ES2524192B2

ES2524192B2 - Aditivo para uso en mezclas asfálticas

Info

Publication number: ES2524192B2
Application number: ES201431569A
Authority: ES
Inventors: Agustí BUENO PERISÉ; Miquel MUNDÓ BLANCH; Joan Antoni RIAZA MARTÍNEZ
Original assignee: Kao Corp SA
Current assignee: Kao Corp SA
Priority date: 2014-10-24
Filing date: 2014-10-24
Publication date: 2015-05-29
Anticipated expiration: 2034-10-24
Also published as: ES2524192A1; MA40842A; WO2016062910A1; EP3211030A4; EP3211030B1; EP3211030A1

Abstract

Aditivo para uso en mezclas asfálticas.#La presente invención se refiere a un aditivo para betún para mezclas asfálticas que comprende al menos un éster fosfórico de amina alcoxilada. El aditivo para betún para mezclas asfálticas de la invención puede comprender además al menos un compuesto obtenido mediante la reacción de una alquilamina alcoxilada con ácido fosfórico, pentóxido de fósforo o mezclas de los mismos. La invención además se refiere a los usos de los aditivos como componentes en composiciones bituminosas y mezclas asfálticas, y a los métodos de preparación de los mismos.

Description

DESCRIPCIÓN

ADITIVO PARA USO EN MEZCLAS ASFÁLTICAS

CAMPO DE LA INVENCIÓN 5

La presente invención está relacionada con el área de mezclas asfálticas. Más específicamente la presente invención está relacionada con los aditivos que se incorporan al betún antes de mezclarse con el material pétreo o compuesto equivalente para fabricar la mezcla asfáltica y colocarla como pavimento estructural o tratamiento superficial. 10

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ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las capas asfálticas utilizadas para la construcción y pavimentación de carreteras (de ahora en adelante, el asfalto) consisten generalmente en una mezcla de un material pétreo (árido), 15 constituido por componentes de diferente índole y tamaño, y un componente aglutinante o ligante, derivado del petróleo, tal como el betún o el asfalto. Un árido genérico está constituido por una mezcla de agregados gruesos, por ejemplo material pétreo triturado, y materiales finos como arena, polvo u otras cargas inorgánicas. Una composición típica de pavimentación de mezcla asfáltica puede contener alrededor del 54% de agregado grueso, 20 agregado fino alrededor del 35%, alrededor de 5% de polvo de piedra, y cerca del 6% de betún o asfalto que sirve de aglutinante.

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Idealmente, para conseguir que la capa asfáltica tenga unas propiedades mecánicas óptimas, las partículas de árido deben quedar cubiertas por una película continua y 25 homogénea del ligante. Para conseguir dicho fin se han desarrollado diferentes metodologías de fabricación y puesta en obra, que son fundamentalmente 3 tipos:

- Mezclas asfálticas en caliente: Este método de preparación es el método más tradicional. Consiste en la mezcla de los áridos con productos bituminosos a una temperatura elevada, entre 140ºC y 180ºC para fluidificar suficientemente el 30 aglutinante y conseguir tanto la cobertura del árido como la manejabilidad de la mezcla. La puesta en obra (colocación y compactación en la carretera) también se realiza a temperaturas muy superiores a la ambiental.

- Mezclas asfálticas en frío: La preparación de mezclas asfálticas en frío y su puesta en obra se realiza a temperatura ambiente. Lo que posibilita trabajar a esta 35

temperatura es la modificación del ligante. Dicho componente se encuentra en forma de emulsión bituminosa (de bitumen en agua, aditivada con componentes emulsificantes.

Sin embargo, el campo de aplicación de las mezclas preparadas en frío se limita principalmente a vías de baja intensidad de tráfico y a operaciones de rehabilitación 5 de superficies (riegos y lechadas).

- Mezclas asfálticas semicalientes o tibias: Los métodos para la preparación de mezclas semicalientes, o en su nomenclatura en inglés “Warm Mix Asphalt”, tienen como fundamento la modificación de las propiedades del ligante y de su interacción con el árido que permita su mezclado y su posterior uso para la pavimentación a 10 temperaturas desde 20ºC hasta 55ºC (más bajas que las utilizadas en los métodos tradicionales), sin pérdida de las propiedades mecánicas de la mezcla asfáltica resultante.

Mezclas asfálticas semicalientes 15

La ventaja principal que se deriva de la disminución de temperatura del proceso de fabricación de mezclas asfálticas semicalientes es el ahorro energético. Esto es debido a que el consumo de fuel para la producción de las mezclas asfálticas disminuye entre un 20 y un 35% respecto el método tradicional (mezclas asfálticas calientes). 20

Otro claro beneficio es la posibilidad de realizar la pavimentación en lugares en los que no se dispone de un equipo de calentamiento in situ. En tales lugares el enfriamiento que puede producirse durante el transporte del asfalto conllevaría problemas cuando se utilizan mezclas asfálticas convencionales. 25

Por otra parte, las técnicas semicalientes o “Warm Mix” permiten una reducción considerable de emisiones de humos tóxicos, respecto a las mezclas asfálticas calientes, tales como el monóxido de carbono, óxidos nitrosos y sulfurosos. Esta reducción no sólo supone una ventaja medioambiental, sino que permite incrementar la seguridad de las condiciones del 30 entorno de trabajo de los operarios del sector, al reducir su exposición a dichos humos tóxicos.

El principal reto en las tecnologías de preparación de mezclas semicalientes o “Warm Mix” es igualar las propiedades mecánicas obtenidas mediante las técnicas convencionales (en 35

caliente). Como se ha descrito anteriormente, una de las estrategias utilizadas es la adición de aditivos al betún o asfalto que modifiquen las propiedades reológicas del ligante y/o su interacción con el árido. Dichas modificaciones deben posibilitar temperaturas de mezcla del pavimento entre 100ºC y 140ºC sin impactar negativamente en las propiedades mecánicas de la mezcla asfáltica obtenida a temperaturas de mezclado tradicional. 5

Algunas de estas propiedades mecánicas de la mezcla asfáltica resultante a tener en cuenta son:

- la fluidez de la mezcla asfáltica en caliente y su manejabilidad, que impactan en la energía y tiempo necesarios para su homogenización y compactación;

- la adherencia del árido al betún en la mezcla asfáltica; 10

- la resistencia a la compresión del betún en la mezcla asfáltica.

la resistencia al envejecimiento, relacionada con la temperatura a la que el betún se ve sometido durante las operaciones de preparación, extendido y compactación de la mezcla bituminosa.

Además de las propiedades mecánicas resultantes en la mezcla asfáltica, el aditivo debe 15 cumplir con una serie de requerimientos, que incluyen que:

- el aditivo se pueda dispersar fácilmente en el betún caliente;

- el aditivo no cause una separación de fases con el betún durante el almacenamiento del betún fundido;

- el betún aditivado se pueda mantener en estado fundido durante un tiempo mayor sin 20 pérdidas en el desempeño del aditivo;

- el betún aditivado tenga un buen desempeño para distintos tipos de árido.

Para obtener estas propiedades mecánicas en mezclas asfálticas semicalientes y los requerimientos de los aditivos anteriormente descritos, se han propuesto una gran variedad de composiciones de productos bituminosos y procedimientos de aplicación. 25

El documento WO2010/092300 A1 describe un sistema de aditivos para mezclas asfálticas semicalientes que comprende un primer componente siendo un agente de adhesión y un segundo componente seleccionado entre una (poli)amina etoxilada grasa y una amido(poli)amina etoxilada grasa. El sistema de aditivos permite reducir la temperatura de 30 trabajo de la mezcla asfáltica sin disminución de la manejabilidad de la mezcla asfáltica, la dureza ni la resistencia a la deformación plástica.

El documento EP 2 209 853 B1 describe una combinación de agentes tensioactivos con uno o más modificadores de la reología del asfalto o betún, que incluyen ceras o resinas. Los 35

agentes tensioactivos comprenden aminas, diaminas, poliaminas y alquil(poli)aminas etoxiladas, amidoaminas, amidopoliaminas, imidazolinas y/o cualquiera de sus sales o mezclas de las mismas. Esta combinación de aditivos permite disminuir las temperaturas de mezcla y compactación de 9.44 a 15.56ºC sin disminuir las propiedades de resistencia a la humedad de la mezcla ni su capacidad de recubrimiento a las superficies del agregado. 5

Forman también parte del estado de la técnica los aditivos descritos en el documento EP 2 185 649 A0, que describe una composición asfáltica semicaliente para pavimentación que comprende un aditivo lubricante. El aditivo lubricante comprende un agente tensioactivo lubricante, un agente no tensioactivo lubricante, un ácido lubricante o una combinación de 10 los mismos. El agente tensioactivo lubricante comprende un agente tensioactivo catiónico tal como alquilamina, amidoamina, sal de alquilamonio cuaternario o sebodiamina etoxilada. La adición del aditivo lubricante permite disminuir la temperatura de mezclado y compactación de 16.66 a 27.77ºC en comparación con una composición asfáltica sin aditivo lubricante.

15

El documento US 2010/192805 B2 describe una mezcla asfáltica que comprende el agregado, betún o asfalto y un aditivo que comprende un éster fosfórico. La mezcla asfáltica permite mantener propiedades mecánicas tales como solidez, fluidez, cohesión y fragilidad en frío, así como proporciona una distribución uniforme de los aditivos en los agregados, y permite trabajar con temperaturas de mezcla de árido con el ligante entre 20 y 50ºC por 20 debajo de temperaturas tradicionales de mezclado.

