KR20110008029A - 황화수소의 방출이 감소된 교차결합된 역청/폴리머 조성물의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 황화수소의 방출이 감소된 교차결합된 역청(bitumen)/폴리머 조성물의 제조방법에 관한 것으로, 100℃ 내지 230℃ 사이의 작업 온도에서 교반하면서, 적어도 10분 동안, 적어도 하나의 역청(bitumen) 또는 역청(bitumen) 혼합물과 적어도 하나의 폴리머 및 적어도 하나의 가교제(cross-linking agent)를 접촉시키며, 상기 가교제(cross-linking agent)는 화학식 HS-R-SH으로 표현되며, R은 선택적으로 하나 이상의 헤테로 원자(heteroatom)를 포함하는, 2 내지 40의 탄소 원자를 가지는 포화형(saturated) 또는 불포화형(unsaturated), 선형(linear) 또는 분기형(branched), 환형(cyclic) 및/또는 방향족 탄화수소를 나타내며, 카르보닐기(carbonyl function)(C=O) 및/또는 카르복실기(carboxylate function)(O-C=O)를 포함하지 않는다.
Description
본 발명은 역청(bitumen)의 분야에 속한다. 특히, 본 발명은 황화수소의 방출이 감소된 교차결합된 역청(bitumen)/폴리머 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 황화수소의 방출이 감소된 교차결합된 역청(bitumen)/폴리머 조성물을 얻을 수 있게 하는 가교제(cross-linking agent)를 포함하는 역청(bitumen)/폴리머 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 또한 황화수소의 방출을 제한하면서 역청(bitumen)/폴리머 조성물을 교차결합하는 가교제(cross-linking agent)의 사용에 관한 것이다.
고속도로 및 산업 용도를 위한 물질의 제조에서 역청(bitumen)의 사용은 오래 전부터 공지되어 왔다: 역청(bitumen)은 도로공사 또는 토목공학의 분야에서 이용된 주요한 탄화수소 바인더이다.
다른 용도에서 바인더로 사용할 수 있기 위해서, 역청(bitumen)은 특정한 물리-화학적 성질 및 기계적 성질을 가져야 한다. 폴리머가 첨가되면 순수한 역청(bitumen)의 기계적 성질이 변경될 수 있다는 것이 공지되어 있다.
순수한 역청(bitumen)의 리올로지특성(rheological property)을 향상하기 위해, 스틸렌(styrene)과 부타디엔 공중합체 등과 같은, 많은 폴리머가 역청(bitumen)/폴리머 조성물에서 사용되었다. 예를 들어 폴리머를 황으로 교차결합할 때 역청(bitumen)/폴리머 조성물의 물리-화학적인 특성이 더 향상된다는 것도 공지되어 있다.
그러나, 황으로 교차결합된 역청(bitumen)/폴리머 조성물을 제조하는 동안, 황화수소(H2S)의 방출이 교차결합(cross-linking)에 동반된다. 황화수소는 무색의 유독가스로서, 매우 낮은 농도에서 특이한 냄새가 난다. 환경적인 제약으로 역청(bitumen)/폴리머 조성물에서 폴리머의 교차결합(cross-linking) 동안 황화수소의 방출을 감소 또는 심지어 제거할 필요성이 있다.
황화수소의 방출을 감소하기 위하여, 수많은 특허가 역청(bitumen)/폴리머 조성물을 황으로 교차결합(cross-linking) 동안 억제제(inhibitor)를 추가하는 것에 대해 기술한다. 특허 FR2254609에서, 황과 역청(bitumen)을 포함하는 가열 혼합물(hot mixture)에 의해 황화수소의 방출을 감소시키는 방법이 청구되었다. 황화수소의 방출을 감소하기 위하여, 역청(bitumen)/황 혼합물에 황화수소 억제제(suppressant)를 추가한다. 이 억제제는 자유 라디칼 억제제(free radical inhibitor) 및 산화환원 촉매제(redox catalysts)에서 선택된다. 자유 라디칼 억제제(free radical inhibitor)로서 테트라메틸티우람 이황화물(tetramethylthiuram disulphide)을, 산화환원 촉매제로서 염화철(iron chloride)을 예로 들 수 있다.
