до 40 с.
Температуры, при которых битум и заполнитель нагревают, а после этого перемешивают, желательно выдерживать по возможности более низкими для уменьшения выделений сероводорода при добавлении серы. Однако температуры должны быть достаточно высокими для того, чтобы битум мог бы эффективно образовывать покрытие на заполнителе. Настоящее изобретение делает возможным получение смесей битума, заполнителя и серы при подавлении появления запаха от асфальтовой смеси.
В способе получения асфальта серу предпочтительно добавляют по возможности позднее, предпочтительно на стадии (ίίί).
В способах настоящего изобретения серу предпочтительно добавлять в форме гранул серы, как это описывалось выше.
Сера и сополимер могут быть добавлены совместно, то есть как на стадии (ί), так и на стадии (ίί) или на стадии (ίίί) соответствующих способов получения настоящих битумных и асфальтовых композиций. В первом варианте осуществления горячий заполнитель перемешивают с серой и сополимером. После этого к горячей смеси заполнитель-сера добавляют горячий битум. Во втором варианте осуществления горячий заполнитель перемешивают с горячим битумом и к горячей смеси битум-заполнитель добавляют серу и сополимер. Данный вариант осуществления демонстрирует преимущество в виде получения большей прочности для смеси сера-асфальт. В третьем варианте осуществления горячий битум перемешивают с серой и сополимером и получающуюся в результате горячую смесь битум-сера перемешивают с горячим заполнителем для получения серосодержащей асфальтовой смеси.
В альтернативном варианте, в способе получения асфальта сополимер может быть добавлен отдельно. Например, сополимер к битуму может быть добавлен на стадии (ί), а сера может быть добавлена на стадии (ίίί).
В одном варианте осуществления изобретения серу и сополимер добавляют совместно; сера имеет форму гранул, и сополимер включают в гранулы серы. Гранулы серы предпочтительно содержат от 0,1 до 28 мас.% сополимера в расчете на массу гранул серы. Гранулы серы в подходящем случае получают по способу, в котором жидкую серу перемешивают с сополимером и при необходимости дополнительными компонентами, такими как технический углерод или амилацетат. После этого смесь формуют и/или гранулируют.
В одном варианте осуществления изобретения сера может быть добавлена в форме двух типов гранул серы; первый тип - гранулы серы, которые содержат сополимер, и второй тип - гранулы серы, которые не содержат сополимера. Преимущество этого заключается в том, что сополимер, по существу, концентрируется в первом типе гранул серы, а для восполнения остальной потребности в сере могут быть использованы обычные гранулы серы.
В одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения сополимер добавляют на стадии (ίί) способа получения асфальтовых композиций. В одном в особенности предпочтительном варианте осуществления сополимер в форме жидкой дисперсии распыляют на горячем заполнителе для получения заполнителя с нанесенным полимерным покрытием, после этого заполнитель с нанесенным полимерным покрытием перемешивают с горячим битумом с последующим добавлением серы, предпочтительно в форме гранул. Такой способ является в особенности выгодным в случае дисперсии стиролбутадиенового каучука.
Изобретение дополнительно предлагает способ получения асфальтового дорожного покрытия, в котором асфальт получают по способу, соответствующему изобретению, и дополнительно включающему
- 6 021407 стадии, на которых:
(ίν) распределяют асфальт в виде слоя и (ν) уплотняют указанный слой.
Изобретение дополнительно предлагает асфальтовое дорожное покрытие, полученное по способам, соответствующим изобретению.
Уплотнение на стадии (ν) в подходящем случае проводят при температуре в диапазоне от 80 до 200°С, предпочтительно от 90 до 150°С, более предпочтительно от 100 до 145°С. Температуру уплотнения желательно выдерживать по возможности более низкой для уменьшения выделения сероводорода. Однако температура уплотнения должна быть достаточно высокой для того, чтобы уровень содержания пустот в получающемся в результате асфальте был бы достаточно низким для обеспечения долговечности и водостойкости асфальта.
Далее изобретение будет описано при обращении к примерам, которые проиллюстрированы при использовании следующих далее примеров, которые не предполагают ограничения изобретения.
Пример 1. Для примера 1 использовали пропиточный битум 100/150, характеризующийся пенетрацией при 25°С 11,3 дмм (согласно измерению в соответствии с документом ΕΝ-1426), температурой размягчения 42,4°С (согласно измерению в соответствии с документом ΕΝ-1427), индексом пенетрации (индексом Пфейфера) - 1,3 и относительной плотностью 1,036.