A pesar de la variedad de composiciones de productos bituminosos y procedimientos de aplicación descritos en el estado de la técnica, todavía existe la necesidad de obtener betunes aditivados para mezclas asfálticas semicalientes o “Warm Mix” que permitan reducir 25 la temperatura de trabajo de la mezcla asfáltica con un comportamiento mecánico satisfactorio de las mezclas asfálticas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

30

Los autores de la presente invención han encontrado que incluyendo un aditivo para betún que comprende al menos un éster fosfórico de amina alcoxilada consiguen modificar la interacción del betún con el árido, permitiendo temperaturas de mezcla y compactación del pavimento o mezcla asfáltica de al menos 15ºC por debajo de las temperaturas de mezclado y compactación tradicional (que son aproximadamente de 140 a 180ºC). Las temperaturas 35 de mezcla y compactación que se emplean con el aditivo de la presente invención son

preferiblemente de entre 100ºC y 160ºC, más preferiblemente entre 100ºC y 140ºC, y aún más preferiblemente entre 50 y 130ºC. Las propiedades mecánicas de la mezcla asfáltica de la invención son las mismas que las de las composiciones tradicionales.

Por lo tanto, un primer aspecto de la invención es la provisión de un aditivo para betún para 5 mezclas asfálticas que comprende al menos un éster fosfórico de amina alcoxilada.

Otro aspecto de la presente invención proporciona un aditivo para betún para mezclas asfálticas que comprende al menos un compuesto obtenido mediante la reacción de una alquilamina alcoxilada con ácido fosfórico, pentóxido de fósforo o mezclas de los mismos. 10

En una realización particular, el aditivo para betún para mezclas asfálticas de la invención comprende al menos un compuesto obtenido mediante la reacción de una alquilamina alcoxilada con ácido fosfórico, pentóxido de fósforo o mezclas de los mismos, y además al menos un compuesto obtenido mediante la reacción de un alcohol graso con ácido fosfórico, 15 pentóxido de fósforo o mezclas de los mismos.

En una realización particular, el aditivo para betún para mezclas asfálticas de la invención comprende además un éster fosfórico de alcohol graso o, alternativamente o adicionalmente, un agente fluidificante. 20

Otro aspecto de la presente invención proporciona una composición bituminosa para mezclas asfálticas que comprende el aditivo de la invención y betún.

Un aspecto adicional de la presente invención se refiere a una mezcla asfáltica que 25 comprende la composición bituminosa para mezclas asfálticas de la invención y un agregado pétreo o árido.

Otro aspecto de la presente invención proporciona un método para la preparación del aditivo para betún para mezclas asfálticas de la invención que consiste en: 30

- calentar la amina precursora,

- adición gradual del pentóxido de fósforo, ácido fosfórico, o mezclas de los mismos, y

- posterior calentamiento de los componentes de reacción a una temperatura entre 50ºC y 130ºC durante al menos 4 horas.

Otro aspecto de la presente invención se refiere a un método para la preparación de la composición bituminosa de la invención que comprende la preparación del aditivo previamente a su adición al betún, fundido y posterior homogeneización.

Otro aspecto de la presente invención se refiere a un método para la preparación de las 5 mezclas asfálticas de la invención, que comprende la preparación del aditivo previamente a su adición al betún, y posterior adición al árido.

Un aspecto adicional de la presente invención se refiere al uso del aditivo para betún de la invención como componente en composiciones bituminosas y mezclas asfálticas. 10

Otro aspecto de la presente invención se refiere al uso de la composición bituminosa de la invención como componente en mezclas asfálticas.

Un aspecto adicional de la presente invención se refiere al uso de las mezclas asfálticas de 15 la invención para la pavimentación de carreteras.

En una realización particular, las mezclas asfálticas de los usos de la invención son mezclas asfálticas semicalientes, con temperaturas de mezclado y compactación en la fabricación y colocación de las mezclas asfálticas de al menos 15ºC menores a las temperaturas de 20 mezclado y compactación tradicional. Las temperaturas de mezclado y compactación son preferiblemente entre 100ºC y 160ºC, más preferiblemente entre 100ºC y 140ºC, más preferiblemente entre 50 y 130ºC.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN 25

Aditivo

El objeto principal de la presente invención es proporcionar un aditivo para betún para mezclas asfálticas que permite temperaturas de mezcla y compactación del pavimento de al menos 15ºC menores a las temperaturas de mezclado tradicional, lo que implica poder 30 emplear unas temperaturas de entre 100ºC y 160ºC, más preferiblemente entre 100ºC y 140ºC, más preferiblemente entre 50 y 130ºC.

En el contexto de la presente invención, el término “aditivo” se refiere a una composición química que mejora la afinidad química entre el aglutinante y el árido así como el 35 desempeño de la mezcla asfáltica.

Por lo tanto, el objetivo de la presente invención se cumple por medio de un aditivo para betún para mezclas asfálticas que comprende al menos un éster fosfórico de amina alcoxilada que se representa por la fórmula (I)

5

(I)

donde

q se selecciona de 0 y 1;

L se selecciona de –H y el grupo

i) 10

cuando q es 1;

A representa el grupo

ii) , y

15

donde A se enlaza al grupo fosfórico mediante el oxígeno terminal de -(CHR2CH2O)b-;

R se selecciona de un grupo –OH y A’;

A’ representa el grupo

iii), y

donde A’ se enlaza al grupo fosfórico mediante el oxígeno terminal de –(OCHR2CH2)b’- 20

B se selecciona

- de los grupos

iv),

v), y 25

vi)

cuando q es 0; y

- de los grupos

5

v) , y

vi)

cuando q es 1; y

donde B se enlaza con el resto de A mediante el nitrógeno terminal de los grupos iv), v) y vi);

B’ se selecciona de los grupos 10

vii) ,

viii) , y

ix);

donde B’ se enlaza con el resto de A’ mediante el nitrógeno terminal de los grupos vii), viii) y 15 ix);

Z se selecciona

- de un enlace simple cuando q es 1 y donde B se enlaza a L mediante dicho enlace simple, y

- de –H y el grupo 20

xi) ;

cuando q es 0;

Z’ se selecciona de –H y el grupo

xii) ;

Y1 se selecciona

de -H y de los grupos 5

xiii)

xiv)

Y2 se selecciona

de H y de los grupos

xiii2 10

xiv2

cuando q es 0;

Y1 se selecciona de uno de los siguientes grupos

xv) , y

xvbis) 15

Y2 se selecciona de uno de los siguientes grupos

xv2) , y

xvbis2)

cuando q es 1; con el proviso de que cuando Y1 es XV, entonces Y2 es XVbis2, y que cuando Y1 es XVbis, entonces Y2 es XV2;

y donde B se enlaza a L mediante el oxígeno terminal de

-(OCH2CHR2)w- o de (OCH2CHR2)aa-;

Y1’ se selecciona de –H y los grupos 5

xvi) , y

xvii) ;

Y2’ se selecciona de –H y los grupos 10

xvi2) , y

xvii2) ;

cada R1 se selecciona independientemente de un grupo alquilo y de un alquenilo terminal, lineal o ramificado, que tiene de 6 a 22 átomos de carbono; preferentemente entre 12 y 22 átomos de carbono, y de 0 a 3 insaturaciones, donde el grupo alquilo y el grupo alquenilo 15 terminal pueden estar opcionalmente substituidos por un grupo carboxilo;

cada R2 se selecciona independientemente de hidrógeno y un grupo alquilo terminal que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, preferentemente un grupo metilo;

R3 representa un grupo alquilo no terminal que tiene de 1 a 5 átomos de carbono;

R4 es un grupo alquilo o alquenilo que tiene de 6 a 22 átomos de carbono, lineal o 20 ramificado, saturado o insaturado.

cada uno de los subíndices:

a,a’,c,c’,e,e’,g,g’,k,k’,r,r’,t,t’,v,x,z,ab se selecciona independientemente de un número de 0 a 10; preferentemente un número de 1 a 7;

cada uno de los subíndices: 25

b,b’,d,d’,f,f’,h,h’,l,l’,s,s’,u,u’,w,z,aa,ac’ se selecciona independientemente de un número de 0 a 10;

El grado de alcoxilación queda establecido por la suma de los subíndices:

a+a’+b+b’+c+c’+d+d’+e+e’+f+f’+g+g’+h+h’+k+k’+l+l’+r+r’+s+s’+t+t’+u+u’+v+w+x+z+aa+ab+ac, y corresponde a un número de 1 a 20; preferentemente un número de 1 a 10; y

n se selecciona de un número de 1 a 4.

5

Ejemplos de grupos alquilos y alquenilos lineales y ramificados son alquilos y alquenilos derivados de aceites y grasas de plantas y animales, tales como palma, coco, girasol, soja, “palm olein”, oliva, canola, sebo y tall oil, eventualmente total o parcialmente hidrogenado y purificado. Alternativamente se puede usar un ácido graso sintético, tal como ácido palmitoleico, ácido oleico, ácido elaidínico, ácido petroselínico, ácido linoleico, ácido 10 linolénico, ácido esteárico, ácido mirístico, ácido gadoleico, ácido behénico, ácido erúcico o mezclas de los mismos. Preferiblemente se utilizan aceite de palma, aceite de coco, sebo y sebo hidrogenado, más preferiblemente sebo y sebo hidrogenado.

