JP4171194B2 - 保存安定性改質アスファルト組成物およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、アスファルト組成物およびその調製方法に関する。特に、保存安定性ポリマー改質アスファルト組成物およびその調製方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
アスファルト材は、道路および建築部門において舗装および装飾材として急速に発達してきた。しかし、粘弾性、可塑性、接着性などのようなアスファルトおよびその混合物の性能特性は多くの要因に影響されるので、最適な性能特性が発揮できていない。種々の要因の中でも、気候が最も重要な要因である。気温の高い季節、夏では、走行する車による高速道路の溝が、道路表面の破損につながる主要な要因である。冬では、気温の急激な変化による道路表面の割れが横断クラックの主な原因である。南部での雨季においては、雨水侵入のためアスファルトと混合材とがその界面で相互作用し、アスファルトの接着性能を低下させ、アスファルトが簡単に石材からはがれることになる。したがって、アスファルトのレオロジー特性を向上させる必要がある。ポリマーの添加はアスファルトの性能を向上させる有効的な方法である。ポリマーを添加することによって粘度および耐高温性を高め、低温感度を低下させ、同時に低温性能を向上させることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
オレフィンポリマーによって改質されたアスファルトは、T.F.イエン(Yen)らのアスファルテンおよびアスファルトI石油化学の発達(Asphaltenes and Asphalts, I Developments in Petroleum Science)で検討されている。ポリマーの量は6重量%であり、種々のポリマーによって改質されたアスファルトの安定性を表1に示す。
【0004】
【表1】
【0005】
表1から、APP(アタクチックポリプロピレン)、LDPE(低密度ポリエチレン)、EPDM(エチレン−プロピレン−ジエン3成分コポリマー)、SBS(スチレン−ブタジエン−スチレン3ブロックコポリマー)をそれぞれアスファルトに加えると、ほとんどのポリマーとアスファルトとの間で相分離が起こり、アスファルトポリマー組成物の特性に直接影響を与える。
【0006】
EP639630A1は、ある構成を有する原料アスファルトをまず改質アスファルトの原料として選別し、次いで、ポリマー改質剤として3ブロックポリマーSBSおよび不活性環境においてそれに添加した補助剤としてビニル芳香族(例えば、スチレン)と反応させ、良好な安定性を有するサンプルを製造することを特徴とする安定したアスファルトポリマー組成物の調製方法を開示している。この方法において改質アスファルトの原料の供給源は限られており、補助剤としてのスチレンはアスファルトへのSBSの分散に役立たない。さらに、反応コストは、窒素環境が必要であるために増加する。
【0007】
米国特許第5、336、705号、第5、627、225号および第5、348、994号は、まず、発煙硫酸または他のスルホン化剤を用いて原料アスファルトをスルホン化し、ポリマー改質剤を用いてそのいずれにも酸性基を組み込み、次いで、中和剤としてのCaO、ZnOなどのアルカリで中和する。この方法では、調製プロセスが長く、製造コストが増加し、スルホン化剤によって装置が腐食することになる。
【0008】
米国特許第5、306、750号は、ポリマーをアスファルトと反応させる方法およびポリマー架橋アスファルト生成物を開示している。この方法は、0.05〜2重量%のエポキシド含有ポリマーとアスファルトとを100℃より高い温度で、1時間より長く共役反応させる。この方法で得られた改質アスファルトは、163℃〜177℃で4日間乾燥オーブンで保存した後も相分離が発生しなかった。
【0009】
米国特許第5、331、028号は、ポリマー改質アスファルト組成物およびその調製方法を開示している。組成物の構成は、100重量部のアスファルトと0.5〜11重量部のグリシジル含有エチレンコポリマーとの反応から生成した反応物が80〜99.7重量%を占め、スチレン/共役ジエンブロックコポリマーが0.3〜20重量%を占める。この方法は、70〜99.2重量%のアスファルトと、0.5〜10重量%のグリシジル含有エチレンコポリマーと0.3〜20重量%のスチレン/共役ジエンブロックコポリマーとを混合し、170℃〜220℃で6〜36時間反応させ、反応生成物を生成する。
【0010】
米国特許第5、331、028号および5,306、750号に用いられたポリマーとアスファルトとの相溶性はかなり良好であるが、ポリマーの高調製コストおよび反応の困難さが主な制御要因である。
【0011】
本発明の目的は、保存安定性改質アスファルト組成物およびその製造方法を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の成分を含む保存安定的改質アスファルト組成物であって、
ベースアスファルト 50〜97.7重量部
二重結合を有するポリマー 2.0〜20.0重量部
混和剤 0.1〜20.0重量部
架橋剤 0.1〜10.0重量部
有機極性化合物 0.1〜10.0重量部、