Битум перемешивали с Кга1ои Ό 1101 - линейным стирол-бутадиен-стирольным блок-сополимером, содержащим два концевых полистирольных блока и центральный бутадиеновый блок, коммерчески доступным в компании КгаЮп Ро1ушег5 И8 ЬЬС, Хьюстон, Техас, США. Уровень содержания стирола в блок-сополимере составлял 31 мас.%. Серу в смеси добавляли в форме гранул, состоящих из приблизительно 99 мас.% серы и 1 мас.% технического углерода.
Композиции различных битумных композиций, использующихся в примере, продемонстрированы в табл. 1.
Таблица 1. Битумные композиции А-1
Образец | Битум, масс. % | Сополимер, масс. % | Сера, масс. % |
А* | 100 | 0 | 0 |
В* | 70 | 0 | 30 |
С* | 60 | 0 | 40 |
ϋ* | 99 | 1 | 0 |
Е* | 98 | 2 | 0 |
Р | 69,3 | 0,7 | 30 |
О | 59,4 | 0,6 | 40 |
н | 68,6 | 1,4 | 30 |
I | 58,8 | 1,2 | 40 |
* Сравнительные примеры
Битумные композиции перемешивали с наполнителем и заполнителем для получения асфальтовых композиций. Заполнитель состоял из пяти фракций заполнителя: песок 0/2 мм, камни 2/4 мм, камни 4/6 мм, камни 6/10 мм и камни 10/14 мм. Процентные уровни содержания различных фракций заполнителя приведены в представленной ниже табл. 2.
Таблица 2
Композиция | Уровень содержания в масс. % |
Известняковый наполнитель | 2 |
Песок 0/2 мм | 30 |
Камни 2/4 мм | 6 |
Камни 4/6 мм | 8 |
Камни 6/10 мм | 25 |
Камни 10/14 мм | 29 |
Асфальтовые композиции разработали при уровне содержания связующего 5,3-6,5 мас.% в расчете на массу асфальтовой композиции. Уровень содержания связующего регулировали таким образом, чтобы объемные составы асфальтов из примеров были бы, по существу, идентичными. Асфальтовые смеси получали при 140°С для выдерживания дымовыделения (в основном сероводорода и диоксида серы) по возможности на более низком уровне. Асфальтовые композиции уплотняли в форме для изготовления плит. Каждая плита имела следующие далее размеры: 500 ммх180 ммх100 мм. По меньшей мере, по истечении одного дня после уплотнения плиты извлекали для получения цилиндрических образцов, имеющих диаметр 40 мм и высоту 80 мм. Образцы оставляли в покое на 15 дней для обеспечения кристаллизации серы.
Измерения комплексного модуля и фазового угла
Характеристики эластичности и жесткости асфальтовых композиций, полученных при использовании битумных композиций от А до I, определяли в результате измерения фазового угла и комплексного модуля.
- 7 021407
Для вязкоэластических материалов, таких как асфальтовые смеси, при проведении испытания в их линейной области соотношение между напряжением и деформацией при непрерывном синусоидальном нагружении определяют по их комплексному модулю (Е*). Комплексный модуль определяют как соотношение между комплексной амплитудой синусоидального напряжения и комплексной амплитудой синусоидальной деформации для заданных температуры и частоты. Вследствие вязкоэластических свойств асфальтовых смесей напряжение и деформацию представляют их модуль эластичности (Е1) и их модуль вязкости (Е2). Абсолютное значение комплексного модуля |Е*| называют модулем жесткости, но также зачастую называют и комплексным модулем. Фазовый угол представляет внутреннее сопротивление и может быть использован для определения рассеянной энергии, которая соотносится с усталостным поведением материала.
Измерения комплексного модуля проводили при использовании электрогидравлической машины в соответствии со стандартным методом испытаний ΕΝ 12697-26 (1и1у 2004).
Испытания проводили для вырезанных образцов, имеющих длину 80 мм и диаметр 40 мм. Образцы приклеивали между двумя пластинами и для измерения деформации к образцу присоединяли тензометрический датчик. Образец размещали в термоконстантной камере. К образцу прикладывали синусоидальную нагрузку, индуцируя в образце напряжение; после этого искажение формы образца регистрировали как деформацию.
Условия проведения испытания представляли собой нижеследующее. Для заданной асфальтовой смеси испытанию подвергали три образца при различных температурах (в диапазоне от - 10°С вплоть до 30°С) и при различных частотах нагружения (в диапазоне от 3 до 40 Гц). Температуру камеры стабилизировали при температуре испытания в течение 1 ч до проведения испытания при различных частотах. После этого испытание автоматически проводили при другой температуре и так далее. Для каждой частоты прикладывали синусоидальную нагрузку. По завершении пары циклов для получения стабилизации индуцированного напряжения в течение короткого периода времени (меньшего, чем одна минута) регистрировали значения напряжения и деформации. Это позволяло определять комплексный модуль в виде соотношения между максимальным напряжением и максимальной деформацией и фазовый угол между максимальным приложенным напряжением и максимальной зарегистрированной деформацией. Результаты продемонстрированы в приведенных ниже табл. 3 и 4.