En una realización preferida, los éster fosfóricos de amina alcoxilada de la presente 15 invención pueden estar etoxilados, propoxilados o mezcla de los mismos.

En el contexto de la presente invención, el término “etoxilado” se refiere a la adición de óxido de etileno a la amina precursora de la invención.

20

En el contexto de la presente invención, el término “propoxilado” se refiere a la adición de óxido de propileno a la amina precursora de la invención.

En el contexto de la presente invención, el término “grado de alcoxilación” se refiere al valor de número de moles de óxido de etileno y/o óxido de propileno por molécula de fórmula (I) 25

En el contexto de la presente invención los números indicados por los subíndices de las fórmulas de la presente solicitud, así como los números correspondientes a los grados de alcoxilación corresponden a números enteros.

30

El orden o secuencia de los grupos de óxido de etileno y de óxido de propileno no es crítico para la invención. Por lo tanto, los éster fosfóricos de amina alcoxilada de la invención pueden contener óxido de etileno y óxido de propileno en bloques separados o distribuidos de forma aleatoria.

35

En una realización preferida el aditivo para betún para mezclas asfálticas comprende una mezcla de ésteres fosfóricos de amina alcoxilada que se representan por la fórmula (I).

En una realización preferida, el aditivo de la presente invención comprende al menos un éster fosfórico de dialquilmonoamina alcoxilada según la fórmula (I), donde 5

q es 0,

A es el grupo ii),

B es el grupo iv),

El grado de alcoxilación queda establecido por la suma de los subíndices:

a+b+a’+b’+c’+d’+g’+h’+k’+l’+r’+s’+t’+u’, y corresponde a un número de 1 a 20, 10 preferiblemente de 1 a 7,

n es 1; y

que presenta la fórmula (I1)

(I1) 15

donde

R, R1, R2, a y b, son como se han definido para la fórmula (I).

En una realización preferida el aditivo para betún para mezclas asfálticas comprende una mezcla de ésteres fosfóricos de dialquilamina alcoxilada que se representa por la fórmula 20 (I1).

En una realización preferida, el éster fosfórico de dialquilmonoamina alcoxilada de la invención según la fórmula (I1) comprende una mezcla de al menos un monoéster fosfórico de dialquilmonoamina alcoxilada y al menos un diéster fosfórico de dialquilmonoamina 25 alcoxilada.

Un ejemplo de éster fosfórico de dialquilmonoamina alcoxilada de la invención según la fórmula (I1) es el siguiente:

30

Ejemplo I

imagen40

En el contexto de la presente invención, el término “sebo” se refiere al grupo alquílico sebo que se refiere a mezclas de cadenas alquílicas derivadas de una mezcla de derivados de ácidos grasos con una composición mayoritaria entre 14 y 20 átomos de carbono, y de 0 a 3 insaturaciones, que se enlaza al grupo amino del éster fosfórico de la amina alcoxilada a través del carbono terminal de las cadenas hidrocarbonadas. 5

En otra realización preferida, el éster fosfórico de monoalquilmonoamina alcoxilada según la fórmula (I), donde

q es 0,

A es el grupo ii), 10

B es el grupo v),

El grado de alcoxilación queda establecido por la suma de los subíndices:

a+b+c+d+a’+b’+c’+d’+g’+h’+k’+l’+r’+s’+t’+u’, y corresponde a un número de 1 a 20, preferiblemente de 2 a 7,

n es 1; y 15

que presenta la fórmula (I2)

(I2)

donde

R, R1, R2, Z, a, b, c y d, son como se han definido para la fórmula (I). 20

En una realización preferida el aditivo para betún para mezclas asfálticas comprende una mezcla de ésteres fosfóricos de monoalquilmonoamina alcoxilada que se representa por la fórmula (I2).

En una realización preferida, el éster fosfórico de monoalquilmonoamina alcoxilada de la invención según la fórmula (I2) comprende una mezcla de al menos un monoéster fosfórico 25 de monoalquilmonoamina alcoxilada y al menos un diéster fosfórico de monoalquilmonoamina alcoxilada.

Ejemplos de éster fosfórico de monoalquilmonoamina alcoxilada representado por la fórmula (I2) son los siguientes: 30

Ejemplo II

Ejemplo III 5

En una realización preferida, el aditivo de la presente invención comprende al menos un éster fosfórico de monoalquildiamina alcoxilada según la fórmula (I)

donde 10

q es 0,

A es el grupo ii),

B es el grupo vi),

El grado de alcoxilación queda establecido por la suma de los subíndices:

a+b+g+h+k+l+r+s+t+u+v+w+x+y+z+aa+ab+ac+a’+b’+c’+d’+g’+h’+k’+l’+ r’+s’+t’+u’, y 15 corresponde a un número de 1 a 20, preferiblemente de 3 a 7,

n es 1; y

que presenta la fórmula (I3)

(I3) 20

donde

R, R1, R2, R3, Y1, Y2, a y b, son como se han definido para la fórmula (I).

En una realización preferida el aditivo para betún para mezclas asfálticas comprende una mezcla de ésteres fosfóricos de monoalquildiamina alcoxilada que se representa por la fórmula (I3). 25

En una realización preferida, el éster fosfórico de monoalquildiamina alcoxilada de la invención según la fórmula (I3) comprende una mezcla de al menos un monoéster fosfórico de monoalquildiamina alcoxilada y al menos un diéster fosfórico de monoalquildiamina alcoxilada.

30

Ejemplos de éster fosfórico de monoalquildiamina alcoxilada representado por la fórmula (I3) son los siguientes:

Ejemplo III

Ejemplo IV

5

En una realización particular, el aditivo para betún para mezclas asfálticas de la invención comprende además un éster fosfórico de alcohol graso que presenta la fórmula (I4)

(I4) 10

donde

R se selecciona de un grupo –OH y A’;

A’ representa el grupo

xviii); 15

B’ se selecciona de los grupos

xix), NR1R1

xx) ,y

xxi) ; 20

donde B’ se enlaza con el resto de A’ mediante el nitrógeno terminal de los grupos xix), xx) y xxi);

Z’ se selecciona de –H y el grupo

xxii) ;

Y1’ se selecciona de –H y los grupos

xxiii) , y

5

xxiv) ;

Y2’se selecciona de –H y los grupos

xxiii2) , y

xxiv2) ;

cada R1 se selecciona independientemente de un grupo alquilo y de un grupo alquenilo 10 terminal, lineal o ramificado, que tiene de 6 a 22 átomos de carbono; preferentemente entre 12 y 22 átomos de carbono, y de 0 a 3 insaturaciones, donde el grupo alquilo y el grupo alquenilo terminal pueden estar opcionalmente substituidos por un grupo carboxilo;

cada R2 se selecciona independientemente de hidrógeno y un grupo alquilo terminal que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, preferentemente un grupo metilo; 15

R4 es un grupo alquilo o alquenilo que tiene de 6 a 22 átomos de carbono, linear o ramificado, saturado o insaturado;

cada uno de a’,c’,g’,k’,r’,t’ se selecciona independientemente de un número de 0 a 10; preferentemente un número de 1 a 7; 20

cada uno de b’,d’,h’,l’,s’,u’ se selecciona independientemente de un número de 0 a 10,;

El grado de alcoxilación queda establecido por la suma de a’+b’+c’+d’+g’+h’+k’+l’+r’+s’+t’+u’, y corresponde a un número de 1 a 20; preferentemente un número de 1 a 10; y

n se selecciona de un número de 1 a 4.

En una realización particular, los éster fosfóricos de alcohol graso de la presente invención pueden estar etoxilados.

En el contexto de la presente invención, el término “etoxilado” se refiere a la adición de óxido 5 de etileno al alcohol precursor de la invención.

El orden o secuencia de los grupos de óxido de etileno no es crítico para la invención. Por lo tanto, los éster fosfóricos de alcohol graso etoxilado de la invención pueden contener óxido de etileno en bloques separados o distribuidos de forma aleatoria. 10

En una realización preferida, los éster fosfóricos de alcohol graso de la presente invención no están etoxilados.

El aditivo de la invención puede ser obtenido por reacción de una monoalquilmonoamina alcoxilada, monoalquildiamina alcoxilada, dialquilmonoamina alcoxilada o mezclas de las 15 mismas con un alcohol graso, con ácido fosfórico o pentóxido de fósforo, siendo las condiciones de reacción conocidas, por ejemplo, tal como están descritas en los documentos EP1204318 y WO2011009171.

Una preparación típica implica calentar en primer lugar la amina alcoxilada, y opcionalmente el alcohol graso, a 50-85ºC, y posteriormente añadir gradualmente al recipiente de reacción 20 pentóxido de fósforo o ácido polifosfórico (denominada “etapa de fosfatación”). Los componentes de reacción se calientan luego a una temperatura comprendida entre 50 y 130ºC, bajo nitrógeno, durante al menos tres horas.

