JP2000034259A - ポリアミン - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C07C211/01—Compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton having amino groups bound to acyclic carbon atoms
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Abstract
し、かつ作業性に優れる、アスファルト等の乳化に好適
に用いられるアミン及びこれを用いて得られるクイック
セット性を有するアスファルト乳剤組成物の提供。 【解決手段】 式(1)で表されるポリアミン、その製
造法、及びこのアミンの水溶性塩を含有するアスファル
ト乳剤組成物。 【化1】 (式中、R は炭素数8〜22の直鎖又は分岐鎖の炭化水素
基、xは1〜5の数、y及びzはそれぞれ0〜5の数を
示す。但しyとzが同時に0となることはない。)
Description
剤、ウレタン触媒、キレート剤、界面活性剤原料、浮遊
選鉱剤、繊維柔軟仕上げ剤原料等に用いられるポリアミ
ン、及びこれを用いて得られるアスファルト乳剤組成物
に関する。
アスファルトエマルジョンを製造するための乳化剤等に
は炭素数が12〜22の直鎖アルキル基を有する脂肪族アミ
ンが用いられてきた。しかし、これらのアミンは常温で
は固体であるかペースト状のものであり、取り扱い性に
難があった。従来、これらの化合物を液体化する努力が
払われてきたが、それらは次のような問題点を残してい
た。
る、アルキルアミン及びアルキルプロピレンジアミンを
オキシアルキル化する方法や、USP4561900号
に開示されている2級窒素をメチル化する方法等で得ら
れるアミンは、界面活性能をかなり犠牲にするものであ
る。つまり各種の応用に際して、原料の固体アミンに比
べてより多くの添加量を必要としたり、又はエマルジョ
ンを調製する目的で利用する場合、より大きな機械的エ
ネルギーを必要とする。
を用いた道路施工後の交通開放を早くする方法としてス
ラリーシールあるいはマイクロサーフェーシングという
施工法がある。これらは特殊な工法で、車上にアスファ
ルト乳剤、骨材、水を接触しないよう別々に搭載し、車
が走行しながら、混合機でアスファルト乳剤と骨材と水
を混合し、道路に敷き広げていく方法である。この方法
ではアスファルト乳剤と骨材と水を混合しているとき圧
送が容易になるよう良く混合し十分な流動性が得られる
こと(骨材混合性)が必要であり、敷き広げた後はでき
るだけ早く解乳化し硬化すること(早硬性)が望まれて
いる。敷き広げた後1時間以内で硬化し交通開放を可能
にするものはクイックセットと呼ばれている。また、硬
化時間は骨材の種類や気温により大きく依存するため、
様々な条件で適用できるよう硬化速度を制御可能にする
ことが望まれている。
目的でいろいろなアスファルト乳化剤及び陽イオン性ア
スファルト乳剤組成物が提案されてきた。例えば、カナ
ダ特許953452号では、4級アンモニウム塩を乳化
剤として用いた陽イオン性アスファルト乳剤、USP5
242492号では炭素数20以上の脂肪酸とポリアミン
の反応物などがあるが、いずれも前記課題を満足するも
のではない。
ぬ界面活性能を有し、かつ作業性に優れる、アスファル
ト等の乳化に好適に用いられるアミン及びこれを用いて
得られるクイックセット性を有するアスファルト乳剤組
成物を提供することにある。
リアミンが常温で液状性を示し、従来の液状アミンのよ
うなアスファルトへの乳化性能が低下することがないこ
とを見出した。また、かかるポリアミンの水溶性塩を含
有するアスファルト乳剤組成物が、クイックセット性に
優れていること、すなわち骨材混合性に優れ、しかも施
工後の硬化時間をセメントや消石灰等のフィラーや水の
添加量によって制御可能で、この乳剤組成物を用いるこ
とにより幅広い条件の下で、施工後1時間で交通開放が
可能となることを見出した。
アミン(以下、ポリアミン(1)という)、その製造
法、このポリアミンからなるアスファルト乳剤用アミ