특허 EP0121377에서, 황화수소의 방출을 감소시킬 수 있는 역청(bitumen)과 원소 황을 포함하는 혼합물을 제조하는 방법이 기술된다. 이 방법에서, 황화물(sulphide)의 방출을 감소시킬 수 있는 물질은 금속 카르복실레이트(metal carboxylate) 또는 금속 나프테네이트(metal naphthenate)이다. 아연 스테아레이트(Zinc stearate)도 바람직한 화합물 중 하나이다.
국제출원 WO2005059016에서, 황화수소 억제제를 포함하는 황 펠릿이 기술된다. 억제제는 자유 라디칼 억제제(free radical inhibitor) 및 산화환원 촉매제(redox catalysts)에서 선택된다. 바람직한 억제제는 염화철(iron chloride)이다.
국제출원 WO2005065177에서, 황화수소의 방출을 감소시키는 방법이 기술된다. 이 방법에서, 금속염을 역청(bitumen)과 황에 첨가한다. 산화아연은 바람직한 화합물 중 하나이다.
특허 EP0907687에서, 다른 기능성 물질(functionalizing agent)을 이용하는 역청(bitumen)/폴리머 조성물을 교차결합하는 방법이 기술된다. 이 기능성 물질(functionalizing agent)은 카르복실 폴리티올에스테르(carboxylic polythiolesters) 및/또는 폴리티올에테르(polythiolether)에서 선택되지만, 기술된 기능성 물질(functionalizing agent)이 황화수소의 방출을 감소시킬 수 있다는 증거가 없다.
이러한 상황에서, 본 발명의 목적은 황화수소의 방출을 감소시키는, 특히 방법의 제1 단계에서 황화수소의 방출을 감소시키는 교차결합된 역청(bitumen)/폴리머 조성물의 새로운 제조방법을 제시하는 것이며, 상기 방법은 새로운 가교제(cross-linking agent)의 사용에 기반을 둔다.
본 발명의 또 다른 목적은 특히 탄력성(elasticity)과 견실함(consistency)의 측면에서 만족한 리올로지특성(rheological property)을 가지는 조성물을 얻을 수 있는, 황화수소를 방출하지 않는 교차결합된 역청(bitumen)/폴리머 조성물의 간단한 제조방법을 제시하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 탄력성(elasticity)과 견실함(consistency)의 측면에서 만족한 리올로지특성(rheological property)을 가지는 조성물을 얻으면서 황화수소의 방출이 최소화된 역청(bitumen)/폴리머 조성물을 교차결합(cross-linking)하는 가교제(cross-linking agent)의 사용이다.
본 발명의 목적은 황으로 교차결합된 역청(bitumen)/폴리머 조성물과 동등한 특히 탄력성(elasticity)과 견실함(consistency)의 측면에서 리올로지특성(rheological property)을 가지며, 교차결합 동안, 황화수소의 방출이 감소하거나 또는 심지어 황화수소가 방출되지 않는 새로운 역청(bitumen)/폴리머 조성물을 제안하는 것이다.
본 발명은 황화수소의 방출이 감소된 교차결합된 역청(bitumen)/폴리머 조성물의 제조방법에 관한 것으로, 100℃ 내지 230℃ 사이의 작업 온도에서 교반하면서, 적어도 10분 동안, 적어도 하나의 역청(bitumen) 또는 역청(bitumen) 혼합물과 적어도 하나의 폴리머 및 적어도 하나의 가교제(cross-linking agent)를 접촉시키며, 상기 가교제(cross-linking agent)는 화학식 HS-R-SH으로 표현되며, R은 선택적으로 하나 이상의 헤테로 원자(heteroatom)를 포함하는, 2 내지 40의 탄소 원자를 가지는 포화형(saturated) 또는 불포화형(unsaturated), 선형(linear) 또는 분기형(branched), 환형(cyclic) 및/또는 방향족 탄화수소를 나타내며, 카르보닐기(carbonyl function)(C=O) 및/또는 카르복실기(carboxylate function)(O-C=O)를 포함하지 않는다.
바람직하게, 헤테로 원자(heteroatom)는 산소 원자이다.
바람직하게, 산소 원자의 수는 0 내지 5, 바람직하게 1 내지 4, 바람직하게 2 내지 3이다.