Por tanto, otro aspecto de la presente invención proporciona un aditivo para betún para 25 mezclas asfálticas que comprende al menos un compuesto obtenido mediante la reacción de una alquilamina alcoxilada de fórmula (II) con ácido fosfórico, pentóxido de fósforo o mezclas de los mismos

30 LqAHn

(II)

donde

q se selecciona de 0 y 1;

L se selecciona de –H y el grupo

xxv)

A representa el grupo

xxvi) ; y

B se selecciona

- de los grupos 5

xxvii) ,

xxviii), y

xxix)

cuando q es 0; y

- de los grupos 10

xxviii),

xxix)

cuando q es 1; y

donde B se enlaza con el resto de A mediante el nitrógeno terminal de los grupos xxvii), xxviii) y xxix); 15

Z se selecciona

- de un enlace simple cuando q es 1 y donde B se enlaza a L mediante dicho enlace, y

- de –H y el grupo

xxx)

cuando q es 0;

Y1 se selecciona

- de –H y de los grupos

xxxi) , 5

y

xxxii) ,

Y2 se selecciona de

-H y de los grupos 10

xxxiii) , y

xxxiv)

cuando q es 0;

Y1 se selecciona de los siguientes grupos:

xxxv) , y 15

xxxvi)

e Y2 se selecciona de uno de los siguientes grupos:

xxxvii) , y

xxxviii)

cuando q es 1; con el proviso de que cuando Y1 es XXXV, entonces Y2 es XXXViii, y que 20 cuando Y1 es XXXVi, entonces Y2 es XXXVii;

y donde B se enlaza a L mediante el oxígeno terminal de

-(OCH2CHR2)w- o -(OCH2CHR2)aa;

cada R1 se selecciona independientemente de un grupo alquilo y de un grupo alquenilo terminal, lineal o ramificado, que tiene de 6 a 22 átomos de carbono; preferentemente entre 12 y 22 átomos de carbono, y de 0 a 3 insaturaciones, donde el grupo alquilo y el grupo 5 alquenilo terminal pueden estar opcionalmente substituidos por un grupo carboxilo;

cada R2 se selecciona independientemente de hidrógeno y un grupo alquilo terminal que tiene de 1 a 4 átomos de carbono; preferentemente un grupo metilo;

R3 es un grupo alquilo no terminal que tiene de 1 a 5 átomos de carbono;

cada uno de a,c,e,g,k,r,t,v,x,z,ab se selecciona independientemente de un número de 0 a 10 10; preferentemente un número de 1 a 7;

cada uno de b,d,f,h,l,s,u,w,y,aa,ac se selecciona independientemente de un número de 0 a 10,; y

El grado de alcoxilación queda establecido por la suma de a+b+c+d+e+f+g+h+k+l+r+s+t+u+v+w+x+y+z+aa+ab+ac, y corresponde a un número de 1 a 15 20; preferentemente un número de 1 a 10; y

n se selecciona de un número entero de 1 a 4.

En una realización preferida el aditivo para betún para mezclas asfálticas comprende una mezcla de compuestos obtenidos mediante la reacción de una alquilamina alcoxilada de 20 fórmula (II) con ácido fosfórico, pentóxido de fósforo o mezclas de los mismos.

En una realización particular, el aditivo para betún para mezclas asfálticas de la invención comprende al menos un compuesto obtenido mediante la reacción de una amina alcoxilada según la fórmula (II) con ácido fosfórico, pentóxido de fósforo o mezclas de los mismos; 25 donde

A es el grupo xxvi),

B es el grupo xxvii),

q es 0,

n es 1 30

; y

la amina alcoxilada es una dialquilmonoamina alcoxilada que presenta la fórmula (II1)

R1NR1CH2CHR2ObaHCH2CH2O

(II1)

donde

R1, R2, a y b, son como se ha definido para la fórmula (II). El grado de alcoxilación queda establecido por la suma de los subíndices a+b, y corresponde a un número de 1 a 20, 5 preferiblemente de 1 a 7.

En una realización preferida el aditivo para betún para mezclas asfálticas comprende una mezcla de compuestos obtenidos mediante la reacción de una diaquilmonoamina alcoxilada de fórmula (II1) con ácido fosfórico, pentóxido de fósforo o mezclas de los mismos. 10

El porcentaje molar de monoéster fosfórico de dialquilmonoamina alcoxilada sobre el total de fósforo cargado en la etapa de fosfatación está comprendido entre un valor mayor que 0 y 100%, más preferiblemente entre 50-100%; aún más preferiblemente entre 75-100%.

En una realización preferida, el porcentaje de fosfatación, expresado como la relación entre 15 equivalentes de fósforo cargados en la reacción y los equivalentes de hidroxilo terminales de la amina precursora, está en el intervalo de 33-100%.

En una realización particular, el aditivo para betún para mezclas asfálticas de la invención comprende al menos un compuesto obtenido mediante la reacción de una amina alcoxilada 20 según la fórmula (II) con ácido fosfórico, pentóxido de fósforo o mezclas de los mismos; donde

A es el grupo xxvi),

B es el grupo xxviii),

q es 0, 25

n es 1,

Z es H; y

la amina alcoxilada es una monoalquilmonoamina alcoxilada que presenta la fórmula (II2)

30 R1NCH2CHR2ObaHCH2CH2OCH2CH2OCH2CHR2OHcd

(II2)

donde

R1, R2, Z, a, b, c y d, son como se han definido para la fórmula (II). El grado de alcoxilación queda establecido por la suma de los subíndices a+b+c+d, y corresponde a un número de 1 a 20, preferiblemente de 2 a 7.

En una realización preferida el aditivo para betún para mezclas asfálticas comprende una 5 mezcla de compuestos obtenidos mediante la reacción de una monoalquilmonoamina alcoxilada de fórmula (II2) con ácido fosfórico, pentóxido de fósforo o mezclas de los mismos.

El porcentaje molar de monoéster fosfórico de monoalquilmonoamina alcoxilada sobre el 10 total de fósforo cargado en la etapa de fosfatación está comprendido entre un valor mayor que 0 y 100%, más preferiblemente entre 50-100%; aún más preferiblemente entre 75-100%.

A es el grupo xxvi),

B es el grupo xxix),

q es 0, 25

n es 1,

Y1 es el grupo xxxi,

Y2 es el grupo xxxiii; y

la amina alcoxilada es una monoalquildiamina alcoxilada que presenta la fórmula (II3)

30

(II3)

donde

R, R1, R2, R3, a, b, g, h, r y s son como se han definido para la fórmula (II). El grado de alcoxilación queda establecido por la suma de los subíndices a+b+g+h+r+s, y corresponde a un número de 1 a 20, preferiblemente de 3 a 7.

En una realización preferida el aditivo para betún para mezclas asfálticas comprende una 5 mezcla de compuestos obtenidos mediante la reacción de una monoalquildiamina alcoxilada de fórmula (II3) con ácido fosfórico, pentóxido de fósforo o mezclas de los mismos.

El porcentaje molar de monoéster fosfórico de monoalquildiamina alcoxilada sobre el total de fósforo cargado en la etapa de fosfatación está comprendido entre un valor mayor que 0 y 100%, más preferiblemente entre 50-100%; aún más preferiblemente entre 75-100%. 10

En una realización preferida, el porcentaje de fosfatación, expresado como la relación entre equivalentes de fósforo cargados en la reacción y los equivalentes de hidroxilo terminales de la amina precursora, está en el intervalo de 33-100%.

15

En una realización particular, el aditivo para betún para mezclas asfálticas de la invención que comprende al menos un compuesto obtenido mediante la reacción de una alquilamina alcoxilada de fórmula (II) con ácido fosfórico, pentóxido de fósforo o mezclas de los mismos; comprende, además, al menos un compuesto obtenido mediante la reacción de un alcohol graso de fórmula (II4) con ácido fosfórico, pentóxido de fósforo o mezclas de los mismos 20

OHR4

(II4)

donde

R4 es un grupo alquilo alquenilo que tiene de 6 a 22 átomos de carbono, lineal o ramificado, saturado o insaturado;con ácido fosfórico, pentóxido de fósforo o mezclas de los mismos. 25

Ejemplos de alcoholes grasos utilizados como precursores son los procedentes de aceites y grasas vegetales y animales, así como los de origen sintético. Ejemplos de alcoholes grasos incluyen alcohol caprílico (1-octanol), alcohol 2-etilhexílico, alcohol pelargónico (1-nonanol), alcohol cáprico (1-decanol), alcohol láurico (1-dodecanol),alcohol isotridecílico, alcohol 30 mirístico (1-tetradecanol), alcohol cetílico(1-hexadecanol), alcohol palmitoleico (cis-9-hexadecan-1-ol), alcohol esterárico (1-octadecanol), alcohol isoesteárico (16-metilheptadecan-1-ol), alcohol elaídico (9E-octadecen-1-ol), alcohol oleico (cis-9-octadecen-1-ol), alcohol linoleico (9Z, 12Z, 15Z-octadecatrien-1-ol), alcohol elaidolinoleico (9E, 12E, 15E-octadecatrien-1-ol), alcohol ricinoleico (12-hidroxi-9-octadecen-1-ol), alcohol araquidílico 35 (1-eicosanol), alcohol behenílico (1-docosanol) y alcohol erucílico (cis-13-docosen-1-ol).

Preferentemente son utilizados el alcohol esterárico (1-octadecanol), alcohol 2-etilhexílico, alcohol isotridecílico.