ン、及びこのアミンの水溶性塩を含有するアスファルト
乳剤組成物を提供する。
鎖の炭化水素基、xは1〜5の数、y及びzはそれぞれ
0〜5の数を示す。但しyとzが同時に0となることは
ない。)
て、R は乳化性の点で炭素数10〜20が好ましく、また常
温での液状性の点では炭素数8〜18が好ましい。そして
これら両者の観点から炭素数10〜18が特に好ましい。ま
た混合組成の炭化水素基であっても構わない。xは1〜
2が好ましく、特に1が好ましい。y及びzはこれらの
和が1〜4となる数が好ましく、特に1〜3となる数が
好ましい。
示すものが挙げられ、この中でも(b), (c), (d), (h),
(i) が乳化性の点で好ましく、(b), (c), (d) が特に好
ましい。
化合物(以下、化合物(2)という)又は式(3)で表
される化合物(以下、化合物(3)という)とアクリロ
ニトリルを反応させてシアノエチル化した後、水素添加
反応を行うことにより得られる。
3の数を示す。) 化合物(2)の具体例としては、N−ミリスチル−N−
アミノプロピルプロピレンジアミン、N−ステアリル−
N−アミノプロピルプロピレンジアミン、N−牛脂アル
キル−N−アミノプロピルプロピレンジアミン等が挙げ
られる。
性能の点で1〜2が好ましく、混合物であってもかまわ
ない。化合物(3)の具体例としては、ミリスチルプロ
ピレンジアミン、ステアリルプロピレンジアミン、牛脂
アルキルプロピレンジアミン、パーム核油アルキルプロ
ピレンジアミン、牛脂アルキルジプロピレントリアミ
ン、牛脂アルキルトリプロピレンテトラミン等が挙げら
れる。
させる際は、化合物(2)1モルに対しアクリロニトリ
ル 0.2〜3モルを反応させるのが好ましい。また化合物
(3)とアクリロニトリルとを反応させる際は、化合物
(3)1モルに対しアクリロニトリル1.4 〜(m+3)
モルを反応させるのが好ましい。
副反応をできるだけ少なくするという観点より、反応温
度は 100〜160 ℃が好ましい。
ウレタン触媒、キレート剤、界面活性剤原料、浮遊選鉱
剤、繊維柔軟仕上げ剤原料等に好適に用いられるが、ア
スファルト乳剤に用いるのが特に好ましい。ポリアミン
(1)をアスファルト乳剤に用いる場合には、化合物
(2)1モルに対して 0.2〜3モル、好ましくは 0.5〜
1.5 モルのアクリロニトリルを反応させてシアノエチル
化した後、水素添加反応を行うか、又は化合物(3)1
モルに対して 1.4〜(m+2)モル、好ましくは1.8〜
(m+2)モル、液状性の点で更に好ましくは 2.1〜
(m+2)モルのアクリロニトリルを反応させてシアノ
エチル化した後、水素添加反応を行うことによって得ら
れたものが好ましい。式(3)中のmが1であるミリス
チルプロピレンジアミン、ステアリルプロピレンジアミ
ン、牛脂アルキルプロピレンジアミン等のアルキルプロ
ピレンジアミンを用いた場合、シアノエチル化するため
のアクリロニトリルの反応モル数は 1.4〜 3.0モルの範
囲が得られるアミンの液状性の点で好ましい。同様に、
mが2である化合物(3)を用いた場合はアクリロニト
リルの好ましい反応モル数は 1.4〜 4.0モルの範囲であ
り、mが3である化合物(3)を用いた場合はアクリロ
ニトリルの好ましい反応モル数は 1.4〜5.0 である。
に優れる点で固化温度が20℃以下のものが好ましい。
尚、ここでいう固化温度はJIS K-2269で測定されるもの
である。
いる場合、ポリアミン(1)は鉱酸又は有機酸の水溶性
塩の水溶液として使用する。水溶性塩を調製する際に使
用される鉱酸、有機酸としては例えば、塩酸、リン酸、
硫酸、硝酸、酢酸、グリコール酸が挙げられるが、好ま
しくは塩酸、リン酸である。アミン水溶性塩の水溶液の
好ましいpHは使用する酸の種類により異なるが、乳化
性、乳化安定性の点でpH 7.0以下が好ましく、乳化
機、保存容器等の腐食の問題、及び多量の酸を使用する
ためコスト面での問題の点でpH1.0 以上が好ましい。
特に塩酸であればpH 1.5〜3.5、リン酸であればpH
1.5〜4.0酢酸であればpH 4.0〜7.0 が好ましい。
アミン(1)の水溶性塩含有量としては、乳化性、乳化
安定性の点からアスファルト乳剤組成物全量に対して0.
