ES2215380T3 - Poliamina. - Google Patents
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Abstract
Sal de poliamina, que se puede preparar a partir de una poliamina representada por la fórmula (1) y un ácido inorgánico u orgánico:**(fórmula)** en la que R es un grupo hidrocarburo recto o ramificado que tiene de 8 a 22 átomos de carbono; x es un número de 1 a 5; y cada uno de y, z es un número de 0 a 5, con la condición de que ambos y, z, no son 0 al mismo tiempo.
Description
Poliamina.
La presente invención se refiere a una sal de
poliamina que es utilizada en una emulsión de asfalto, a un
catalizador para uretano, a un agente quelatante, a un material
para tensoactivos, a un agente de flotación para minería, y a un
material para suavizantes de fibras y similares. La presente
invención se refiere también a un compuesto de emulsión para asfalto
que se obtiene utilizando la sal de poliamina antes mencionada.
Hasta el momento, se han utilizado aminas
alifáticas, que tienen un grupo alquilo de cadena recta con 12 a 22
átomos de carbono, en un emulsionante o similar para la producción
una emulsión de asfalto. No obstante, dado que estas aminas son
sólidas o tienen estado pastoso a temperatura normal, la
manipulación de estas aminas no es fácil. A pesar de los esfuerzos
realizados, que han sido realizados tradicionalmente para licuar
estos compuestos, se tienen todavía los problemas siguientes.
Por ejemplo, un sacrificio significativo de
actividad superficial se asocia con las aminas obtenidas por el
proceso obtenido en la patente USA-A 2930701, que
comprende la oxialquilación de una alquilamina o de una
alquilpropilendiamina, o por el procedimiento descrito en la patente
US-A 4561900 que comprende la metilación de un
nitrógeno secundario. Es decir, cuando se utilizan estas aminas, la
cantidad que se añade de las mismas debe ser mayor que la de la
amina sólida como material de la misma, o alternativamente, cuando
estas aminas se utilizan para la producción de una emulsión, se
necesita una cantidad mayor de energía mecánica.
Mientras tanto, cuando se pavimenta una carretera
con una emulsión de asfalto, a efectos de abrir la carretera
después de la operación de pavimentación con rapidez al tráfico, se
adopta un método, tal como un sellado mediante emulsión o
micro-recubrimiento. En este método, una emulsión de
asfalto, áridos y agua se cargan en un vehículo por mecanismo
especial que impide su contacto mutuo. La emulsión de asfalto,
áridos y agua se mezclan mediante el mezclador, mientras el
vehículo se desplaza y la mezcla es extendida sobre la carretera.
En este método, cuando se mezclan la emulsión de asfalto, áridos y
agua es deseable que el vehículo se mueva y se coloque (o se
desplace) fácilmente sobre la mezcla. Es decir, la emulsión de
asfalto, áridos y agua se deben mezclar bien y se requiere que la
mezcla tenga suficiente fluidez (considerada como "miscibilidad
de los áridos"). Además, cuando la mezcla es extendida sobre una
carretera, la desemulsificación tiene lugar de forma deseable lo
más pronto posible, de manera que la mezcla se solidifica (es decir,
"capacidad de endurecimiento rápida"). Una mezcla, que
solidifica dentro de una hora después de su extensión, de manera que
el pavimento queda abierto al tráfico, se describe como poseedora
de características de solidificación rápida. Dado que el tiempo de
solidificación varía significativamente dependiendo de los tipos de
áridos y las temperaturas, es deseable que la velocidad de
solidificación sea controlable, de manera que la mezcla puede ser
utilizada en diferentes circunstan-
cias.
cias.
A efectos de cumplir con los puntos antes
mencionados y rendimientos requeridos se ha propuesto una amplia
variedad de emulsionantes para asfalto y compuestos de emulsión de
asfalto de tipo catiónico.
Por ejemplo, la patente CA-A
953452 da a conocer una emulsión catiónica de asfalto en la que se
utiliza una sal de amonio cuaternario como emulsionante, y la
patente USA-A 5242492 describe un producto de
reacción preparado a partir de un ácido graso que tiene 20 o más
átomos de carbono con una poliamina. No obstante, ninguna de estas
técnicas satisface las exigencias antes mencionadas.
La patente EP 0 438 964 A1 da a conocer la
preparación de poliaminas específicas que comprenden la
cianoetilación de una amina primaria utilizando acrilonitrilo e
hidrogenando el producto de cianoetilación.
De acuerdo con ello, un objetivo de la presente
invención consiste en dar a conocer una sal de amina que tiene una
actividad superficial no inferior a la de una amina basada en sebo
sólido y una excelente capacidad de manipulación y que es apropiada
para su utilización en la emulsificación de asfalto o similar.
Otros objetivos de la presente invención consisten en dar a conocer
un compuesto para la emulsión de asfalto que se obtiene utilizando
la sal de amina y que tiene características de solidificación
rápida.