En una realización preferida, el alcohol graso de la invención se selecciona de alcohol esterárico (1-octadecanol), alcohol 2-etilhexílico y alcohol isotridecílico. 5

El porcentaje molar de amina alcoxilada sobre el total de fósforo cargado en la etapa de fosfatación está comprendido entre un valor mayor que 0 y100%, más preferiblemente entre 50-100%; aún más preferiblemente entre 75-100%.

10

En una realización preferida, la relación entre equivalentes de grupos hidroxilo de la amina 15 alcoxilada precursora y equivalentes de alcohol graso está entre 30-70%, preferiblemente entre el 40-60%.

Por tanto, en una realización particular, el aditivo para betún para mezclas asfálticas de la invención comprende además el compuesto resultante de la reacción del alcohol graso de 20 fórmula (II4) con ácido fosfórico, pentóxido de fósforo o mezclas de los mismos, o adicionalmente o alternativamente, un agente fluidificante.

El agente fluidificante permite un manejo más conveniente del aditivo para betún. El agente fluidificante consiste en una sustancia orgánica o inorgánica que no presenta reactividad con 25 los materiales precursores de la reacción y que permite mejorar la reología del medio de reacción, de modo que la manejabilidad del medio de reacción aumenta.

Ejemplos de agentes fluidificantes son aminas terciarias, amidoaminas terciarias, ácidos grasos, siliconas, olefinas, amidas o parafinas. 30

El agente fluidificante se añade preferiblemente previamente a la etapa de fosfatación de la amina precursora, aunque también es posible una adición posterior a la etapa de fosfatación.

35

En una realización preferida, el agente fluidificante comprende una trialquilamina de fórmula (III)

(III)

donde 5

R5 representa un grupo alquilo o alquenilo, lineal o ramificado que tiene de 6 a 22 átomos de carbono, preferiblemente de 10 a 16 átomos de carbono;

R6 y R7 representan independientemente un grupo alquilo lineal o ramificado que tiene de 1 a 5 átomos de carbono, preferiblemente un grupo metilo.

10

En una realización particular, el contenido de trialquilamina de fórmula (III) está comprendido entre 20-80% en peso respecto al peso del aditivo de la invención.

Composición bituminosa

Otro aspecto de la presente invención se refiere a una composición bituminosa para 15 mezclas asfálticas que comprende el aditivo para betún de la invención, y betún.

En el contexto de la presente invención, el término “betún” se refiere a ligantes hidrocarbonados sólidos o viscosos, preparados a partir de hidrocarburos naturales por destilación, oxidación o cracking, que contienen una baja proporción de productos volátiles, 20 poseen propiedades aglomerantes características y son esencialmente solubles en sulfuro de carbono.

En el contexto de la presente invención, el término “betún” no sólo se refiere al producto de petróleo obtenido por destilación directa o por destilación a bajas presiones, sino también al 25 producto procedente de la extracción de alquitrán y arenas bituminosas, asfalto sintético, resinas de alquitrán de petróleo y/o hidrocarburos parafínicos y mezclas de los mismos.

Los betunes se pueden definir según su comportamiento con la temperatura y la presencia, o no, de distintos agentes modificadores. 30

En una realización preferida, el betún de la invención es un betún con un grado de penetración del tipo B50/70, con una temperatura recomendada de mezcla de 150-160ºC y una temperatura recomendada de compactación de 145-155ºC.

En una realización preferida, la composición bituminosa de la invención comprende:

- entre 0.2% y 3% en peso, preferiblemente entre 0.3% y 1%, del aditivo para betún, y

- entre 99.8% y 97% en peso, preferiblemente entre 99.7% y 99%, del betún.

5

Las composiciones bituminosas de la presente invención pueden comprender además, opcionalmente, otros aditivos conocidos. Ejemplos de tales aditivos incluyen, sin ser una lista limitativa, modificadores de reología, agentes plastificantes, agentes reticulantes, agentes estabilizantes, agentes dispersantes, agentes antidecapantes, colorantes, fibras, polímeros, polvo de caucho, solventes, conservantes, tensioactivos, aditivos de adhesión. 10

Mezcla asfáltica

Otro aspecto de la invención se refiere a una mezcla asfáltica que comprende la composición bituminosa de la invención y un agregado pétreo o árido.

15

El agregado pétreo o árido constituye el esqueleto mineral de la mezcla asfáltica. Puede tener un origen natural proveniente del machaqueo de rocas duras no meteorizables, o un origen artificial, así como proceder del fresado de una mezcla asfáltica preexistente. El árido debe estar exento de arcillas, materia orgánica y margas; y no debe ser susceptible a ningún tipo de meteorización o alteración físico-química apreciable bajo las condiciones más 20 desfavorables que puedan darse en la zona de empleo del árido. Está constituido por partículas no plásticas y no hidrosolubles.

La normativa según el Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para obras de carreteras y puentes (PG-3) establece requerimientos en la forma de las partículas de árido, 25 así como en la distribución del tamaño de las partículas, existiendo distintos tipos de husos granulométricos.

En una realización particular, el agregado pétreo o árido de la invención es un árido de composición silícea con una distribución granulométrica del tipo AC16S según la citada 30 normativa.

Condiciones de mezclado y compactación de las mezclas asfálticas

Otro aspecto de la presente invención se refiere a un método de preparación del aditivo para betún de la invención que comprende: 35

- el calentamiento de la amina precursora,

- una adición gradual del pentóxido de fósforo, ácido fosfórico o mezclas de los mismos; y

- un posterior calentamiento de los componentes de reacción a una temperatura entre 50ºC y 130ºC durante al menos 4 horas.

5

En una realización particular, el método de preparación del aditivo para betún de la presente invención comprende:

- el calentamiento de la amina precursora y opcionalmente el alcohol graso precursor,

- un posterior calentamiento de los componentes a una temperatura entre 50ºC y 130ºC 10 durante al menos 4 horas.

15

- el calentamiento de la amina precursora, opcionalmente el alcohol graso precursor, y una trialquilamina como fluidificante del medio de reacción,

- un posterior calentamiento de los componentes a una temperatura entre 50ºC y 130ºC durante al menos 4 horas. 20

Otro aspecto de la presente invención se refiere al método de preparación de las composiciones bituminosas de la invención que comprende preparación del aditivo previamente a su adición al betún, fundido y posterior homogeneización.

25

Otro aspecto de la presente invención se refiere a un método de preparación de las mezclas asfálticas de la invención que comprende la preparación del aditivo previamente a su adición al betún, y posterior adición al árido.

La presente invención se refiere también al uso de los aditivos para betún de la presente 30 invención como componente en composiciones bituminosas y mezclas asfálticas.

La presente invención se refiere también al uso de las composiciones bituminosas de la invención como componentes en mezclas asfálticas.

35

La presente invención se refiere también al uso de las mezclas asfálticas de la presente invención para la pavimentación de carreteras.

En una realización preferida, las mezclas asfálticas de los usos anteriormente descritos son mezclas asfálticas semicalientes o “Warm Mix”, con temperaturas de mezclado y 5 compactación en la fabricación y colocación de las mezclas asfálticas de al menos 15ºC menores a las temperaturas de mezclado tradicional, esto es preferiblemente entre 100ºC y 160ºC, más preferiblemente entre 100ºc y 140ºC, y aún más preferiblemente entre 50ºC y 130ºC.

10

EJEMPLOS

La primera parte de la sección experimental (ejemplos 1 a 3) se refiere a la preparación del aditivo para betún de la presente invención, a la preparación de composiciones de productos bituminosos para mezclas asfálticas de la presente invención y a la preparación de mezclas asfálticas de la presente invención. 15

La segunda parte de la sección experimental (ejemplo 4) se refiere a la evaluación de las propiedades mecánicas de las mezclas asfálticas preparadas a partir de la presente invención.

20

Ejemplo 1: Preparación del aditivo

 Preparación de éster fosfórico de monoalquilmonoamina alcoxilada: Aditivos 1-5

 Preparación de éster fosfórico de monoalquilmonoamina alcoxilada (Aditivo 1) 25

En un reactor de vidrio equipado con agitador y sonda de temperatura se cargan 220.1 g de amina de sebo etoxilada con 7 moles de óxido de etileno y se calienta a 60ºC; se adicionan 3.3 g de pentóxido de fósforo (P2O5) durante 1 hora y se deja reaccionar sin subir la temperatura por encima de 80ºC. A continuación se adicionan 27.6 g de ácido polifosfórico (APP 116%) durante una hora y se deja reaccionando entre 80-85ºC durante 8 horas hasta 30 completar la reacción.

 Preparación de éster fosfórico de monoalquilmonoamina alcoxilada (Aditivo 2 a 4)

La preparación de los aditivos 2 a 4 se hace de manera análoga a la preparación del aditivo 1. 35

 Preparación de éster fosfórico de monoalquilmonoamina alcoxilada (Aditivo 5)

En un reactor de vidrio equipado con agitador y sonda de temperatura se cargan 250.1 g de amina de sebo propoxilada con 4.5 moles de óxido de propileno y se calienta a 50ºC; se adicionan 11.7 g de ácido fosfórico (85%) durante 30 minutos y se deja reaccionar 30 5 minutos a la temperatura de 55-60ºC. A continuación se adicionan 28.2 g de pentóxido de fósforo (P2O5) durante una hora manteniendo la temperatura por debajo de 80ºC. se deja reaccionando entre 85ºC-90ºC durante 9 horas hasta completar la reacción.