Таблица 3. Фазовый угол
Битумная КОМПОЗИЦИ я | Фазовый угол б, ° | |||||
3 Гц | 20 Гц | 40 Гц | ||||
0°С | 30°С | 0°С | 30°С | 0°С | 30°С | |
А* | 14,1 | 56,5 | 8,9 | 56,3 | 4,8 | 53,2 |
В * | 13,2 | 56,9 | 8,3 | 52,9 | 8,0 | 49,1 |
С * | 12,0 | 51,1 | 7,4 | 42,1 | 8,2 | 43,4 |
О * | 13,9 | 58,7 | 9,2 | 56,2 | 10,4 | 52,5 |
Е* | 13,0 | 54,8 | 8,7 | 52,9 | 9,1 | 49,1 |
Р | 12,9 | 47,1 | 8,6 | 46,7 | 9,4 | 43,2 |
О | 12,3 | 41,6 | 8,3 | 41,4 | 9,2 | 38,3 |
н | 12,3 | 40,4 | 8,4 | 40,7 | 5,2 | 36,9 |
I | 10,8 | 32,0 | 7,4 | 33,2 | 7,1 | 30,8 |
* Сравнительные примеры
Таблица 4. Комплексный модуль
Битумная КОМПОЗИЦИ я | Комплексный модуль | |||||
3 Гц | 20 Гц | 40 Гц | ||||
0°С | 30°С | 0°С | 30°С | 0°С | 30°С | |
А* | 18853 | 343 | 23954 | 1307 | 25514 | 2065 |
В * | 23157 | 552 | 29329 | 2037 | 31602 | 3150 |
С * | 23595 | 836 | 29049 | 2660 | 30683 | 3902 |
ϋ* | 19165 | 369 | 24574 | 1392 | 25247 | 2162 |
Е* | 20736 | 514 | 26250 | 1790 | 27192 | 2738 |
Р | 21926 | 808 | 27705 | 2329 | 29201 | 3500 |
О | 23688 | 1210 | 29617 | 3024 | 30858 | 4288 |
н | 22375 | 1205 | 27845 | 2878 | 28034 | 4030 |
I | 22628 | 2017 | 27626 | 3947 | 28468 | 5227 |
* Сравнительные примеры
Фазовый угол асфальтовых композиций при добавлении сополимера значительно не изменяется. При добавлении серы асфальтовая композиция демонстрирует уменьшение фазового угла. При добавлении обоих компонентов имеет место неожиданное и воспроизводимое дальнейшее уменьшение в особенности при повышенных температурах, что указывает на более эластичное поведение асфальтовых композиций, соответствующих изобретению. Таким образом, композиции, соответствующие изобретению, являются очень выгодными для использования в теплых климатах.
Как можно заметить, обращаясь к данным по комплексному модулю, в абсолютном выражении значения комплексного модуля являются меньшими при больших температурах (когда вязкостный ком- 8 021407 понент вязкоэластического соотношения становится в большей степени преобладающим). Исходя из сопоставления сравнительного примера А со сравнительным примером Ό (в обоих случаях не содержится сера) следует то, что после добавления полимера СБС наблюдается улучшение комплексного модуля. Исходя из сопоставления сравнительного примера В (сера, отсутствие СБС) с примерами Р и Н (сера и СБС) следует то, что в примерах Р и Н комплексный модуль увеличивается, что указывает на улучшенное эластичное поведение асфальтовых композиций настоящего изобретения.
Пример 2. Асфальтовые композиции получали в результате перемешивания горячего битума с горячим заполнителем при использовании обычных методик, где битумное связующее имело составы, представленные в приведенной ниже табл. 5. Массовые процентные уровни содержания в табл. 5 получают в расчете на массу битумного связующего, при этом балансовый остаток образован битумом. Битум, использующийся в примере 2, являлся пропиточной маркой битума 64-22. В случае асфальтовой композиции I битумное связующее состояло только из битума. В случае примеров К-Р битумное связующее в дополнение к битуму содержало различные количества серы, полимера и воска, как это указано в табл. 5. Значение мас.% использующегося битумного связующего находилось в диапазоне 5-7 мас.% в расчете на массу асфальтовой композиции. Серу добавляли в форме гранул ТЫорауе (КТМ), коммерчески доступных в компании §Ье11 и содержащих приблизительно 99 мас.% серы и 1 мас.% технического углерода.
Динамический (комплексный) модуль асфальтовых композиций Ι-Р измеряли при использовании метода, описанного в примере 1. Результаты продемонстрированы в приведенной ниже табл. 5.
