KR102207520B1 - Asphalt modifier and modified asphalt composition comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아스팔트 개질제 및 이를 포함하는 아스팔트 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특정 다관능성 작용기를 포함하는 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체를 아스팔트 개질제로 사용할 경우 아스팔트 조성물과의 상용성이 우수하여 아스팔트 조성물의 저장 안정성을 효과적으로 향상시키는 아스팔트 개질제 및 이를 포함하는 아스팔트 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to an asphalt modifier and an asphalt composition comprising the same, and more particularly, when a vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer containing a specific polyfunctional functional group is used as an asphalt modifier, it has excellent compatibility with the asphalt composition. It relates to an asphalt modifier for effectively improving the storage stability of the asphalt composition and an asphalt composition comprising the same.

Description

아스팔트 개질제 및 이를 포함하는 개질 아스팔트 조성물{ASPHALT MODIFIER AND MODIFIED ASPHALT COMPOSITION COMPRISING THE SAME}Asphalt modifier and modified asphalt composition comprising the same TECHNICAL FIELD [0002] Asphalt modifier and modified asphalt composition comprising the same

본 발명은 아스팔트에 대한 상용성이 우수한 아스팔트 개질제 및 이를 포함하는 개질 아스팔트 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to an asphalt modifier having excellent compatibility with asphalt and a modified asphalt composition comprising the same.

아스팔트는 석유의 성분 중에서 휘발성 유분이 대부분 증발하고 난 후의 잔류물로서, 고온에서는 점성이 높은 액체 또는 반고체 상태를 유지하지만, 상온 이하의 온도에서는 딱딱하게 굳어지는 물성을 가지고 있다.Asphalt is a residue after most of the volatile oils evaporate among petroleum components, and maintains a highly viscous liquid or semi-solid state at high temperatures, but has properties that become hard at temperatures below room temperature.

아스팔트는 가소성이 풍부하고 방수성·전기절연성·접착성이 크며, 화학적으로 안정한 특징을 가지고 있기 때문에 도로포장재나 방수재 등의 건축 재료에 널리 적용되고 있다. 그러나 아스팔트는 사용 중 고온에 장기간 노출되는 경우 소성 변형이 발생하고, 저온에서는 외부 충격에 의해 균열이 생기는 문제가 있다. 이런 문제점을 개선하기 위해 다양한 고분자를 첨가하여 아스팔트 조성물의 물성을 개선하려는 연구가 진행되어 왔다.Asphalt is widely applied to building materials such as road pavement and waterproofing because it has rich plasticity, high waterproof, electrical insulation, adhesion, and chemically stable characteristics. However, when asphalt is exposed to high temperatures for a long period of time during use, plastic deformation occurs, and at low temperatures, there is a problem that cracks are generated due to external impact. In order to improve this problem, research has been conducted to improve the physical properties of the asphalt composition by adding various polymers.

구체적으로, 스티렌-부타디엔-스티렌(Styrene Butadiene Styrene; SBS) 블록 공중합체와 같은 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체가 아스팔트 조성물의 물성을 향상시키기 위한 개질제로 많이 사용되고 있다.Specifically, vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymers such as styrene-butadiene-styrene (SBS) block copolymers are widely used as modifiers for improving the physical properties of asphalt compositions.

아스팔트 개질제로서 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체를 사용시 고온에서 용해를 위한 많은 시간과 비용이 소요된다. 따라서, 아스팔트 개질제로 사용되는 블록 공중합체의 가장 중요한 물성은 아스팔트 조성물과의 상용성이다.When a vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer is used as an asphalt modifier, a lot of time and cost are required for dissolution at high temperature. Therefore, the most important physical property of the block copolymer used as an asphalt modifier is compatibility with the asphalt composition.

하지만 최근 원유의 가격 상승과 에너지 절감 정책으로 인해 정유 시설의 고도화가 지속적으로 이루어지면서 정유 부산물인 아스팔텐(asphaltene)의 함량이 높아지고 있다. 아스팔텐은 방향족 탄화수소의 집합체로서 말단에 극성 작용기를 많이 포함하고 있으므로 극성 작용기가 없는 블록 공중합체와의 상용성이 열악하다. 이는 아스팔트의 가공시간 또는 제조시간을 크게 연장시킬 뿐만 아니라 개질된 아스팔트의 탄성을 저하시키는 등 아스팔트의 품질 저하를 야기한다.However, the content of asphaltene, a by-product of oil refining, is increasing as oil refineries continue to be upgraded due to the recent increase in crude oil prices and energy saving policies. Asphaltene is an aggregate of aromatic hydrocarbons, since it contains a large number of polar functional groups at the ends, it has poor compatibility with a block copolymer without polar functional groups. This not only greatly prolongs the processing time or manufacturing time of the asphalt, but also causes degradation of the quality of the asphalt such as lowering the elasticity of the modified asphalt.

따라서 아스팔트 조성물에 대한 상용성을 높이기 위해 SBS 블록 공중합체의 분자량을 조절하거나 커플링 효과를 부가할 수 있도록 블록 공중합체의 미세 구조를 변경 또는 가공 보조제로서 오일 등의 첨가제를 투입하는 방법 등 다양한 연구가 진행되고 있다.Therefore, in order to increase compatibility with the asphalt composition, various studies such as adjusting the molecular weight of the SBS block copolymer or changing the microstructure of the block copolymer to add a coupling effect or adding an additive such as oil as a processing aid. Is in progress.

일례로, 대한민국 공개특허 제2016-0052310호는 피크 분자량(Mp)을 갖는 이종의 공액디엔 블록을 특정 함량으로 포함하는 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체를 아스팔트 개질제로 사용하여 아스팔트 조성물과의 상용성 및 아스팔트의 물성을 개선시킬 수 있음을 개시하고 있다.For example, Korean Patent Application Publication No. 2016-0052310 uses a vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer containing a heterogeneous conjugated diene block having a peak molecular weight (Mp) in a specific content as an asphalt modifier, and is compatible with an asphalt composition. It is disclosed that the properties and physical properties of asphalt can be improved.

또한, 대한민국 공개특허 제2015-0102869호는 아스팔트 개질제로 공액디엔 블록의 주쇄에 알데히드기가 결합되어 있는 관능화된 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체를 사용함으로써 아스팔트 조성물과의 혼련성과 아스팔트의 저온 물성 및 저장 안정성을 개선시킬 수 있음을 개시하고 있다. In addition, Korean Patent Application Publication No. 2015-0102869 uses a functionalized vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer in which an aldehyde group is bonded to the main chain of the conjugated diene block as an asphalt modifier. And it discloses that the storage stability can be improved.

이들 특허들은 아스팔트 조성물와의 상용성을 어느 정도 개선하였으나, 그 효과가 충분치 않다. 또한, 원유에 따른 아스팔트별 품질 편차를 크며 이에 따라 얻어지는 개질 효과 또한 다르기 때문에 궁극적인 해결방법이 되지 못하고 있다. 따라서, 아스팔트 조성물과의 우수한 상용성과 함께 뛰어난 개질 성능을 가지는 아스팔트 개질제로서의 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체에 대한 연구가 더욱 필요한 실정이다.These patents have improved the compatibility with the asphalt composition to some extent, but the effect is not sufficient. In addition, since the quality deviation of each asphalt according to crude oil is large, and the resulting modification effect is also different, it is not an ultimate solution. Accordingly, research on a vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer as an asphalt modifier having excellent compatibility with an asphalt composition and excellent modifying performance is required.

대한민국 공개특허 제2016-0052310호(2016.05.12), 아스팔트 개질제 및 이를 포함하는 아스팔트 조성물Republic of Korea Patent Publication No. 2016-0052310 (2016.05.12), asphalt modifier and asphalt composition containing the same 대한민국 공개특허 제2015-0102869호(2015.09.08), 관능화된 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 아스팔트 조성물Republic of Korea Patent Publication No. 2015-0102869 (2015.09.08), a functionalized vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer composition, a method for producing the same, and an asphalt composition comprising the same

이에 본 발명자들은 상기한 문제점을 해결하고자 다각적으로 연구를 수행한 결과, 특정 다관능성 작용기가 도입된 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체를 포함하는 아스팔트 개질제를 아스팔트 조성물에 이용할 경우 아스팔트 조성물과의 상용성이 개선되어 아스팔트의 개질 효과를 높일 수 있음을 확인하였다.Accordingly, the present inventors conducted various studies to solve the above problems, and as a result of using an asphalt modifier containing a vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer into which a specific polyfunctional functional group was introduced, it was compatible with the asphalt composition. It was confirmed that the improvement of the property can increase the reforming effect of asphalt.

이에 본 발명의 목적은 아스팔트 조성물에 대한 용해 특성을 효과적으로 향상시킬 수 있는 아스팔트 개질제를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an asphalt modifier that can effectively improve dissolution properties for an asphalt composition.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 아스팔트 개질제의 제조방법을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a method for producing the asphalt modifier.