Los inventores han descubierto que una poliamina
específica se encuentra en estado líquido a temperatura normal y
que la capacidad de la sal de poliamina específica para emulsionar
el asfalto no se reduce, a diferencia del caso de aminas líquidas
convencionales. Además, han descubierto que un compuesto de
emulsión de asfalto que contiene una sal soluble en agua de la
poliamina específica tiene características excelentes de
endurecimiento rápido; es decir, el compuesto de emulsión de
asfalto es excelente en las características de miscibilidad de
áridos; el tiempo de solidificación después de la operación de
pavimentación se puede controlar por las cantidades de cargas
añadidas, tales como cemento, cal apagada y similares, y agua; y la
utilización de este compuesto de emulsión hace posible abrir la
carretera al tráfico cuando ha transcurrido una hora después de la
operación de pavimentación en una amplia gama de condiciones de
trabajo.
De acuerdo con lo anterior, la presente invención
da a conocer una sal de una poliamina representada por la fórmula
(1) (que se indicará a continuación como poliamina (1)), un
procedimiento para la producción de la sal de la poliamina,
utilización de la sal de poliamina en una emulsión de asfalto y un
compuesto de emulsión de asfalto que contiene una sal de la amina
que es preferentemente soluble en agua;
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en la que R es un grupo hidrocarburo recto o
ramificado con 8 a 22 átomos de carbono; x es un número de 1 a 5; y
cada uno de y, z es un número de 0 a 5 con la condición de que
ambos y, z no son 0 al mismo
tiempo.
Una sal preferente de una poliamina a utilizar en
una emulsión de salto es la preparada a partir de una amina que se
puede obtener llevando a cabo la cianoetilación de un compuesto
representado por la fórmula (2) haciendo reaccionar de 0,2 a 3
moles de acrilonitrilo con 1 mol del compuesto o llevando a cabo la
cianoetilación de un compuesto representado por la fórmula (3)
haciendo reaccionar de 1,4 a (m+2) moles de acrilonitrilo con 1 mol
del compuesto; e hidrogenando el producto de la cianoetilación.
La presente invención da a conocer un compuesto
de emulsión de asfalto que contiene una sal de la poliamina, tal
como se ha descrito anteriormente, y a continuación una emulsión de
asfalto que comprende asfalto, agua y una sal de la poliamina.
La presente invención da a conocer un método para
la emulsión de asfalto con una sal de la poliamina. El asfalto
puede ser emulsionado con la poliamina y un ácido, siendo utilizada
la poliamina preferentemente en un equivalente o más del ácido.
La presente invención da a conocer la utilización
de una sal de la poliamina como emulsionante para asfalto.
En la sal de la poliamina (1) de la presente
invención, preferentemente R tiene de 10 a 20 átomos de carbono
desde el punto de vista de características de formación de emulsión
y preferentemente R tiene de 8 a 18 átomos de carbono desde el
punto de vista de estado líquido a temperatura normal. Desde estos
puntos de vista, de manera muy preferente R tiene de 10 a 18 átomos
de carbono. Además, el grupo hidrocarburo se puede hacer a base de
una mezcla de grupos de hidrocarburo. X es preferentemente de 1 a
2, y más preferentemente 1. La suma de y, z es preferentemente 1 a
4, y más preferentemente 1 a 3.
Los ejemplos de la poliamina (1) comprenden los
siguientes compuestos. Entre ellos, desde el punto de vista de la
capacidad de emulsión, son ejemplos preferentes los (b), (c), (d),
(h) y (i), y más preferentes los (b), (c) y (d).
La poliamina (1) es obtenida llevando a cabo la
cianoetilación de un compuesto representado por la fórmula (2) (al
que se hará referencia como compuesto (2)) o un compuesto
representado por la fórmula (3) (al que se hace referencia a
continuación como compuesto (3)) al hacer reaccionar acrilonitrilo
con aquel y proceder posteriormente a la hidrogenación del producto
de la cianoetilación;
en las que R es el definido anteriormente; y m es
un entero de 1 a
3.
Son ejemplos específicos del compuesto (2)
N-miristil-N-aminopropilpropilendiamina,
N-stearil-N-aminopropilpropilendiamina,
N-sebo
alquil-N-aminopropilpropilenediamina
y similares.
En el compuesto (3), m tiene un valor comprendido
entre 1 y 3 y preferentemente de 1 a 2 desde el punto de vista de
las características de emulsión. Además, el grupo que tiene m puede
quedar realizado a base de una mezcla de grupos. Son ejemplos
específicos del compuesto (3) miristilpropilendiamina,
estearilpropilendiamina, sebo alquilpropilendiamina, aceite de
palma alquilpropilendiamina, sebo alquildipropilentriamina, sebo
alquiltripropilentetriamina y similares.
Cuando el compuesto (2) se hace reaccionar con
acrilonitrilo, es preferible que 0,2 a 3 moles de acrilonitrilo
reaccionen por mol del compuesto (2). Mientras tanto, cuando el
compuesto (3) se hace reaccionar con acrilonitrilo, es preferible
que 1,4 a (m+3) moles de acrilonitrilo reaccionen por mol del
compuesto (3).