Асфальтовые композиции Ι-Р также подвергали гамбургскому испытанию (АА8НТО Т324-04), в котором по асфальтовой плите при 50°С проходит нагружаемое стальное колесо, прикладывающее нагрузку 705 +/- 22 Н. После 20000 проходов измеряли колееобразование в мм.
Таблица 5
Асфальтовые композиции: | Л* | К* | Ь | М | Ν* | О | Р |
Тип полимера | - | СБС | СБС | СБС | СБК | СБК | СБК |
масс. % полимера | 0 | 3 | 0,75 | 1,25 | 3 | 0,5 | 1 |
масс. % серы | 0 | 0 | 29 | 29 | 0 | 29 | 29 |
масс. % ЗазоЪИ (КТМ) 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
Динамический модуль, 40°С, МПа, среднее значение | 690 | 558 | 2533 | 2667 | 402 | 2565 | 3420 |
Среднее значение, гамбургское испытание, 50°С, колея, мм | 5,6 | 5,8 | 2,8 | 3,0 | 12,7 | 2,4 | 2,6 |
* Сравнительные примеры
1. Воск, произведенный по способу Фишера-Тропша, коммерчески доступный в компании §азо1. Обсуждение
Значения динамического модуля у асфальтовых композиций Ь и М значительно увеличивались в сопоставлении с тем, что имело место для асфальтовых композиций I и К. В дополнение к этому значения динамического модуля у композиций О и Р значительно увеличивались в сопоставлении с тем, что имело место для асфальтовых композиций I и N. Данные результаты демонстрируют улучшенные характеристики эластичности у асфальтовых композиций настоящего изобретения.
Г лубина колееобразования у асфальтовых композиций Ь и М значительно уменьшалась в сопоставлении с глубиной колееобразования у асфальтовых композиций I и К. В дополнение к этому, глубина колееобразования у асфальтовых композиций О и Р значительно уменьшалась в сопоставлении с глубиной колееобразования у асфальтовых композиций I и N. Данные результаты иллюстрируют улучшенное сопротивление деформированию у асфальтовых композиций настоящего изобретения.
Пример 3. Асфальтовые композиции получали в результате перемешивания горячего битума с горячим заполнителем при использовании обычных методик, где битумное связующее имело составы, представленные в приведенной ниже табл. 6. Массовые процентные уровни содержания в табл. 6 получают в расчете на массу битума, серы и сополимера. В дополнение к количествам битума, серы и сополимера, указанным в табл. 6, все образцы содержали 1,5 мас.% этиленбисстеарамида, где массовый процентный уровень содержания получают в расчете на массу битума и серы.
Использовали четыре различных битума. Битум А являлся битумом пропиточной марки, характеризующимся пенетрацией при 25°С 44 дмм. Битум В представлял собой смесь из битума А и гудрона, разжижающего битум, при этом битум В характеризовался пенетрацией при 25°С 76 дмм. Битум С представлял собой еще одну смесь из битума А и гудрона, разжижающего битум, при этом битум С характеризовался пенетрацией при 25°С 97 дмм. Битум Ό являлся битумом пропиточной марки, характеризующимся пенетрацией при 25°С 90 дмм. Все пенетрации измеряли в соответствии с документом ΕΝ-1426 (2007).
Использовали три различных сополимера. Сополимер 1 представлял собой Кга!оп Ό 1101 - линейный стирол-бутадиен-стирольный блок-сополимер, использующийся в примере 1. СБС 2 представлял
- 9 021407 собой Кга1оп Ό 1116 - радиальный триблок сополимер, характеризующийся уровнем содержания стирола 23 %. СБС 3 представлял собой Кта1оп Ό 1118 - диблок сополимер, содержащий 31 масс. % связанного стирола.
Модуль жесткости асфальтовых композиций измеряли при 20, 30 и 40°С в соответствии с методикой документа ΕΝ 12967-26 и результаты продемонстрированы в табл. 6.