安定性試験によって測定されたその生成物の軟化点差が2.5℃未満であるという構成である。前記軟化点差は0を越えかつ2.5℃未満であることが好ましい。
【0013】
本発明は、また、上記保存安定性改質アスファルト組成物の調製方法であって、50〜97.7重量部のベースアスファルト、2.0〜20.0重量部の二重結合を有するポリマー、0.1〜20.0重量部の混和剤、0.1〜10.0重量部の架橋剤、および0.1〜10.0重量部の有機極性化合物をある条件で混合する工程を含む方法を提供する。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明は、以下の成分を含む保存安定性改質アスファルト組成物であって、
ベースアスファルト 50〜97.7重量部
二重結合を有するポリマー 2.0〜20.0重量部
混和剤 0.1〜20.0重量部
架橋剤 0.1〜10.0重量部
有機極性化合物 0.1〜10.0重量部を含み、
安定性試験によって測定されたその生成物の軟化点差が2.5℃未満である。
【0015】
上記ベースアスファルトは、石油アスファルト、コールタールアスファルト、タールサンドアスファルトおよび天然アスファルトからなる群から選ばれる1つまたはその混合物であり、石油アスファルトは、直留アスファルト、溶剤脱歴により得られたアスファルト、酸化アスファルトおよび混合アスファルトから選ばれる1つまたはその混合物である。上記直留アスファルトは、常圧蒸留または真空蒸留により得られた常圧残油または真空残油であり、25℃でのその溶け込みは20〜300dmm(1/10mm)である。上記溶剤脱歴で得られたアスファルトは、C3〜C5炭化水素のうちの1つまたはそれらの混合物で残留物を抽出することによって得られる脱油アスファルトである。脱油アスファルトの25℃での溶け込みは5〜200dmmである。
【0016】
上記二重結合を有するポリマーは、主にSBSタイプとされる、比が20〜45:80〜55のスチレン−ブタジエンのブロックポリマーである。SBSの構造は、星形または直鎖状であり、その分子量は、100000〜350000の範囲である。ブロックポリマーは、乾燥ゴムまたは2〜60重量%のオイルが伸展された伸展油ポリマーである。
【0017】
上記混和剤は、スチレンタール、トールオイル、酸含有トールオイル、触媒で分解されたオイルスラリー、重質脱歴オイル、溶剤精製によって得られる抽出残油、ナフテン酸、ナフテン油、白油、およびコールタール留分からなる群から選ばれる1つまたはその混合物である。
【0018】
上記架橋剤は、結晶化硫黄、活性硫黄、硫黄供与体および「記号化」硫黄供与架橋剤からなる群から選ばれる1つまたはその混合物である。上記活性硫黄とは、硫黄粉、コロイド状硫黄、またはその混合物である。上記コロイド状硫黄とは、硫黄粉または析出した硫黄を分散剤と混合し、次いで粉砕することによって調製された平均直径が1〜5μmのコロイドである。硫黄供与体は、硫黄含有モルホリニウム化合物、チウラム化合物およびポリスルフィドからなる群から選ばれる1つまたはその混合物である。チウラム化合物の一般式は以下のとおりである。
【0019】
【化1】
式中、x=1〜4、R1、R2、R3およびR4は、C1〜C4のアルキルである。ポリスルフィド:R1−(S)n−R2、R1、R2は、シクロヘプタチオアミン(cycloheptathiaimine)アルキルフェノール、アルキルフェノールモノスルフィドなどの脂肪族または芳香族複素環基である。
【0020】
上記「記号化」硫黄供与架橋剤とは、主に金属酸化物架橋剤のことであり、ここで金属とは、主にCa、Mg、ZnまたはPbなどの2価の金属のことである。上記「記号化」硫黄供与架橋剤は、CaO、MgO,ZnOおよびPbOからなる群から選ばれる1つまたはその混合物である。
【0021】
上記有機極性化合物は、主に極性基を有する化合物のことであり、これは、アミン、酸、フェノール樹脂およびアルデヒド化合物から選ばれる1つまたはその混合物である。
【0022】
上記アミン化合物は、主に、ポリアクテン(polyactene)ポリアミン化合物若しくはポリエチレンポリアミン化合物から選ばれる1つである脂肪族アミンおよび芳香族アミン化合物であり、ポリアクテン(polyactene)若しくはポリエチレンは、ジ、トリおよびテトラエチレンを含み、ポリアミンは、ヘキサメチレンジアミン、テトラミン、ペンタミンまたはその混合物を含む。
【0023】
上記酸化合物は、カルボン酸、酸無水物、スルホン酸、ホウ酸、およびリン酸化合物からなる群から選ばれる1つまたはその混合物である。上記カルボン酸は、脂肪族酸および芳香族酸からなる群から選ばれる1つまたはその混合物である。上記酸無水物は、無水フタル酸およびその誘導体または無水マレイン酸およびその誘導体である。上記スルホン化合物の一般式は以下のとおりである。
【0024】
【化2】
式中、R1、R2およびR3は、HまたはC1〜C5のアルキルであり、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
【0025】