05〜5.0 重量%が好ましく、より好ましくは 0.1〜3.0
重量%、特に好ましくは 0.2〜 2.0重量%である。ま
た、アスファルト乳剤の好ましいpHは1〜7である。
アミン(1)の水溶性塩とアスファルトを同時にコロイ
ドミル等の乳化機に通し製造することができる。製造時
の温度はアスファルトが 110〜170 ℃、アミンの水溶性
塩が30〜60℃であることが好ましい。
ァルト、セミブローンアスファルト、ブローンアスファ
ルト、ポリマーで改質されたアスファルト、タール、コ
ールタール等の道路舗装に通常使用されているものが使
用される。
成物全重量中、乳剤組成物の安定性の良さの点で40重量
%以上が、また乳剤組成物の粘度が高すぎず作業性が良
い点で75重量%以下が好ましく、より好ましくは50〜70
重量%、特に好ましくは55〜65重量%である。
ファルト改質用ポリマー又はラテックスを含有するもの
が、道路に高い耐久性を付与することができる点で好ま
しい。アスファルト改質用ポリマーとしては、スチレン
・ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエン・スチレンゴ
ム、クロロプレンゴム等の合成ゴム類、エチレン・酢酸
ビニル共重合体、エチレン・アクリル酸エチル共重合体
等の熱可塑性樹脂類、天然ゴムが挙げられる。またラテ
ックスとしては、スチレン−ブタジエンラテックス、ク
ロロプレンラテックス、ネオプレンラテックス等が挙げ
られる。これらの成分の含有量は、組成物中1〜20重量
%が好ましく、特に3〜10重量%が好ましい。
ファルト改質用ポリマー又はラテックスを含有させる方
法としては、乳剤組成物調製の際に、前記アスファルト
改質用ポリマーで改質されたアスファルトを用いたり、
あるいは前記ラテックスを、乳化剤として用いるアミン
の水溶性塩に添加する方法や乳剤組成物に添加する方法
等が挙げられる。これらラテックスの添加は、アスファ
ルト乳剤組成物の安定性、乳化安定性、施工時の骨材混
合性、施工後の硬化性を損なわない範囲で添加すること
ができ、施工後、アスファルト乳剤組成物の水分が蒸発
すると残留したアスファルトが改質され道路の耐久性が
著しく向上する。
定性、作業性を向上させる目的で、添加剤あるいは乳化
助剤として、ポリアミン(1)以外のアルキルアミン、
アルキルポリアミン、脂肪酸アミドアミン、アルキルイ
ミダゾリン、4級塩、ポリオキシアルキレンアルキルフ
ェノール等の非イオン界面活性剤、アルキルベタイン等
の両性界面活性剤、高級脂肪酸、高級アルコール、塩化
カルシウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム等の無機塩
を含有してもよい。また貯蔵安定性、粘度を向上させる
目的でカルボキシメチルセルローズ、ヒドロキシエチル
セルローズ、ポリビニルアルコール等の水溶性高分子を
含有することができる。さらに、骨材とアスファルトの
付着性を向上させる目的で、タンニン等のポリフェノー
ル化合物を含有することもできる。これら添加剤、乳化
助剤はアスファルト乳剤組成物の安定性、乳化安定性、
施工時の骨材混合性、施工後の硬化性を損なわない範囲
で添加することができる。
剤組成物は、骨材混合性や早硬性に優れ、クイックセッ
トアスファルト乳剤組成物として、骨材、水、セメント
や消石灰等のフィラー、添加剤と車上で混合し、路面に
敷きならす、スラリーシールやマイクロサーフェーシン
グといった工法、あるいは路面の陥没、ひび割れを補修
するために好適に用いることができる。
リアミン(1)の含有量を変えることにより骨材混合性
及び硬化性等の物性が調整可能であり、骨材に対する汎
用性の高いものである。また、実際の施工においては、