Таблица 6
Битум | Сера | Сополимер | Модуль жесткости (МПа) | |||
20°С | 30°С | 40°С | ||||
ί * | 70 масс. % битума А | 30 масс. % | 0 | 6471 | 2049 | 574 |
ϋ | 69,3 масс. % битума А | 29,7 масс. % | 1,0 масс. % сополимера 1 | 6276 | 2209 | 692 |
ίίί | 68,6 масс. % битума А | 29,4 масс. % | 2,0 масс. % сополимера 1 | 6641 | 2437 | 791 |
ίν | 67,9 масс. % битума А | 29,1 масс. % | 3,0 масс. % сополимера 1 | 7435 | 2524 | 912 |
ν | 67,2 масс. % битума А | 28,8 масс. % | 4,0 масс. % сополимера 1 | 7136 | 2490 | 953 |
νί * | 98 масс. % битума А | 0 | 2 масс. % сополимера 1 | 5749 | 1664 | 438 |
νίί * | 88,2 масс. % битума А | 9,8 масс. % | 2,0 масс. % сополимера 1 | 5167 | 1439 | 459 |
νίϋ | 78,4 масс. % битума А | 19,6 масс. % | 2,0 масс. % сополимера 1 | 6920 | 2064 | 696 |
ίχ | 58,8 масс. % битума А | 39,2 масс. % | 2,0 масс. % сополимера 1 | 9606 | 3759 | 1375 |
X | 49,0 масс. % битума А | 49,0 масс. % | 2,0 масс. % сополимера 1 | 11403 | 5190 | 2179 |
χί | 69,6 масс. % битума В | 29,4 масс. % | 2,0 масс. % сополимера 1 | 5165 | 1818 | 821 |
χϋ | 69,6 масс. % битума С | 29,4 масс. % | 2,0 масс. % сополимера 1 | 3974 | 1375 | 658 |
χίίί | 69,6 масс. % битума А | 29,4 масс. % | 2,0 масс. % сополимера 2 | 7662 | 2389 | 795 |
χίν | 69,6 масс. % битума А | 29,4 масс. % | 2,0 масс. % сополимера 3 | 8805 | 2871 | 943 |
XV * | 70 масс. % битума ϋ | 30 масс. % | 0 | 2491 | 936 | 488 |
χνί | 69,3 масс. % битума ϋ | 29,7 масс. % | 1,0 масс. % сополимера 1 | 3227 | 1354 | 652 |
χνϋ | 69,6 масс. % битума ϋ | 29,4 масс. % | 2,0 масс. % сополимера 1 | 3844 | 1496 | 839 |
χνίϋ | 67,9 масс. % битума Б | 29,1 масс. % | 3,0 масс. % сополимера 1 | 3572 | 1521 | 866 |
χίχ | 67,2 масс. % битума ϋ | 28,8 масс. % | 4,0 масс. % сополимера 1 | 3775 | 1764 | 1035 |
* = Сравнительные примеры.
Результаты демонстрируют улучшение жесткости, что следует исходя из сопоставления композиций, содержащих битум и серу, но не содержащих сополимер, с композициями, содержащими битум, серу и 1-4 мас.% сополимера, (сопоставление композиции (ί) с композициями (ίί), (ίίί), (ίν) и (ν) или сопоставление композиции (χν) с композициями (χνί), (χνίί), (χνίίί) или (χίχ)). Имеет место общая тенденция к увеличению жесткости при увеличении количества сополимера. Результаты также демонстрируют значительное улучшение жесткости, что следует исходя из сопоставления композиций, содержащих битум, 0-10 мас.% серы и сополимер, с композициями, содержащими битум, 20-50 мас.% серы и сополимер, (сопоставление композиций (νί) и (νίί) с композициями (νίίί), (ίχ), (ίίί) и (х)). В заключение, результаты демонстрируют улучшение жестокости, что следует исходя из сопоставления композиций, содержащих битум и серу, но не содержащих сополимер, с композициями, содержащими битум, серу и три различных сополимера, (сопоставление композиции (ί) с композициями (ίίί), (χίίί) и (χίν)).
Claims (14)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Битумная композиция, содержащая битум, сополимер, включающий одно или несколько винилароматических соединений и один или несколько сопряженных диенов, в количестве от 0,1 до 7 мас.% и серу в количестве от 20 до 60 мас.%, при этом все процентные величины приведены в расчете на массу битума, сополимера и серы.
- 2. Композиция по п.1, в которой битум присутствует в количестве от 50 до 75 мас.%.
- 3. Композиция по п.1 или 2, в которой винилароматическое соединение включает стирол.
- 4. Композиция по п.3, в которой винилароматическое соединение состоит по меньшей мере из 90 мол.% стирола.
- 5. Композиция по любому из пп.1-4, в которой диены выбраны из группы, состоящей из бутадиена и изопрена.
- 6. Композиция по любому из пп.1-5, в которой сополимер представляет собой блок-сополимер из винилароматического соединения и диена.
- 7. Композиция по любому из пп.1-6, в которой блок-сополимер представляет собой линейный стирол-бутадиен-стирольный блок-сополимер, описывающийся формулой АВА, где А представляет собой полистирольный блок, а В представляет собой полибутадиеновый блок.
- 8. Композиция по любому из пп.1-7, в которой винилароматическое соединение в сополимере из винилароматического соединения и диена присутствует в количестве от 10 до 50 мас.% в расчете на массу сополимера.
- 9. Композиция по любому из пп.1-8, в которой сополимер присутствует в количестве от 0,2 до 3 мас.%.