En la reacción de hidrogenación del producto de
cianoetilación, la temperatura de reacción es preferentemente de
100 a 160ºC desde el punto de vista de impedir la generación más
reducida posible de subproductos.
Si bien la sal de la poliamina (1) es adecuada
para su utilización en una emulsión de asfalto, se utilizan para
una emulsión de asfalto, un catalizador para uretano, un agente
quelatante, un material para tensoactivos, un agente de flotación
para minería, un material para suavizantes de fibras y similares,
más preferentemente la sal de la poliamina (1). Cuando se utiliza la
sal de la amina (1) para una emulsión de asfalto, la amina es
preferentemente el producto reacción obtenido en un procedimiento
que comprende llevar a cabo la cianoetilación del compuesto (2)
haciendo reaccionar de 0,2 a 3 moles, más preferentemente de 0,5 a
1,5 moles, de acrilonitrilo con 1 mol del mismo e hidrogenando el
producto de cianoetilación o alternativamente por un procedimiento
que comprende llevar a cabo la cianoetilación del compuesto (3)
haciendo reaccionar de 1,4 a (m+2) moles, más preferentemente de
1,8 a (m+2) moles, y más preferentemente todavía de 2,1 a (m+2)
moles desde el punto de vista de características de licuación de
acrilonitrilo con 1 mol del mismo e hidrogenando el producto de
cianoetilación. Cuando se utiliza una alquilpropilendiamina, en la
que m es 1 en la fórmula (3), tal como miristilpropilendiamina,
estearilpropilendiamina, sebo alquilpropilendiamina o similares, el
número molar de reacción del acrilonitrilo para la cianoetilación
se encuentra preferentemente en una gama de 1,4 a 3,0 desde el punto
de vista de capacidad de licuación de la amina a obtener. De manera
similar, cuando se utiliza un compuesto (3), en el que m es igual a
2, el número molar del acrilonitrilo se encuentra preferentemente en
una gama de 1,4 a 4,0. Y, cuando se utiliza un compuesto (3), cuyo
valor de m es 3, el número molar de reacción del acrilonitrilo es
preferentemente de 1,4 a 5,0.
Desde el punto de vista de estado líquido a 20ºC
y de presentar excelentes características de manipulación, la
temperatura de solidificación de la poliamina (1) es
preferentemente de 20ºC o inferior. La temperatura de
solidificación a la que se hace referencia se mide de acuerdo con
JIS K-2269.
Cuando se utiliza la poliamina (1) en una
emulsión de asfalto, dicha poliamina (1) es utilizada en estado de
solución acuosa de una sal soluble en agua preparada desde la
poliamina (1) y un ácido inorgánico u orgánico.
Se incluyen entre los ejemplos de ácidos
inorgánicos u orgánicos a utilizar para la preparación de la sal
soluble en agua, el ácido clorhídrico, ácido fosfórico, ácido
sulfúrico, ácido nítico, ácido acético y ácido glicólico. Entre
ellos, son preferentes el ácido clorhídrico y el ácido fosfórico. Un
valor preferible de pH para la solución acuosa de una sal soluble
en agua de la amina varía dependiendo de los tipos de ácido a
utilizar. El valor de pH es preferentemente de 7,0 o inferior desde
el punto de vista de capacidad de emulsión y estabilidad de la
misma. Por la otra parte, el valor de pH es preferentemente de 1,0
o superior desde el punto de vista de prevención de corrosión de
las máquinas de emulsión, contenedores de almacenamiento y
similares, y también desde el punto de vista de los costes asociados
con la utilización de grandes cantidades de ácidos. De manera más
específica, el valor de pH se encuentra preferentemente en una gama
de valores de 1,5 a 3,5 en el caso en el que se utiliza ácido
clorhídrico, el valor del pH se encuentra preferentemente en una
gama de 1,5 a 4,0 en el caso de utilizar ácido fosfórico, y el
valor del pH es preferentemente de 4,0 a 7,0 en el caso de utilizar
ácido acético.
Desde el punto de vista de la capacidad de
emulsión y estabilidad de la misma, el contenido de la sal soluble
en agua de la poliamina (1) en la emulsión de asfalto de la
presente invención es preferentemente de 0,05 a 5,0%, más
preferentemente de 0,1 a 3,0% y todavía de modo más preferente de
0,2 a 2,0% en peso basado en el peso total del compuesto de
emulsión de asfalto. Además, un valor preferente de pH de la
emulsión de asfalto es de 1 a 7.
El compuesto de emulsión de asfalto de la
presente invención se puede preparar haciendo pasar una sal soluble
en agua de la poliamina (1) y asfalto simultáneamente por un
aparato de emulsión, tal como un molino coloidal. Cuando se ha
preparado el compuesto de emulsión de asfalto, la temperatura del
asfalto es preferentemente de 110 a 170ºC y la temperatura de la sal
de amina soluble en agua es preferentemente de 30 a 60ºC.