同じ骨材を用いた場合においても気温等の外的条件や骨
材の粒度分布の変化によって骨材との混合に必要な時間
や施工後の硬化性が変化するが、本発明品は添加水量、
セメント量等を微調整することにより、要求される骨材
との混合に必要な時間や硬化性に容易に調整適合可能で
あり、これまで事前の綿密な配合調整と熟練が必要であ
ったスラリーシールやマイクロサーフェーシングの施工
を大幅に軽減することができるものである。
って測定し、粘度はB型粘度計(東京計器製作所製)に
よって測定した。また、部は重量部である。
℃に昇温した後、アクリロニトリル(132.5g、2.5 モ
ル)を2時間で滴下した。滴下終了後、95℃で5時間撹
拌し、シアノエチル化物を得た。得られたシアノエチル
化物350 gとラネーニッケル4gをオートクレーブに入
れ、130 ℃に昇温し、水素を導入し、1.47MPa の一定圧
力に維持し、5時間水素添加反応を行った。反応終了
後、冷却し、ラネーニッケルを濾過により取り除き、蒸
留精製を行ってN−ステアリル−N−アミノプロピルプ
ロピレンジアミン(式(2)において R=ステアリル基
である化合物)を得た。
スコに入れ60℃に昇温した後、アクリロニトリル(13.3
g、0.25モル)を2時間で滴下した。滴下終了後、95℃
で5時間撹拌し、シアノエチル化物を得た。得られたシ
アノエチル化物150 gとラネーニッケル2gをオートク
レーブに入れ、130 ℃に昇温し、水素を導入し、1.47MP
a の一定圧力に維持し、5時間水素添加反応を行った。
反応終了後、冷却し、ラネーニッケルを濾過により取り
除き、蒸留精製を行って、ステアリルテトラミン(式
(1)において R=ステアリル基、x=y=1、z=0
の化合物)を得た。得られたステアリルテトラミンの13
C−NMRスペクトルを図1に示す。またこのステアリ
ルテトラミンの固化温度は20℃であった。
g、1モル)を用いる以外は合成例1と同様にしてN−
牛脂アルキル−N−アミノプロピルプロピレンジアミン
(式(2)において R=牛脂アルキル基である化合物)
を得、同様に牛脂アルキルテトラミン(式(1)におい
て R=牛脂アルキル基、x=y=1、z=0の化合物)
を得た。得られた牛脂アルキルテトラミンの13C−NM
Rスペクトルを図2に示す。またこの牛脂アルキルテト
ラミンの固化温度は3℃であった。
スコに入れ60℃に昇温した後、アクリロニトリル(169.6
g、3.2 モル)を2時間で滴下した。滴下終了後、95℃
で5時間撹拌し、シアノエチル化物を得た。得られたシ
アノエチル化物350 gとラネーニッケル4gをオートク
レーブに入れ、以下、合成例1と同じ操作によりステア
リルペンタミン(式(1)において R=ステアリル基、
x=y=z=1の化合物)を得た。このステアリルペン
タミンの固化温度は17℃であった。
ラスコに入れ60℃に昇温した後、アクリロニトリル(11
1.3g、 2.1モル)を2時間で滴下した。滴下終了後、9
5℃で5時間撹拌し、シアノエチル化物を得た。引き続
いて、得られたシアノエチル化物 350gとラネーニッケ
ル4gをオートクレーブに入れ、合成例1と同じ条件で
水素添加反応を行った。反応終了後、冷却し、ラネーニ
ッケルを濾過し取り除いて目的とする液状アミン(以下
本発明品1という)を得た。このものは主成分として、
式(1)において R=牛脂アルキル基、x=y=1、z
=0の化合物を54重量%含有しており、25℃で150mPa・
sの粘度を有する液体であり、固化温度は14℃であっ
た。
クリロニトリル(132.5g、 2.5モル)を用いて合成例4
と同様の方法で目的とする液状アミン(以下本発明品2
という)を得た。このものは主成分として、式(1)に