- 10. Способ получения битумной композиции по любому из пп.1-9, включающий стадии, на которых:(ί) нагревают битум;(ίί) перемешивают полученный нагретый битум с серой в количестве от 20 до 60 мас.%;- 10 021407 причем по меньшей мере на одной из стадий (ί) или (ίί) добавляют сополимер, включающий одно или несколько винилароматических соединений и один или несколько сопряженных диенов, в количестве от 0,1 до 7 мас.%, при этом все процентные величины приведены в расчете на массу битума, сополимера и серы.
- 11. Асфальтовая композиция, содержащая битумную композицию по любому из пп.1-9 и наполнитель и/или заполнитель.
- 12. Способ получения асфальтовой композиции, включающий стадии, на которых:(ί) нагревают битум;(ίί) нагревают заполнитель;(ίίί) перемешивают нагретый битум с нагретым заполнителем в смесительной установке для получения асфальтовой композиции;причем по меньшей мере на одной из стадий (ί), (ίί) или (ίίί) добавляют от 0,1 до 7 мас.% сополимера, включающего одно или несколько винилароматических соединений и один или несколько сопряженных диенов; и по меньшей мере на одной из стадий (ί), (ίί) или (ίίί) добавляют от 20 до 60 мас.% серы; при этом все процентные величины приведены в расчете на массу битума, сополимера и серы.
- 13. Способ по п.12, в котором сополимер добавляют на стадии (ίί).
- 14. Способ по любому из пп. 10, 12 и 13, в котором серу добавляют в форме гранул серы.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP10305176 | 2010-02-23 | ||
PCT/EP2011/052641 WO2011104251A1 (en) | 2010-02-23 | 2011-02-23 | Bituminous composition |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA201201176A1 EA201201176A1 (ru) | 2013-02-28 |
EA021407B1 true EA021407B1 (ru) | 2015-06-30 |
Family
ID=42342771
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA201201176A EA021407B1 (ru) | 2010-02-23 | 2011-02-23 | Битумная композиция |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9074099B2 (ru) |
EP (1) | EP2539401B1 (ru) |
JP (1) | JP5677468B2 (ru) |
CN (1) | CN102858881B (ru) |
CA (1) | CA2789853A1 (ru) |
EA (1) | EA021407B1 (ru) |
WO (1) | WO2011104251A1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2729649C2 (ru) * | 2015-09-18 | 2020-08-11 | Тоталь Маркетин Сервис | Битумно-полимерная композиция, обладающая улучшенными механическими свойствами |
RU2733749C2 (ru) * | 2016-05-27 | 2020-10-06 | Сасол Вакс Гмбх | Битумная композиция, содержащая смесь восков, состоящую из нефтяного сырого парафина и воска фишера-тропша, применение смеси восков в битумных композициях, применение битумной композиции в асфальтовых композициях, асфальтовые композиции, содержащие битумную композицию, и способ изготовления асфальтовых покрытий из них |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104302838A (zh) * | 2012-03-06 | 2015-01-21 | 鲁宾德公司 | 改性橡胶复合材料及其获得方法 |
US9181435B2 (en) | 2013-08-14 | 2015-11-10 | Saudi Arabian Oil Company | Sulfur extended asphalt modified with crumb rubber for paving and roofing |
US10407557B2 (en) | 2013-08-14 | 2019-09-10 | Saudi Arabian Oil Company | Sulfur extended asphalt modified with crumb rubber for paving and roofing |
WO2015058145A1 (en) * | 2013-10-17 | 2015-04-23 | Innophos, Inc. | Polymer modified asphalt binder with polymer having reduced styrene content |
US9309441B2 (en) * | 2013-11-01 | 2016-04-12 | Saudi Arabian Oil Company | Sulfur asphalt in roofing, damp-proofing and water proofing |
US9637635B2 (en) | 2013-11-01 | 2017-05-02 | Saudi Arabian Oil Company | Sulfur asphalt in roofing, damp-proofing and water proofing |
EP3468935B1 (en) * | 2016-06-14 | 2021-12-08 | Heritage Research Group, LLC | Binder composition for improved tack coat and stress absorbing membrane interlayer application for road construction |
US20200231816A1 (en) * | 2019-01-22 | 2020-07-23 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Phase stable polymer-asphalt compositions |
CN111647199B (zh) * | 2020-07-14 | 2023-01-13 | 山东京博石油化工有限公司 | 一种环保型沥青改进剂及其制备方法和应用 |