El asfalto a utilizar puede ser asfalto ordinario
utilizado para pavimentación de carreteras. Se incluyen entre los
ejemplos de asfalto, asfalto normal, asfalto semisoplado, asfalto
soplado, asfalto modificado mediante polímeros, alquitrán,
alquitrán de carbón y similares.
Desde el punto de vista de conseguir una mejor
estabilidad del compuesto de la emulsión, el contenido de asfalto en
la emulsión de asfalto es preferentemente de 40% en peso o más
basado en el peso total del compuesto de emulsión de asfalto. Por
otra parte, desde el punto de vista de una mejor capacidad de
manipulación debido a la viscosidad del compuesto de la emulsión
que no es excesivamente elevada, el contenido de asfalto en el
compuesto de la emulsión de asfalto es preferentemente de 75% o
menos, más preferentemente de 50 a 70% y de modo todavía más
preferente de 55 a 65% en peso basado en el peso total del
compuesto de emulsión de asfalto.
A efectos de impartir un elevado nivel de
duración de la carretera, el compuesto para emulsión de asfalto de
la presente invención contiene preferentemente un polímero o látex
para la modificación del asfalto.
Se incluyen dentro de los ejemplos de polímeros
para la modificación del asfalto las gomas sintéticas tales como
goma de estireno-butadieno, goma de
estireno-butadieno-estireno, goma de
cloropreno y similares; resinas termoplásticas tales como
copolímero de etileno-acetato de vinilo, copolímero
de etileno-etil acrilato y similares; así como
gomas naturales. Entre los ejemplos de látex se incluyen látex de
estireno-butadieno, látex de cloropreno, látex de
neopreno y similares. Sus contenidos son preferentemente de 1 a 20%,
y más preferentemente, de 3 a 10% en peso en el compuesto.
Los métodos, por los que un polímero o látex para
la modificación del asfalto se incorporan en el compuesto de
asfalto de la presente invención, incluyen un método en el que se
utiliza asfalto modificado con el polímero en la preparación del
compuesto de la emulsión; así como un método en el que el látex se
añade a la sal soluble en agua de la amina para su utilización como
emulsionante, o en el que el látex se añade al compuesto de la
emulsión. El látex se puede añadir siempre que la adición del látex
no dificulte la estabilidad, estabilidad de la emulsión,
miscibilidad de los áridos en el momento de la operación de
pavimentación y las características de solidificación después de la
operación de pavimentación con la emulsión de asfalto. Dado que la
utilización del látex modifica el asfalto restante después de la
operación de pavimentación como resultado de la evaporación del
agua de la emulsión de asfalto, se mejora notablemente la duración
de la carretera.
Además, a efectos de mejorar la estabilidad en
almacenamiento y la capacidad de manipulación del compuesto de
emulsión de asfalto, se pueden añadir aditivos o coadyuvantes de
emulsificación al compuesto de emulsión de asfalto. Son ejemplos de
aditivos o coadyuvantes de emulsificación las alquilaminas y las
alquilpoliaminas; amidoaminas alifáticas; alquilimidazolinas; sales
cuaternarias; tensoactivos no iónicos tales como
polioxialquilenalquilfenol; tensoactivos amfóteros tales como
alquilbetaína; ácidos grasos de cadena larga; alcoholes de cadena
larga; y sales inorgánicas tales como cloruro cálcico, cloruro
sódico y cloruro potásico. Además, la emulsión de asfalto puede
contener un polímero soluble en agua tal como carboximetilcelulosa,
hidroxietilcelulosa, polivinilalcohol o similares a efectos de
mejorar la estabilidad y viscosidad en almacenamiento. Además, la
emulsión de asfalto puede contener un compuesto de polifenol tal
como tanino o similar a efectos de mejorar la adherencia entre los
áridos y el asfalto. Estos aditivos y coadyuvantes de emulsión se
pueden añadir a la emulsión de asfalto siempre que no dificulte la
estabilidad, estabilidad de la emulsión, miscibilidad de los áridos
en el momento de la pavimentación y las propiedades de
endurecimiento después de la operación de pavimentación de la
emulsión de asfalto.
Dado que el compuesto de emulsión de asfalto
preparado tal como se ha descrito es excelente en su miscibilidad
con los áridos y con sus características de fraguado rápido, el
compuesto para emulsión de asfalto como asfalto de curado rápido es
adecuado para su utilización en un método tal como sellado mediante
emulsión o micropavimentado o para su utilización en reparaciones
de la superficie de una vía de tránsito por hundimientos o grietas.
El método antes mencionado comprende una etapa de mezcla de áridos;
agua; una carga tal como cemento, cal apagada o similar; y un
aditivo, en un vehículo, y otra etapa que comprende extender la
mezcla sobre el pavimento.