上記リン酸化合物は、ポリリン酸、亜リン酸、変性ポリリン酸、リン酸化合物から選ばれる1つまたはその混合物である。上記フェノール樹脂化合物は、ホルムアルデヒドアルキルフェノール樹脂化合物から選ばれる1つまたはその混合物であり、ここで、アルキルは、p−tert−ブチルまたはp−tert−オクチルパラフィン基である。極性ヘテロ原子含有アルキルもまた望ましく、上記ホルムアルデヒドアルキルフェノール樹脂は、硫黄または酸素原子含有アルキルを有するホルムアルデヒドフェノール樹脂を含む。
【0026】
上記アルデヒド化合物は、グリシドアルデヒド、ホルムアルデヒド、2成分アルデヒドおよびフルフラールから選ばれる1つまたはその混合物であり、ここで2成分アルデヒドとは、p−フタル酸アルデヒドおよびその誘導体またはm−フタル酸アルデヒドおよびその誘導体である。
【0027】
本発明の保存安定性改質アスファルト組成物の製造方法であって、50〜97.7重量部のベースアスファルト、2.0〜20.0重量部の二重結合を有するポリマー、0.1〜20.0重量部の混和剤、0.1〜10.0重量部の架橋剤、および0.1〜10.0重量部の有機極性化合物をある条件で混合する工程を含む。
【0028】
上記混和剤は、ベースアスファルト、または二重結合を有するポリマー、あるいは二重結合を有するポリマーとベースアスファルトとの混合物とまず混合することができる。あるいは、上記混和剤は、最後に加えてもよい。上記混和剤の添加は、1回でまたは2回に分けて行うことができる。上記ベースアスファルトの添加も1回でまたは2回に分けて行うことができる。
【0029】
種々の成分の混合は、静的、動的、粉砕または強く攪拌によって行うことができる。
本発明の製造方法について、以下、4つの例を挙げて説明するが、本発明の製造方法はこれらの例に限定されない。
【0030】
(実施形態1)
本発明の製造方法の第1の例は、以下の工程を含む。
(1)ベースアスファルトを混和剤に100℃〜250℃で0.1〜6時間接触させ、処理ベースアスファルトを生成する工程と、
(2)処理ベースアスファルトを二重結合を有するポリマーと0.1〜10時間混合し、アスファルト母液を生成する工程と、
(3)架橋剤、有機極性化合物および必要であれば、ベースアスファルトをアスファルト母液に100℃〜250℃で加え5〜300分反応させ、改質アスファルト組成物を生成する工程。
【0031】
この実施形態において、上記ベースアスファルト、二重結合を有するポリマー、混和剤、架橋剤および有機極性化合物がそれぞれ、改質アスファルト組成物に対し50〜97.7重量部、2.0〜20.0重量部、0.1〜20.0重量部、0.1〜10.0重量部および0.1〜10.0重量部を占める。工程(1)でのベースアスファルトに対する工程(3)におけるベースアスファルトの重量比は、0〜50:100〜50である。
【0032】
(実施形態2)
本発明の製造方法の第2の例は、以下の工程を含む。
(1)ベースアスファルトを混和剤に100℃〜250℃で0.1〜6時間接触させ、処理ベースアスファルトを生成する工程と、
(2)処理ベースアスファルトを二重結合を有するポリマーと0.1〜10時間混合し、アスファルト母液を生成する工程と、
(3)架橋剤、有機極性化合物および必要であれば、混和剤をアスファルト母液に100℃〜250℃で加え5〜300分反応させ、改質アスファルト組成物を生成する工程。
【0033】
この実施形態において、上記ベースアスファルト、二重結合を有するポリマー、混和剤、架橋剤および有機極性化合物がそれぞれ、改質アスファルト組成物に対し50〜97.7重量部、2.0〜20.0重量部、0.1〜20.0重量部、0.1〜10.0重量部および0.1〜10.0重量部を占める。工程(1)での混和剤に対する工程(3)における混和剤の重量比は、0〜50:100〜50である。
【0034】
(実施形態3)
本発明の製造方法の第3の例は、以下の工程を含む。
(1)100℃〜250℃のベースアスファルトと二重結合を有するポリマーとを0.1〜10時間混合し、アスファルト母液を生成する工程と、
(2)100℃〜250℃のアスファルト母液を100℃〜250℃の混和剤に0.1〜6時間接触させ、処理アスファルト母液を生成する工程と、
(3)架橋剤、有機極性化合物および必要であれば、ベースアスファルトを処理アスファルト母液に加え5〜300分反応させ、改質アスファルト組成物を生成する工程。
【0035】
この実施形態において、上記ベースアスファルト、二重結合を有するポリマー、混和剤、架橋剤および有機極性化合物がそれぞれ、改質アスファルト組成物に対し50〜97.7重量部、2.0〜20.0重量部、0.1〜20.0重量部、0.1〜10.0重量部および0.1〜10.0重量部を占める。工程(1)でのベースアスファルトに対する工程(3)におけるベースアスファルトの重量比は、0〜50:100〜50である。
【0036】
(実施形態4)
本発明の製造方法の第4の例は、以下の工程を含む。
(1)2.0〜20.0重量部の二重結合を有するポリマーを0.1〜20.0重量部の混和剤に10℃〜250℃で0.1〜72時間接触させて処理された二重結合を有するポリマーを生成する工程と、
(2)50〜97.7重量部のベースアスファルトを100℃〜250℃に加熱する工程と、
(3)処理された二重結合を有するポリマーと加熱されたベースアスファルトとを0.1〜6.0時間混合し、アスファルト母液を生成し、アスファルト母液の温度を100℃〜250℃に保持する工程と、
(4)0.1〜10.0重量部の架橋剤および0.1〜10.0重量部の有機極性化合物をアスファルト母液に加え、5〜300分間反応させ、改質アスファルト組成物を生成する工程。