 Preparación de éster fosfórico de dialquilmonoamina alcoxilada: Aditivos 7-8 10

La preparación de los aditivos 7-8 se hace de manera análoga a la preparación del aditivo 1.

 Preparación de éster fosfórico de dialquilmonoamina alcoxilada: Aditivo 6

En un reactor de vidrio equipado con agitador y sonda de temperatura se cargan 199.9 g de dialquilmonoamina de sebo hidrogenado y etoxilado con 3 moles de óxido de etileno; se 15 calienta la mezcla a 75ºC y se adicionan 18.7 g de pentóxido de fósforo durante 4 horas sin permitir que la temperatura suba por encima de los 80ºC, se deja reaccionar durante 10 horas manteniendo la temperatura entre 80ºC-85ºC.

 Preparación de mezclas de éster fosfórico de monoalquilmonoamina alcoxilada y éster 20 fosfórico de alcohol graso: Aditivos 9-10

 Preparación de mezclas de éster fosfórico de monoalquilmonoamina alcoxilada y éster fosfórico de alcohol graso (Aditivo 9)

En un reactor de vidrio equipado con agitador y sonda de temperatura se cargan 150.0 g de amina de sebo etoxilada con 4.5 moles de óxido de etileno y 126.7 g de alcohol 25 isotridecílico; se calienta la mezcla a 60ºC y se adicionan 43.7 g de pentóxido de fósforo durante 1 hora. Se deja reaccionar sin permitir que la temperatura suba por encima de 80ºC. A continuación se adicionan 44.6 g de ácido polifosfórico durante una hora y se deja reaccionando entre 80ºc y 85ºC durante 8 horas.

30

 Preparación de mezclas de éster fosfórico de monoalquilmonoamina alcoxilada y éster fosfórico de alcohol graso (Aditivo 10)

En un reactor de vidrio equipado con agitador y sonda de temperatura se cargan 100.0g de amina de sebo etoxilada con 4.5 moles de óxido de etileno y 118.0 g de alcohol esteárico;

se calienta la mezcla a 60ºC y se adicionan 40.1 g de pentóxido de fósforo durante 2 horas sin permitir que la temperatura suba por encima de los 80ºC, se deja reaccionar durante 8 horas manteniendo la temperatura entre 80ºC y 85ºC.

 Preparación de mezclas de éster fosfórico de monoalquilmonoamina alcoxilada y 5 fluidificante (trialquilamina): Aditivo 11-12

 Preparación de mezclas de éster fósforico de monoalquilmonoamina alcoxilada y fluidificante (dimetil alquil amina) (Aditivo 11)

En un reactor de vidrio equipado con agitador y sonda de temperatura se cargan 150.0 g de amina de sebo etoxilada con 4.5 moles de óxido de etileno,y 151.3 g de dimetil lauril amina; 10 se calienta la mezcla a 70ºC y se adicionan 73.2 g de ácido polifosfórico durante 1 hora a 75ºC, se deja reaccionar durante 8 horas manteniendo la temperatura entre 80ºC y 85ºC hasta completar la reacción.

 Preparación de mezclas de éster fosfórico de monoalquilmonoamina alcoxilada y 15 fluidificante (dimetil alquil amina) (Aditivo 12)

En un reactor de vidrio equipado con agitador y sonda de temperatura se cargan 150.0 g de amina de sebo etoxilada con 4.5 moles de óxido de etileno, y 142.5 g de dimetil lauril amina, se calienta a 60ºC y a continuación se adicionan 24.9 g de pentóxido de fósforo durante 1 hora; se deja reaccionar sin dejar subir la temperatura por encima de 80ºC. A continuación 20 se adicionan 25.4 g de ácido polifosfórico durante 1 hora y se deja reaccionando durante 8 horas manteniendo la temperatura entre 80-85ºC hasta completar la reacción.

La tabla 1.a resume las composiciones de los aditivos que han sido preparados de acuerdo con la invención (Aditivos 1-10) 25

La tabla 1.b muestra las composiciones preparadas que comprenden un aditivo de acuerdo con la invención y un fluidificante (Aditivos 11-12)

Tabla 1.a

Aditivo: Componente precursor amina precursora (g) P2O5 (g) APP 116% (g) H3PO4 (g) alcohol graso (g) EO PO % P % m

1: amina de sebo 220.1 3.3 27.6 - - 7 0 50 90

2: amina de sebo 194.9 16.3 16.6 - - 4.5 0 50 75

3: amina de sebo 220.0 6.6 55.3 - - 7 0 100 90

4: amina de sebo 220.2 14.6 14.9 - - 7 0 50 75

5: amina de sebo 250.1 28.2 - 11.7 - 0 4.5 50 75

6: dialquilamina de sebo hidrogenado 199.9 18.7 - 7.7 - 3 0 33 75

7: N-(3-aminopropil) amina de sebo 200.0 3.6 30.0 - - 3 0 50 75

8: N-(3-aminopropil) amina de sebo 300.1 3.3 27.6 - - 6.5 0 50 75

9: amina de sebo hidrogenado 150.0 43.7 44.6 - - 4.5 0 50 75

alcohol isotridecílico: - - - - 126.7 0 0 100

10: amina de sebo hidrogenado 100.0 40.1 - - - 4.5 0 50 50

alcohol oleocetílico: - - - - 118.0 0 0 100

EO/ PO: respectivamente, moles de óxido de etileno y óxido de propileno cargados por mol de amina inicial

%P: relación entre equivalentes de hidroxilo terminales y equivalentes de fósforo cargados en la etapa de fosfatación

% m: porcentaje previsto según cargas, de monoéster fosfórico sobre equivalentes de 5 fósforo cargados en la etapa de fosfatación

Tabla 1.b

Aditivo: Componente precursor amina grasa (g) P2O5 (g) APP 116% (g) dimetil alquil amina (g) EO PO % P % m

11: Amina de sebo 150.0 - 73.2 - 4.5 0 66 75

Dimetil lauril amina: - - - 151.3 - - -

12: Amina de sebo 150.0 24.9 25.4 - 4.5 0 50 75

Dimetil lauril amina: - - - 142.5 - - -

EO/ PO: respectivamente, moles de óxido de etileno y óxido de propileno cargados por mol de amina inicial 10

% m: porcentaje previsto según cargas, de monoéster fosfórico sobre equivalentes de fósforo cargados en la etapa de fosfatación

15

Ejemplo 2: Aditivación del betún

Los ensayos se realizan utilizando un betún asfáltico proporcionado por Proas (Refinería de Tarragona), que cumple con las especificaciones del B50/70 del artículo 211 del Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes (PG-3) y las recogidas en el Anexo Nacional de la norma UNE EN 12591 para el betún 50/70. La 20 temperatura de mezclado recomendada para este betún es de 150-160ºC, y la de compactación 145-155ºC.

Los aditivos preparados en el Ejemplo 1 se dosifican sobre el betún fundido a 160ºC, a una relación de 0.4 g de aditivo por cada 100 g de betún, homogeneizando la muestra mediante 25 agitación manual con ayuda de una espátula.

La tabla 2 resume los betunes aditivados según el método de aditivación descrito.

Tabla 2

Betún aditivado: Betún original aditivo % aditivo

A0*: B 50/70 -- 0

A1: B 50/70 1 0.4

A2: B 50/70 2 0.4

A3: B 50/70 3 0.4

A4: B 50/70 4 0.4

A5: B 50/70 5 0.4

A6: B 50/70 6 0.4

A7: B 50/70 7 0.4

A8: B 50/70 8 0.4

A9: B 50/70 9 0.4

A10: B 50/70 10 0.4

A11: B 50/70 11 0.4

A12: B 50/70 12 0.4

*Betún sin aditivar (blanco) 5

Ejemplo 3: Preparación de las mezclas asfálticas: mezclas de betún aditivado con árido mineral

La preparación de las mezclas de betún aditivado con árido mineral se realiza de dos maneras diferentes: por recubrimiento del árido con betún (ejemplo 3.1), y por preparación 10 de probetas de dicha mezcla asfáltica (ejemplo 3.2).

 3.1 Recubrimiento de árido con betún

Se toman 100 g de árido de tipo pórfido de tamaño 12/18 mm, limpio y seco y se calientan a la temperatura de mezclado por un mínimo de 2 h. A continuación se vierten 4 g de betún 15 aditivado fundido a la misma temperatura y se mezclan con ayuda de una espátula hasta el total recubrimiento del árido. A continuación se vierte la mezcla sobre una superficie no porosa y se deja curar de 18 a 24h a temperatura ambiente.

Para cada muestra de betún se preparan dos muestras de árido recubierto: una primera con el betún recién aditivado, y una segunda después de envejecer el betún aditivado a 160ºC en un envase cerrado durante cinco días.

La tabla 3 resume los áridos recubiertos preparados: 5

Tabla 3

Árido recubierto: Betún aditivado Temperatura mezclado (ºC)

B0: A0 160

B1: A1 120

B2: A2 120

B3: A3 120

B4: A4 120

B5: A5 120

B6: A6 120

B7: A7 120

B8: A8 120

B9: A9 120

B10: A10 120

B11: A11 120

B12: A12 120

 3.2 Preparación de probetas de mezcla asfáltica

La preparación de las probetas se realiza según lo descrito en el apartado 3.1 de la norma NLT-161/84. El árido empleado es de tipo pórfido, con una distribución granulométrica del 10 tipo AC16S, según lo descrito en el artículo 542 del pliego de prescripciones técnicas generales para obras de carreteras y puentes (PG-3). El mezclado se realiza utilizando una amasadora mecánica provista de calefacción. La compactación tiene lugar de forma inmediata al mezclado atemperando los moldes a la temperatura de mezclado. Se preparan un mínimo de seis probetas de cada tipo de mezcla asfáltica. Para la preparación de cada 15 probeta se emplean 1800 g de árido y 90 g de betún.