El cambio de contenido de la sal de la poliamina
(1) en la emulsión de asfalto de la presente invención hace posible
ajustar las características físicas tales como la miscibilidad de
áridos y las características de solidificación o curado. Por lo
tanto, la emulsión de asfalto es compatible con una amplia gama de
áridos. Tal como se ha experimentado en operaciones reales de
pavimentación, aunque se utilicen los mismos áridos, los cambios en
condiciones externas tales como temperatura y en la distribución de
tamaños de partículas de áridos provocan que el tiempo requerido
para la mezcla de la emulsión de asfalto con los áridos o las
características de fraguado después de la operación de
pavimentación puedan variar. No obstante, de acuerdo con la presente
invención, el tiempo requerido para la mezcla del compuesto para
emulsión de asfalto con áridos o las características de
solidificación después de pavimentación se pueden ajustar
fácilmente a las exigencias al ajustar ligeramente la cantidad de
agua a añadir, la cantidad de cemento o similares. Como resultado,
el sellado mediante emulsión o micropavimentación se ven muy
facilitadas porque las operaciones de estanqueización mediante
emulsión o micropavimentación se ven libres de los ajustes finos
previos de formulación y de la habilidad necesaria para ello hasta
el momento.
La figura 1 es un espectro
^{13}C-NMR de la esteariltetramina obtenida en el
siguiente ejemplo de síntesis 1.
La figura 2 es un espectro
^{13}C-NMR de la alquiltetramina de sebo obtenida
en el ejemplo de síntesis 2.
En los ejemplos de síntesis, se midió la
temperatura de solidificación de acuerdo con la norma JIS
K-2269, y la viscosidad se midió utilizando un
viscosímetro Brookfield (fabricado por TOKIMEC INC.). Todas las
partes se indican en peso.
Ejemplo de síntesis
1
Se colocó esterilamina (270 g, 1 mol) en un
matraz y el contenido se calentó a 60ºC. A continuación, se añadió,
gota a gota, acrilonitrilo (132,5 g, 2,5 moles) en el matraz
durante dos horas. Después de completar la adición, la mezcla de
reacción fue calentada a 95ºC y agitada durante 5 horas a dicha
temperatura. De esta manera, se obtuvo un producto de
cianoetilación. 350 gramos del producto de cianoetilación obtenido
de este modo y 4 gramos de níquel de Raney fueron colocados en un
autoclave. Los contenidos fueron calentados a 130ºC y se introdujo
hidrógeno en el autoclave. De esta manera se llevó a cabo la
reacción de hidrogenación durante 5 horas manteniendo la presión a
un valor constante de 1,47 MPa. Después de completar la reacción de
hidrogenación, el producto de reacción fue enfriado y el níquel de
Raney fue eliminado por filtración. Después de purificación por
destilación se obtuvo
N-estearil-N-aminopropilpropilendiamina
(compuesto representado por la fórmula (2) en la que R es un grupo
estearilo).
La amina obtenida (192 g, 0,5 moles) en el
ejemplo anterior se colocó en un matraz y su contenido fue
calentado a 60ºC. A continuación, se añadió, gota a gota,
acrilonitrilo (13,3 g, 0,25 moles) al matraz durante 2 horas.
Después de completar la adición, la mezcla de reacción fue calentada
a 95ºC y fue agitada durante 5 horas a dicha temperatura. De esta
manera se obtuvo un producto de cianoetilación. 150 gramos del
producto de cianoetilación obtenido de este modo y 2 gramos de
níquel de Raney fueron colocados en un autoclave. El contenido fue
calentado a 130ºC y se introdujo hidrógeno en el autoclave. De esta
manera, se llevó a cabo la reacción de hidrogenación durante 5
horas manteniendo la presión a un valor constante de 1,47 MPa.
Después de terminar la reacción de hidrogenación, el producto de
reacción fue enfriado y el níquel de Raney fue retirado por
filtración. Después de purificación por destilación, se obtuvo
esteariltetramina (compuesto representado por la fórmula (1) en la
que R es un grupo estearilo, x = y = 1 y z = 0).
El espectro ^{13}C-NMR de la
esteariltetramina obtenida se muestra en la figura 1. La
temperatura de solidificación de la esteariltetramina era de
20ºC.
Ejemplo de síntesis
2
Se repitió el procedimiento del ejemplo de
síntesis 1, excepto que se utilizó alquilamina de sebo (275 g, 1
mol) en lugar de esterailamina. De esta manera, se obtuvo
alquil-N-aminopropilpropilendiamina
de N-sebo (compuesto representado por la fórmula
(2) en la que R es un grupo de alquil sebo) y, de manera similar,
alquiltetramina de sebo (compuesto representado por la fórmula (1)
en el que R es un grupo de alquil sebo, x = y = 1 y z = 0).
El espectro de ^{13}C-NMR de la
alquiltetramina de sebo obtenida se ha mostrado en la figura 2. La
temperatura de solidificación de la alquiltetramina de sebo era de
3ºC.