CN111879637A (zh) * | 2020-08-03 | 2020-11-03 | 贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司 | 一种城市交叉口用沥青混合料抗车辙性能的评价方法 |
WO2023282778A1 (en) * | 2021-07-06 | 2023-01-12 | Qatar Foundation For Education, Science And Community Development | Enhancement of high temperature resistance of asphalt binders modified with ldpe/rpe and sulfur |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6133351A (en) * | 1999-06-03 | 2000-10-17 | Marathon Ashland Petroleum Llc | Sulfur-in-oil in asphalt and polymer composition and process |
US6380284B1 (en) * | 1997-05-29 | 2002-04-30 | Emile Lopez | Method for continuous production of modified bituminous materials |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3738853A (en) * | 1971-10-05 | 1973-06-12 | Shell Oil Co | Articles produced by casting of sulfur asphalt |
FR2230691B1 (ru) * | 1973-05-24 | 1976-11-12 | Aquitaine Petrole | |
US4154619A (en) * | 1974-12-03 | 1979-05-15 | Sulphur Development Institute Of Canada (Sudic) | Sulphur-bituminous compositions |
US4130516A (en) * | 1976-04-12 | 1978-12-19 | Phillips Petroleum Company | High ductility asphalt |
US4211575A (en) | 1976-09-27 | 1980-07-08 | Burris Michael V | Asphalt-sulfur emulsion composition |
BE879847A (fr) * | 1978-11-09 | 1980-03-03 | Elf Union | Procede de preparation de compositions de bitumes polymeres |
US5718752A (en) | 1995-10-24 | 1998-02-17 | Shell Oil Company | Asphalt composition with improved processability |
HRP970258B1 (en) | 1996-05-20 | 2002-04-30 | Shell Int Research | Process for preparing bitumen compositions |
US6057390A (en) * | 1998-06-03 | 2000-05-02 | Ashland Inc. | Crosslinkable polymer-modified asphalt and its method of preparation |
US6863724B2 (en) * | 2001-08-09 | 2005-03-08 | Shell Canada Limited | Sulfur additives for paving binders and manufacturing methods |
GB2384240A (en) | 2001-11-21 | 2003-07-23 | Shell Int Research | Preparation of polymer-modified bitumen compositions |
MX2007003991A (es) * | 2004-10-02 | 2007-06-15 | Firestone Polymers Llc | Pol??meros y su uso en composiciones de asfalto y concretos de asfalto. |
CN101077933B (zh) * | 2006-05-22 | 2011-04-20 | 深圳市海川实业股份有限公司 | 一种沥青胶结料及其制备方法 |
CA2653629C (en) * | 2006-05-31 | 2014-01-21 | Innophos, Inc. | Method for preparing bitumen by addition of polyphosphoric acid and a cross-linkable polymer |
DE102007037534A1 (de) | 2007-08-09 | 2009-02-12 | Air & D - Sarl | Verfahren zu Geruchsverminderung bei Bitumen |
WO2009121917A2 (en) * | 2008-04-02 | 2009-10-08 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Process for manufacturing asphalt |
JP5639037B2 (ja) * | 2008-04-02 | 2014-12-10 | シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイShell Internationale Research Maatschappij Beslotenvennootshap | アスファルトの製造方法 |
CN101560332B (zh) * | 2009-06-04 | 2011-07-20 | 中国海洋石油总公司 | 一种高粘高弹沥青及其制备方法 |
-
2011
- 2011-02-23 EA EA201201176A patent/EA021407B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2011-02-23 JP JP2012554329A patent/JP5677468B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2011-02-23 EP EP11704465.1A patent/EP2539401B1/en not_active Not-in-force
- 2011-02-23 CA CA2789853A patent/CA2789853A1/en not_active Abandoned
- 2011-02-23 US US13/580,223 patent/US9074099B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2011-02-23 WO PCT/EP2011/052641 patent/WO2011104251A1/en active Application Filing
- 2011-02-23 CN CN201180010660.2A patent/CN102858881B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6380284B1 (en) * | 1997-05-29 | 2002-04-30 | Emile Lopez | Method for continuous production of modified bituminous materials |
US6133351A (en) * | 1999-06-03 | 2000-10-17 | Marathon Ashland Petroleum Llc | Sulfur-in-oil in asphalt and polymer composition and process |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
David Timm et al.: "NCAT Report 09-05: Evaluati on of Mixture Performance and Structural capacity of Pavements using Shel I Thiopave", [Online] ugust 2009 (2009-08), pages 1-91, XP002594002, National Center for Asphalt Technology Retrieved from the Internet:URL: http://www.ncat.us/reports/rep09-05. pd f> [retrieved on 2010-07-27] the whole document * |