【0037】
上記工程のベースアスファルトは、石油アスファルト、コールタールアスファルト、タールサンドアスファルトおよび天然アスファルトからなる群から選ばれる1つまたはその混合物であり、石油アスファルトは、直留アスファルト、溶剤脱歴により得られたアスファルト、酸化アスファルトおよび混合アスファルトからなる群から選ばれる1つまたはその混合物である。上記直留アスファルトは、常圧蒸留または真空蒸留により得られた常圧残油または真空残油であり、25℃でのその溶け込みは20〜300dmm(1/10mm)である。上記溶剤脱歴で得られたアスファルトは、C3〜C5炭化水素のうちの1つまたはそれらの混合物で残留物を抽出することによって得られる脱油アスファルトである。脱油アスファルトの25℃での溶け込みは5〜200dmmである。
【0038】
上記二重結合を有するポリマーは、主にSBSタイプとされる、比が20〜45:80〜55のスチレン−ブタジエンのブロックポリマーである。SBSの構造は、星形または直鎖状であり、その分子量は、100000〜350000の範囲である。ブロックポリマーは、乾燥ゴムまたは2〜60重量%のオイルが伸展された伸展油ポリマーである。
【0039】
上記混和剤は、スチレンタール、トールオイル、酸含有トールオイル、触媒で分解されたオイルスラリー、重質脱歴オイル、溶剤精製によって得られる抽出残油、ナフテン酸、ナフテン油、白油、およびコールタール留分からなる群から選ばれる1つまたはその混合物である。
【0040】
混和剤のシステムへの添加は、ポリマーのアスファルトでの相溶性を高めることができる。混和剤自体が、ポリマーとアスファルトのいずれに対しても良好な相互可溶性を有しているので、両者との相溶性を増加させることができる。
上記架橋剤は、結晶化硫黄、活性硫黄、硫黄供与体および「記号化」硫黄供与架橋剤からなる群から選ばれる1つまたはその混合物である。上記活性硫黄とは、硫黄粉、コロイド状硫黄、またはその混合物である。上記コロイド状硫黄とは、硫黄粉または析出した硫黄を分散剤と混合し、次いで粉砕することによって調製された平均直径が1〜5μmのコロイドである。硫黄供与体は、硫黄含有モルホリニウム化合物、チウラム化合物およびポリスルフィドからなる群から選ばれる1つまたはその混合物である。
チウラム系化合物の一般式は以下のとおりである。
【0041】
【化3】
式中、x=1〜4、R1、R2、R3およびR4は、C1〜C4のアルキルである。ポリスルフィド:R1−(S)n−R2、R1、R2は、シクロヘプタチオアミン(cycloheptathiaimine)アルキルフェノール、アルキルフェノールモノスルフィドなどの脂肪族または芳香族複素環基である。
【0042】
上記「記号化」硫黄供与架橋剤は、主に金属酸化物架橋剤のことであり、ここで金属とは、主にCa、Mg、Zn、Pbなどの2価の金属のことである。上記「記号化」硫黄供与架橋剤は、CaO、MgO,ZnOおよびPbOからなる群から選ばれる1つまたはその混合物である。
【0043】
アスファルト/ポリマー母液の混合時に架橋剤を添加するによって、良好な分散状態のポリマーが、アスファルト中で有機極性化合物と架橋反応する。これにより、ポリマーは、安定なネットワーク構造で存在することができ、ポリマーのさらなる凝集および安定性が防止される。
【0044】
上記有機極性化合物は、主に極性基を有する化合物のことであり、これは、アミン、酸、フェノール樹脂およびアルデヒド化合物からなる群から選ばれる1つまたはその混合物である。
【0045】
上記アミン化合物は、主に脂肪族アミンおよび芳香族アミン化合物であり、これは、ポリアクテン(polyactene)ポリアミン化合物若しくはポリエチレンポリアミン化合物から選ばれる1つであり、上記ポリアクテン(polyactene)若しくはポリエチレンは、ジ、トリおよびテトラエチレンを含み、ポリアミンは、ヘキサメチレンジアミン、テトラミン、ペンタミンまたはその混合物を含む。
【0046】
上記酸化合物は、カルボン酸、酸無水物、スルホン酸、ホウ酸、およびリン酸化合物からなる群から選ばれる1つまたはその混合物である。上記カルボン酸は、脂肪族酸および芳香族酸から選ばれる1つまたはその混合物である。上記酸無水物は、無水フタル酸およびその誘導体または無水マレイン酸およびその誘導体である。上記スルホン化合物の一般式は以下のとおりである。
【0047】
【化4】
式中、R1、R2およびR3は、HまたはC1〜C5のアルキルであり、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
【0048】
上記リン酸化合物は、ポリリン酸、亜リン酸、変性ポリリン酸、リン酸化合物から選ばれる1つまたはその混合物である。上記フェノール樹脂化合物は、ホルムアルデヒドアルキルフェノール樹脂化合物から選ばれる1つまたはその混合物であり、ここで、アルキルは、p−tert−ブチルまたはp−tert−オクチルパラフィン基である。極性ヘテロ原子含有アルキルもまた望ましく、上記ホルムアルデヒドアルキルフェノール樹脂は、硫黄または酸素原子含有アルキルを有するホルムアルデヒドフェノール樹脂を含む。
【0049】