Ejemplo de síntesis
3
Se colocó estearilpropilendiamina (326 g, 1 mol)
en un matraz y el contenido fue calentado a 60ºC. A continuación,
se añadió, gota a gota, acrilonitrilo (169,6 g, 3,2 moles) en el
matraz a lo largo de 2 horas. Después de terminar la adición, la
mezcla de reacción fue calentada a 95ºC y agitada durante 5 horas a
dicha temperatura. De este modo, se obtuvo un producto de
cianoetilación. 350 gramos del producto de cianoetilación obtenido
de este modo y 4 gramos de níquel de Raney fueron colocados en un
autoclave. Después se llevaron a cabo las siguientes etapas del
ejemplo de síntesis 3 igual que el ejemplo de síntesis 1, y se
obtuvo estearilpentamina (compuesto representado por la fórmula (1)
en la que R es un grupo estearilo y x = y = z = 1).
La temperatura de solidificación de la
estearilpentamina era de 17ºC.
Ejemplo de síntesis
4
Se colocó la alquilpropilendiamina de sebo (332
g, 1 mol) en un matraz y el contenido se calentó a 60ºC. A
continuación, se añadió acrilonitrilo (111,3 g, 2,1 moles), gota a
gota, al matraz a lo largo de 2 horas. Después de completar la
adición, la mezcla de reacción fue calentada a 95ºC y se sometió a
agitación durante 5 horas a dicha temperatura. De esta manera, se
obtuvo un producto de cianoetilación.
A continuación, 350 gramos del producto de
cianoetilación obtenido de este modo y 4 gramos de níquel de Raney
fueron colocados en un autoclave. La reacción de hidrogenación del
contenido fue llevada a cabo en las mismas condiciones que en el
ejemplo de síntesis 1. Después de terminar la reacción de
hidrogenación, el producto de reacción fue enfriado, y el níquel de
Raney fue retirado por filtración. De este modo, se obtuvo una
amina líquida (a la que se hará referencia a continuación como
producto 1 de la presente invención).
La amina líquida contenía como componente
principal 54% en peso de un compuesto representado por la fórmula
(1) en la que R es un grupo alquilo de sebo, x = y = 1 y z = 0. La
amina era un líquido con una viscosidad de 150 mPa\cdots a 25ºC y
poseyendo una temperatura de solidificación de 14ºC.
Ejemplo de síntesis
5
Se repitió el ejemplo de síntesis 4, excepto que
se utilizaron alquilpropilendiamina de sebo (332 g, 1 mol) y
acrilonitrilo (132,5 g, 2,5 moles). De este modo, se obtuvo una
amina líquida (a la que se hará referencia a continuación como
producto 2 de la presente invención).
La amina líquida contenía como componente
principal 57% en peso de un compuesto representado por la fórmula
(1) en la que R es un grupo alquilo de sebo, x = y = 1 y z = 0. La
amina era un líquido con una viscosidad de 120 mPa\cdots a 25ºC y
poseyendo una temperatura de solidificación de 10ºC.
Ejemplo de síntesis
6
El procedimiento del ejemplo de síntesis 4 fue
repetido, excepto que se utilizó alquilpropilendiamina de sebo (332
g, 1 mol) y acrilonitrilo (84,8 g, 1,6 moles). De este modo, se
obtuvo una amina líquida deseada (a la que se hará referencia a
continuación como producto 3 de la presente invención).
La amina contenía como componente principal 34%
en peso del compuesto representado por la fórmula (1) en la que R
es un grupo alquilo de sebo, x = y = 1 y z = 0. La amina era un
líquido con una viscosidad de 180 mPa\cdots a 25ºC y poseyendo
una temperatura de solidificación de 18ºC.
Ejemplo de síntesis
7
Se repitió el ejemplo de síntesis 4, excepto que
se utilizó estearilpropilendiamina (326 g, 1 mol) y acrilonitrilo
(138,7 g, 2,6 moles). De este modo, se obtuvo una amina líquida (a
la que se hará referencia a continuación como producto 4 de la
presente invención).
La amina líquida contenía como componente
principal 58% en peso de un compuesto representado por la fórmula
(1) en el que R es un grupo estearilo, x = y = 1 y z = 0. La amina
era un líquido con una viscosidad de 95 mPa\cdots a 25ºC y
poseyendo una temperatura de solidificación de 9ºC.
Ejemplo de síntesis
8
Se repitió el procedimiento del ejemplo de
síntesis 4, excepto que se utilizaron alquildipropilentriamina (389
g, 1 mol) y acrilonitrilo (169,6 g, 3,2 moles). De esta manera, se
obtuvo una amina líquida deseada (a la que se hará referencia a
continuación como producto 5 de la presente invención).
La amina líquida contenía como componente
principal 44% en peso de un compuesto representado por la fórmula
(1) en la que R es un grupo alquilo de sebo, x = 1, y = 2 y z = 1.
La amina era un líquido con una viscosidad de 78 mPa\cdots a 25ºC
y poseyendo una temperatura de solidificación de 5ºC.
Ejemplo de síntesis
9
El procedimiento del ejemplo de síntesis 4 fue
repetido, excepto que se utilizaron
N,N-di(aminopropil)alquilamina de sebo
(389 g, 1 mol) y acrilonitrilo (53,0 g, 1 mol). De este modo, se
obtuvo la amina líquida deseada (a la que se hará referencia a
continuación como producto 6 de la presente invención).