おいて R=牛脂アルキル基、x=y=1、z=0の化合
物を57重量%含有しており、25℃で120mPa・sの粘度を
有する液体であり、固化温度は10℃であった。
クリロニトリル(84.8g、 1.6モル)を用いて合成例4
と同様の方法で目的とする液状アミン(以下本発明品3
という)を得た。このものは主成分として、式(1)に
おいて R=牛脂アルキル基、x=y=1、z=0の化合
物を34重量%含有しており、25℃で180mPa・sの粘度を
有する液体であり、固化温度は18℃であった。
リロニトリル(138.7g、 2.6モル)を用いて合成例4と
同様の方法で目的とする液状アミン(以下本発明品4と
いう)を得た。このものは主成分として、式(1)にお
いて R=ステアリル基、x=y=1、z=0の化合物を
58重量%含有しており、25℃で 95mPa・sの粘度を有す
る液体であり、固化温度は9℃であった。
とアクリロニトリル(169.6g、 3.2モル)を用いて合成
例4と同様の方法で目的とする液状アミン(以下本発明
品5という)を得た。このものは主成分として、式
(1)において R=牛脂アルキル基、x=1、y=2、
z=1の化合物を44重量%含有しており、25℃で 78mPa
・sの粘度を有する液体であり、固化温度は5℃であっ
た。
g、1モル)とアクリロニトリル (53.0g、1モル)を
用いて合成例4と同様の方法で目的とする液状アミン
(以下本発明品6という)を得た。このものは主成分と
して、式(1)において R=牛脂アルキル基、x=y=
1、z=0の化合物を48重量%含有しており、25℃で14
0mPa・sの粘度を有する液体であり、固化温度は8℃で
あった。
クリロニトリル(53.0g、 1.0モル)を用いて合成例4
と同様の方法でシアノエチル化、水素添加反応を行うこ
とにより反応生成物を得た。反応生成物を60℃に冷却し
系内の水素を窒素に置換後、アクリロニトリル(53.0
g、 1.0モル)でシアノエチル化し、水素添加反応を行
った。その後、更にアクリロニトリル(26.5g、 0.5モ
ル)を反応させ、水素添加反応を行い、ラネーニッケル
を濾過し取り除いて比較品1を得た。比較品1は、式
(1)において R=牛脂アルキル基、x=z=0で、y
=2の化合物と、y=3の化合物との混合物で、25℃で
固体であり、固化温度は45℃であった。
がはるかに低く、20℃で液状性を示し、ハンドリング性
に優れるものであることがわかる。
し、アミンの塩酸塩水溶液を全量で38部となるように調
製した。この溶液全量を40℃に加温し、これと145 ℃に
加熱溶融した針入度60〜80のアスファルト62部とを同時
にコロイドミルに通して乳剤組成物Aを製造した。生成
した乳剤の蒸発残留物、粘度、貯蔵安定度、フルイ残留
物を、ASTMのD-3910に示される方法により測定した。結
果を表1に示す。
た以外は実施例1と同様の方法で乳剤組成物B〜Lを調
製し、性能を評価した。結果を表1に示す。
に記載の量用い、実施例1と同様の方法で乳剤組成物
a,bを調製し、性能を評価した。結果を表1に示す。
アスファルト乳剤用乳化剤として一般に使用されている
牛脂アルキルプロピレンジアミンをメチルクロライドで
4級化したもの(比較品2)、トール油脂肪酸とペンタ
エチレンヘキサミンより得られたトール油脂肪酸アミド
アミン(比較品3)、N, N−ジ(アミノプロピル)牛
脂アルキルアミン(比較品4)を表1に示す量で用い、
実施例1と同様の方法で乳剤組成物c〜hを調製し、性
能を評価した。結果を表1に示す。
成物に比べ、貯蔵安定度に優れ、フルイ残留物もなく、
アスファルト乳剤組成物として満足すべきものであるこ
とがわかる。
〜L,a〜hを用いてクイックセットスラリーシールと