上記アルデヒド化合物は、グリシドアルデヒド、ホルムアルデヒド、2成分アルデヒドおよびフルフラールから選ばれる1つまたはその混合物であり、ここで2成分アルデヒドとは、p−フタル酸アルデヒドおよびその誘導体またはm−フタル酸アルデヒドおよびその誘導体である。
【0050】
本発明のシステムでの有機極性化合物の添加の働きは、架橋剤の反応を促進することである。本発明の結果は、有機極性化合物の添加により、アスファルトおよび二重結合を有するポリマーが有機極性化合物の作用によって連続的な相構造を形成することが可能になるということを示している。
【0051】
本発明が提供する方法によって調製された改質アスファルト組成物は、保存安定性が良く、安定性方法によって測定された軟化点差が2.5℃より低い。本発明が提供する調製方法は、簡易であり特別な装置を必要としない。改質アスファルト組成物は、粘度、接着性が高く、石材を覆う能力が高いので、石材とアスファルトとの接着性を増加させるための耐剥がれ剤を用いることなく雨の多いまたは湿った地域で直接用いることができる。本発明が提供する方法によって調製された改質アスファルト組成物はまた、水および乳化剤をある割合で加えることによって製造することができる乳化されたアスファルトの基本原料としても用いることができる。
【0052】
【実施例】
つぎに、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【0053】
本発明に用いるベースアスファルトAおよびBは、直留アスファルトおよびプロパン脱歴によるアスファルトである。その特性を表2に示す。SBSポリマーは、北京燕山石油化学(株)(Beijing Yanshan Petrochemical Co.)製の1403を用いた。コロイドミルは、上海フルコ電子機械機器(株)(Shanghai Fluko Electromechanical Equipment Co.)製のFD3/60−20を用いた。安定性試験は、ASTMD5892−96aによる方法に従い行われ、軟化点は、GE/T4507による方法に従い測定された。
【0054】
(実施例1)
本実施例では、混和剤でベースアスファルトを処理することにより改質アスファルト組成物を調製した場合を示す。
まず、190℃のベースアスファルトA360gに、酸含有トールオイル(遼宇石油化学繊維プラント(Liaoning Petrochemical Fiber Plant)製、以下同様)120gを加え、180℃で1時間混合した。次いで、この処理ベースアスファルトAに、90gのSBS、18gのコロイド状硫黄(マオミング石油化学(株)(Maoming Petrochemical Co.)製、以下同様)、および12gの無水マレイン酸(蘭州化学産業(株)(Lanzhou Chemical Industry Co.)製、以下同様)を順次加え、120℃で6時間反応させ、改質アスファルト組成物を生成した。その特性を表3に示す。表3から、安定性試験により測定した軟化点差はわずか2℃であることがわかる。
【0055】
(実施例2)
本実施例では、混和剤を二度加えることにより改質アスファルト組成物を調製した場合を示す。
まず、190℃のベースアスファルトA360gに、酸含有トールオイル60gを加え、180℃で1時間混合した。次いで、この処理ベースアスファルトAに、90gのSBS、18gのコロイド状硫黄、12gの無水マレイン酸および60gの酸含有トールオイルを順次加え、220℃で6時間反応させ、改質アスファルト組成物を生成した。その特性を表3に示す。表3から、安定性試験により測定した軟化点差はわずか2.5℃であることがわかる。
【0056】
(実施例3)
本実施例では、アスファルト母液を混和剤で処理することにより改質アスファルト組成物を調製した場合を示す。
160℃の470.3gのベースアスファルトAと14.3gのSBSとを2時間混合し、484.6gのアスファルト母液を生成する。120℃のこのアスファルト母液に4.9gのスチレンタールを加え、180℃で0.5時間混合し、処理アスファルト母液を生成した。この処理アスファルト母液に、0.5gのシクロヘプタチオアミン(cyclohptathioimine)(蘭州化学産業(株)(Lanzhou Chemical Industry Co.)製、以下同様)および10gのポリリン酸(吉林化学産業(株)(Jilin Chemical Industry Co.)製、以下同様)を加え、150分間反応させ、改質アスファルト組成物を生成した。その特性を表3に示す。改質アスファルト組成物の微細構造は、顕微鏡写真によって確認することができる。表3から、安定性試験により測定した軟化点差はわずか1℃であることがわかる。図1は、SBSポリマーが改質アスファルト組成物に均一に分散し、連続相を形成していることを示し、すなわち、改質アスファルト組成物は非常に安定していることがわかる。
【0057】
(比較例1)
この例は、実施例3に対する比較例であり、有機極性化合物を添加していない。