또한, 본 발명의 또다른 목적은 상기 아스팔트 개질제를 포함하는 개질 아스팔트 조성물을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a modified asphalt composition comprising the asphalt modifier.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되며, 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체 주쇄를 포함하고, 상기 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체 주쇄에 결합된 하기 화학식 2로 표시되는 다관능성 작용기를 포함하는 아스팔트 개질제를 제공한다:In order to achieve the above object, the present invention is represented by the following formula (1), comprising a vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer backbone, and bonded to the vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer backbone, represented by formula (2) Asphalt modifiers containing polyfunctional functional groups are provided:

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112016120749453-pat00001
Figure 112016120749453-pat00001

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112016120749453-pat00002
Figure 112016120749453-pat00002

(상기 화학식 1 및 2에서, A, B, C, X, m, n, o, p, R1 및 R2는 명세서 내 설명한 바를 따른다.)(In Formulas 1 and 2, A, B, C, X, m, n, o, p, R 1 and R 2 follow the descriptions in the specification.)

또한, 본 발명은 비닐 방향족 탄화수소계 단량체를 탄화수소계 용매 중에서 중합개시제를 이용하여 중합 반응을 실시하여 비닐 방향족 탄화수소 블록을 제조하는 단계;In addition, the present invention comprises the steps of producing a vinyl aromatic hydrocarbon block by carrying out a polymerization reaction of a vinyl aromatic hydrocarbon-based monomer in a hydrocarbon-based solvent using a polymerization initiator;

상기 비닐 방향족 탄화수소 블록과 중합개시제 및 공액디엔 단량체를 혼합하고 중합 반응을 실시하여 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체를 제조하는 단계; 및Mixing the vinyl aromatic hydrocarbon block, a polymerization initiator, and a conjugated diene monomer and performing a polymerization reaction to prepare a vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer; And

상기 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체와 커플링제를 혼합하여 다관능성 작용기를 커플링시키는 단계;를 포함하는 상기 아스팔트 개질제의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing the asphalt modifier comprising; mixing the vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer and a coupling agent to couple a polyfunctional functional group.

상기 커플링제는 에틸(메틸)카르밤 클로라이드, 디메틸카르밤 클로라이드, 디에틸카르밤 클로라이드, N,N-디이소프로필카르밤 클로라이드, 메틸(페닐)카르밤 클로라이드, 디페닐카르밤 클로라이드, 벤질(메틸)카르밤 클로라이드, 4-모르폴린카르보닐 클로라이드, 4-메틸-1-피페라진카르보닐 클로라이드, 1-피페리딘카르보닐 클로라이드, 1-피롤리딘카르보닐 클로라이드 및 4-메틸-1-피페라진카르보닐 클로라이드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.The coupling agent is ethyl (methyl) carbam chloride, dimethyl carbam chloride, diethyl carbam chloride, N,N-diisopropylcarbam chloride, methyl (phenyl) carbam chloride, diphenylcarbam chloride, benzyl ( Methyl)carbam chloride, 4-morpholinecarbonyl chloride, 4-methyl-1-piperazinecarbonyl chloride, 1-piperidinecarbonyl chloride, 1-pyrrolidinecarbonyl chloride and 4-methyl-1- It is characterized in that it contains at least one selected from the group consisting of piperazinecarbonyl chloride.

아울러, 본 발명은 아스팔트, 가교제 및 상기 아스팔트 개질제를 포함하는 아스팔트 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides an asphalt composition comprising an asphalt, a crosslinking agent and the asphalt modifier.

본 발명에 따른 아스팔트 개질제는 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체에 특정 다관능성 작용기를 도입함으로써 아스팔트와의 상용성이 뛰어나며, 이를 아스팔트 조성물에 이용함으로써 작업성이 크게 개선될 뿐만 아니라 아스팔트의 고온 물성은 유지하면서 저장 안정성을 효과적으로 개질시킬 수 있다.The asphalt modifier according to the present invention has excellent compatibility with asphalt by introducing a specific polyfunctional functional group into the vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer, and by using it in the asphalt composition, workability is greatly improved as well as the high temperature properties of asphalt. Storage stability can be effectively modified while maintaining silver.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to describe his own invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.

아스팔트 조성물의 물성을 향상시키기 위해 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체를 아스팔트 개질제로 사용한다.In order to improve the physical properties of the asphalt composition, a vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer is used as an asphalt modifier.

아스팔트 조성물은 크게 네 가지 성분으로 구성되어 있는데, 그 중에서 아스팔트 개질제인 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체와 상용성이 가장 나쁜 성분은 아스팔텐이다. 아스팔텐은 화학적으로 많은 헤테로원자를 가진 극성 작용기를 가진 고도로 농축된 방향족 탄화수소 화합물이다. 그러나, 아스팔트 개질제로 사용되는 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체는 극성 작용기가 없기 때문에 아스팔트 조성물과의 상용성이 좋지 않으며 이로 인해 가공성, 작업성이 저하되며 아스팔트 개질제가 아스팔트 조성물에 충분히 혼화되지 못하여 탄성 저하 등 아스팔트의 품질 저하를 유발하고 있다.The asphalt composition is largely composed of four components, and among them, asphaltene is the component that has the worst compatibility with the vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer, which is an asphalt modifier. Asphaltene is chemically a highly concentrated aromatic hydrocarbon compound with polar functional groups with many heteroatoms. However, since the vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer used as an asphalt modifier does not have a polar functional group, it is not compatible with the asphalt composition, and thus processability and workability are deteriorated, and the asphalt modifier is not sufficiently mixed with the asphalt composition. It causes the quality of asphalt to deteriorate such as lowering of elasticity.

이를 개선하기 위해 블록 공중합체의 구성 또는 분자량 범위를 변경하거나 아스팔트 조성물에 친수성 단량체, 오일 등을 첨가하는 방법 등이 이용되었으나, 블록 공중합체의 사슬 끊어짐 현상이 발생하여 분자량이 감소하고 이에 따라 아스팔트 조성물의 물성이 오히려 저하되는 문제가 발생한다.To improve this, a method of changing the composition or molecular weight range of the block copolymer or adding a hydrophilic monomer, oil, etc. to the asphalt composition was used, but chain breakage of the block copolymer occurred, resulting in a decrease in molecular weight and thus the asphalt composition. There is a problem that the physical properties of the material are rather deteriorated.

이에 본 발명에서는 아스팔트 조성물에 혼입되었을 때 우수한 상용성을 확보할 수 있는 특정 다관능성 작용기가 도입된 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체를 포함하는 아스팔트 개질제를 제시한다.Accordingly, the present invention proposes an asphalt modifier comprising a vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer into which a specific polyfunctional functional group is introduced that can ensure excellent compatibility when incorporated into an asphalt composition.

구체적으로, 본 발명에 따른 아스팔트 개질제는 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체 주쇄 및 이에 결합된 다관능성 작용기를 포함하며, 하기 화학식 1로 표시될 수 있다:Specifically, the asphalt modifier according to the present invention includes a vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer main chain and a polyfunctional functional group bonded thereto, and may be represented by the following Formula 1:

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112016120749453-pat00003
Figure 112016120749453-pat00003

(상기 화학식 1에서,(In Formula 1,

A 내지 C 블록은 서로 독립적으로 비닐 방향족 탄화수소 블록 또는 공액디엔 블록이고, X는 하기 화학식 2로 표시되는 다관능성 작용기이고, m, n 및 o는 0 이상의 정수이며, m+n+o는 2 이상이고, p는 0<p≤3의 정수이다.)A to C blocks are independently of each other a vinyl aromatic hydrocarbon block or a conjugated diene block, X is a polyfunctional functional group represented by the following formula (2), m, n, and o are integers of 0 or more, and m+n+o is 2 or more. And p is an integer of 0<p≤3.)

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112016120749453-pat00004
Figure 112016120749453-pat00004

(상기 화학식 2에서, (In Chemical Formula 2,

R1 및 R2는 서로 같거나 다르며, 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬기, C1 내지 C20의 알콕시기, C3 내지 C20의 사이클로알킬기 또는 C6 내지 C20의 아릴기 중에서 선택되거나;R 1 and R 2 are the same as or different from each other, and each independently selected from a C1 to C20 alkyl group, a C1 to C20 alkoxy group, a C3 to C20 cycloalkyl group, or a C6 to C20 aryl group;

또는 상기 R1 및 R2는 서로 연결되어 지방족 고리 또는 방향족 고리를 형성할 수 있으며, 상기 지방족 고리 또는 방향족 고리를 이루는 탄소 원자 중 하나 이상은 질소(N), 산소(O), 황(S) 및 인(P)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 헤테로 원자로 치환될 수 있고,Or the R 1 and R 2 may be connected to each other to form an aliphatic ring or an aromatic ring, and at least one of the carbon atoms constituting the aliphatic ring or aromatic ring is nitrogen (N), oxygen (O), sulfur (S) And phosphorus (P) may be substituted with one or more hetero atoms selected from the group consisting of,

*는 다관능성 작용기 중 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체 중 비닐 방향족 탄화수소 블록 또는 공액디엔 블록 단위와 결합될 수 있는 부분이며, 이때 다관능성 작용기 1 분자당 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체 1 분자가 결합될 수 있다.)* Is a part that can be combined with a vinyl aromatic hydrocarbon block or a conjugated diene block unit in a vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer among the polyfunctional functional groups, and at this time, a vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer 1 per molecule of the polyfunctional functional group Molecules can be bound.)

본 발명에 사용된 용어 “알킬기”는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 20, 구체적으로 1 내지 10인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.The term "alkyl group" used in the present invention may be a linear or branched chain, and the number of carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 1 to 20, specifically 1 to 10. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, a t-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, and a heptyl group, but are not limited thereto.

본 발명에 사용된 용어 “알콕시기”는 다른 설명이 없는 한 탄소사슬 말단에 에테르 결합을 통해 산소 원자를 가지는 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 의미하며 이에 제한되는 것은 아니다.The term "alkoxy group" as used herein refers to an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms having an oxygen atom through an ether bond at the end of the carbon chain, unless otherwise specified, and is not limited thereto.

본 발명에 사용된 용어 “사이클로알킬기” 또는 “지방족 고리”는 적어도 3개의 탄소 원자로 이루어진 비(non)-방향족 탄소계 고리를 의미한다. 예컨대, 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.The term “cycloalkyl group” or “aliphatic ring” as used in the present invention means a non-aromatic carbon-based ring consisting of at least 3 carbon atoms. For example, there are cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, and the like, but are not limited thereto.

본 발명에 사용된 용어 “아릴기” 또는 “방향족 고리”는 탄소수 6 내지 20의 탄소수를 가지며 단일 또는 다중의 방향족 탄소계 고리를 의미한다. 예컨대, 페닐기, 비페닐기, 플루오렌기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.The term "aryl group" or "aromatic ring" as used herein refers to a single or multiple aromatic carbon-based ring having 6 to 20 carbon atoms. For example, there may be a phenyl group, a biphenyl group, a fluorene group, and the like, but is not limited thereto.

상기 비닐 방향족 탄화수소 블록은 스티렌, 비닐 나프탈렌, 비닐 톨루엔 또는 비닐 자일렌 등과 같은 비닐 함유 C6 내지 C30의 방향족 탄화수소계 화합물을 단량체로 이루어진 고분자 단위부이다. 바람직하게 상기 비닐 방향족 탄화수소 블록은 스티렌계 화합물로부터 유래된 구조를 포함하는 폴리스티렌 블록일 수 있다. 예를 들어, 상기 비닐 방향족 탄화수소 블록은 스티렌; 알파(α)-메틸스티렌, 3-메틸스티렌, 4-메틸스티렌, 4-프로필스티렌 등과 같은 C1 내지 C20의 알킬)스티렌; 4-사이클로헥실스티렌과 같은 C3 내지 C30의 사이클로알킬)스티렌; 4-(파라-메틸페닐)스티렌과 같은 C6 내지 C30의 아릴스티렌 및 C7 내지 C30의 아르알킬(aralkyl)스티렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.The vinyl aromatic hydrocarbon block is a polymer unit consisting of a vinyl-containing C6 to C30 aromatic hydrocarbon compound such as styrene, vinyl naphthalene, vinyl toluene or vinyl xylene as a monomer. Preferably, the vinyl aromatic hydrocarbon block may be a polystyrene block including a structure derived from a styrene-based compound. For example, the vinyl aromatic hydrocarbon block is styrene; C1 to C20 alkyl) styrene such as alpha (α)-methylstyrene, 3-methylstyrene, 4-methylstyrene, 4-propylstyrene, and the like; C3 to C30 cycloalkyl) styrene such as 4-cyclohexylstyrene; It may include at least one selected from the group consisting of C6 to C30 aryl styrene and C7 to C30 aralkyl styrene, such as 4-(para-methylphenyl)styrene.

상기 비닐 방향족 탄화수소 블록의 중량평균분자량(Mw)은 3,000 내지 35,000 g/mol, 바람직하기로 10,000 내지 25,000 g/mol일 수 있다. 상기 비닐 방향족 탄화수소 블록이 상기 범위에 해당하는 경우 아스팔트의 고온 물성 및 저장 안정성을 유지하면서도 저온 물성을 향상시킬 수 있다.The weight average molecular weight (M w ) of the vinyl aromatic hydrocarbon block may be 3,000 to 35,000 g/mol, preferably 10,000 to 25,000 g/mol. When the vinyl aromatic hydrocarbon block falls within the above range, it is possible to improve low temperature properties while maintaining high temperature properties and storage stability of asphalt.

상기 공액디엔 블록은 1쌍의 공액 이중 결합을 가지는 디올레핀으로 부타디엔계 화합물로부터 유래된 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 공액디엔 블록은 1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 3-부틸-1,3-옥타디엔, 2-메틸-1,3-부타디엔, 1,3-펜타디엔, 1,3-헥사디엔 및 2-페닐-1,3-부타디엔으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The conjugated diene block is a diolefin having a pair of conjugated double bonds, and may include a structure derived from a butadiene-based compound. For example, the conjugated diene block is 1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 3-butyl-1,3-octadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 1, It may include at least one selected from the group consisting of 3-pentadiene, 1,3-hexadiene, and 2-phenyl-1,3-butadiene.

상기 공액디엔 블록의 중량평균분자량은 10,000 내지 150,000 g/mol, 바람직하기로 20,000 내지 100,000 g/mol일 수 있다. 상기 공액디엔 블록의 중량평균분자량이 상기 범위 미만인 경우 블록 공중합체의 기계적 응용 물성 발현이 용이하지 않을 수 있고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하는 경우 가공성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.The weight average molecular weight of the conjugated diene block may be 10,000 to 150,000 g/mol, preferably 20,000 to 100,000 g/mol. When the weight average molecular weight of the conjugated diene block is less than the above range, it may not be easy to express mechanical properties of the block copolymer. Conversely, when it exceeds the above range, a problem of deteriorating processability may occur.

이때 보다 바람직하게, 상기 비닐 방향족 탄화수소로서 스티렌 또는 알파-메틸스티렌, 3-메틸스티렌, 4-메틸스티렌을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있고, 상기 공액디엔으로서 부타디엔 또는 2-메틸-1,3-부타디엔을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.More preferably, as the vinyl aromatic hydrocarbon, styrene or alpha-methylstyrene, 3-methylstyrene, and 4-methylstyrene may be used alone or in combination, and as the conjugated diene, butadiene or 2-methyl-1,3-butadiene Can be used alone or in combination.

이때 상기 비닐 방향족 탄화수소 블록과 공액디엔 블록의 중량 비율은 1:1 내지 1:4일 수 있다. 상기 중량 비율이 상기 범위에 해당하는 경우 개질 아스팔트 조성물에 안정적으로 용해되어 충분한 개질 효과를 얻을 수 있다. 만약 비닐 방향족 탄화수소의 함량이 상기 범위 미만이면 비닐 방향족 탄화수소 블록이 물리적 가교점을 이루기 힘들어 아스팔트의 물성이 저하되고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하는 경우에는 아스팔트에 대한 용해성이 불량하고 저온 물성이 저하된다.In this case, the weight ratio of the vinyl aromatic hydrocarbon block and the conjugated diene block may be 1:1 to 1:4. When the weight ratio falls within the above range, it is stably dissolved in the modified asphalt composition to obtain a sufficient modification effect. If the content of the vinyl aromatic hydrocarbon is less than the above range, it is difficult for the vinyl aromatic hydrocarbon block to achieve a physical crosslinking point, so that the physical properties of asphalt are deteriorated. .

상기 [A-B-C] 블록으로 표시되는 블록 공중합체는 선형, 분지형, 대칭형, 비대칭형, 또는 방사형의 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS), 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS), 또는 스티렌-부타디엔(SB) 이중 블록 공중합체를 사용할 수 있으며, 이들을 2종 이상 혼합하여 사용할 수도 있고, 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS)을 사용하는 것이 보다 바람직하다.The block copolymer represented by the [ABC] block is linear, branched, symmetric, asymmetric, or radial styrene-butadiene-styrene (SBS), styrene-isoprene-styrene (SIS), or styrene-butadiene (SB) A double block copolymer may be used, and two or more of them may be used in combination, and it is more preferable to use styrene-butadiene-styrene (SBS).

또한, 상기 [A-B-C] 블록으로 표시되는 블록 공중합체는 중량평균분자량이 15,000 내지 500,000g/mol, 바람직하기로 17,000 내지 300,000 g/mol 일 수 있으며 직쇄형이거나 분지형 또는 이의 혼합형이 될 수 있다. 상기 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체의 분자량이 상기 범위 미만인 경우에는 비닐 방향족 탄화수소 블록의 분자량이 너무 작아서 고온 물성이 저하되고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하는 경우에는 아스팔트에 대한 용해성이 현저하게 나빠진다.In addition, the block copolymer represented by the [A-B-C] block may have a weight average molecular weight of 15,000 to 500,000 g/mol, preferably 17,000 to 300,000 g/mol, and may be linear or branched or a mixture thereof. When the molecular weight of the vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer is less than the above range, the molecular weight of the vinyl aromatic hydrocarbon block is too small to lower the high-temperature properties. Conversely, when it exceeds the above range, the solubility in asphalt is remarkable. Falls out.

특히, 본 발명에 따른 아스팔트 개질제는 아스팔트에 대한 상용성과 용해성을 보다 향상시키기 위해 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체 주쇄에 상기 화학식 2로 표시되는 다관능성 작용기 X를 포함한다.In particular, the asphalt modifier according to the present invention includes a polyfunctional functional group X represented by Chemical Formula 2 in the main chain of the vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer in order to further improve compatibility and solubility with respect to asphalt.

상기 다관능성 작용기 X는 커플링제로부터 유래된 것으로, 구체적으로 중합개시제로부터 개시된 음이온 말단을 가진 고분자 사슬인 리빙 음이온(living anion) 또는 유기 금속 화합물 존재 하에서 커플링제와 아스팔트 개질제로 사용 가능한 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체 간의 반응에 의해 형성될 수 있다. 특히, 본 발명의 아스팔트 개질제는 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체 주쇄에 상기 화학식 2로 표시되는 다관능성 작용기 X를 도입함으로써 아스팔트 개질제가 극성을 나타내어 아스팔트 조성물에 빠른 속도로 충분히 용해됨으로써 아스팔트 조성물과의 상용성을 높이는 역할을 한다. 이에 따라, 아스팔트 개질제가 아스팔트 조성물 내 균일하게 혼련되기 때문에 아스팔트 개질제 첨가에 따른 아스팔트 조성물의 물성 개선 효과를 충분히 얻을 수 있다.The polyfunctional functional group X is derived from a coupling agent, and specifically, a vinyl aromatic hydrocarbon that can be used as a coupling agent and an asphalt modifier in the presence of a living anion or an organometallic compound, a polymer chain having an anionic end initiated from a polymerization initiator. -It can be formed by reaction between conjugated diene block copolymers. In particular, the asphalt modifier of the present invention exhibits polarity by introducing the polyfunctional functional group X represented by Formula 2 into the main chain of the vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer, so that the asphalt modifier is sufficiently dissolved in the asphalt composition at a rapid rate, It serves to increase the compatibility of the product. Accordingly, since the asphalt modifier is uniformly kneaded in the asphalt composition, the effect of improving physical properties of the asphalt composition according to the addition of the asphalt modifier can be sufficiently obtained.

상기 다관능성 작용기 X는 화학식 2로 표시되며, 전술한 바와 같이 상기 화학식 2에서 R1 및 R2는 서로 같거나 다르며, 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬기, C1 내지 C20의 알콕시기, C3 내지 C20의 사이클로알킬기 또는 C6 내지 C20의 아릴기 중에서 선택되거나; 또는 상기 R1 및 R2는 서로 연결되어 5환 또는 6환의 지방족 고리 또는 방향족 고리이다. 바람직하기로, 상기 R1 및 R2는 각각 C1 내지 C4의 알킬기, C3 내지 C7의 사이클로알킬기 또는 C6 내지 C12의 아릴기이거나, 서로 연결되어 피페리딘기, 피페라진기, 피롤리딘기 또는 모르폴린기일 수 있다.The multifunctional functional group X is represented by Formula 2, and R 1 and R 2 in Formula 2 are the same as or different from each other as described above, and each independently a C1 to C20 alkyl group, a C1 to C20 alkoxy group, and C3 to C20 It is selected from a cycloalkyl group or a C6 to C20 aryl group; Or the R 1 and R 2 are linked to each other to be a 5- or 6-ring aliphatic or aromatic ring. Preferably, R 1 and R 2 are each a C1 to C4 alkyl group, a C3 to C7 cycloalkyl group, or a C6 to C12 aryl group, or are connected to each other to form a piperidine group, piperazine group, pyrrolidine group, or morpholine. It can be a flag.

상기 다관능성 작용기 X는 극성을 나타내는 3차 아민기와 하이드록시기를 포함하고 있으므로 아스팔트의 극성기와의 반응성을 높여 상용성과 용해성이 개선될 수 있다. 구체적으로, 종래 커플링제로 사용하는 디클로로디메틸실란이 두 개의 메틸기만을 포함하는 것에 비해 본 발명은 상기 다관능성 작용기 X를 포함하는 커플링제를 사용하여 아스팔트 개질제에 3차 아민기와 하이드록시기를 를 도입함에 따라 아스팔트의 극성기와 높은 반응성을 나타내어 아스팔트와 우수한 상용성을 가질 수 있다. 이러한 상용성의 향상은 또한 용해도의 상승을 가져온다. 이때 용해도 특성은 상분리 시험을 통해 확인이 가능하며, 하기 설명되는 표 1에 의거하여 디클로로디메틸실란으로 작용기를 도입한 아스팔트 개질제를 사용한 것 대비 우수한 용해도를 가짐을 확인할 수 있다.Since the polyfunctional functional group X includes a tertiary amine group and a hydroxy group representing polarity, compatibility and solubility may be improved by increasing reactivity with the polar group of asphalt. Specifically, compared to the conventional dichlorodimethylsilane used as a coupling agent containing only two methyl groups, the present invention introduces a tertiary amine group and a hydroxy group to the asphalt modifier using the coupling agent containing the polyfunctional functional group X. Accordingly, it exhibits high reactivity with the polar group of asphalt, so that it can have excellent compatibility with asphalt. This improvement in compatibility also leads to an increase in solubility. At this time, the solubility property can be confirmed through a phase separation test, and it can be confirmed that it has superior solubility compared to that of using an asphalt modifier in which a functional group is introduced with dichlorodimethylsilane based on Table 1 described below.

본 발명의 아스팔트 개질제에 있어서, 상기 다관능성 작용기 X의 함량은 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체 전체 중량 1에 대하여 40 내지 4700 ppm일 수 있고, 바람직하게는 100 내지 3500 ppm일 수 있다. 상기 범위 내에 해당하는 경우 아스팔트와의 상용성을 증대시킬 수 있으며 이를 포함하는 아스팔트의 사용 온도 범위, 수명 등의 물성을 향상시킬 수 있다. In the asphalt modifier of the present invention, the content of the polyfunctional functional group X may be 40 to 4700 ppm, preferably 100 to 3500 ppm, based on the total weight 1 of the vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer. If it falls within the above range, compatibility with asphalt may be increased, and physical properties such as a use temperature range and lifespan of asphalt including the same may be improved.

또한, 본 발명은 전술한 아스팔트 개질제의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing the above-described asphalt modifier.

본 발명에 따른 아스팔트 개질제의 제조방법은 비닐 방향족 탄화수소계 단량체를 탄화수소계 용매 중에서 중합개시제를 이용한 중합 반응을 통해 비닐 방향족 탄화수소 블록을 제조하는 단계; 상기 비닐 방향족 탄화수소 블록과 중합개시제 및 공액디엔 단량체를 혼합하고 중합 반응을 실시하여 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체를 제조하는 단계; 및 상기 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체와 커플링제를 혼합하여 다관능성 작용기를 커플링시키는 단계;를 포함한다.The method for preparing an asphalt modifier according to the present invention comprises: preparing a vinyl aromatic hydrocarbon block through a polymerization reaction using a polymerization initiator in a hydrocarbon-based solvent; Mixing the vinyl aromatic hydrocarbon block, a polymerization initiator, and a conjugated diene monomer and performing a polymerization reaction to prepare a vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer; And coupling a polyfunctional functional group by mixing the vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer and a coupling agent.

이하 각 단계별로 상세히 설명한다.It will be described in detail for each step below.

우선 비닐 방향족 탄화수소계 단량체를 탄화수소계 용매 중에서 중합개시제를 이용한 중합 반응을 통해 비닐 방향족 탄화수소 블록을 제조한다.First, a vinyl aromatic hydrocarbon block is prepared through a polymerization reaction using a polymerization initiator in a hydrocarbon-based solvent.

상기 비닐 방향족 탄화수소계 단량체는 전술한 바와 같이 비닐기 함유 C6 내지 C30의 방향족 탄화수소계 화합물을 포함할 수 있다. 상기 비닐 방향족 탄화수소계 단량체는 최종 제조되는 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체에서의 비닐 방향족 탄화수소 블록의 함량을 고려하여 적절한 양으로 사용될 수 있다.As described above, the vinyl aromatic hydrocarbon-based monomer may include a vinyl group-containing C6 to C30 aromatic hydrocarbon-based compound. The vinyl aromatic hydrocarbon-based monomer may be used in an appropriate amount in consideration of the content of the vinyl aromatic hydrocarbon block in the finally produced vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer.

상기 탄화수소계 용매는 후술하는 중합개시제와 반응하지 않으며, 통상적으로 중합 반응에 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 사용가능하다. 예를 들어, 상기 탄화수소계 용매는 부탄, n-펜탄, n-헥산, n-헵탄 또는 이소옥탄 등의 선형 또는 분지형 탄화수소 화합물; 사이클로펜탄, 사이클로헥산, 사이클로헵탄, 메틸 사이클로헥산, 메틸 사이클로헵탄 등의 알킬 치환 또는 비치환된 환형 탄화수소 화합물; 및 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 나프탈렌 등의 알킬 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The hydrocarbon-based solvent does not react with a polymerization initiator to be described later, and can be used without particular limitation as long as it is usually used for polymerization reaction. For example, the hydrocarbon-based solvent may be a linear or branched hydrocarbon compound such as butane, n-pentane, n-hexane, n-heptane or isooctane; Alkyl substituted or unsubstituted cyclic hydrocarbon compounds such as cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, methyl cyclohexane, and methyl cycloheptane; And one or more selected from the group consisting of alkyl substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon compounds such as benzene, toluene, xylene, and naphthalene.

또한, 상기 탄화수소 용매에는 공액디엔 단량체 중합시 비닐 함량을 조절하고 중합 속도를 향상시키기 위해 극성 용매가 추가로 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 극성 용매는 테트라하이드로퓨란, 에틸 에테르, 에트라메틸에틸렌 디아민 및 벤조퓨란으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the hydrocarbon solvent may further include a polar solvent to control the vinyl content and improve the polymerization rate during polymerization of the conjugated diene monomer. For example, the polar solvent may include at least one selected from the group consisting of tetrahydrofuran, ethyl ether, etramethylethylene diamine, and benzofuran.

상기 중합개시제는 일반적으로 음이온 중합에 사용될 수 있는 것은 특별히 한정되지 않고 사용될 수 있다.In general, the polymerization initiator may be used without any particular limitation that can be used for anionic polymerization.

상기 중합개시제는 유기 금속 화합물 또는 상기 중합개시제로부터 개시된 음이온 말단을 가진 고분자 사슬인 리빙 음이온일 수 있다.The polymerization initiator may be an organometallic compound or a living anion, which is a polymer chain having an anionic end initiated from the polymerization initiator.

상기 유기 금속 화합물은 하기 화학식 3의 유기 리튬 화합물일 수 있다:The organometallic compound may be an organolithium compound of Formula 3:

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112016120749453-pat00005
Figure 112016120749453-pat00005

(상기 화학식 3에서,(In Chemical Formula 3,

R3 은 C1 내지 C20의 지방족, 방향족 또는 알킬 치환 방향족 탄화수소기이다.)R 3 is a C1 to C20 aliphatic, aromatic or alkyl substituted aromatic hydrocarbon group.)

본 발명에 사용된 용어 “지방족 탄화수소기”는 방향족에 대한 상대적인 개념으로서 방향족 고리를 포함하지 않으며 탄소 골격을 가진 기를 의미한다.The term "aliphatic hydrocarbon group" as used herein refers to a group having a carbon skeleton without including an aromatic ring as a relative concept to aromatics.

예를 들어, 상기 유기 금속 화합물은 n-부틸리튬, sec-부틸리튬, tert-부틸리튬, 메틸리튬, 에틸리튬, 이소프로필리튬, 사이클로헥실리튬, 알릴리튬, 비닐리튬, 페닐리튬 및 벤질리튬으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.For example, the organometallic compound is n-butyllithium, sec-butyllithium, tert-butyllithium, methyllithium, ethyllithium, isopropyllithium, cyclohexyllithium, allyllithium, vinyllithium, phenyllithium and benzyllithium. It may include one or more selected from the group consisting of.

이어서, 상기 비닐 방향족 탄화수소 블록과 중합개시제 및 공액디엔 단량체를 혼합하고 중합 반응을 실시하여 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체를 제조한다.Subsequently, the vinyl aromatic hydrocarbon block, a polymerization initiator, and a conjugated diene monomer are mixed and a polymerization reaction is performed to prepare a vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer.

상기 공액디엔 단량체는 앞서 설명한 바와 같이 부타디엔계 화합물일 수 있다. 상기 공액디엔 단량체는 최종 제조되는 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체에서의 공액디엔 블록의 함량을 고려하여 적절한 양으로 사용될 수 있다.As described above, the conjugated diene monomer may be a butadiene-based compound. The conjugated diene monomer may be used in an appropriate amount in consideration of the content of the conjugated diene block in the final produced vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer.

상기 공액디엔의 중합 반응 역시 전술한 단계와 마찬가지로 음이온 중합반응에 의해 실시될 수 있다. 따라서, 상기 중합개시제는 전술한 바와 같다.The polymerization reaction of the conjugated diene may also be carried out by anionic polymerization reaction as in the above-described step. Therefore, the polymerization initiator is as described above.

전술한 2단계에 걸친 중합 반응에서 상기 중합개시제는 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체의 전체 함량을 기준으로 0.3 내지 3.3 mmol로 포함될 수 있다. 상기 중합개시제의 함량이 상기 범위 미만일 경우 분자량이 매우 커져 반응기 교반 효율이 떨어짐으로 인해 후술하는 커플링제와 반응이 잘 이루어지지 않아 다관능성 작용기를 도입하기 어려울 수 있으며, 이와 반대로 상기 범위를 초과하는 경우 후처리 공정에서 생산성이 심각하게 저하될 수 있는 단점이 있다.In the polymerization reaction over the above two steps, the polymerization initiator may be included in an amount of 0.3 to 3.3 mmol based on the total content of the vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer. If the content of the polymerization initiator is less than the above range, it may be difficult to introduce a multifunctional functional group because the reaction with the coupling agent described later is difficult due to a very high molecular weight and low reactor stirring efficiency, and on the contrary, when it exceeds the above range There is a disadvantage that productivity may be seriously deteriorated in the post-treatment process.

상기 중합 반응은 0 내지 150 ℃ 및 반응물이 액상으로 유지될 수 있는 압력범위 (0.1 내지 10 bar) 하에서 공액디엔 단량체의 소모율이 99% 이상일 때까지 수행되는 것이 바람직하다.The polymerization reaction is preferably carried out until the consumption rate of the conjugated diene monomer is 99% or more under a pressure range (0.1 to 10 bar) in which the reactant can be maintained in a liquid state from 0 to 150°C.

또한, 상기 중합 반응을 통해 전술한 비닐 방향족 탄화수소 블록과 공액디엔 블록이 교차 배열된 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체가 제조되며, 이때 상기 화학식 1에서 A 내지 C 블록 중 적어도 하나의 블록에 비닐 방향족 탄화수소 블록을 포함하는 것이 바람직하다. In addition, a vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer in which the above-described vinyl aromatic hydrocarbon block and conjugated diene block are cross-arranged is prepared through the polymerization reaction, wherein at least one block of the A to C blocks in Formula 1 It is preferred to include an aromatic hydrocarbon block.

이어서, 상기 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체와 커플링제를 혼합하여 다관능성 작용기를 상기 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체에 커플링시킨다.Subsequently, the vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer and a coupling agent are mixed to couple a polyfunctional functional group to the vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer.

상기 커플링 반응은 상기 화학식 1로 표시되는 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체 주쇄에 상기 화학식 2로 표시되는 다관능성 작용기인 X를 도입시키는 동시에 블록 공중합체간 공액디엔 블록끼리 연결시킨다.In the coupling reaction, X, which is a polyfunctional functional group represented by Formula 2, is introduced into the main chain of the vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer represented by Formula 1, and at the same time, conjugated diene blocks between the block copolymers are connected.

상기 커플링제는 전술한 화학식 2로 표시되는 다관능성 작용기 X를 포함하는 화합물이라면 특별히 한정되지 않으나, 하기 화학식 4로 표시되는 카르바모일(carbamoyl) 구조를 포함하는 화합물일 수 있다:The coupling agent is not particularly limited as long as it is a compound including the multifunctional functional group X represented by Formula 2, but may be a compound including a carbamoyl structure represented by Formula 4:

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112016120749453-pat00006
Figure 112016120749453-pat00006

(상기 화학식 4에서,(In Chemical Formula 4,

R1 및 R2는 상기에서 언급한 바와 같으며, Y는 할로겐 원소이다.)R 1 and R 2 are as mentioned above, and Y is a halogen element.)

상기 할로겐 원소는 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br) 또는 요오드(I)이며, 바람직하게는 염소이다.The halogen element is fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br) or iodine (I), preferably chlorine.

구체적으로, 상기 커플링제는 에틸(메틸)카르밤 클로라이드(ethyl(methyl)carbamic chloride), 디메틸카르밤 클로라이드(dimethylcarbamic chloride), 디에틸카르밤 클로라이드(diethylcarbamic chloride), N,N-디이소프로필카르밤 클로라이드(N,N-diisopropylcarbamic chloride), 메틸(페닐)카르밤 클로라이드(methyl(phenyl)carbamic chloride), 디페닐카르밤 클로라이드(diphenylcarbamic chloride), 벤질(메틸)카르밤 클로라이드(benzyl(methyl)carbamic chloride), 4-모르폴린카르보닐 클로라이드(4-morpholinecarbonyl chloride), 4-메틸-1-피페라진카르보닐 클로라이드(4-methyl-1-piperazinecarbonyl chloride), 1-피페리딘카르보닐 클로라이드(1-piperidinecarbonyl chloride), 1-피롤리딘카르보닐 클로라이드(1-pyrrolidinecarbonyl chloride), 4-메틸-1-피페라진카르보닐 클로라이드(4-methyl-1-piperazinecarbonyl chloride)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 커플링제는 에틸(메틸)카르밤 클로라이드, 디메틸카르밤 클로라이드, 메틸(페닐)카르밤 클로라이드(methyl(phenyl)carbamic chloride), 4-모르폴린카르보닐 클로라이드(4-morpholinecarbonyl chloride) 및 4-메틸-1-피페라진카르보닐 클로라이드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.Specifically, the coupling agent is ethyl (methyl) carbamic chloride (ethyl (methyl) carbamic chloride), dimethyl carbamic chloride (dimethylcarbamic chloride), diethylcarbamic chloride (diethylcarbamic chloride), N,N-diisopropylcar Chestnut chloride (N,N-diisopropylcarbamic chloride), methyl (phenyl) carbamic chloride, diphenylcarbamic chloride, benzyl (methyl) carbamic chloride chloride), 4-morpholinecarbonyl chloride, 4-methyl-1-piperazinecarbonyl chloride, 1-piperidinecarbonyl chloride (1- piperidinecarbonyl chloride), 1-pyrrolidinecarbonyl chloride, 4-methyl-1-piperazinecarbonyl chloride, and at least one selected from the group consisting of can do. Preferably, the coupling agent is ethyl (methyl) carbam chloride, dimethyl carbam chloride, methyl (phenyl) carbamic chloride (methyl (phenyl) carbamic chloride), 4-morpholinecarbonyl chloride (4-morpholinecarbonyl chloride) and It may be one or more selected from the group consisting of 4-methyl-1-piperazinecarbonyl chloride.

상기 커플링제는 전술한 과정을 통해 제조된 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체에서의 블록 말단의 음이온 활성 부위와 반응하여 블록 공중합체간 공액디엔 블록 사이를 연결시키는 동시에 관능화 반응을 수행할 수 있다.The coupling agent may react with an anionic active site at the block end of the vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer prepared through the above-described process to link between the conjugated diene blocks between the block copolymers and perform a functionalization reaction. .

상기와 같은 커플링 반응을 통해 상기 화학식 1의 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체가 제조된다. 이때 커플링 반응의 결과로 얻어지는 수득물에는 커플링 반응을 하지 않은 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체가 혼합되어 존재할 수 있다.Through the coupling reaction as described above, the vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer of Formula 1 is prepared. At this time, in the product obtained as a result of the coupling reaction, a vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer not subjected to a coupling reaction may be mixed and present.

또한, 본 발명은 아스팔트, 가교제 및 전술한 아스팔트 개질제를 포함하는 개질 아스팔트 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a modified asphalt composition comprising asphalt, a crosslinking agent and the above-described asphalt modifier.

상기 아스팔트는 원유를 정제하여 얻어지는 잔류물로, 주로 수소 및 탄소로 구성되어 있고, 소량의 질소, 황 또는 산소가 결합된 탄화수소화합물로 이루어져 있다. 상기 아스팔트는 통상의 것으로 천연 및 석유에서 나오는 아스팔트 모두를 포함하며 특별히 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 아스팔트는 천연 아스팔트(Buton natural asphalt), 스트레이트 아스팔트(stright asphalt), 블로운 아스팔트(blown asphalt), 구스 아스팔트(guss asphalt), 컷백 아스팔트(cutback asphalt), 유화 아스팔트, 피지(PG) 등급 아스팔트 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 스트레이트 아스팔트일 수 있다.The asphalt is a residue obtained by refining crude oil, mainly composed of hydrogen and carbon, and composed of a hydrocarbon compound in which a small amount of nitrogen, sulfur or oxygen is bound. The asphalt is conventional and includes both natural and petroleum asphalt, and is not particularly limited. For example, the asphalt is natural asphalt (buton natural asphalt), straight asphalt (stright asphalt), blown asphalt (blown asphalt), goose asphalt (guss asphalt), cutback asphalt (cutback asphalt), emulsified asphalt, sebum (PG) ) Grade asphalt, and the like, and preferably straight asphalt.

상기 스트레이트 아스팔트는 원유를 상압증류탑에서 증류시킨 수 상압잔사유를 다시 감압증류하여 얻은 최종 잔류분으로서 분해되지 않는 역청질이 많이 함유되어 있는데 다양한 석유계 아스팔트의 원료로 사용될 수 있다. 상기 스트레이트 아스팔트는 당업계에서 통상적으로 수행하는 방법을 통해 직접 제조하거나 시판되고 있는 제품을 사용할 수 있다. 상용화되어 시판되고 있는 스트레이트 아스팔트로는 SK에너지 또는 GS칼텍스 등에서 제공하는 AP-3, AP-5 등이 있다.The straight asphalt is a final residue obtained by distilling crude oil from an atmospheric pressure distillation column under reduced pressure again, and contains a lot of bitumen that is not decomposed, and can be used as a raw material for various petroleum-based asphalt. The straight asphalt may be manufactured directly or commercially available products through a method commonly performed in the art. Commercially available straight asphalt includes AP-3 and AP-5 provided by SK Energy or GS Caltex.

상기 아스팔트는 전체 함량 중에 1 내지 40%, 구체적으로 5 내지 30 %의 아스팔텐을 포함할 수 있다.The asphalt may contain 1 to 40%, specifically 5 to 30% of asphaltene in the total content.

상기 아스팔트 개질제는 아스팔트와의 상용성을 개선하기 위한 것으로 전술한 바를 따른다.The asphalt modifier is for improving compatibility with asphalt and follows the above description.

상기 가교제는 전술한 아스팔트 개질제의 아스팔트에 대한 상용성이 보다 높아지도록 도모하는 역할을 한다. 상기 가교제로는 황 또는 황산철을 함유하는 황 화합물이면 특별히 제한하지 않으며, 그 대표적인 예로 황 원소를 들 수 있다.The crosslinking agent serves to improve the compatibility of the above-described asphalt modifier with asphalt. The crosslinking agent is not particularly limited as long as it is a sulfur compound containing sulfur or iron sulfate, and a representative example thereof is elemental sulfur.

일례로, 본 발명에서 제시하는 개질 아스팔트 조성물은 아스팔트 개질제 1 내지 10 중량부, 아스팔트 87 내지 98.95 중량부 및 가교제 0 내지 3 중량부를 포함할 수 있다. For example, the modified asphalt composition presented in the present invention may include 1 to 10 parts by weight of an asphalt modifier, 87 to 98.95 parts by weight of an asphalt, and 0 to 3 parts by weight of a crosslinking agent.

상기 범위 내에서 아스팔트 조성물의 우수한 저장 안정성을 확보할 수 있다. 만약, 상기 아스팔트 개질제의 함량이 상기의 범위를 초과하는 경우 개질 아스팔트 조성물의 제조 원가가 상승하고, 상기 가교제의 함량이 상기의 범위를 초과하는 경우 과도한 가교 반응으로 인해 개질 아스팔트의 탄성을 잃고 젤화 (gelation) 되는 현상이 나타난다. 반면, 아스팔트 개질제 및 가교제의 각각의 함량이 상기의 범위 미만인 경우 아스팔트 개질 정도가 낮아 개질 아스팔트의 고온 물성 및 탄성이 저하되는 단점이 있다.It is possible to secure excellent storage stability of the asphalt composition within the above range. If the content of the asphalt modifier exceeds the above range, the production cost of the modified asphalt composition increases, and when the content of the crosslinker exceeds the above range, the modified asphalt loses elasticity due to excessive crosslinking reaction and gelation ( gelation). On the other hand, when the content of each of the asphalt modifier and the crosslinking agent is less than the above range, the degree of asphalt modification is low, so that high temperature properties and elasticity of the modified asphalt are deteriorated.

또한, 상기 화학식 1의 아스팔트 개질제, 가교제 및 아스팔트를 고속 전단 믹서기와 저속 전단 믹서기로 아스팔트와 배합하여 본 발명에 따른 개질 아스팔트 조성물을 얻는다.In addition, the asphalt modifier, crosslinking agent, and asphalt of Formula 1 are mixed with asphalt using a high-speed shear mixer and a low-shear mixer to obtain a modified asphalt composition according to the present invention.

상기 가교제는 황 또는 황산철을 함유하는 황 화합물이면 특별히 제한하지 않으며, 그 대표적인 예로 황 원소를 들 수 있다.The crosslinking agent is not particularly limited as long as it is a sulfur compound containing sulfur or iron sulfate, and a representative example thereof is elemental sulfur.

상기 아스팔트 조성물은 가황 조건하에서 상기 개질제가 약 4 내지 5 중량%로 포함된 경우, 이를 기준으로 용융속도가 1 내지 10 시간인 것이 바람직하고, 1 내지 8 시간 것이 보다 바람직하다. 즉, 이 범위 내에서 아스팔트 조성물의 물성 균형이 뛰어난 효과가 있다.When the asphalt composition contains about 4 to 5% by weight of the modifier under vulcanization conditions, the melting rate is preferably 1 to 10 hours, and more preferably 1 to 8 hours based on this. That is, within this range, there is an effect of excellent balance of physical properties of the asphalt composition.

일례로, 상기 개질 아스팔트 조성물의 배합 과정은 다음과 같다. 아스팔트를 1L 용기에 넣고 온도 150 내지 170 ℃, 바람직하기로 160 내지 165 ℃로 30분 내지 2시간, 바람직하기로 40분 이상 유지하여 충분히 용융상태로 되었을 때 아스팔트 내로 상기의 화학식 1의 아스팔트 개질제를 교반속도를 서서히 증가하면서 넣는다. 이때 고속 전단 믹서기 속도를 2,500 rpm 유지하여 180 내지 195 ℃, 바람직하기로 190 ℃로 조절하면서 1 시간 동안 교반한다. 이후 임펠러(Impeller) 형태의 교반기로 옮겨 동일 온도로 250 rpm을 유지하며 추가 4시간 이상, 바람직하기로 5 내지 8 시간 동안 교반하며 일정한 시간별로 개질 아스팔트 조성물을 샘플링하여 물성을 측정한다. 이때 일정한 시간별로 개질 아스팔트 조성물을 샘플링하여 물성을 측정한다. 구체적으로, 개질 아스팔트 조성물을 배합 시간별로 알루미늄 재질의 튜브에 샘플링하여 180 ℃의 오븐에 일정시간 보관한 후 알류미늄 튜브의 상층과 하층의 연화점 차이로 용해성을 확인하였다.As an example, the blending process of the modified asphalt composition is as follows. Put the asphalt in a 1L container and keep the asphalt at a temperature of 150 to 170°C, preferably 160 to 165°C for 30 minutes to 2 hours, preferably for 40 minutes or longer to sufficiently molten the asphalt modifier of the above formula 1 into the asphalt. Add while gradually increasing the stirring speed. At this time, the speed of the high-speed shear mixer is maintained at 2,500 rpm and stirred for 1 hour while adjusting to 180 to 195 °C, preferably 190 °C. Thereafter, it was transferred to an impeller-type stirrer and maintained at 250 rpm at the same temperature, stirred for an additional 4 hours or more, preferably 5 to 8 hours, and the modified asphalt composition was sampled at regular intervals to measure physical properties. At this time, the modified asphalt composition is sampled at regular intervals to measure physical properties. Specifically, the modified asphalt composition was sampled in an aluminum tube for each mixing time and stored in an oven at 180° C. for a certain period of time, and the solubility was confirmed by the difference in softening points between the upper and lower layers of the aluminum tube.

상기 본 발명의 개질 아스팔트 조성물은 연화점 65 ℃, 점도 3,000 cPs 이하의 점도 범위를 가질 수 있다. 이때, 상기 점도는 어떠한 특정 범위에 한정되지 않고, 점도는 3,000 cPs 이하로 작을수록 바람직할 수 있다. 예컨대, 상기 점도는 300 내지 3,000 cPs 범위일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The modified asphalt composition of the present invention may have a softening point of 65° C. and a viscosity range of 3,000 cPs or less. In this case, the viscosity is not limited to any specific range, and the viscosity may be preferably as small as 3,000 cPs or less. For example, the viscosity may be in the range of 300 to 3,000 cPs, but is not limited thereto.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.

실시예Example 1: 아스팔트 1: asphalt 개질제Modifier 및 아스팔트 조성물 제조 And asphalt composition preparation

(1) 아스팔트 (1) asphalt 개질제의Modifier 제조 Produce

질소로 치환된 10 ℓ의 반응기에 정제된 사이클로헥산 4,287 g 및 스티렌 273 g을 투입하고 교반하면서 60 ℃로 승온하였다. 60 ℃에서 상기 사이클로헥산과 스티렌 혼합용액에 n-부틸리튬 1.15 g을 투입하여 스티렌 블록을 중합한 다음, 여기에 부타디엔 607.5 g을 투입하고, 상기 부타디엔이 완전히 소모될 때까지 중합하였다.4,287 g of purified cyclohexane and 273 g of styrene were added to a 10 liter reactor substituted with nitrogen, and the temperature was raised to 60°C while stirring. 1.15 g of n-butyllithium was added to the mixed solution of cyclohexane and styrene at 60° C. to polymerize a styrene block, and then 607.5 g of butadiene was added thereto, followed by polymerization until the butadiene was completely consumed.

상기 중합 반응 완료 후 커플링제로서 4-모르폴린카르보닐 클로라이드 1.12 g을 투입하여 커플링 반응을 실시하였다.After completion of the polymerization reaction, 1.12 g of 4-morpholinecarbonyl chloride was added as a coupling agent to perform a coupling reaction.

이어서, 반응 종결제로 물 0.2 g을 투입하여 반응 활성을 제거한 후, 혼합 용액에 산화방지제인 1차 산화방지제와 2차 산화방지제가 혼합시킨 용액 6.16 g를 중합 용액에 첨가하여 중량평균 분자량이 약 110 ㎏/mol 이고, 스티렌 블록 함량은 31 중량%인 선형 스티렌-부타디엔 블록 공중합체를 제조하였다.Subsequently, after adding 0.2 g of water as a reaction terminator to remove the reaction activity, 6.16 g of a solution of a mixture of the primary antioxidant and the secondary antioxidant, which is an antioxidant, was added to the polymerization solution to obtain a weight average molecular weight of about 110. A linear styrene-butadiene block copolymer in kg/mol and a styrene block content of 31% by weight was prepared.

이때, 중량평균분자량은 각각의 고분자 펠렛 샘플을 테트라하이드로퓨란 (THF)에 30분간 녹인 후 GPC (Gel permeation chromatography, waters사)에 로딩하여 흘려준 후, PS (polystyrene) 표준의 표준분자량과 비교하여 분자량을 측정하였다.At this time, the weight average molecular weight is determined by dissolving each polymer pellet sample in tetrahydrofuran (THF) for 30 minutes, loading it on GPC (Gel permeation chromatography, waters) and flowing, and then comparing it with the standard molecular weight of the PS (polystyrene) standard. The molecular weight was measured.

이어서, 상기 반응 용액에서 블록 공중합체만을 회수하기 위해서 일반적으로 스트리핑(Stripping)의 과정을 수행하였다. 구체적으로, 3 ℓ의 물에 분산제인 Tamol (BASF) 0.7 g과 CaCl2 0.5 g을 넣고 끓인 후, 상기 블록 공중합체를 포함하는 용액을 천천히 끓는 물에 천천히 투입하여 블록 공중합체를 물에서 응집시켰다. 응집된 블록 공중합체를 60 ℃ 오븐에서 16 시간 건조하여 스티렌-부타디엔 블록 공중합체 펠렛을 제조하였다.Subsequently, in order to recover only the block copolymer from the reaction solution, a stripping process was generally performed. Specifically, 0.7 g of Tamol (BASF) as a dispersant and 0.5 g of CaCl 2 were added to 3 ℓ of water and boiled, and then the solution containing the block copolymer was slowly added to slowly boiling water to aggregate the block copolymer in water. . The agglomerated block copolymer was dried in an oven at 60° C. for 16 hours to prepare styrene-butadiene block copolymer pellets.

(2) 아스팔트 조성물의 제조(2) Preparation of asphalt composition

배합 용기(heating mantle) 내에 아스팔트(AP-5, SK) 500g을 투입하고, 190 ℃에서 2,500 rpm의 고속의 전단속도로 교반하면서 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 각각의 아스팔트 개질제를 각각 아스팔트 조성물 총 중량에 대해 4.5 중량%의 함량으로 첨가하였다. 500 g of asphalt (AP-5, SK) was put in a mixing container (heating mantle), and each asphalt modifier prepared in the above Examples and Comparative Examples was added to each asphalt composition while stirring at a high shear rate of 2,500 rpm at 190°C. It was added in an amount of 4.5% by weight based on the total weight.

이어서, 1 시간 후 250 rpm의 낮은 전단속도로 교반하였다. 이때 형광현미경으로 관찰하면서 4 시간동안 교반하여 아스팔트 조성물을 제조하였다.Then, after 1 hour, the mixture was stirred at a low shear rate of 250 rpm. At this time, an asphalt composition was prepared by stirring for 4 hours while observing with a fluorescence microscope.

실시예Example 2 : 아스팔트 2: asphalt 개질제Modifier 및 아스팔트 조성물 제조 And asphalt composition preparation

상기 실시예 1의 커플링제인 4-모르폴린카르보닐 클로라이드를 사용하는 대신 4-메틸-1-피페라진카르보닐 클로라이드 1.04 g을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 중량평균 분자량이 약 110 ㎏/mol 이고, 스티렌 블록 함량은 31 중량%인 스티렌-부타디엔 블록 공중합체 펠렛을 제조하였다.Weight average molecular weight in the same manner as in Example 1, except that 1.04 g of 4-methyl-1-piperazinecarbonyl chloride was used instead of using 4-morpholinecarbonyl chloride, which is the coupling agent of Example 1. Styrene-butadiene block copolymer pellets of about 110 kg/mol and a styrene block content of 31% by weight were prepared.

이어, 실시예 1과 동일하게 수행하여 아스팔트 조성물을 제조하였다.Subsequently, an asphalt composition was prepared in the same manner as in Example 1.

실시예Example 3 : 아스팔트 3: asphalt 개질제Modifier 및 아스팔트 조성물 제조 And asphalt composition preparation

상기 실시예 1의 커플링제인 4-모르폴린카르보닐 클로라이드를 사용하는 대신 디메틸카르밤 클로라이드 0.79 g을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 중량평균 분자량이 약 110 ㎏/mol 이고, 스티렌 블록 함량은 31 중량%인 스티렌-부타디엔 블록 공중합체 펠렛을 제조하였다.The weight average molecular weight was about 110 kg/mol in the same manner as in Example 1, except that 0.79 g of dimethylcarbam chloride was used instead of the coupling agent of Example 1, 4-morpholinecarbonyl chloride. , A styrene block content of 31% by weight of styrene-butadiene block copolymer pellets were prepared.

이어, 실시예 1과 동일하게 수행하여 아스팔트 조성물을 제조하였다.Subsequently, an asphalt composition was prepared in the same manner as in Example 1.

비교예Comparative example 1 : 아스팔트 1: asphalt 개질제Modifier 및 아스팔트 조성물 제조 And asphalt composition preparation

상기 실시예 1의 커플링제인 4-모르폴린카르보닐 클로라이드를 사용하는 대신 디클로로디메틸실란을 0.82 g을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 중량평균 분자량이 약 110 ㎏/mol 이고, 스티렌 블록 함량은 31 중량%인 스티렌-부타디엔 블록 공중합체 펠렛을 제조하였다.The weight average molecular weight was about 110 kg/mol in the same manner as in Example 1, except that 0.82 g of dichlorodimethylsilane was used instead of using 4-morpholinecarbonyl chloride, the coupling agent of Example 1, , A styrene block content of 31% by weight of styrene-butadiene block copolymer pellets were prepared.

이어, 실시예 1과 동일하게 수행하여 아스팔트 조성물을 제조하였다.Subsequently, an asphalt composition was prepared in the same manner as in Example 1.

실험예Experimental example 1: 개질 아스팔트 조성물의 물성 평가 1: Evaluation of physical properties of the modified asphalt composition

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 아스팔트 개질제를 포함하는 개질 아스팔트 조성물의 물성을 하기 방법으로 측정하였고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The physical properties of the modified asphalt composition including the asphalt modifier prepared in Examples and Comparative Examples were measured by the following method, and the results are shown in Table 1 below.

(1) 연화점(1) softening point

연화점은 ASTM (American Society Testing and Materials) D36에 따라 측정한 개질 아스팔트의 고온 물성 척도로, 1분당 5 ℃씩 물 또는 글리세린 가열시 이에 의해 시편이 연화하기 시작하여 시편 위에 위치한 직경 9.525 mm, 무게 3.5 g의 구슬이 1 인치만큼 처졌을 때 온도를 측정하였다.The softening point is a measure of the high-temperature properties of the modified asphalt measured according to ASTM (American Society Testing and Materials) D36. When heated at 5 ℃ per minute with water or glycerin, the specimen begins to soften and is located on the specimen with a diameter of 9.525 mm and a weight of 3.5. The temperature was measured when g of beads were sagging by 1 inch.

(2) (2) 상분리Phase separation 온도 Temperature

알루미늄 튜브에 개질 아스팔트 조성물 50 g을 개량하고, 180 ℃의 오븐에서 72 시간 방치한 후, 삼등분하여 윗부분과 아랫부분의 연화점을 ASTM D36 방법으로 측정하고 그 온도 차이를 계산하였다.50 g of the modified asphalt composition was improved in an aluminum tube, left in an oven at 180° C. for 72 hours, and then divided into three parts, and the softening points of the upper part and the lower part were measured by ASTM D36 method, and the temperature difference was calculated.

(3) 점도(3) viscosity

점도는 Brookfield DV-II+ Pro Model 을 사용하여 스핀들 27의 조건으로 ASTM D4402에 따라 135 ℃, 160 ℃ 및 180 ℃에서 측정하였다. Viscosity was measured at 135° C., 160° C. and 180° C. according to ASTM D4402 under the condition of spindle 27 using a Brookfield DV-II+ Pro Model.

교반시간
(hr)
Stirring time
(hr)
실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 비교예 1Comparative Example 1
연화점
(℃)
Softening point
(℃)
33 83.483.4 83.883.8 84.084.0 8686
44 76.676.6 76.876.8 77.277.2 85.885.8 55 65.065.0 65.265.2 65.665.6 82.182.1 상분리 온도
(T, ℃)
Phase separation temperature
(T, ℃)
33 16.416.4 15.815.8 18.018.0 33.133.1
44 7.37.3 6.56.5 8.08.0 21.421.4 55 1.51.5 0.20.2 1.81.8 4.04.0 점도
(cps)
Viscosity
(cps)
135 ℃135 ℃ 55 16251625 16301630 16351635 16751675
160 ℃160 ℃ 590590 595595 600600 625625 180 ℃180 ℃ 300300 305305 305305 315315

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 비교예 1의 개질 아스팔트 조성물에 비하여 본 발명에 따른 아스팔트 개질제를 포함하는 개질 아스팔트 조성물의 경우 연화점, 점도 및 탄성회복률 등의 개질 아스팔트의 기본 물성 저하 없이 상분리 온도가 크게 낮아져 아스팔트 조성물에 대한 용해성이 매우 향상됨을 확인할 수 있었다.As shown in Table 1, compared to the modified asphalt composition of Comparative Example 1, in the case of the modified asphalt composition containing the asphalt modifier according to the present invention, the phase separation temperature was large without deteriorating the basic physical properties of the modified asphalt such as softening point, viscosity, and elastic recovery rate. It was confirmed that the solubility in the asphalt composition was greatly improved due to the lowering.

본 발명에 따라 특정 다관능성 작용기를 도입한 스티렌 부타디엔 블록 공중합체를 포함하는 실시예 1의 개질 아스팔트 조성물은 동일 교반시간 하에서 비교예 1에 비해 상분리 온도가 50 % 이상 감소하였으며, 이를 통해 개질 아스팔트 조성물의 저장안정성이 우수함을 확인할 수 있었다.The modified asphalt composition of Example 1 comprising a styrene butadiene block copolymer having a specific multifunctional functional group according to the present invention reduced the phase separation temperature by 50% or more compared to Comparative Example 1 under the same stirring time, through which the modified asphalt composition It was confirmed that the storage stability of was excellent.

본 발명의 아스팔트 개질제는 아스팔트 조성물과의 상용성이 높아 우수한 고온 물성을 유지하면서 저장 안정성을 효과적으로 개질시킨 아스팔트 조성물을 제공할 수 있다.The asphalt modifier of the present invention has high compatibility with the asphalt composition and can provide an asphalt composition in which storage stability is effectively modified while maintaining excellent high-temperature properties.

Claims (9)

아스팔트, 가교제 및 아스팔트 개질제를 포함하는 아스팔트 조성물에 있어서,
상기 아스팔트 개질제는 하기 화학식 1로 표시되며, 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체 주쇄 및 이에 결합된 다관능성 작용기 X를 포함하고,
상기 다관능성 작용기 X는 4-메틸-1-피페라진카르보닐 클로라이드를 포함하는 커플링제로부터 유래되며,
상기 아스팔트 조성물은 5 시간 교반 시의 상분리 온도가 0.2 ℃ 이상 1.5 ℃ 미만인 아스팔트 조성물:
[화학식 1]
Figure 112020119120594-pat00007

(상기 화학식 1에서,
A 내지 C 블록은 서로 독립적으로 비닐 방향족 탄화수소 블록 또는 공액디엔 블록이고, X는 다관능성 작용기이고, m, n 및 o는 0 이상의 정수이며, m+n+o는 2 이상이고, p는 0<p≤3의 정수이다.).
In the asphalt composition comprising asphalt, a crosslinking agent and an asphalt modifier,
The asphalt modifier is represented by the following formula (1), and includes a vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer main chain and a multifunctional functional group X bonded thereto,
The multifunctional functional group X is derived from a coupling agent containing 4-methyl-1-piperazinecarbonyl chloride,
The asphalt composition is an asphalt composition having a phase separation temperature of 0.2 °C or more and less than 1.5 °C when stirred for 5 hours:
[Formula 1]
Figure 112020119120594-pat00007

(In Formula 1,
A to C blocks are each independently a vinyl aromatic hydrocarbon block or a conjugated diene block, X is a polyfunctional functional group, m, n and o are integers of 0 or more, m+n+o is 2 or more, and p is 0< It is an integer of p≤3.).
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 비닐 방향족 탄화수소 블록은 스티렌, 알파-메틸스티렌, 3-메틸스티렌, 4-메틸스티렌, 4-프로필스티렌, 4-사이클로헥실스티렌 및 4-(파라-메틸페닐)스티렌으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 조성물.
The method of claim 1,
The vinyl aromatic hydrocarbon block is at least one selected from the group consisting of styrene, alpha-methylstyrene, 3-methylstyrene, 4-methylstyrene, 4-propylstyrene, 4-cyclohexylstyrene, and 4-(para-methylphenyl)styrene. Asphalt composition comprising a.
제1항에 있어서,
상기 공액디엔 블록은 1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 및 2-페닐-1,3-부타디엔으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 조성물.
The method of claim 1,
The conjugated diene block is an asphalt composition comprising at least one selected from the group consisting of 1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, and 2-phenyl-1,3-butadiene .
제1항에 있어서,
상기 X는 전체 블록 공중합체 총 중량 1을 기준으로 40 내지 4,700 ppm인 것을 특징으로 하는 아스팔트 조성물.
The method of claim 1,
Wherein X is an asphalt composition, characterized in that 40 to 4,700 ppm based on the total weight of the total block copolymer 1.
제1항에 있어서,
상기 아스팔트 개질제의 중량평균 분자량은 15,000 내지 500,000 g/mol인 것을 특징으로 하는 아스팔트 조성물.
The method of claim 1,
Asphalt composition, characterized in that the weight average molecular weight of the asphalt modifier is 15,000 to 500,000 g/mol.
제1항에 있어서,
상기 아스팔트 개질제는 비닐 방향족 탄화수소계 단량체를 탄화수소계 용매 중에서 중합개시제를 이용한 중합 반응을 통해 비닐 방향족 탄화수소 블록을 제조하는 단계;
상기 비닐 방향족 탄화수소 블록과 중합개시제 및 공액디엔 단량체를 혼합하고 중합 반응을 실시하여 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체를 제조하는 단계; 및
상기 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체와 커플링제를 혼합하여 다관능성 작용기를 커플링시키는 단계;를 포함하는 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 아스팔트 조성물.
The method of claim 1,
The asphalt modifier comprises the steps of preparing a vinyl aromatic hydrocarbon block through a polymerization reaction of a vinyl aromatic hydrocarbon-based monomer in a hydrocarbon-based solvent using a polymerization initiator;
Mixing the vinyl aromatic hydrocarbon block, a polymerization initiator, and a conjugated diene monomer and performing a polymerization reaction to prepare a vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer; And
Asphalt composition, characterized in that produced by a manufacturing method comprising; mixing the vinyl aromatic hydrocarbon-conjugated diene block copolymer and a coupling agent to couple a multifunctional functional group.
제7항에 있어서,
상기 커플링제는 4-메틸-1-피페라진카르보닐 클로라이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 조성물.
The method of claim 7,
Asphalt composition, characterized in that the coupling agent comprises 4-methyl-1-piperazinecarbonyl chloride.
삭제delete
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