しての特性をInternational Slurry SurfacingAssociat
ion(ISSA)から出されているDesign Technical Bu
lletinsに示される方法で測定し評価した。評価に用い
た骨材はメキシコ産の花崗岩と硬質砂岩で、粒度分布は
ISSA A105に記載のタイプIIに合わせた。ま
た、フィラーとして普通ポルトランドセメントを用い
た。骨材混合時間はISSA No.102の方法に従い評価
を行った。骨材混合時間は長い程、作業性が良く可使時
間が確保できるので良好であり、乳剤と骨材が充分混合
し敷きならすためには2分以上の混合時間が必要であ
る。またISSA No.139 の方法に従い、サンプリング
30分後と60分後の混合物の強度を測定し、早硬性を評価
した。30分後に12kg−cmを越えるものをクイックセッ
ト、60分後の20kg−cmを越すものをクイックトラフィッ
クということができる。強度の高い方が良く、より早い
時間で交通開放が可能となる。骨材混合時間と早硬性は
両方満たさなければならない。評価結果を表2に示す。
崗岩、硬質砂岩の両方の骨材に対し良好な骨材混合性と
早硬性を示し、比較の乳剤組成物に比べより短時間で交
通開放が可能となることがわかる。
に変えた以外は、実施例15, 23及び比較例11, 14と同様
の実験を行った。その結果を表3に示す。
ント量を変化させても、骨材混合性、早硬性とも良好で
あり、充分な早硬性を確保しながら、セメント量により
骨材混合時間を調整することが可能であることが判る。
13C−NMRスペクトルである。
の13C−NMRスペクトルである。
Claims (5)
- 【請求項1】 式(1)で表されるポリアミン 【化1】 (式中、R は炭素数8〜22の直鎖又は分岐鎖の炭化水素
基、xは1〜5の数、y及びzはそれぞれ0〜5の数を
示す。但しyとzが同時に0となることはない。) - 【請求項2】 式(2)又は(3)で表される化合物と
アクリロニトリルを反応させてシアノエチル化した後、
水素添加反応を行う請求項1記載のポリアミンの製造
法。 【化2】 (式中、R は前記の意味を示し、mは1〜3の数を示
す。) - 【請求項3】 式(2)で表される化合物1モルに対し
て 0.2〜3モルのアクリロニトリルを、又は式(3)で
表される化合物1モルに対して 1.4〜(m+2) モルの
アクリロニトリルを反応させてシアノエチル化した後、
水素添加反応を行うことによって得られるアスファルト
乳剤用アミン。 - 【請求項4】 請求項1又は3に記載のアミンの水溶性
塩を含有するアスファルト乳剤組成物。 - 【請求項5】 アミンの水溶性塩の含有量が、アスファ
ルト乳剤組成物全量に対して0.05〜5.0 重量%である請
求項4記載の組成物。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10611199A JP3545639B2 (ja) | 1998-05-14 | 1999-04-14 | ポリアミン |
US09/674,410 US6667382B1 (en) | 1998-05-14 | 1999-05-13 | Polyamine |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13212498 | 1998-05-14 | ||
JP10-132124 | 1998-05-14 | ||
JP10611199A JP3545639B2 (ja) | 1998-05-14 | 1999-04-14 | ポリアミン |
Publications (2)
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