200℃の479.7gのベースアスファルトAと14.3gのSBSとを0.5時間混合し、494.0gのアスファルト母液を生成する。120℃のこのアスファルト母液に5.0gのスチレンタールを加え、200℃で0.5時間混合し、処理アスファルト母液を生成した。この処理アスファルト母液に、0.5gのシクロヘプタチオイミン(cyclohptathioimine)を加え、150分間反応させ、改質アスファルト組成物を生成した。改質アスファルト組成物の微細構造は、顕微鏡写真によって確認することができる。その特性を表3に示す。表3から、安定性試験により測定した軟化点差は非常に高く、45℃であることがわかる。図2は、SBSポリマーが改質アスファルト組成物に凝集状態で分散し、アスファルトは連続相を形成し、ポリマーは凝集する傾向があることを示し、すなわち、改質アスファルト組成物は安定していないことがわかる。
【0058】
(実施例4)
本実施例では、アスファルト母液を混和剤で処理することにより改質アスファルト組成物を調製した場合を示す。
150℃の436.5gのベースアスファルトAと13.5gのSBSとを3時間混合し、450gのアスファルト母液を生成する。150℃のこのアスファルト母液に90gの白油を加え、150℃で0.5時間混合し、処理アスファルト母液を生成した。この処理アスファルト母液に、30gの酸化亜鉛(ヒュンジャン化学プラント、江蘇(Huangyan Chemical Plant, Jiangsu)製)および30gのヘキサメチレンジアミン(蘭州化学産業(株)(Lanzhou Chemical Industry Co.)製)を加え、60分間反応させ、改質アスファルト組成物を生成した。その特性を表4に示す。表4から、安定性試験により測定した軟化点差はわずか0.5℃であることがわかる。
【0059】
(実施例5)
実施例5の操作手順、操作条件および種々の成分の含量は、ベースアスファルトAをベースアスファルトBに置換したことを除いて実施例4と同じである。調製された改質アスファルト組成物の特性を表4に示す。表4から、安定性試験により測定した軟化点差はわずか0.5℃であることがわかる。
【0060】
(実施例6)
本実施例では、ベースアスファルトを二度加えることにより改質アスファルト組成物を調製した場合を示す。
180℃の379.8gのベースアスファルトAと14.7gのSBSとを2時間混合し、394.5gのアスファルト母液を生成する。180℃のこのアスファルト母液に2.5gの触媒により分解されたオイルスラリーを加え、180℃で0.5時間混合し、処理アスファルト母液を生成した。この処理アスファルト母液に、5gの二硫化ジモルホリン(吉林化学産業(株)(Jilin Chemical Industry Co.)製)、3gのポリリン酸とグリシドアルデヒド(吉林化学産業(株)(Jilin Chemical Industry Co.)製)の混合物、および95.0gのベースアスファルトAを加え、180℃で0.5時間反応させ、改質アスファルト組成物を生成した。その特性を表4に示す。表4から、安定性試験により測定した軟化点差はわずか2℃であることがわかる。
【0061】
(実施例7)
本実施例では、混和剤を最後に加えることにより改質アスファルト組成物を調製した場合を示す。
まず、185℃の474.8gのベースアスファルトAと14.7gのSBSとを2時間混合し、489.5gのアスファルト母液を生成する。180℃のこのアスファルト母液に5gの二硫化テトラブチルチウラム(青島化学プラント、山東(Qingdao Chemical Plant, Shandong)製)と3gのp−トルエンスルホン酸(南京ファジングループ(株)(Nanjing Huajing Group Co.))との混合物および2.5gの触媒により分解されたオイルスラリーを順次加え、180℃で0.5時間混合し、改質アスファルト組成物を生成した。その特性を表4に示す。表4から、安定性試験により測定した軟化点差はわずか1℃であることがわかる。
【0062】
(実施例8〜11)
実施例8〜11は、異なる種類の混和剤で二重結合を有するポリマーを処理することによって改質アスファルト組成物を調製した場合を示す。
【0063】
(実施例8)
35gのSBSを75gの重質脱歴オイルに180℃で2時間接触させ、次いで、この処理SBSに、385gのベースアスファルトA、1.5gのコロイド状硫黄および3.5gの無水マレイン酸を加え、180℃で2時間反応させ、改質アスファルト組成物を生成した。その特性を表5に示す。表5から、安定性試験により測定した軟化点差はわずか2.5℃であることがわかる。
【0064】
(実施例9)
15gのSBSを2.5gのナフテン油に25℃で48時間接触させ、次いで、この処理SBSに、479gのベースアスファルトA、1gの一硫化アルキルフェノール(北京化学プラント(Beijing Chemical Plant)製)および2.5gのポリリン酸(北京化学プラント(Beijing Chemical Plant)製)を加え、150℃で3時間反応させ、改質アスファルト組成物を生成した。その特性を表5に示す。表5から、安定性試験により測定した軟化点差はわずか2℃であることがわかる。
【0065】
(実施例10)
15gのSBSを30gの触媒により分解されたオイルスラリーに100℃で7時間接触させ、次いで、この処理SBSに、450gのベースアスファルトB、2.5gの酸化亜鉛(北京化学プラント(Beijing Chemical Plant)製)および2.5gのフェニルホルムアルデヒド(ヤンシャン石油化学プラント(Yanshan Petrochemical Plant)製)を加え、200℃で1時間反応させ、改質アスファルト組成物を生成した。その特性を表5に示す。表5から、安定性試験により測定した軟化点差はわずか1℃であることがわかる。