La tabla 4 resume las mezclas asfálticas preparadas, describe el tipo de betún y la temperatura de mezclado y compactación empleados en cada caso:

Tabla 4

Mezcla asfáltica: Betún aditivado T mezclado (ºC)

C0: A0 160

C00: A0 120

C1: A1 120

C2: A2 120

C3: A3 120

C4: A4 120

C5: A5 120

C6: A6 120

C7: A7 120

C8: A8 120

C9: A9 120

C10: A10 120

C11: A11 120

C12: A12 120

Ejemplo 4: Desempeño de las mezclas asfálticas preparadas con las composiciones de la presente invención 5

 Ensayos de adhesividad del betún a la superficie del árido

Para este ensayo se utilizan las mezclas asfálticas con betún aditivado preparadas en el apartado 3.1.

10

Se llena un vaso de precipitados con 1000 mL de agua y se calienta sobre una placa calefactora hasta ebullición. Se sumerge la muestra de árido recubierto evitando que ésta entre en contacto con el fondo del vaso interponiendo una malla metálica a unos 2-3 cm del fondo. Se mantiene la ebullición durante 10 minutos. A continuación, se retira el vaso de la placa calefactora y se añade agua fría hasta el total enfriamiento del contenido, evitando que 15 la corriente de agua incida directamente sobre la superficie del árido recubierto. Se deja secar la mezcla a temperatura ambiente sobre papel secante. Finalmente se cuantifica visualmente el porcentaje de superficie recubierta de betún.

Para cada modo de aditivación, el ensayo se realiza con ambas muestras de árido recubierto descritas en el ejemplo 3.1: con betún recién aditivado, y con betún aditivado y envejecido durante 5 días a 160ºC.

La tabla 5 resume los resultados de recubrimiento restante obtenidos con betún blanco, y 5 betún aditivado a un 0.4% con los distintos aditivos.

Tabla 5

Ref. ensayo: Árido recubierto % de recubrimiento restante

Recubierto con betún fresco: Recubierto con betún envejecido

D0: B0 46 34

D1: B1 97 97

D2: B2 97 96

D3: B3 98 96

D4: B4 98 97

D5: B5 94 94

D6: B6 97 86

D7: B7 99 97

D8: B8 98 97

D9: B9 97 94

D10: B10 90 89

D11: B11 95 82

D12: B12 93 82

Los resultados muestran como los aditivos proporcionan una buena adhesividad del betún sobre el árido, incluso cuando la temperatura a la que tiene lugar el mezclado (120ºC) es 10 inferior a la utilizada habitualmente. Se observa también que los aditivos no pierden su habilidad mejoradora de la adhesividad después de haberse almacenado el betún aditivado a temperaturas incluso superiores a las utilizadas para el mezclado.

 Ensayos de resistencia a la compresión de las probetas de mezcla asfáltica 15

Para este ensayo se utilizan las mezclas asfálticas con betún aditivado preparadas en el apartado 3.2.

Se realizan ensayos en seco y en húmedo sobre las probetas de mezcla asfáltica, de acuerdo con las normas NLT-161/84, y NLT-162/84.

La tabla 6 resume los resultados de compresión obtenidos con betún blanco (sin aditivar), y betún aditivado. 5

Tabla 6

Ref. ensayo: Mezcla asfáltica Compresión máxima en seco (kPa) Compresión máxima en húmedo (kPa)

E0: C0 2930 2470

E00: C00 2460 1200

E1: C1 2740 2330

E2: C2 3040 2410

E3: C3 2590 2120

E4: C4 2600 2230

E5: C5 2810 2172

E6: C6 2584 2445

E7: C7 2678 2384

E8: C8 2730 1995

E9: C9 2844 2451

E10: C10 2793 2267

E11: C11 2659 2248

E12: C12 2803 2364

Se puede observar como los aditivos mejoran la resistencia a la compresión de las mezclas asfálticas preparadas a temperaturas reducidas (120ºC), obteniéndose valores similares a 10 los obtenidos con mezclas asfálticas sin aditivo elaboradas a más alta temperatura (160ºC).

Claims

imagen1

imagen1

REIVINDICACIONES

1. Aditivo para betún para mezclas asfálticas que comprende al menos un éster fosfórico de amina alcoxilada representado por la fórmula (I)

(I)

donde 5

q se selecciona de 0 y 1;

L se selecciona de –H y el grupo

i)

cuando q es 1;

A representa el grupo 10

ii) , y

donde A se enlaza al grupo fosfórico mediante el oxígeno terminal de -(CHR2CH2O)b-;

R se selecciona de un grupo –OH y A’; 15

A’ representa el grupo

iii), y

donde A’ se enlaza al grupo fosfórico mediante el oxígeno terminal de –(OCHR2CH2)b’-

B se selecciona

- de los grupos 20

iv),

v), y

vi)

cuando q es 0; y

- de los grupos

v) , y 5

vi)

cuando q es 1; y

donde B se enlaza con el resto de A mediante el nitrógeno terminal de los grupos iv), v) y vi);

B’ se selecciona de los grupos

vii) , 10

viii) , y

ix);

donde B’ se enlaza con el resto de A’ mediante el nitrógeno terminal de los grupos vii), viii) y ix); 15

Z se selecciona

- de un enlace simple cuando q es 1 y donde B se enlaza a L mediante dicho enlace simple, y

- de –H y el grupo

xi) ; 20

cuando q es 0;

Z’ se selecciona de –H y el grupo

xii) ;

Y1 se selecciona

de -H y de los grupos 5

xiii)

xiv)

Y2 se selecciona

de H y de los grupos

xiii2 10

xiv2

cuando q es 0;

Y1 se selecciona de uno de los siguientes grupos

xv) , y

xvbis) 15

Y2 se selecciona de uno de los siguientes grupos

xv2) , y

xvbis2)

cuando q es 1; con el proviso de que cuando Y1 es XV, entonces Y2 es XVbis2, y que cuando Y1 es XVbis, entonces Y2 es XV2;

y donde B se enlaza a L mediante el oxígeno terminal de

-(OCH2CHR2)w- o de (OCH2CHR2)aa-;

Y1’ se selecciona de –H y los grupos 5

xvi) , y

xvii) ;

Y2’ se selecciona de –H y los grupos 10

xvi2) , y

xvii2) ;

cada R1 se selecciona independientemente de un grupo alquilo y de un alquenilo terminal, lineal o ramificado, que tiene de 6 a 22 átomos de carbono; preferentemente entre 12 y 22 átomos de carbono, y de 0 a 3 insaturaciones, donde el grupo alquilo y el grupo alquenilo 15 terminal pueden estar opcionalmente substituidos por un grupo carboxilo;

cada R2 se selecciona independientemente de hidrógeno y un grupo alquilo terminal que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, preferentemente un grupo metilo;

R3 representa un grupo alquilo no terminal que tiene de 1 a 5 átomos de carbono;

R4 es un grupo alquilo o alquenilo que tiene de 6 a 22 átomos de carbono, lineal o 20 ramificado, saturado o insaturado.

cada uno de los subíndices:

a,a’,c,c’,e,e’,g,g’,k,k’,r,r’,t,t’,v,x,z,ab se selecciona independientemente de un número de 0 a 10; preferentemente un número de 1 a 7;

cada uno de los subíndices: 25

b,b’,d,d’,f,f’,h,h’,l,l’,s,s’,u,u’,w,z,aa,ac’ se selecciona independientemente de un número de 0 a 10;

el grado de alcoxilación, establecido por la suma de los subíndices

a+a’+b+b’+c+c’+d+d’+e+e’+f+f’+g+g’+h+h’+k+k’+l+l’+r+r’+s+s’+t+t’+u+u’+v+w+x+z+aa+ab+ac, es un número de 1 a 20; preferentemente un número de 1 a 10; y

n se selecciona de un número de 1 a 4.