바람직하게, R 그룹은 4 내지 20의 탄소 원자, 바람직하게 6 내지 18의 탄소 원자, 바람직하게 8 내지 12의 탄소 원자를 가지는 포화형 또는 불포화형, 선형 또는 분기형, 환형 및/또는 방향족 탄화수소 그룹을 나타낸다.
제1 구체예에서, R 그룹은 2 내지 40의 탄소 원자, 바람직하게 4 내지 20 탄소 원자, 바람직하게 6 내지 18의 탄소 원자, 바람직하게 8 내지 12의 탄소 원자를 가지는 포화형, 선형, 독점적으로 탄화수소 그룹을 나타낸다.
제2 구체예에서, R 그룹은 하나 이상의 헤테로 원자(heteroatom)를 포함하는 선형, 포화형 탄화수소 그룹을 나타낸다.
바람직하게, R 그룹은 화학식 -(CH2)m-O-(CH2)n-를 가지며, m 및 n은 1 내지 20의 정수, 바람직하게 2 내지 10의 정수이다.
바람직하게, R 그룹은 화학식 -(CH2)p-O-(CH2)q-O-(CH2)r-을 가지며, p, q 및 r은 1 내지 10의 정수, 바람직하게 2 내지 6의 정수이다.
제3 구체예에서, R 그룹은 적어도 하나의 방향족 고리(aromatic ring), 바람직하게 적어도 2개의 방향족 고리(aromatic ring)를 포함하는 불포화 그룹을 나타낸다.
화학식이 HS-R-SH인 가교제(cross-linking agent)의 양은 0.05 내지 5질량%가 포함된다.
폴리머는 공액 디엔 유닛(conjugated diene unit) 및 방향족 모노비닐 탄화수소 유닛(aromatic monovinyl hydrocarbon unit)에 기반을 둔 공중합체이다.
공액 디엔 유닛(conjugated diene unit)은 부타디엔(butadiene), 2-메틸-1,3-부타디엔(이소프렌)(2-methyl-1,3-butadiene(isoprene)), 2,3-디메틸-1,3-부타디엔(2,3-dimethyl-1,3-butadiene), 1,3-펜타디엔(1,3-pentadiene) 및 1,2-헥사디엔(1,2-hexadiene), 클로로프렌(chloroprene), 카르복실화된 부타디엔(carboxylated butadiene), 카르복실화된 이소프렌(carboxylated isoprene) 등과 같은 모노머 당 4 내지 8의 탄화수소를 포함하는 것에서 선택되며, 특히 부타디엔(butadiene) 및 이소프렌(isoprene) 및 그들의 혼합물에서 선택된다.
방향족 모노비닐 탄화수소 유닛(aromatic monovinyl hydrocarbon unit)은 스틸렌(styrene), o-메틸 스틸렌(o-methyl styrene), p-메틸 스틸렌(p-methyl styrene), p-tert-부틸스틸렌(p-tert-butylstyrene), 2,3 디메틸 스틸렌(2,3 dimethyl-styrene), α-메틸 스틸렌(α-methyl styrene), 비닐 나프탈렌(vinyl naphthalene), 비틸 톨루엔(vinyl toluene), 비닐 크실렌(vinyl xylene), 및 그 유사체(analogues) 또는 그 혼합물에서 선택되며, 특히 스틸렌이다.
폴리머의 양은 0.5 내지 20질량%, 바람직하게 1 내지 10질량%, 바람직하게 2 내지 5질량%이다.
역청(bitumen)은 증류 잔류물(distillation residues), 진공 증류 잔류물(vacuum distillation residues), 비스브로큰 잔류물(visbroken residues), 브로운 잔류물(blown residues), 탈아스팔트 잔류물(deasphalted residues), 그 혼합물 또는 그들의 조합에서 선택된다.
역청(bitumen)은 또한 적어도 하나의 플럭스(flux)를 포함한다.
본 발명은 또한 교차결합된 역청(bitumen)/폴리머 조성물을 제조하는 동안 황화수소의 방출을 감소시키기 위해, 상기에서 정의한 것과 같은, 화학식이 HS-R-SH인 가교제(cross-linking agent)의 사용과 관련된다.
본 발명은 또한 무수물 형태(anhydrous form) 또는 에멀젼(emulsion) 형태의 역청질 바인더(bituminous binder)를 생성하기 위해, 상기에서 정의한 것과 같은, 방법에 의해 얻어진 교차결합된 역청(bitumen)/폴리머 조성물의 사용과 관련된다.
본 발명은 또한 기층(base course), 결합층(bonding course) 및/또는 마모층(wearing course)으로서 사용될 수 있는, 서페이스 드레싱(surface dressing), 핫-믹스(hot mix), 콜드 믹스(cold mix), 냉간 믹스(cold-cast mix), 그래벌 에멀젼(gravel emulsion)을 생성하기 위해 골재(aggregate)와 혼합물로서, 상기에서 정의한 방법에 의해 얻어진 교차결합된 역청(bitumen)/폴리머의 사용과 관련된다.
본 발명은 또한 실링 막(sealing membrane), 막(membrane) 또는 바탕칠(priming coat)을 생성하기 위해, 상기에서 정의한, 방법에 의해 얻어진 교차결합된 역청(bitumen)/폴리머 조성물의 사용에 관한 것이다.
본 발명은 적어도 하나의 역청(bitumen), 적어도 하나의 폴리머 및 적어도 하나의 화학식이 HS-R-SH인 가교제(cross-linking agent)를 포함하는 역청(bitumen)/폴리머 조성물에 관한 것으로, R은, 선택적으로 하나 이상의 헤테로 원자(heteroatom), 바람직하게는 하나 이상의 산소 원자를 포함하는, 2 내지 40 탄소 원자를 가지는 포화형 또는 불포화형, 선형 또는 분기형 탄화수소 그룹을 나타내며, 상기 R 그룹은 카르보닐기(carbonyl function)(C=O) 및/또는 카르복실기(carboxylate function)(O-C=O)를 포함하지 않는다.
바람직하게, 산소 원자의 수는 0 내지 5, 바람직하게 1 내지 4, 바람직하게 2 내지 3이다.
바람직하게 R 그룹은 상기에서 정의한 것과 같다.
바람직하게, 화학식이 HS-R-SH인 가교제(cross-linking agent)의 양은 0.05 내지 5질량%이다.
바람직하게, 폴리머는 공액 디엔 유닛(conjugated diene unit) 및 방향족 모노비닐 탄화수소 유닛(aromatic monovinyl hydrocarbon unit)에 기반을 둔 공중합체이다.
공액 디엔 유닛(conjugated diene unit)은 부타디엔(butadiene), 2-메틸-1,3-부타디엔(이소프렌)(2-methyl-1,3-butadiene(isoprene)), 2,3-디메틸-1,3-부타디엔(2,3-dimethyl-1,3-butadiene), 1,3-펜타디엔(1,3-pentadiene) 및 1,2-헥사디엔(1,2-hexadiene), 클로로프렌(chloroprene), 카르복실화된 부타디엔(carboxylated butadiene), 카르복실화된 이소프렌(carboxylated isoprene) 등과 같은 모노머 당 4 내지 8의 탄화수소를 포함하는 것에서 선택되며, 특히 부타디엔(butadiene) 및 이소프렌(isoprene) 및 그들의 혼합물에서 선택된다.
방향족 모노비닐 탄화수소 유닛(aromatic monovinyl hydrocarbon unit)은 스틸렌(styrene), o-메틸 스틸렌(o-methyl styrene), p-메틸 스틸렌(p-methyl styrene), p-tert-부틸스틸렌(p-tert-butylstyrene), 2,3 디메틸 스틸렌(2,3 dimethyl-styrene), α-메틸 스틸렌(α-methyl styrene), 비닐 나프탈렌(vinyl naphthalene), 비틸 톨루엔(vinyl toluene), 비닐 크실렌(vinyl xylene), 및 그 유사체(analogues) 또는 그 혼합물에서 선택되며, 특히 스틸렌이다.
바람직하게, 폴리머의 양은 0.5 내지 20질량%, 바람직하게 1 내지 10질량%, 바람직하게 2 내지 5질량%이다.
바람직하게, 역청(bitumen)은 증류 잔류물(distillation residues), 진공 증류 잔류물(vacuum distillation residues), 비스브로큰 잔류물(visbroken residues), 브로운 잔류물(blown residues), 탈아스팔트 잔류물(deasphalted residues), 그 혼합물 또는 그들의 조합에서 선택된다.
바람직하게, 역청(bitumen)은 또한 적어도 하나의 플럭스(flux)를 포함한다.
본 발명에 따른 방법에서 사용되는 가교제(cross-linking agent)는 화학식 HS-R-SH를 가지며, R은, 선택적으로 산소와 같은 하나 이상의 헤테로 원자(heteroatom)를 포함하는, 2 내지 40 탄소 원자를 가지는 포화형 또는 불포화형, 선형 또는 분기형, 환형 및/또는 방향족 탄화수소 그룹을 나타내며, 카르보닐기(carbonyl function)(C=O) 및/또는 카르복실기(carboxylate function)(O-C=O)를 포함하지 않는다. 본 발명에 따른 가교제(cross-linking agent)는 각각의 그 말단에, 이미 정의된 R 그룹에 의해 분리된, 서로 폴리머와 결합할 수 있는 티올기(thiol function)를 포함한다.
R 그룹은 바람직하게 4 내지 20의 탄소 원자, 바람직하게 6 내지 18의 탄소 원자, 바람직하게 8 내지 12의 탄소 원자 포함하는 포화형 또는 불포화형, 선형 또는 분기형, 환형 및/또는 방향족 탄화수소 그룹이다.
R 그룹이 헤테로 원자(heteroatom)로 치환될 때, 산소 원자가 바람직하다. R 그룹이 산소 원자로 치환될 때, 산소 원자의 수는 1 내지 5, 바람직하게 1 내지 4, 바람직하게 2 내지 3이다.
카르복실산 또는 에스테르 등과 같은 카르보닐기(carbonyl function)(C=O) 및/또는 카르복실기(carboxylate function)(O-C=O)를 포함하지 않는 R 그룹이 바람직하다. 실제로, 이런 작용기가 존재하면 황화수소가 형성되거나 황화수소의 형성이 증가할 수 있다. 카르보닐기(carbonyl function)(C=O) 및/또는 카르복실기(carboxylate function)(O-C=O)가 없기 때문에, 교차결합된 역청(bitumen)/폴리머 조성물의 제조 과정 동안 방출된 황화수소의 양을 최소화하면서, 탄성 회복(elastic recovery) 및 인장력(traction)의 측면에서 양호한 탄성을 가지는, 교차결합된 역청(bitumen)/폴리머 조성물을 얻을 수 있다.
제1 구체예에서, R 그룹은 이중 결합을 포함하지 않는, 포화 탄화수소 그룹이다. R 그룹은 포화형 및 선형 또는 포화형 및 분기형일 수 있다; 포화형 및 선형 R 그룹이 바람직하다. R 그룹이 포화형 및 선형 그룹일 때, 산소와 같은 헤테로 원자(heteroatom)를 포함하거나 포함하지 않을 수도 있다. R 그룹이 헤테로 원자(heteroatom)를 포함하지 않을 때, R 그룹은 독점적으로, 포화형 탄화수소 그룹이다.
한편으로, 독점적으로 2 내지 40 탄소 원자, 바람직하게 4 내지 20의 탄소 원자, 바람직하게 6 내지 18의 탄소 원자, 바람직하게 8 내지 12의 탄소 원자를 가지는 포화형, 선형 탄화수소 R이 바람직하다. R가 독점적으로 포화형, 선형 탄화수소일 때, 본 발명에 따른 가교제(cross-linking agent)의 예로서, 1,2-에탄디티올(1,2-ethanedithiol), 1,3-프로판디티올(1,3-propanedithiol), 1,4-부탄디티올(1,4-butanedithiol), 1,5-펜탄디티올(1,5-pentanedithiol), 1,6-헥산-디티올(1,6-hexane-dithiol), 1,7-heptanedithiol(1,7-헵탄디티올), 1,8-옥탄디티올(1,8-octanedithiol) 등을 들 수 있다. 바람직한 가교제(cross-linking agent)는 R이 독점적으로 8 탄소 원자를 가지는 포화형, 선형 탄화수소 그룹인, 1,8-옥탄디티올(1,8-octanedithiol)이다.