La amina líquida contenía como componente
principal 48% en peso de un compuesto representado por la fórmula
(1) en la que R es un grupo alquilo de sebo, x = y = 1 y z = 0. La
amina era un líquido con una viscosidad de 140 mPa\cdots a 25ºC y
poseyendo una temperatura de solidificación de 8ºC.
\newpage
Ejemplo de Síntesis Comparativo
1
Igual que en el Ejemplo de Síntesis 4, se
utilizaron alquilpropiléndiamina de sebo (332 g, 1 mol) y
acrilonitrilo (53,0 g, 1,0 mol), y se llevaron a cabo reacciones de
cianoetilación y de hidrogenación para obtener un producto de
reacción. Después de enfriamiento a 60ºC, se llevó a cabo la
cianoetilación del producto de reacción, sustituyendo el hidrógeno
del sistema con nitrógeno y utilizando acrilonitrilo (53,0 g, 1,0
mol). A continuación, se llevó a cabo la reacción de hidrogenación.
Además, se llevó a cabo una reacción de cianoetilación utilizando
acrilonitrilo (26,5 g, 0,5 moles), y a continuación se llevó a cabo
la reacción de hidrogenación. A continuación, se eliminó el níquel
de Raney por filtración del producto de reacción. De esta manera se
obtuvo el producto comparativo 1.
El producto comparativo 1 era una mezcla de
compuestos representada por la fórmula (1) en la que R es un grupo
alquilo de sebo, x = z = 0, y = 2 y/o y = 3, y era sólido a 25ºC
con una temperatura de solidificación de 45ºC.
Se puede apreciar de la descripción anterior que
las temperaturas de solidificación de los productos de la presente
invención son muy inferiores a la temperatura de solidificación del
producto comparativo 1 y que los productos de la presente invención
son superiores en características de manipulación, porque estos
productos se encuentran en estado líquido a 20ºC.
Se añadió agua a 0,6 partes del producto 1 de la
presente invención y el valor del pH se ajustó a 2,0 utilizando
ácido clorhídrico. De esta manera, se prepararon 38 partes de una
solución acuosa de una sal de ácido clorhídrico de la amina. La
cantidad total de la solución se calentó a 40ºC. A continuación, la
solución y 62 partes de asfalto con una penetración de 60 a 80 y
fundido a 145ºC se hicieron pasar simultáneamente a través de un
molino coloidal para preparar un compuesto de emulsión A. El residuo
de evaporación, la viscosidad, estabilidad de almacenamiento y
residuo sobre la criba, se midieron por correspondientes métodos de
acuerdo con ASTM D-3910. Los resultados se muestran
en la Tabla 1.
Ejemplos 2 a
12
Se prepararon los compuestos de emulsión B a L,
repitiendo el procedimiento del Ejemplo 1, excepto que el
emulsificante y su cantidad se cambiaron de acuerdo con la Tabla 1
para evaluar los rendimientos. Los resultados se muestran en la
Tabla 1.
Ejemplos Comparativos 1 y
2
Se prepararon los compuestos de emulsión a y b
repitiendo el procedimiento del Ejemplo 1, excepto que se utilizó
un producto comparativo 1, tal como se ha mostrado en la Tabla 1,
en lugar del producto 1 de la presente invención. Los rendimientos
fueron evaluados. Los resultados se muestran en la Tabla 1.
Ejemplos Comparativos 3 a
8
Los compuestos de emulsión c a h fueron
preparados repitiendo el procedimiento del Ejemplo 1, excepto que
las aminas fueron las utilizadas, en general, como emulsificantes
para asfalto de fraguado rápido, es decir, un producto obtenido por
cuaternización de alquil propilendiamina de sebo con cloruro de
metilo (producto comparativo 2), una amidoamina de ácido graso de
aceite de residuos de madera ("tall oil") obtenido a partir de
ácido graso de "tall oil" y pentaetilenhexamina (producto
comparativo 3), así como,
N,N-di(aminopropil) alquilamina de sebo
(producto comparativo 4) en cantidades respectivas, tal como se ha
mostrado en la Tabla 1, en lugar del producto 1 de la presente
invención. Se evaluaron los rendimientos. Los resultados se
muestran en la Tabla 1.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Tal como es evidente de la Tabla 1, en contraste
con los compuestos de emulsión de los Ejemplos Comparativos, los
compuestos de emulsión de la presente invención son superiores en
estabilidad de almacenamiento y no producen residuos sobre la criba
y, por lo tanto, los compuestos de emulsión de la presente
invención son satisfactorios como compuestos de emulsión para
asfalto.