5
2. Aditivo para betún según la reivindicación 1, donde el éster fosfórico de dialquilmonoamina alcoxilada según la fórmula (I) presenta la fórmula (I1)

(I1)

donde el grado de alcoxilación, establecido por la suma de los subíndices 10 a+b+a’+b’+c’+d’+g’+h’+k’+l’+r’+s’+t’+u’, es un número de 1 a 20, preferiblemente de 1 a 7; y

R, R1, R2, a y b son como se definen en la reivindicación 1.
3. Aditivo para betún según la reivindicación 1, donde el éster fosfórico de dialquilmonoamina alcoxilada según la fórmula (I) presenta la fórmula (I2), 15

(I2)

donde el grado de alcoxilación, establecido por la suma de los subíndices, a+b+c+d+a’+b’+c’+d’+g’+h’+k’+l’+r’+s’+ t’+u’, es un número de 1 a 20, preferiblemente de 2 a 7; y 20

R, R1, R2, Z, a, b, c y d, son como se definen en la reivindicación 1.
4. Aditivo para betún según la reivindicación 1, donde el éster fosfórico de dialquilmonoamina alcoxilada según la fórmula (I) presenta la fórmula (I3),

25

(I3)

donde el grado de alcoxilación, establecido por la suma de los subíndices, a+b+g+h+k+l+r+s+t+u+v+w+x+y+z+aa+ab+ac+a’+b’+c’+d’+ +g’+h’+k’+l’+r’+s’+t’+u’, es un número de 1 a 20, preferiblemente de 3 a 7; y

R, R1, R2, R3, Y1, Y2, a y b, son como se definen en la reivindicación 1.
5. Aditivo para betún de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que 5 comprende además un éster fosfórico de alcohol graso que presenta la fórmula (I4)

(I4)

donde

R se selecciona de un grupo –OH y A’; 10

A’ representa el grupo

xviii);

B’ se selecciona de los grupos

15

xix) ,

xx) , y

xxi) ;

donde B’ se enlaza con el resto de A’ mediante el nitrógeno terminal de los grupos xix), xx) y 20 xxi);

Z’ se selecciona de –H y el grupo

xxii) ;

Y1’ se selecciona de –H y los grupos

xxiii) , y

5

xxiv) ;

Y2’se selecciona de –H y los grupos

xxiii2) , y

xxiv2) ;

cada R1 se selecciona independientemente de un grupo alquilo y de un grupo alquenilo 10 terminal, lineal o ramificado, que tiene de 6 a 22 átomos de carbono; preferentemente entre 12 y 22 átomos de carbono, y de 0 a 3 insaturaciones, donde el grupo alquilo y el grupo alquenilo terminal pueden estar opcionalmente substituidos por un grupo carboxilo;

cada R2 se selecciona independientemente de hidrógeno y un grupo alquilo terminal que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, preferentemente un grupo metilo; 15

R3 representa un grupo alquilo no terminal que tiene de 1 a 5 átomos de carbono;

R4 es un grupo alquilo o alquenilo que tiene de 6 a 22 átomos de carbono, linear o ramificado, saturado o insaturado;

cada uno de a’,c’,g’,k’,r’,t’ se selecciona independientemente de un número de 0 a 10; preferentemente un número de 1 a 7; 20

cada uno de b’,d’,h’,l’,s’,u’ se selecciona independientemente de un número de 0 a 10,;

el grado de alcoxilación, establecido por la suma de a’+b’+c’+d’+g’+h’+k’+l’+r’+s’+t’+u’, es un número de 1 a 20; preferentemente un número de 1 a 10; y

n se selecciona de un número de 1 a 4.
6. Aditivo para betún de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende además un agente fluidificante.
7. Aditivo para betún para mezclas asfálticas que comprende al menos un compuesto 5 obtenido mediante la reacción de una alquilamina alcoxilada de fórmula (II) con ácido fosfórico, pentóxido de fósforo o mezclas de los mismos

(II)

donde 10

q se selecciona de 0 y 1;

L se selecciona de –H y el grupo

xxv)

A representa el grupo

xxvi) ; y 15

B se selecciona

- de los grupos

xxvii) ,

xxviii) , y

xxix) 20

cuando q es 0; y

- de los grupos

xxviii) , y

xxix)

cuando q es 1; y

donde B se enlaza con el resto de A mediante el nitrógeno terminal de los grupos xxvii), xxviii) y xxix); 5

Z se selecciona

- de un enlace simple cuando q es 1 y donde B se enlaza a L mediante dicho enlace, y

- de –H y el grupo

xxx)

cuando q es 0; 10

Y1 se selecciona

- de –H y de los grupos

xxxi) ,

y

15

xxxii) ,

Y2 se selecciona de

-H y de los grupos

xxxiii) , y

xxxiv) 20

cuando q es 0;

Y1 se selecciona de los siguientes grupos:

xxxv) , y

xxxvi)

e Y2 se selecciona de uno de los siguientes grupos:

xxxvii) , y 5

xxxviii)

cuando q es 1; con el proviso de que cuando Y1 es XXXV, entonces Y2 es xxxviii, y que cuando Y1 es xxxvi, entonces Y2 es xxxvii;

y donde B se enlaza a L mediante el oxígeno terminal de

-(OCH2CHR2)w- o -(OCH2CHR2)aa-; 10

cada R1 se selecciona independientemente de un grupo alquilo y de un grupo alquenilo terminal, lineal o ramificado, que tiene de 6 a 22 átomos de carbono; preferentemente entre 12 y 22 átomos de carbono, y de 0 a 3 insaturaciones, donde el grupo alquilo y el grupo alquenilo terminal pueden estar opcionalmente substituidos por un grupo carboxilo;

cada R2 se selecciona independientemente de hidrógeno y un grupo alquilo terminal que 15 tiene de 1 a 4 átomos de carbono; preferentemente un grupo metilo;

R3 es un grupo alquilo no terminal que tiene de 1 a 5 átomos de carbono;

cada uno de a,c,e,g,k,r,t,v,x,z,ab se selecciona independientemente de un número de 0 a 10; preferentemente un número de 1 a 7;

cada uno de b,d,f,h,l,s,u,w,y,aa,ac se selecciona independientemente de un número de 0 a 20 10,; y

el grado de alcoxilación, establecido por la suma de a+b+c+d+e+f+g+h+k+l+r+s+t+u+v+w+x+y+z+aa+ab+ac, corresponde a un número de 1 a 20; preferentemente un número de 1 a 10; y

n se selecciona de un número entero de 1 a 4. 25
8. Aditivo para betún de acuerdo con la reivindicación 7, donde la alquilamina alcoxilada de fórmula (II) presenta la fórmula (II1),

R1NR1CH2CHR2ObaHCH2CH2O

(II1)

donde el grado de alcoxilación, establecido por la suma de los subíndices a+b, es un número de 1 a 20, preferiblemente de 1 a 7; y

R1, R2, a y b, son como se definen en la reivindicación 7. 5
9. Aditivo para betún para mezclas asfálticas según la reivindicación 7, donde la alquilamina alcoxilada de fórmula (II) presenta la fórmula (II2)

10

(II2)

donde el grado de alcoxilación, establecido por la suma de los subíndices a+b+c+d, es un número de 1 a 20, preferiblemente de 2 a 7; y

R1, R2, Z, a, b, c y d, son como se definen en la reivindicación 7.

15
10. Aditivo para betún para mezclas asfálticas de acuerdo con la reivindicación 7, donde la alquilamina alcoxilada de fórmula (II) presenta la fórmula (II3)

(II3)

donde el grado de alcoxilación, establecido por la suma de los subíndices a+b+g+h+r+s, es 20 un número de 1 a 20, preferiblemente de 3 a 7; y

R1, R2, R3, a, b, g, h, r y s son como se definen en la reivindicación 7.
11. Aditivo para betún para mezclas asfálticas según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, que comprende además al menos un compuesto obtenido mediante la reacción de un 25 alcohol graso de fórmula (II4)

(II4)

con ácido fosfórico, pentóxido de fósforo o mezclas de los mismos; donde

R4 es un grupo alquilo alquenilo que tiene de 6 a 22 átomos de carbono, lineal o ramificado, 30 saturado o insaturado; con ácido fosfórico, pentóxido de fósforo o mezclas de los mismos.
12. Aditivo para betún para mezclas asfálticas según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, que comprende además un agente fluidificante.
13. Composición bituminosa para mezclas asfálticas que comprende un aditivo para betún 5 según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que además comprende betún.
14. Composición bituminosa según la reivindicación 13, que comprende:

- entre 0.2 y 3% en peso, preferiblemente entre 0.3 y 1% en peso, del aditivo para betún según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, y 10

- entre 99.8 y 97% en peso, preferiblemente entre 99.7 y 99% en peso del betún.
15. Mezcla asfáltica que comprende una composición bituminosa para mezclas asfálticas según cualquiera de las reivindicaciones 13 y 14, que además comprende un agregado pétreo o árido. 15
16. Método de preparación de un aditivo para betún para mezclas asfálticas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 que consiste en:

- calentar la amina precursora según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12,

- adición gradual de pentóxido de fósforo, ácido fosfórico, o mezclas de los mismos, a 20 la amina precursora, y

- posterior calentamiento de los componentes de reacción a una temperatura entre 50ºC y 130ºC durante al menos 4 horas.
17. Método de preparación de una composición bituminosa según cualquiera de las 25 reivindicaciones 13 y 14, que comprende la preparación del aditivo previamente a su adición al betún, fundido de la mezcla de aditivo y betún, y su posterior homogeneización.
18. Método de preparación de mezclas asfálticas según la reivindicación 15, que comprende la preparación del aditivo previamente a su adición al betún, y posterior adición al árido. 30
19. Uso de un aditivo para betún tal y como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, como componente en composiciones bituminosas y mezclas asfálticas.
20. Uso de una composición bituminosa tal y como se define en cualquiera de las reivindicaciones 13 y 14, como componente en mezclas asfálticas.
21. Uso de una mezcla asfáltica tal y como se define en la reivindicación 15, para pavimentación de carreteras. 5
22. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 21 donde las mezclas asfálticas son mezclas asfálticas semicalientes, con temperaturas de mezclado y compactación en la fabricación y colocación de las mezclas asfálticas de entre 100ºC y 160ºC.