【0066】
(実施例11)
75gのSBSを100gのスチレンタールに150℃で2時間接触させ、次いで、この処理SBSに、275gのベースアスファルトB、25gの結晶化硫黄(北京化学プラント(Beijing Chemical Plant)製)および25gの無水フタル酸(青島化学プラント、山東(Qingdao Chemical Plant, Shandong)製)を加え、170℃で2.5時間反応させ、改質アスファルト組成物を生成した。その特性を表5に示す。表5から、安定性試験により測定した軟化点差はわずか1℃であることがわかる。
【0067】
【表2】
【表3】
【表4】
【表5】
【0068】
【発明の効果】
以上のように、本発明の改質アスファルトは保存安定性が良く、これは、本発明の製造方法により、簡単に、かつ特別な装置を必要とせず製造可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例の改質アスファルト組成物の電子顕微鏡写真である。
【図2】 本発明の一実施例の改質アスファルト組成物の電子顕微鏡写真である。
Claims (20)
- 以下の成分を含む保存安定的改質アスファルト組成物であって、
ベースアスファルト 50〜97.7重量部
二重結合を有するポリマー 2.0〜20.0重量部
混和剤 0.1〜20.0重量部
架橋剤 0.1〜10.0重量部
有機極性化合物 0.1〜10.0重量部、
前記二重結合を有するポリマーは、比が20〜45:80〜55のスチレンとブタジエンとのブロックポリマーであり、
前記混和剤は、スチレンタール、トールオイル、酸含有トールオイル、触媒で分解されたオイルスラリー、重質脱歴オイル、溶剤精製によって得られる抽出残油、および白油からなる群から選ばれる1つまたはその混合物であり、
前記架橋剤は、結晶化硫黄、活性硫黄、硫黄供与体および2価の金属酸化物架橋剤からなる群から選ばれる1つまたはその混合物であり、
前記有機極性化合物は、酸無水物、ホウ酸、フェノール樹脂およびアルデヒド化合物から選ばれる1つまたはその混合物であって、
安定性試験によって測定されたその生成物の軟化点差が2.5℃未満である、改質アスファルト組成物。 - 前記ベースアスファルトが、石油アスファルト、コールタールアスファルト、タールサンドアスファルトおよび天然アスファルトからなる群から選ばれる1つまたはその混合物であり、前記石油アスファルトは、直留アスファルト、溶剤脱歴により得られたアスファルト、酸化アスファルトおよび混合アスファルトから選ばれる1つまたはその混合物である請求項1に記載の改質アスファルト組成物。
- 前記活性硫黄は、硫黄粉、コロイド状硫黄、またはその混合物であり、前記コロイド状硫黄は、硫黄粉または析出した硫黄を分散剤と混合し、次いで粉砕することによって調製された平均直径が1〜5μmのコロイドである請求項1に記載の改質アスファルト組成物。
- 前記硫黄供与体は、硫黄含有モルホリニウム化合物、チウラム化合物およびポリスルフィドからなる群から選ばれる1つまたはその混合物である請求項1に記載の改質アスファルト組成物。
- 前記フェノール樹脂化合物は、ホルムアルデヒドアルキルフェノール樹脂化合物から選ばれる1つであり、前記アルキルは、p−tert−ブチルまたはp−tert−オクチルパラフィン基である請求項1に記載の改質アスファルト組成物。
- 前記アルキルが、極性ヘテロ原子含有アルキルであり、前記ホルムアルデヒドアルキルフェノール樹脂は、硫黄または酸素原子含有アルキルを有するホルムアルデヒドフェノール樹脂を含む請求項5に記載の改質アスファルト組成物。
- 前記アルデヒド化合物は、グリシドアルデヒド、ホルムアルデヒド、ジアルデヒドおよびフルフラールからなる群から選ばれる1つまたはその混合物であり、前記ジアルデヒドは、p−フタル酸アルデヒドおよびその誘導体またはm−フタル酸アルデヒドおよびその誘導体である請求項1に記載の改質アスファルト組成物。
- 請求項1に記載の保存安定性改質アスファルト組成物の製造方法であって、50〜97.7重量部のベースアスファルト、2.0〜20.0重量部の二重結合を有するポリマー、0.1〜20.0重量部の混和剤、0.1〜10.0重量部の架橋剤、および0.1〜10.0重量部の有機極性化合物を混合する工程を含み、
前記二重結合を有するポリマーは、比が20〜45:80〜55のスチレンとブタジエンとのブロックポリマーであり、
前記混和剤は、スチレンタール、トールオイル、酸含有トールオイル、触媒で分解されたオイルスラリー、重質脱歴オイル、溶剤精製によって得られる抽出残油、および白油からなる群から選ばれる1つまたはその混合物であり、
前記架橋剤は、結晶化硫黄、活性硫黄、硫黄供与体および2価の金属酸化物架橋剤からなる群から選ばれる1つまたはその混合物であり、
前記有機極性化合物は、酸無水物、ホウ酸、フェノール樹脂およびアルデヒド化合物から選ばれる1つまたはその混合物である、保存安定性改質アスファルト組成物の製造方法。 - 前記混和剤は、ベースアスファルト、または二重結合を有するポリマー、あるいは二重結合を有するポリマーとベースアスファルトとの混合物とまず混合することができ、あるいは前記混和剤は、最後に加えることができ、かつ前記混和剤は、1回でまたは2回に分けて加えることができる請求項8に記載の保存安定性改質アスファルト組成物の製造方法。