DISCLOSED ANONYMOUSLY: "Process for preparing and laying a polymer modified asphalt mixture at lower operating temperatures" RESEARCH DISCLOSURE, MASON PUBLICATIONS, HAMPSHI RE, GB, vol. 516, no. 55, 1 Apri1 2007 (2007-04-01), page 411, XP007137252, ISSN: 0374-4353 the whole document * |
GRAHAM C. HURLEY ET AL.: " Evaluation of Sasobit for use in warm mix asphalt", INTERNET CITATION, [Online] June 2005 (2005-06), XP002451497, Retrieved from the Internet: URL: http://www.eng.auburn.edU/center/nat/reports/rep05-06. pdf > [retrieved on 2007-09-19] the whole document * |
HURLEY G. C. ET AL.: "Evaluati on of Evotherm for use in warm mix asphalt", 20060601, [Onl i ne] no. neat report 06-02, 1 June 2006 (2006-06-01), pages 1-49, XP002513180, Retri eved from the Internet: URL: http://www.meadwestvaco.com/mwv/groups /content/documents/document/mwv 003429.pdf > [retri eved on 2009-02-03] the whole document * |
YILDI RIM ET AL.: " Polymer modified asphalt binders", CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS, ELSEVIER LNKD-dol: 10. 1016/ J.CONBUILDMAT. 2005.07.007, vol. 21, no. 1, 1 January 2007 (2007-01-01), pages 66-72, XP005600673, ISSN: 0950-0618 the whole document * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2729649C2 (ru) * | 2015-09-18 | 2020-08-11 | Тоталь Маркетин Сервис | Битумно-полимерная композиция, обладающая улучшенными механическими свойствами |
RU2733749C2 (ru) * | 2016-05-27 | 2020-10-06 | Сасол Вакс Гмбх | Битумная композиция, содержащая смесь восков, состоящую из нефтяного сырого парафина и воска фишера-тропша, применение смеси восков в битумных композициях, применение битумной композиции в асфальтовых композициях, асфальтовые композиции, содержащие битумную композицию, и способ изготовления асфальтовых покрытий из них |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US9074099B2 (en) | 2015-07-07 |
EP2539401A1 (en) | 2013-01-02 |
CN102858881A (zh) | 2013-01-02 |
JP5677468B2 (ja) | 2015-02-25 |
JP2013520543A (ja) | 2013-06-06 |
EA201201176A1 (ru) | 2013-02-28 |
CA2789853A1 (en) | 2011-09-01 |
EP2539401B1 (en) | 2014-12-24 |
WO2011104251A1 (en) | 2011-09-01 |
US20130210966A1 (en) | 2013-08-15 |
CN102858881B (zh) | 2015-11-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EA021407B1 (ru) | Битумная композиция | |
CN106433168B (zh) | 一种非挥发性常温改性沥青粘合剂及非挥发性常温再生沥青混合物 | |
US8895641B2 (en) | Sulfur modified asphalt for warm mix applications | |
EP1951817B1 (en) | Asphalt binder for porous pavements | |
JP2019502007A (ja) | アスファルト改質及び再生のためのオイルゲル | |
JP5706915B2 (ja) | 瀝青組成物 | |
JP2020516746A (ja) | リサイクルドコンテンツを高量含む高性能アスファルト組成物における化合物のリジュベネート処理 | |
US6136898A (en) | Unblown ethylene-vinyl acetate copolymer treated asphalt and its method of preparation | |
US8772380B2 (en) | Performance graded sulfur modified asphalt compositions for super pave compliant pavements | |
CA2902610A1 (en) | Enhancing properties of sulfur extended asphalt using polyethylene wax | |
MX2012005956A (es) | Preparaciones de asfalto industrial. | |
EP1586606A1 (en) | An asphalt binder based on polymer modified bitumen, hot mix asphalts made thereof, and pavements made therefrom | |
KR100986718B1 (ko) | 폐이피디엠분말을 이용한 개질 아스팔트의 제조방법 | |
US20140147205A1 (en) | Bituminous composition | |
KR100903652B1 (ko) | 프로필렌계 왁스로 개질된 미세 폐타이어분말의 제조방법과 개질된 미세 폐타이어분말을 이용한 개질 아스팔트의 제조방법 | |
KR101227739B1 (ko) | 기계적 물성 및 내노화 성능이 개선된 아스팔트 조성물 및그의 제조방법 | |
JP2015504930A (ja) | アスファルト組成物 | |
US10407557B2 (en) | Sulfur extended asphalt modified with crumb rubber for paving and roofing | |
JP2021183691A (ja) | ブロックコポリマー及びこれに由来するポリマー改質ビチューメン | |
RU2424262C2 (ru) | Модифицированные асфальтовые связующие и композиции асфальтового дорожного покрытия | |
JPH11280014A (ja) | 埋設ジョイント | |
JPH06107953A (ja) | 改質アスファルト | |
JPH08301956A (ja) | 瀝青改質材及び瀝青組成物 | |
JPS6195101A (ja) | 舗装用混合物 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU |