KR20070058554A - 아스팔트 조성물 및 아스팔트 콘크리트에 사용되는 중합체 - Google Patents

아스팔트 조성물 및 아스팔트 콘크리트에 사용되는 중합체 Download PDF

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KR20070058554A
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KR1020077007228A
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다니엘 그레이브스
피터 보에르너
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화이어스톤 폴리머스, 엘엘씨
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Abstract

나프텐계 아스팔트 및 고-비닐 블록 공중합체를 포함하는 개질된 아스팔트 조성물이 제공된다. 개질된 아스팔트 조성물은 나프텐계 아스팔트와 고-비닐 블록 공중합체를 조합함으로써 제조된다. 더욱이, 아스팔트 콘크리트가 제공되고, 그러한 콘크리트는 아스팔트, 기능화된 블록 공중합체, 및 규토질 골재를 포함한다. 이블록 공중합체가 제공되고, 그러한 공중합체는 콘쥬게이트된 비닐 방향족 유닛을 포함하는 비닐 블록, 콘쥬게이트된 디엔 유닛을 포함하는 디엔 블록을 포함하고, 비닐 블록과 디엔 블록 사이에 테이퍼된 블록 섹션이 실질적으로 없고, 여기서 이블록 공중합체는 적어도 20%의 비닐 함량 및 적어도 약 50,000의 분자량을 포함한다.
나프텐계, 고비닐, 아스팔트, 개질

Description

아스팔트 조성물 및 아스팔트 콘크리트에 사용되는 중합체 {POLYMERS AND THEIR USE IN ASPHALT COMPOSITIONS AND ASPHALT CONCRETES}
본원 발명은 2004년 10월 24일자로 출원된 임시 특허 출원 제60/615,438호에 관련한다. 이 관련 임시 특허 출원의 전체 개시 내용을 참고 문헌으로서 본원에 인용한다.
본 발명은 아스팔트 조성물 및 아스팔트 콘크리트에 사용되는 중합체에 관한 것이다.
도로 표면을 제조하는데 유용한 조성물들을 형성하기 위해 역청(bitumen) 조성물들, 특히 아스팔트 조성물들과 골재(aggregate)를 조합하는 것은 공지되어 있다. 아스팔트와 골재의 혼합물은 아스팔트 콘크리트라 언급될 수 있다. 아스팔트는 골재를 위한 결합재로서 작용한다. 따라서, 결합재와 골재 간의 상호 작용이 바람직하다.
아스팔트 자체는 중합체에 의해 강화되거나 또는 개질될 수 있다. 이 중합체는 침투성, 연화점, 거칠기, 점착력 및 내열성 등의 아스팔트의 많은 특성들을 개선시킬 수 있다. 공지된 중합체들 또는 중합성 부가제들은 디엔 중합체 블록들 및 비닐 방향족 중합체 블록들을 갖는 암들을 포함하는 대칭적 라디칼 블록 공중합 체들; 모노알킬 방향족 탄화수소 단량체 및 콘쥬게이트된 디올레핀의 블록 공중합체들; 올레핀 단독 중합체들 및 공중합체들, 특히 1-부텐 단독 중합체 및 공중합체; 이소올레핀 단독 중합체들을 포함한다.
아스팔트 콘크리트들은 도로 표면의 제조에 유용한 것으로 입증되었지만, 결함은 부득이하다. 결함은 일반적으로 블리딩(bleeding), 편평화(flatting up), 크래킹(cracking) 및 칩 손실(chip loss)을 통해 발생한다. 결함이 있기까지의 시간은 교통량 및 중량 등의 여러 가지 요인들 및 기온 및 강수량 등의 여러 가지 기후 요인들에 따라 변화한다. 불행하게도, 결함은 원하는 것보다 더 단기간에 빈번히 발생한다.
따라서, 아스팔트 조성물들 및 아스팔트 콘크리트들을 개선시키는 것이 지속적으로 필요하다.
일반적으로, 본 발명은 나프텐계 아스팔트; 및 고-비닐 블록 공중합체를 포함하는 개질된 아스팔트 조성물을 제공한다.
본 발명은 나프텐계 아스팔트 및 고-비닐 블록 공중합체를 조합한 생성물을 포함하는 개질된 아스팔트 조성물을 추가로 제공한다.
본 발명은 또한 나프텐계 아스팔트 및 고-비닐 블록 공중합체를 조합하는 단계를 포함하는 개질된 아스팔트 조성물을 제조하는 방법을 추가로 제공한다.
본 발명은 또한 아스팔트, 기능화된 블록 공중합체, 및 규토질 골재를 포함하는 아스팔트 콘크리트들 추가로 포함한다.
본 발명은 또한 아스팔트, 기능화된 블록 공중합체, 및 규토질 골재를 조합한 생성물을 포함하는 아스팔트 콘크리트들 포함한다.
본 발명은 콘쥬게이트된 비닐 방향족 유닛을 포함하는 비닐 블록, 콘쥬게이트된 디엔 유닛을 포함하는 디엔 블록을 포함하고, 비닐 블록과 디엔 블록 사이에 테이퍼된 블록 섹션이 실질적으로 없는 것으로, 여기서 적어도 약 20%의 비닐 함량 및 적어도 약 50,000의 분자량을 포함하는 이블록 공중합체를 추가로 포함한다.
본 발명은 또한 비닐 변성제의 존재 하에 기능화된 개시제로 디엔 단량체의 제1 충전물을 음이온에 의해 중합하고, 그에 따라 일정 비닐 함량을 갖는 중합체를 형성하는 단계 (그로써 상기 중합 단계는 상기 디엔 단량체의 전부를 실질적으로 소비하는 것을 포함함); 및 디엔 블록 및 비닐 블록을 포함하는 디블록 공중합체를 형성하는 상기 중합체의 존재 하에 비닐 방향족 단량체의 제2 충전물을 중합시키는 단계 (그로써 상기 이블록 공중합체는 적어도 약 20%의 비닐 함량 및 적어도 약 50,000의 분자량을 포함함)를 포함하는 이블록 공중합체의 제조 방법을 포함한다.
제1 실시 형태에서, 본 발명은 나프텐계 아스팔트 및 고-비닐 블록 공중합체를 포함하는 개질된 아스팔트 조성물을 제공한다. 이러한 개질된 아스팔트 조성물은 종래 공정을 이용하는 포장(paving) 도로, 고속도로, 출구로(exit ramps), 가도(streets), 간선도로(driveways), 주차장, 공항 활주로 또는 공항 유도로(taxiways)에 특히 유용한 아스팔트 콘크리트를 제조하기 위해 사용될 수 있다.
나프텐계 아스팔트 및 고-비닐 블록 공중합체의 혼합물 또는 조합물은 개질 된 나프텐계 아스팔트와 관련한 단점들의 일부를 극복하는 것으로 예상치 못하게 밝혀졌다. 특히, 이들 조성물들이 연화점 분리 시험에 적용될 때 전략적 고속도로 연구 프로그램(Strategic Highway Research Program)의 수퍼파브 시스템(Superpave System) 하에 바람직한 종래의 블록 공중합체들에 의해 개질된 아스팔트들에 비교한 바 놀랍게 양호한 결과들이 관찰되었다. 고-비닐 블록 공중합체 및 나프텐계 아스팔트는 상승적으로 상호작용하여 이들 유리한 결과들을 제공하는 것으로 믿어진다. 이는 나프텐계 아스팔트 소스들이 지면 둘레에 전략적으로 위치하고, 종래의 블록 공중합체들은 나프텐계 아스팔트들로부터 고도로 분리되는 것으로 입증되었기 때문에 특히 유리하다.
아스팔트들은 석유 가공에서 자연적으로 얻어지는 역청을 포함한다. 아스팔트는 전형적으로 아스팔텐(asphaltenes)이라 칭하는 매우 고분자량의 탄화수소를 함유하고, 이는 이황화 탄소, 피리딘, 방향족 탄화수소류, 염소화 탄화수소류 및 THF에 용해될 수 있다. 아스팔트류 또는 역청질(bituminous) 재료들은 전형적으로 고체, 반고체 또는 액체이고, 침투 시험은 전형적으로 경도(consistency) 및 점도에 대해 사용된다. 이러한 분류에서, 고체 재료들은 5초 동안 인가된 100그램의 하중 하에 25℃에서 10 데시밀리미터(1밀리미터) 이하의 침투력을 갖는 것들이다. 반고체는 5초 동안 인가된 100그램의 하중 하에 25℃에서 10 데시밀리미터(1밀리미터)를 초과하고, 1초 동안 인가된 5그램의 하중 하에 25℃에서 35 데시밀리미터(1밀리미터) 이하의 침투력을 갖는 것들이다.
나프텐계 아스팔트 또는 역청들은 일반적으로 순수 초과량의 산성 화합물들 을 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 산 값(mg KOH/g)은 약 1.5 내지 약 5이다. 나프텐계 역청의 염기 값(mg KOH/g)은 바람직하게는 약 0 내지 약 1이다.
나프텐계 아스팔트의 하나의 특히 유용한 소스는 중국 및 그의 연안 영역들로부터 얻어진다. 나프텐계 아스팔트의 다른 소스들은 남 아메리카 및 중앙 아메리카로부터 얻어진 것들을 포함한다.
고-비닐 블록 공중합체는 비닐 방향족 유닛들을 포함하는 하나의 블록 및 디엔 유닛들을 포함하는 하나의 블록을 포함하는 이블록 공중합체인 것이 바람직하다. 이 비닐 방향족 블록은 바람직하게는 비닐 방향족 단량체로부터 유도되는 비닐 방향족 유닛들을 포함한다. 유용한 비닐 방향족들은 8 내지 약 20개의 탄소 원자들을 갖는 것들, 예를 들면 스티렌, α-메틸스티렌, p-메틸스티렌, 비닐 안트라센, 및 비닐 나프탈렌을 포함하고; 스티렌은 바람직한 비닐 방향족이다. 디엔 블록은 바람직하게는 콘쥬게이트된 디엔류로부터 유도되는 디엔 유닛들을 포함한다. 적절한 콘쥬게이트된 디엔류는 약 4 내지 약 12개의 탄소 원자들을 갖는 것들, 예를 들면 1,3-부타디엔, 1,3-시클로헥사디엔, 이소프렌, 1,3-펜타디엔, 1,3-헥사디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 2-에틸-1,3-부타디엔, 2-메틸-1,3-펜타디엔, 3-메틸-1,3-펜타디엔, 4-메틸-1,3-펜타디엔 및 2,4-헥사디엔을 포함하고; 1,3-부타디엔은 바람직한 콘쥬게이트 디엔이다. 블록 공중합체는 테이퍼된 섹션을 포함할 수 있고, 이는 스티렌 및 부타디엔 유닛들 모두를 포함한다. 바람직한 실시 형태들에서, 테이퍼된 섹션이 최소화되고; 다시 말하자면, 블록 공중합체는 5중량% 미만, 더욱 바람직하게는 3중량% 미만, 훨씬 더 바람직하게는 1중량% 미만의 테이퍼된 섹션을 포함한다. 일 실시 형태에서, 블록 공중합체는 테이퍼된 섹션이 없다.
고-비닐 블록 공중합체는 일반적으로 적어도 50 kg/몰의 중량 평균 분자량을 갖고, 바람직하게는 적어도 약 75 kg/몰, 더욱 바람직하게는 적어도 약 100 kg/몰, 훨씬 더 바람직하게는 적어도 약 125 kg/몰의 중량 평균 분자량을 갖고; 또한 블록 공중합체는 폴리스티렌 표준을 사용하는 GPC 분석에 의해 결정된 바, 500 kg/몰 이하, 바람직하게는 250 kg/몰 이하, 더욱 바람직하게는 200 kg/몰 이하, 더욱 바람직하게는 150 kg/몰 이하의 중량 평균 분자량을 갖는 것을 특징으로 한다.
블록 공중합체는 또한 일반적으로 약 2 미만, 바람직하게는 약 1.5 미만, 더욱 바람직하게는 약 1.2 미만, 훨씬 더 바람직하게는 약 1.05 미만의 분자량 분포를 갖는 것을 특징으로 한다.
일 실시 형태에서, 고-비닐 블록 공중합체는 10중량% 초과량의 방향족 유닛을 포함하고, 다른 실시 형태에서, 고-비닐 블록 공중합체는 15중량% 초과량, 다른 실시 형태에서, 20중량% 초과량, 또 다른 실시 형태에서, 23중량% 초과량의 방향족 유닛을 포함하고; 또한, 일 실시 형태에서, 블록 공중합체는 50중량% 미만의 비닐 방향족 유닛, 다른 실시 형태에서, 35중량% 미만, 다른 실시 형태에서 30중량% 미만, 또 다른 실시 형태에서 27중량% 미만의 비닐 방향족 유닛들을 포함한다.
디엔 블록은 바람직하게는 블록 공중합체의 디엔 함량(즉, 디엔 블록)의 중량에 기초하여 적어도 약 15중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 약 20중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 23중량%, 훨씬 더 바람직하게는 적어도 약 25중량%, 더욱 바람 직하게는 적어도 약 27중량%인 것이 바람직한 비닐 함량(즉, 1,2 마이크로구조물)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 다른 특정 실시 형태에서, 이러한 디엔 블록은 블록 공중합체의 디엔 함량의 중량에 기초하여 34중량% 이하, 더욱 바람직하게는 33중량% 이하, 더욱 바람직하게는 32중량% 이하, 훨씬 더 바람직하게는 31중량% 이하인 비닐 함량을 특징으로 한다.
블록 공중합체는 또한 일반적으로 시료가 실온에서 톨루엔에 용해될 때 불용성 물질의 양으로 결정된 바 약 1.5중량% 미만, 바람직하게는 약 1.2중량% 미만, 더욱 바람직하게는 약 1.0중량% 미만, 더욱 바람직하게는 약 0.7중량% 미만의 겔 함량을 갖는 것을 특징으로 한다.
고-비닐 블록 공중합체는 바람직하게는 음이온성의 리빙(living) 중합 기술들에 의해 제조된다. 음이온에 의해-중합된 리빙 중합체들은 중합성 구조를 전파하도록 특정 불포화 단량체들과 음이온성 개시제들을 반응시킴으로써 형성된다. 중합체의 형성 및 전파를 통해, 중합성 구조는 음이온성이고 "리빙"되는 것이다. 반응에 순차로 부가된 단량체의 새로운 배치는 존재하는 사슬들의 리빙 단부들에 부가될 수 있고, 중합도를 증가시킬 수 있다. 따라서, 리빙 중합체는 리빙되거나 또는 반응성인 단부를 갖는 중합성 세그먼트이다. 음이온성 중합 반응은 George Odian의 Principles of Polymerization, 5장 (제3판, 1991), 또는 Panek, 94 J. Am. Chem. Soc., 8768(1972)에 추가로 개시되어 있으며, 이 문헌은 본원에 참고 문헌으로 포함된다.
이 실시 형태에 사용된 제조 기술은 바람직하게는 제1 블록의 중합에 이어 제2 블록의 순차적 중합을 포함한다. 당업계의 숙련자들 인지하게 되는 바와 같이, 이러한 순차 중합 반응은 제 블록을 발생시킬 단량체 및 충전 개시제를 포함하고, 일단 제1 블록을 발생시키는 단량체가 소비되면 (또는 목적하는 정도로 소비됨), 제2 블록을 발생시킬 단량체는 순차로 충전될 수 있다.
디엔 블록이 먼저 블록 합성될 수 있거나 또는 비닐 방향족 블록이 먼저 블록 합성될 수 있다. 두 경우, 일 실시 형태에서, 제1 블록을 합성하기 위해 충전되거나 또는 제공된 단량체는 테이퍼링이 상기 정의한 바와 같이 제한되는 정도까지 소비되는 것이 바람직하다. 바람직한 실시 형태에서, 제1 블록을 합성하기 위해 반응기로 통용되거나 또는 충전되는 적어도 90%, 바람직하게는 적어도 95%, 더욱 바람직하게는 적어도 98%, 훨씬 더 바람직하게는 적어도 99%의 단량체는 제2 블록을 합성하기 위해 단량체를 충전시키거나 또는 제공하기 전에 소비된다.
임의의 음이온성 개시제는 리빙 중합체들의 형성 및 전파를 개시하기 위해 사용될 수 있다. 유용한 개시제들은 기능화된 개시제들을 포함하고, 그의 잔기는 중합체의 머리 부분에 기능기를 부여할 잔기 뿐만 아니라, 비-기능화된 개시제들을 포함한다. 전형적인 음이온성 개시제들은 알킬 리튬 개시제들, 예를 들면 n-부틸 리튬, 아레닐리튬, 개시제들, 아레닐소듐 개시제들, N-리튬 디히드로카본 아미드류, 아미노알킬리튬류 및 알킬 주석 리튬류를 포함하지만, 이들로만 제한되지 않는다. 다른 유용한 개시제들은 리티오헥사메틸렌이민, N-리티오헥사메틸렌이미드, N-리티오피롤리디나이드 및 N-리티오도데카메틸렌이미드 뿐만 아니라 오르가노리튬 화합물들, 예를 들면 치환된 알디민류 및 치환된 케티민류의 트리-알킬 리튬 부가 물들, 치환된 2급 아민류의 N-리티오염을 포함한다. 전형적인 개시제들은 또한 다음 미합중국 특허: 5,332,810, 5,329,005, 5,578,542, 5,393,721, 5,698,646, 5,491,230, 5,521,309, 5,496,940, 5,574,109, 5,786,441 및 국제 공개 WO 2004/020475에 개시되어 있고, 그의 개시 내용은 본원에 참고 문헌으로서 포함된다.
음이온성 중합 반응을 수행하는데 사용되는 개시제의 양은 바람직한 중합체 특성들에 기초하여 널리 변화할 수 있다. 일 실시 형태에서, 단량체 100g당 리튬 약 0.1 내지 약 100, 바람직하게는 약 0.33 내지 약 10밀리몰을 사용하는 것이 바람직하다.
음이온성 중합 반응들은 테트라히드로푸란(THF)과 같은 극성 용매 또는 비극성 탄화수소, 예를 들면 여러 가지 시클릭 및 비시클릭 헥산류, 헵탄류, 옥탄류, 펜탄류, 이들의 알킬화된 유도체류 및 이들의 혼합물들 뿐만 아니라 벤젠에서 수행될 수 있다.
일 실시 형태에서, 엘라스토머성 세그먼트 내의 비닐 함량을 조절하기 위해, 비닐 변성제가 중합 성분들에 부가될 수 있다. 그 양은 리튬 당량당 0 내지 90 이상의 당량 범위이다. 그 양은 목적하는 비닐의 양, 사용된 스티렌 레벨 및 중합 반응의 온도 뿐만 아니라, 사용된 특정 비닐 변성제(변성제)의 특성에 좌우된다. 적절한 중합 변성제는 예를 들면 공단량체 유닛들의 목적하는 마이크로구조 및 랜덤화를 제공하기 위해 에테르류 또는 아민류를 포함한다. 일 실시 형태에서, 약 30%의 중합체 사슬은 아민을 갖는다.
비닐 변성제로서 유용한 화합물들은 산소 또는 질소 헤테로원자 및 결합되지 않은 쌍의 전자들을 갖는 것들을 포함한다. 그 예는 모노 및 올리고 알킬렌 글리콜류의 디알킬 에테르류; "크라운(crown) 에테르류; 3급 아민류, 예를 들면 테트라메틸렌 디아민(TMEDA); 선형 THF 올리고머류 등을 포함한다. 비닐 변성제들로서 유용한 화합물들의 특정 예들은 테트라히드로푸란(THF), 선형 및 시클릭 올리고머 옥솔라닐 알칸류, 예를 들면 2,2-비스(2'-테트라히드로푸릴) 프로판, 디-피페리딜 에탄, 디피페리딜 메탄, 헥사메틸포스포라미드, N,N'-디메틸피페라진, 디아자비시클로옥탄, 디메틸 에테르, 디에틸 에테르, 트리부틸아민 등을 포함한다. 선형 및 시클릭 올리고머 옥솔라닐 알칸 변성제들(OOPs)은 미합중국 특허 제4,429,091호에 개시되어 있으며, 본원에 참조 문헌으로 포함된다.
디엔 블록의 합성, 특히 1,3-부타디엔을 중합하는 것에 의한 폴리부타디엔 블록의 합성은 바람직하게는 비닐 개질제의 존재 하에 발생한다. 특정 개질제들은 특정량으로 사용될 때 공중합체를 랜덤화시킬 수 있지만, 일 실시 형태에서, 사용된 비닐 개질제의 양은 공중합체를 랜덤화하기에 불충분하다. 유용한 비닐 개질제들은 OOPs를 포함한다. 당업계의 숙련자들은 상기 목적하는 특성들을 달성하는데 이용될 비닐 변성제의 양을 용이하게 선택할 수 있을 것이다. 예를 들면, OOPs 비닐 변성제가 사용될 때, 중합 반응 중에 존재하는 양은 일반적으로 약 0.001 내지 약 1.0이고, 반응기 내로 충전되는 리튬의 양에 기초한다.
음이온으로 중합되는 리빙 중합체들은 배치 또는 연속 방법들에 의해 제조될 수 있다. 배치 중합 반응은 바람직하게는 적절한 반응 용기에 단량체 및 용매를 충전시키고, 이어서 비닐 변성제(사용되는 경우) 및 개시제 화합물을 부가함으로써 시작된다. 비닐 변성제 또는 개시제는 반응 용기 내의 단량체에 어떤 순서로라도 부가될 수 있다. 반응물들은 바람직하게는 약 20 내지 약 130℃의 온도로 가열되고, 중합은 약 0.1 내지 약 24시간 동안 진행되게 된다. 반응은 바람직하게는 반응성 또는 리빙 단부를 갖는 반응성 중합체를 생산한다. 바람직하게는, 적어도 약 30%의 중합체 분자들은 리빙 단부를 포함한다. 더욱 바람직하게는, 적어도 약 50%의 중합체 분자들이 리빙 단부를 포함한다. 훨씬 더 바람직하게는, 적어도 약 80%가 리빙 단부를 함유한다.
바람직한 실시 형태들에서, 종결제 또는 진정시키는 화합물이 중합 반응을 종결시키기 위해 중합 반응 매질에 부가된다. 일반적으로, 이들 시약이나 화합물들의 부가로 리빙 중합체의 음이온성 특성을 중화시킨다. 일 실시 형태에서, 중합 반응은 리빙 중합체를 양자화시킬 수 있는 양자 공여체의 부가에 의해 진정된다. 전형적인 양자 공여체들은 이소프로필 알콜을 포함한다. 이들 양자 공여체들은 전형적으로 중합체의 말단 단부에 수소 원자를 단순히 제공하는 비-기능성화된 종결제 또는 진정제를 포함한다. 다른 실시 형태들에서, 기능성화된 종결제들이 사용된다. 이들 종결제들은 전형적으로 중합체의 말단 단부에 부가됨으로써 리빙 중합체의 음이온성 특성을 중화시키고, 말단 단부에 기능기를 남긴다. 수많은 종결제들이 공지되어 있으며, 이 실시예의 실행은 임의의 특정 종결제의 선택에 의해 제한되지 않는다.
블록 공중합체의 형성 후, 공정 보조제 또는 기타 임의의 부가제들, 예를 들 면 오일이 중합체 시멘트(cement)에 부가될 수 있다. 하나의 특정 실시예에서, 중합체는 오일 증점된다. 다른 특정 실시예에서, 이 중합체는 약 10% 내지 20%로 증점된다. 중합체를 오일 증점시키는 것은 후속 제조 공정 동안 중합체의 용해도를 증가시키고, 중합체 및 경화제를 아스팔트와 혼합시키는 등의 후속 제조 공정 동안 중합체가 용해되는 속도를 가속화하는데 유리하다. 다음으로, 블록 공중합체 및 기타 임의의 성분들은 용매로부터 단리되고, 경화되는 것이 바람직하다. 종래의 용매 제거 및 건조 공정들이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 블록 공중합체는 용매의 스팀 용매 제거 또는 고온수 응고에 이어 여과시킴으로써 용매로부터 단리될 수 있다. 잔류 용매는 오븐 건조 또는 드럼 건조 등의 종래의 건조 기술들을 사용함으로써 제거될 수 있다. 대안으로, 시멘트는 직접적으로 드럼 건조될 수 있다.
경화제는 이 실시예의 개질된 아스팔트 조성물들에 부가될 수 있다. 아스팔트 조성물들에 종종 사용되는 경화제들은 페놀계 수지들 및 원소 황을 포함한다. 하나의 바람직한 경화제는 미합중국 특허 제6,486,236호에 개시되어 있는 비스말레이미드 경화제이고, 이는 참고 문헌으로 본원에 포함된다. 통상의 양이 본 발명을 실시하는데 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 프리믹스는 중합체를 완전히 경화시키지 않고 블록 공중합체에 부가된 경화제를 포함한다. 중합체의 겔 함량은 중합체가 경화됨에 따라 증가한다. 겔 함량은 실온에서 톨루엔에 불용성인 중합체의 상대 중량을 측정함으로써 지시될 수 있다. 일 실시예에서, 경화제는 중합체의 겔 함량을 실질적으로 증가시킴 없이 부가된다. 다른 실시예에서, 헥산에 의한 용액 중의 경화제는 종결제의 부가 후 완료된 중합 반응에 부가된다. 중합체 및 경화제는 약 5½분 동안 약 200℉에서 혼합된다. 하나의 특정 실시예에서, 용매가 제거되고, 중합체가 건조되기 전에, 중합체는 오일 증점된다. 하나의 특정 실시 형태에서, 중합체는 약 10 내지 20% 증점된다. 이 실시예에서, 경화제는 중합체의 증점 중에 존재할 수 있다. 오일 증점은 그것이 후속 제조 공정 동안 중합체의 용해도를 증가시키고, 중합체와 경화제를 아스팔트와 혼합하는 등의 후속 제조 공정 동안 중합체가 용해되는 속도를 가속시키는 점에서 유리하다.
적절한 경화제는 황, Santocure(오하이오주, 애크론의 Flexsys로부터 입수할 수 있음), ZnO, 스테아르산, HVA-2 (델라웨어주 듀폰사로부터 입수할 수 있음), Vanax PY(코네티컷주 밴더빌트의 R.T.로부터 입수할 수 있음), Slufasan(오하이오주 애크론의 Flexsys로부터 입수할 수 있음), 및 PAXL(펜실페니아주 필라델피아의 ATOFina로부터 입수할 수 있음)을 포함한다. 일 실시예에서, 경화제의 양은 약 2% 미만이고, 다른 실시예에서 약 1% 미만이고, 또 다른 실시예에서 약 0.5% 미만이고, 또 다른 실시예에서 약 0.2%이다.
프리믹스는 중합체, 아스팔트 및 경화 패키지를 혼합하기 위해 요구되는 것보다 프리믹스 및 아스팔트를 혼합하는데 더 적은 시간이 요구되기 때문에 PMA의 다른 성분들과 함께 경화제를 혼합하는 것보다 더 바람직하다. 다른 이득은 경화적인 아스팔트 및 중합체가 별개의 성분들로서 부가되는 경우보다 프리믹스에 경화제가 더 적게 요구되는 것이다. 전형적으로, 경화제 및 중합체가 별개의 성분들로서 아스팔트에 부가되는 경우, 아스팔트의 최종 사용자는 적어도 아스팔트, 중합체 및 경화제를 혼합할 수 있다. 프리믹스에 대한 다른 장점은 최종 사용자가 하나의 더 적은 성분을 부가하여 혼합에 있어서 더 적은 에러 가능성을 초래한다는 것이다.
이 실시예의 개질된 아스팔트 조성물들은 통상적으로 공업에 사용되는 기타 성분들 또는 구성분들을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 이 조성물들은 안티-스트리핑 성분들, 섬유들, 릴리스제들, 및 충전제들을 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 부가제들의 특정 예들은 카올린, 점토, 탄산 칼슘, 벤토나이트 점토, 백단(sanders) 분진 및 셀룰로스 섬유들을 포함한다.
이 실시예의 개질된 아스팔트 조성물들은 종래 기술들을 사용함으로써 제조될 수 있다. 이는 전형적으로 아스팔트와 바람직한 양의 블록 공중합체를 바람직한 온도에서 혼합시키는 것을 포함한다. 이러한 혼합 단계는 경화제 또는 기타 부가제의 부가와 관련하여 그 전후에 발생할 수 있다. 일 실시예에서, 블록 공중합체는 약 120℃ 이상의 온도에서 용융된 아스팔트에 용해된다. 혼합은 바람직하게는 약 145 내지 약 205℃ (바람직하게는 약 160 내지 약 193℃)의 온도에서 약 25 내지 약 400분 동안 계속된다. 바람직하게는, 균질한 혼합물이 얻어진다.
이 실시예의 아스팔트 조성물들은 약 0.1 내지 약 10중량부(pbw)를 포함하고, 다른 실시예에서 아스팔트 조성물들은 약 0.3 내지 약 5 pbw를 포함하고, 다른 실시예에서, 아스팔트 100 중량부당 약 3 내지 약 6 pbw의 블록 공중합체를 포함한다.
이 실시예의 개질된 아스팔트 조성물들은 개질된 아스팔트 및 골재를 포함하 는 아스팔트 콘크리트 조성물들을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 포장 공업에 사용되는 종래의 골재는 이 실시예를 실시하는데 이용될 수 있다. 골재는 전형적으로 바위, 석재, 분쇄된 석재, 자갈, 모래, 실리카 또는 이들중 1개 이상의 혼합물들을 포함한다. 골재의 특정 실시예들은 대리석, 석회석, 현무암(basalt), 백운석(dolomite), 사암(sandstone), 화강암(granite) 및 규암(quartzite)을 포함한다.
골재는 전형적으로 분진에서 골프공 크기에 이르는 범위의 광범위한 입도를 갖는다. 최상의 입도 분포는 용도에서 용도에 따라 변화한다. 특정 실시예에서, 물에 의한 박리에 대한 저항을 개선시키기 위해, 미합중국 특허 제5,262,240호의 교시 내용에 따라 라텍스로 골재를 코팅하는 것이 유리할 수 있다.
개질된 아스팔트를 골재와 혼합함으로써 제조되는 아스팔트 콘크리트는 표준 장비 및 공정들을 사용함으로써 제조될 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 골재는 필연적으로 균질한 아스팔트 콘크리트를 얻기 위해 아스팔트와 혼합된다. 예를 들면, 이 골재는 표준 믹서 중에서 연속적인 베이시스로 아스팔트 콘크리트를 생산하기 위해 아스팔트와 혼합될 수 있다.
아스팔트 콘크리트를 제조할 때, 일반적으로 약 1중량% 내지 약 10중량%의 개질된 아스팔트 및 약 90중량% 내지 약 99중량%의 골재(아스팔트 콘크리트의 전체 중량에 기초함)가 혼합된다. 바람직하게는, 아스팔트 콘크리트는 약 3중량% 내지 약 8중량%의 개질된 아스팔트 시멘트 및 약 92중량% 내지 약 97중량%의 골재를 함유한다. 더욱 바람직하게는, 이 아스팔트 콘크리트는 약 4중량% 내지 약 7중량%의 개질된 아스팔트 시멘트 및 약 93중량% 내지 약 96중량%의 골재를 함유한다.
제2 실시예에서, 본 발명은 아스팔트, 기능화된 블록 공중합체 및 규토질 골재를 포함하는 아스팔트 콘크리트 조성물을 제공한다. 이 아스팔트 콘크리트는 종래 공정을 이용하는 포장(paving) 도로, 고속도로, 출구로(exit ramps), 가도(streets), 간선도로(driveways), 주차장, 공항 활주로 또는 공항 유도로(taxiways)에 특히 유용하다.
기능화된 블록 공중합체의 사용이 아스팔트 콘크리트를 제조하는데 있어서 규토질 골재를 사용하는 것과 연관된 단점들의 일부를 완화시킬 수 있음이 예상외로 발견되었다. 특히, 결과의 포장 도로는 놀랍게도 규토질 골재화되고 기능화되지 않은 블록 공중합체 및 기능화되지 않은 블록 공중합체들을 사용하는 유사한 포장 도로들보다 크래킹 및 크럼블링이 적은 것을 특징으로 한다. 규토질 골조는 이러한 유리한 결과들을 제공하기 위해 기능화된 블록 공중합체와 상승적으로 상호작용하는 것으로 믿어진다. 이들 장점들은 규토질 골재의 많은 소스들이 지면 둘레에서 발견될 수 있고, 규토질 골재의 사용이 기술적으로 유용한 것으로 입증될 수 있으므로 현저한 것으로 입증될 수 있다.
기능화된 블록 공중합체는 적어도 하나의 디엔 블록, 적어도 하나의 비닐 방향족 블록 및 적어도 하나의 말단 기능기를 포함한다. 이 기능기는 블록 공중합체의 머리 또는 꼬리에 위치할 수 있고, 디엔 블록 또는 비닐 방향족 블록에 부착될 수 있다. 일 실시예에서, 기능화된 블록 공중합체는 공중합체의 반대쪽 단부에 위하는 2개의 말단 기능기들을 포함한다. 이 블록 공중합체는 삼중 블록들을 포함하여 여러 가지 분자 구조물을 포함할 수 있지만, 바람직한 기능화된 블록 공중합체 들은 하나의 엘라스토머 블록 및 하나의 열가소성 블록을 포함하는 이-블록들을 포함한다.
일 실시예에서, 기능화된 블록 공중합체는 하기 식 I로 정의될 수 있다.
α-π-θ-ω
여기서, α는 수소 원자 또는 기능기이고, π는 디엔 블록이고, θ는 비닐 방향족 블록이고, ω는 수소 원자 또는 기능기이고, 단, α 또는 ω 중의 적어도 하나는 기능기이다.
비닐 방향족 블록은 바람직하게는 비닐 방향족 단량체로부터 유도되는 비닐 방향족 유닛들을 포함한다. 유용한 비닐 방향족들은 8 내지 약 20개의 탄소 원자들을 갖는 것들, 예를 들면 스티렌, α-메틸스티렌, p-메틸스티렌, 비닐 안트라센 및 비닐 나프탈렌을 포함하고; 스티렌이 바람직한 비닐 방향족이다. 디엔 블록은 바람직하게는 콘쥬게이트된 디엔들로부터 유도된 디엔 유닛들을 포함한다. 적절한 콘쥬게이트된 디엔류는 약 4 내지 약 12개의 탄소 원자들을 갖는 것들, 예를 들면 1,3-부타디엔, 1,3-시클로헥사디엔, 이소프렌, 1,3-펜타디엔, 1,3-헥사디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 2-에틸-1,3-부타디엔, 2-메틸-1,3-펜타디엔, 3-메틸-1,3-펜타디엔, 4-메틸-1,3-펜타디엔, 및 2,4-헥사디엔을 포함하고; 1,3-부타디엔이 바람직한 콘쥬게이트된 디엔이다. 블록 공중합체는 스티렌 및 부타디엔 유닛들 모두를 포함하는 테이퍼된 섹션을 포함할 수 있다. 바람직한 실시예들에서, 테이퍼된 섹션이 최소화되고; 다시 말하자면, 블록 공중합체는 5중량% 미만, 더욱 바람직하게는 3중량% 미만, 더욱 바람직하게는 1중량% 미만의 테이퍼된 섹션을 포함한다. 일 실시예에서, 블록 공중합체는 테이퍼된 섹션이 없다.
기능화된 블록 공중합체는 폴리스티렌 표준물을 사용하는 GPC 분석에 의해 결정된 바, 일반적으로 적어도 50 kg/몰, 바람직하게는 적어도 약 75 kg/몰, 더욱 바람직하게는 적어도 약 100 kg/몰, 훨씬 더 바람직하게는 적어도 약 125 kg/몰의 중량 평균 분자량을 갖는 것을 특징으로 하고; 또한, 블록 공중합체는 500 kg/몰 이하, 바람직하게는 250 kg/몰 이하, 더욱 바람직하게는 200 kg/몰 이하, 훨씬 더 바람직하게는 150 kg/몰 이하인 중량 평균 분자량을 갖는다.
블록 공중합체는 또한 일반적으로 약 2 미만, 바람직하게는 약 1.5 미만, 더욱 바람직하게는 약 1.2 미만, 훨씬 더 바람직하게는 약 1.05 미만인 분자량 분포를 갖는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 비닐 블록 공중합체는 5중량% 초과, 일 실시예에서, 10중량% 초과, 다른 실시예에서 20중량% 초과, 또 다른 실시예에서 23중량% 초과량의 비닐 방향족 유닛들을 포함하고; 또한 블록 공중합체는 일 실시예에서 45중량% 미만, 다른 실시예에서 35중량% 미만, 다른 실시예에서 30중량% 미만, 또 다른 실시예에서 27중량% 미만의 비닐 방향족 유닛들을 포함한다. 공중합체의 나머지는 바람직하게는 디엔 블록을 포함한다.
일 실시예에서 디엔 블록은 기능화된 블록 공중합체의 전체 중량에 기초하여 적어도 약 15중량%, 다른 실시예에서 적어도 약 20중량%, 다른 실시예에서 적어도 23중량%, 다른 실시예에서 적어도 약 25중량%, 또 다른 실시예에서 적어도 약 27중량%인 비닐 함량(즉, 1,2 마이크로구조물)을 포함한다. 또한, 이 디엔 블록은 이 디엔 블록의 전체 중량에 기초하여, 일 실시예에서 34중량% 이하, 다른 실시예에서 33중량% 이하, 다른 실시예에서 32중량% 이하, 또 다른 실시예에서 31중량% 이하를 포함하는 비닐 함량을 특징으로 한다.
블록 공중합체는 또한 시료가 실온에서 톨루엔에 용해되었을 때 불용성 물질의 양에 의해 결정된 바, 일반적으로 약 1.5중량% 미만, 바람직하게는 약 1.2중량% 미만, 더욱 바람직하게는 약 1.0중량% 미만, 더욱 바람직하게는 약 0.7중량% 미만의 겔 함량을 갖는 것을 특징으로 한다.
하나 이상의 실시예들에서, 기능기 α 또는 ω는 규토질 골재와 반응하거나 또는 상호 작용할 수 있는 기들 또는 치환체들을 포함한다. 일 실시예에서, 이들 기들 또는 치환체들은 규토질 골재와 화학적으로 결합할 수 있는 능력을 특징으로 한다. 바람직한 기능기들은 규소-함유 기능기들을 포함한다. 따라서, 바람직한 기능화된 블록 공중합체는 식 II로 정의될 수 있다.
[블록 공중합체]-Si(R1)3
여기서, 각각의 R1은 개별적으로 히드로카르빌, 치환된 히드로카르빌, 또는 알콕시 기들로부터 선택된다. 바람직하게는, 적어도 R1은 알콕시기이다. 바람직한 실시예들에서, 기능기 α 또는 ω는 바람직하게는 폴리부타디엔 블록인 엘라스토머성 블록에 부착된 실릴기를 포함한다.
히드로카르빌 또는 치환된 히드로카르빌 기는 알킬, 시클로알킬, 치환된 시 클로알킬, 알케닐, 시클로알케닐, 치환된 시클로알케닐, 아릴, 알릴, 치환된 아릴, 아랄킬, 알카릴 및 알키닐기를 포함하지만, 이들로만 제한되지 않고, 각각의 기는 바람직하게는 1개의 탄소 원자, 또는 20개 이하의 탄소 원자들에 이르는 기를 형성하기에 적절한 최소 수의 탄소 원자들을 함유하는 것이다. 이들 히드로카르빌 기들은 헤테로원자들, 예를 들면 질소, 붕소, 산소, 규소, 황 및 인 원자들을 포함할 수 있지만, 이들로만 제한되지 않는다.
알콕시기들은 식 OR로 정의될 수 있고, 여기서, R은 바람직하게는 히드로카르빌 또는 치환된 히드로카르빌기인 1가 유기 기이다.
전형적인 실리콘-함유 기들은 트리메톡시실릴, 트리에톡시실릴, 트리프로폭시실릴, 트리 t-부틸옥시실릴, 디메틸옥시메틸실릴, 디에톡시에틸실릴, 디프로폭시프로필실릴, 트리 t-부톡시부틸실릴, 및 트리페녹시실릴 기들을 포함하고; 바람직한 기능기는 트리에톡시실릴기이다.
기능화된 엘라스토머 블록 공중합체들은 바람직하게는 상기 개시된 음이온성의 리빙-중합 반응 기술을 사용함으로써 제조된다. 이 기능기는 기능화된 개시제의 사용에 의해 공중합체 머리부에 및 기능 종결제의 사용에 의해 공중합체 꼬리부에, 또는 기능 개시제 및 기능화된 종결제 모두의 사용에 의해 공중합체 머리부 및 꼬리부 모두에 부착될 수 있다. 종결제는 바람직하게는 피크 중합 온도가 단량체의 제2 충전에 대해 달성된 후(즉, 제2 블록을 발생시키는 충전) 부가된다. 바람직한 실시예들에서, 종결제는 단량체의 제2 충전으로부터 초래되는 피크 중합 반응 온도로 30분 내에, 바람직하게는 15분 내에, 더욱 바람직하게는 7.5분 내에 중합 반응 매질에 부가된다.
유용한 종결제들은 하기 식으로 나타낸 것들을 포함하지만, 이들로만 제한되지 않는다.
(R1)4- ZSi(OR2)Z
여기서, R1은 독립적으로 할로겐 또는 히드로카르빌 또는 치환된 히드로카르빌기이고, 각각의 R2는 독립적으로 히드로카르빌 또는 치환된 히드로카르빌기이고, z는 1 내지 4의 정수이다. 실록산 종결제들의 적절한 예는 테트라알콕시실란류, 알킬알콕시실란류, 아릴알콕시실란류, 알케닐알콕시실란류 및 할로알콕시실란류를 포함한다.
테트라알콕시실란 화합물들의 예는 테트라메틸 오르토실리케이트, 테트라에틸 오르토실리케이트, 테트라프로필 오르토실리케이트, 테트라부틸 오르토실리케이트, 테트라(2-에틸헥실) 오르토실리케이트, 테트라페닐 오르토실리케이트, 테트라톨루일옥시실란 등을 포함한다.
알킬알콕시실란 화합물의 예는 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리-n-프로폭시실란, 메틸트리-n-부톡시실란, 메틸트리페녹시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 메틸트리페녹시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 에틸트리-n-프로폭시실란, 에틸트리-n-부톡시실란, 에틸트리페녹시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 디메틸디-n-프로폭시실란, 디메틸 디-n-부톡시실란, 디메틸디페녹시실란, 디에틸디메톡시실란, 디페닐디메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(GPMOS), γ-메타크릴옥시 프로필 트리메톡시실란 등을 포함한다.
아릴알콕시실란 화합물들의 예는 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 페닐트리-n-프로폭시실란, 페닐트리-n-부톡시실란, 페닐트리페녹시실란 등을 포함한다.
알케닐알콕시실란 화합물들의 예는 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리-n-프로폭시실란, 비닐트리-n-부톡시실란, 비닐트리페녹시실란, 알릴트리메톡시실란, 옥테닐트리메톡시실란, 디비닐디메톡시실란 등을 포함한다.
할로알콕시실란 화합물들의 예는 트리메톡시클로로실란, 트리에톡시클로로실란, 트리-n-프로폭시클로로실란, 트리-n-부톡시클로로실란, 트리페녹시클로로실란, 디메톡시디클로로실란, 디에톡시디클로로실란, 디-n-프로폭시디클로로실란, 디페녹시디클로로실란, 메톡시트리클로로실란, 에톡시트리클로로실란, n-프로폭시트리클로로실란, 페녹시트리클로로실란, 트리메톡시브로모실란, 트리에톡시브로모시란, 트리-n-프로폭시브로모실란, 트리페녹시브로모실란, 디메톡시디브로모실란, 디에톡시디브로모실란, 디=n-프로폭시디브로모실란, 디페녹시디브로모실란, 메톡시트리브로모실란, 에톡시트리브로모실란, n-프로폭시트리브로모실란, 페녹시트리브로모실란, 트리메톡시요오도실란, 트리에톡시요오도실란, 트리-n-프로폭시요오도실란, 트리페녹시요오도실란, 디메톡시디요오도실란, 디-n-프로폭시디요오도실란, 디페녹시디요오도실란, 메톡시트리요오도실란, 에톡시트리요오도실란, n-프로폭시트리요오 도실란, 페녹시트리요오도실란 등을 포함한다.
다른 유용한 염수들은 비스-(트리메톡시실란)-에테르, 3-메르캅토프로필트리에톡시실란, 3-메르캅토프로필트리메톡시실란, 3,3'-비스(트리에톡시실릴프로필) 이황화물, Si-69(비스-(3-트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드 등을 포함한다.
바람직한 히드록시알킬옥시 염수 종결제들은 테트라에틸 오르토실리케이트를 포함한다.
일 실시예에서, 규토질 골재는 일반적으로 적어도 30중량%, 다른 실시예에서 적어도 40중량%, 또 다른 실시예에서 적어도 50중량%, 또 다른 실시예에서 적어도 60중량%, 또 다른 실시예에서 적어도 70중량%, 또 다른 실시예에서 적어도 약 80중량%, 또 다른 실시예에서 적어도 90중량%의 실리카 (즉, 이산화 규소)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 전형적인 규토질 골재는 사암, 화강암, 규암, 수석(flint) 및 백운석을 포함하는 것이다.
기능화된 블록 공중합체 및 규토질 골재의 사용 외에, 이 실시예의 아스팔트 콘크리트들은 종래 방식으로 제조될 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, 기능화된 블록 공중합체는 개질된 아스팔트 조성물을 제조하기 위해 아스팔트에 부가된다. 사실상, 임의의 유형의 아스팔트는 이 실시예의 개질된 아스팔트를 제조하는데 사용될 수 있다. 아스팔트는 일반적으로 상기 개시되어 있고; 아스팔트는 또한 일반적으로 미합중국 특허 제4,145,322호, 동 제5,955,537호 및 동 제5,986,101호 및 미합중국 공고 제2003/0191212 A1호에 개시되어 있으며, 이 문헌들은 모두 참고 문헌으로 본원에 포함된다.
기능화된 블록 공중합체를 포함하는 이러한 개질된 아스팔트는 다음으로 규토질 골재와 조합되어 이 실시예의 아스팔트 콘크리트를 형성한다. 당업계에서 통상적인 바와 같이, 개질된 아스팔트 및(또는) 아스팔트 콘크리트는 경화제 등을 포함하지만, 이들로만 제한되지 않는 당업계에 종래부터 사용된 다른 부가제들을 포함할 수 있다.
개질된 아스팔트나 아스팔트 콘크리트를 제조하기 위해 사용된 방법들은 당업계에서 통상적인 공정들을 포함하고, 따라서 제1 실시예에 관한 개시 내용은 이들 기술의 설명에 의존한다.
사용된 기능화된 블록 공중합체의 양은 변화할 수 있다. 일 실시예에서, 개질된 아스팔트 조성물의 제법을 참조하여, 개질된 아스팔트는 이 개질된 아스팔트 조성물의 전체 중량에 기초하여 적어도 약 0.001중량%, 바람직하게는 적어도 약 1.0중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 약 3.0중량%의 기능화된 블록 공중합체를 포함할 수 있고; 다른 한편, 개질된 아스팔트 조성물은 바람직하게는 이 개질된 아스팔트의 전체 중량에 기초하여 약 10중량% 미만, 바람직하게는 약 8중량% 미만, 더욱 바람직하게는 약 6중량% 미만의 기능화된 블록 공중합체를 포함한다.
기능화된 블록 공중합체의 양은 아스팔트 콘크리트를 참조하여 개시될 수도 있다. 일 실시예에서, 아스팔트 콘크리트는 이 아스팔트 콘크리트의 전체 중량에 기초하여 적어도 약 0.001중량%, 바람직하게는 적어도 약 1.0중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 약 3.0중량%의 기능화된 블록 공중합체를 포함하고; 다른 한편, 아스팔트 콘크리트는 바람직하게는 이 아스팔트 콘크리트의 전체 중량에 기초하여 약 10중량% 미만, 바람직하게는 약 8중량% 미만, 더욱 바람직하게는 약 6중량% 미만의 기능화된 블록 공중합체를 포함한다.
아스팔트 콘크리트는 바람직하게는 이 아스팔트 콘크리트의 전체 중량에 기초하여 적어도 약 57중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 약 75중량%, 훨씬 더 바람직하게는 적어도 약 90중량%의 규토질 골재를 포함하고; 다른 한편, 아스팔트 콘크리트는 이 아스팔트 콘크리트의 전체 중량에 기초하여 약 99중량% 미만, 더욱 바람직하게는 약 95중량% 미만, 훨씬 더 바람직하게는 약 93중량% 미만의 규토질 골재를 포함한다.
이 실시예의 실행은 일반적으로 개질된 아스팔트 또는 아스팔트 콘크리트의 제법에 사용된 다른 성분들의 양을 변경시키지 않는다. 예를 들면, 아스팔트 콘크리트는 당업계에 공지되어 있고, 제1 실시예에 관하여 상기 일반적으로 개시된 통상적인 양의 아스팔트를 포함할 수 있다. 이 아스팔트 콘크리트는 본원에 개시된 것들을 포함하여 당업계에 공지된 다른 골재들을 포함할 수도 있다.
본 발명의 범위 및 정신에서 벗어나지 않는 여러가지 변형들 및 변화들이 당업계의 숙련자들에게 명백해질 것이다. 본 발명은 본원에 나타낸 예시적인 실시예들로만 당연히 제한되지 않는다.

Claims (14)

  1. 나프텐계 아스팔트; 및
    고-비닐 블록 공중합체를 포함하는 개질된 아스팔트 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고-비닐 블록 공중합체는 비닐 방향족 유닛을 포함하는 하나의 블록 및 디엔 유닛을 포함하는 하나의 블록을 포함하는 이블록 공중합체를 포함하는 것인 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 블록 공중합체는 테이퍼된 부분이 실질적으로 없는 것인 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 고-비닐 블록 공중합체는 경화제를 추가로 포함하는 것인 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 경화제는 황, ZnO 및 스테아르산, 또는 이들의 혼합물로 구성된 군의 부재들 중의 하나를 포함하는 것인 고-비닐 블록 공중합체.
  6. 아스팔트;
    기능화된 블록 공중합체; 및
    규토질 골재를 포함하는 아스팔트 콘크리트.
  7. 제6항에 있어서, 상기 기능화된 블록 공중합체는 적어도 하나의 디엔 블록, 적어도 하나의 비닐 방향족 블록, 및 적어도 하나의 말단 기능기를 포함하는 것인 아스팔트 콘크리트.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 기능화된 블록 공중합체는 하기 식:
    α-π-θ-ω
    (여기서, α는 수소 원자 또는 기능기를 포함하고, π는 디엔 블록을 포함하고, θ는 비닐 방향족 블록을 포함하고, ω는 수소 원자 또는 기능기를 포함하고, 여기서 α 또는 ω 중의 적어도 하나는 기능기를 포함함)으로 정의되는 것인 아스팔트 콘크리트.
  9. 제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기능기는 실리콘-함유 기를 포함하는 것인 아스팔트 콘크리트.
  10. 콘쥬게이트된 비닐 방향족 유닛들을 포함하는 비닐 방향족 블록;
    콘쥬게이트된 디엔 유닛들을 포함하고, 비닐 방향족 블록과 디엔 블록 사이에 테이퍼된 블록 섹션이 실질적으로 없는 디엔 블록을 포함하는 것으로, 적어도 약 15%의 비닐 함량 및 적어도 약 50,000의 분자량을 포함하는 이블록 공중합체.
  11. 제10항에 있어서, 상기 이 블록 공중합체는 약 1.2 미만의 분자량 분포를 포함하는 것인 이블록 공중합체.
  12. 비닐 변성제의 존재 하에 기능화된 개시제로 디엔 단량체의 제1 충전물을 음이온에 의해 중합하고, 그에 따라 일정 비닐 함량을 갖는 중합체를 형성하는 단계 (그로써 상기 중합 단계는 상기 디엔 단량체의 전부를 실질적으로 소비하는 것을 포함함); 및
    디엔 블록 및 비닐 블록을 포함하는 디블록 공중합체를 형성하는 상기 중합체의 존재 하에 비닐 방향족 단량체의 제2 충전물을 중합시키는 단계 (그로써 상기 이블록 공중합체는 적어도 약 20%의 비닐 함량 및 적어도 약 50,000의 분자량을 포함함)를 포함하는 이블록 공중합체의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 디엔 단량체를 소비하는 단계는 적어도 90%의 제1-중합된 단량체를 포함하는 것인 방법.
  14. 제12항에 있어서, 하기 식의 실리콘-함유 기능기:
    Si(R1)3
    (여기서, 각각의 R1은 히드로카르빌, 치환된 히드로카르빌, 및 알콕시 기들 로 구성된 군 중의 하나를 포함함)를 갖는 공중합체를 기능화시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
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