- 前記ベースアスファルトが、1回でまたは2回に分けて加えることができる請求項8に記載の保存安定性改質アスファルト組成物の製造方法。
- 前記方法は、
(1)ベースアスファルトを混和剤に100℃〜250℃で0.1〜6時間接触させ、処理ベースアスファルトを生成する工程と、
(2)前記処理ベースアスファルトを二重結合を有するポリマーと0.1〜10時間混合し、アスファルト母液を生成する工程と、
(3)架橋剤、有機極性化合物および必要であれば、ベースアスファルトを前記アスファルト母液に100℃〜250℃で加え、5〜300分反応させ、改質アスファルト組成物を生成する工程とを含み、
工程(1)でのベースアスファルトに対する工程(3)におけるベースアスファルトの重量比が、0〜50:100〜50である請求項8に記載の保存安定性改質アスファルト組成物の製造方法。 - 前記方法は、
(1)ベースアスファルトを混和剤に100℃〜250℃で0.1〜6時間接触させ、処理ベースアスファルトを生成する工程と、
(2)前記処理ベースアスファルトを、二重結合を有するポリマーと0.1〜10時間混合することにより、アスファルト母液を生成する工程と、
(3)架橋剤、有機極性化合物および必要であれば、混和剤を前記アスファルト母液に100℃〜250℃で加え、5〜300分反応させ、改質アスファルト組成物を生成する工程とを含み、
工程(1)での混和剤に対する工程(3)における混和剤の重量比が、0〜50:100〜50である請求項8に記載の保存安定性改質アスファルト組成物の製造方法。 - 前記方法は、
(1)100℃〜250℃のベースアスファルトと二重結合を有するポリマーとを0.1〜10時間混合し、アスファルト母液を生成する工程と、
(2)100℃〜250℃の前記アスファルト母液を100℃〜250℃の混和剤に0.1〜6時間接触させ、処理アスファルト母液を生成する工程と、
(3)架橋剤、有機極性化合物および必要であれば、ベースアスファルトを前記処理アスファルト母液に加え、5〜300分反応させ、改質アスファルト組成物を生成する工程とを含み、
工程(1)でのベースアスファルトに対する工程(3)におけるベースアスファルトの重量比は、0〜50:100〜50である請求項8に記載の保存安定性改質アスファルト組成物の製造方法。 - 前記方法は、
(1)2.0〜20.0重量部の二重結合を有するポリマーを0.1〜20.0重量部の混和剤に10℃〜250℃で0.1〜72時間接触させて、処理された二重結合を有するポリマーを生成する工程と、
(2)50〜97.7重量部のベースアスファルトを100℃〜250℃に加熱する工程と、
(3)前記処理された二重結合を有するポリマーと前記加熱されたベースアスファルトとを0.1〜6.0時間混合し、アスファルト母液を生成し、アスファルト母液の温度を100℃〜250℃に保持する工程と、
(4)0.1〜10.0重量部の架橋剤および0.1〜10.0重量部の有機極性化合物を前記アスファルト母液に加え、5〜300分間反応させ、改質アスファルト組成物を生成する工程とを含む請求項8に記載の保存安定性改質アスファルト組成物の製造方法。 - 前記ベースアスファルトは、石油アスファルト、コールタールアスファルト、タールサンドアスファルトおよび天然アスファルトからなる群から選ばれる1つまたはその混合物であり、前記石油アスファルトは、直留アスファルト、溶剤脱歴により得られたアスファルト、酸化アスファルトおよび混合アスファルトから選ばれる1つまたはその混合物である請求項8〜14のいずれかに記載の保存安定性改質アスファルト組成物の製造方法。
- 前記活性硫黄は、硫黄粉、コロイド状硫黄、またはその混合物であり、前記コロイド状硫黄は、硫黄粉または析出した硫黄を分散剤と混合し、次いで粉砕することによって調製された平均直径が1〜5μmのコロイドである請求項8〜15のいずれかに記載の保存安定性改質アスファルト組成物の製造方法。
- 前記硫黄供与体は、硫黄含有モルホリニウム化合物、チウラム化合物およびポリスルフィドからなる群から選ばれる1つまたはその混合物である請求項8〜15のいずれかに記載の保存安定性改質アスファルト組成物の製造方法。
- 前記フェノール樹脂化合物は、ホルムアルデヒドアルキルフェノール樹脂化合物から選ばれる1つであり、前記アルキルは、p−tert−ブチルまたはp−tert−オクチルパラフィン基である請求項8〜17のいずれかに記載の保存安定性改質アスファルト組成物の製造方法。
- 前記アルキルが、極性ヘテロ原子含有アルキルであり、前記ホルムアルデヒドアルキルフェノール樹脂は、硫黄または酸素原子含有アルキルを有するホルムアルデヒドフェノール樹脂を含む請求項18に記載の保存安定性改質アスファルト組成物の製造方法。
- 前記アルデヒド化合物は、グリシドアルデヒド、ホルムアルデヒド、ジアルデヒドおよびフルフラールからなる群から選ばれる1つまたはその混合物であり、前記ジアルデヒドは、p−フタル酸アルデヒドおよびその誘導体またはm−フタル酸アルデヒドおよびその誘導体である請求項8〜17のいずれかに記載の保存安定性改質アスファルト組成物の製造方法。
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