Ejemplos 13 a
24
Ejemplos Comparativos 9 a
16
Utilizando los compuestos de emulsión A a L, y
los compuestos de emulsión a a h obtenidos en los Ejemplos 1 a 12,
y Ejemplos Comparativos 1 a 8, se midieron las propiedades tales
como sellador de emulsión de fraguado rápido y se evaluaron de
acuerdo con los métodos descritos en los Boletines Técnicos de
Diseño emitidos por la International Slurry Surfacing Association
(ISSA). Los áridos utilizados para la evaluación fueron granito y
arena dura producidos en México. Las distribuciones de tamaños de
partículas cumplían con Tipo II de ISSA A105. La carga utilizada
era cemento Portland. El tiempo de mezcla de los áridos fue
evaluado de acuerdo con el método descrito en ISSA No. 102. Es
deseable un tiempo de mezcla más largo, porque un tiempo de mezcla
más largo significa una mejor capacidad de manipulación y asegura
la vida de trabajo. A efectos de asegurar suficiente mezclado entre
la emulsión y los áridos, y para extender y aplanar la mezcla, el
tiempo de mezcla tiene que ser de 2 minutos o más largo. Además, de
acuerdo con el método descrito en ISSA No. 139, las existencias de
muestra de la mezcla 30 minutos más tarde y 60 minutos más tarde se
midieron evaluando la característica de fraguado rápido. La muestra
cuya resistencia supera 12 kg-cm después de 30
minutos se puede considerar como de fraguado rápido, y la muestra
cuya resistencia supera 20 kg-cm después de 60
minutos se puede considerar como de tráfico rápido. Una resistencia
elevada es deseable, porque un material de pavimentación con una
resistencia elevada puede ser abierto al tráfico en un período de
tiempo más corto. Las exigencias para el tiempo de mezcla y
características de fraguado rápido deben ser satisfechas.
Los resultados de evaluación se muestran en la
Tabla 2.
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\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Se puede apreciar de los resultados de la Tabla 2
que los compuestos de emulsión de la presente invención muestran
buenas características de miscibilidad con áridos y características
de fraguado rápido tanto para el granito como para la arena dura.
Por lo tanto, los compuestos de emulsión de la presente invención se
podrán abrir al tráfico en un período de tiempo más corto en
contraste con los compuestos de emulsión de los Ejemplos
Comparativos.
Ejemplos 25 a
30
Ejemplos Comparativos 17 a
22
Se repitieron los procedimientos de los Ejemplos
15 y 23 y Ejemplos Comparativos 11 y 14, excepto que las cantidades
de cemento y agua a añadir a las mezclas se cambiaron tal como se
muestra en la Tabla 3. Los resultados se muestran en la Tabla
3.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Se puede apreciar de los resultados de la Tabla 3
que los compuestos de emulsión de la presente invención muestran
buena miscibilidad y características de fraguado rápido, aunque las
cantidades de cemento varíen. Por lo tanto, es posible ajustar el
tiempo de mezcla por la cantidad de cemento asegurando suficientes
características de fraguado rápido.
Claims (9)
1. Sal de poliamina, que se puede preparar a
partir de una poliamina representada por la fórmula (1) y un ácido
inorgánico u orgánico:
en la que R es un grupo hidrocarburo recto o
ramificado que tiene de 8 a 22 átomos de carbono; x es un número de
1 a 5; y cada uno de y, z es un número de 0 a 5, con la condición
de que ambos y, z, no son 0 al mismo
tiempo.
2. Procedimiento para la producción de la sal de
poliamina, según la reivindicación 1, que comprende las etapas de
llevar a cabo la cianoetilación de un compuesto representado por
las fórmula (2) o (3) por reacción de acrilonitrilo con el
compuesto e hidrogenación del producto de cianoetilación, y
reacción del producto hidrogenado con un ácido inorgánico u
orgánico:
en las que R es la definida anteriormente; y m es
un número que tiene un valor de 1 a
3.
3. Sal de poliamina para su utilización en una
emulsión de asfalto, según la reivindicación 1, cuya amina se puede
obtener llevando a cabo la cianoetilación de un compuesto
representado por la fórmula (2), haciendo reaccionar de 0,2 a 3
moles de acrilonitrilo con 1 mol del compuesto o llevando a cabo la
cianoetilación de un compuesto representado por la fórmula (3),
haciendo reaccionar de 1,4 a (m+2) moles de acrilonitrilo con 1 mol
del compuesto; e hidrogenación del producto de cianoetilación.
4. Compuesto de emulsión de asfalto, que contiene
una sal de poliamina, según las reivindicaciones 1 ó 3.
5. Compuesto, según la reivindicación 4, en el
que el contenido de la sal de poliamina es de 0,05 a 5,0% en peso
basado en el peso total del compuesto de emulsión de asfalto.
6. Método para la emulsificación de asfalto con
una sal de la poliamina definida en la reivindicación 1 ó 3.
7. Método para la emulsificación de asfalto con
la poliamina definida en la reivindicación 1 ó 3 y un ácido.
8. Utilización de una sal de la poliamina, según
la reivindicación 1 ó 3, como emulsionante para asfalto.
9. Emulsión de asfalto, que comprende asfalto,
agua y una sal de la poliamina definida en la reivindicación 1 ó
3.
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