다른 한편으로, 산소와 같은, 하나 이상의 헤테로 원자(heteroatom)를 포함하는 포화형, 선형 R 그룹이 바람직하다. 바람직하게, R 그룹은 하나 또는 두개의 산소 원자로 치환된다.
R 그룹이 단 하나의 산소 원자로 치환될 때, 가교제(cross-linking agent), HS-R-SH는 HS-(CH2)m-O-(CH2)n-SH의 화학식을 가지며, R은 n 및 m은 1 내지 20, 바람직하게 2 내지 10인, -(CH2)m-O-(CH2)n- 기를 나타낸다. 예로서, m 및 n이 2, 3 및 4인, 비스-(2-메르캅토에틸)-에테르(bis-(2-mercaptoethyl)-ether), 비스-(3-메르캅토에틸-에테르(bis-(3-mercaptoethyl)-ether), 비스-(4-메르캅토에틸)-에테르(bis-(4-mercaptoethyl)-ether)를 들 수 있다. 또한 m이 2이고 n이 3인, (2-메르캅토에틸)(3-메르캅토부틸)-에테르((2-mercaptoethyl)(3-mercaptobutyl)-ether)를 예로 들 수 있고, 또한 m이 2이고 n이 4인, (2-메르캅토에틸)(3-메르캅토부틸)-에테르((2-mercaptoethyl)(4-mercaptobutyl)-ether)를 들 수 있다.
R 그룹이 산소 원소로 치환되면, 가교제(cross-linking agent) HS-R-SH는 HS-(CH2)p-O-(CH2)q-O-(CH2)r-SH의 화학식을 가지며, R은 p, q 및 r이 1 내지 10, 바람직하게 2 내지 6인, -(CH2)p-O-(CH2)q-O-(CH2)r-기를 나타낸다. 바람직한 가교제(cross-linking agent)는 p 및 r이 2이고, q가 1인, 또는 p, q 및 r이 2이다(그 예로서 1,8-디메르캅토-3,6-디옥사옥탄(1,8-dimercapto-3,6-dioxaoctane)을 들 수 있다).
제2 구체예에서, R 그룹은 불포화형 그룹이다. R 그룹은 탄산 사슬(carbonated chain)을 따라, 또는 예를 들면 5 내지 6의 탄소 원자의 고리(ring)에, 하나 이상의 이중 결합을 포함할 수 있다. R 그룹은 또한 방향족, 즉 적어도 하나의 방향족 고리(aromatic ring)를 포함할 수 있다. R 그룹은 적어도 하나의 방향족 고리(aromatic ring), 바람직하게 적어도 2개의 방향족 고리(aromatic ring)를 포함한다.
R 그룹이 단 하나의 방향족 고리(aromatic ring)를 포함하면, 바람직한 가교제(cross-linking agent)는 벤젠-1,2-디티올(benzene-1,2-dithiol), 벤젠-1,3-디티올(benzene-1,3-dithiol), 벤젠-1,4-디티올(benzene-1,4-dithiol) 또는 톨루엔-3,4-디티올(toluene-3,4-dithiol)이다.
또한 R 그룹은 적어도 2개의 방향족 고리(aromatic ring)를 포함할 수 있다. R 그룹의 방향족 고리(aromatic ring)는 축합형(condensed)일 수도 또는 아닐 수도 있고, 방향족 고리는 바람직하게 이웃자리(vicinal)이다. 방향족 고리는 알킬기 또는 알콕시(alkoxy) 기에 의해 선택적으로 치환될 수도 있다. R 그룹이 2개의 이웃자리(vicinal) 방향족 고리(aromatic ring)를 포함하면, 바람직한 가교제(cross-linking agent) 중 하나는 비페닐-4,4'-디티올(biphenyl-4,4'-dithiol)이다.
본 발명의 방법에서 사용되는 가교제(cross-linking agent)의 양은 0.05 내지 5질량%, 바람직하게 0.1 내지 2질량%, 바람직하게 0.2 내지 1질량%, 바람직하게 0.3 내지 0.5질량%이다.
상기에서 정의된 것과 같은 가교제(cross-linking agent)를 단독으로 또는 혼합물로 사용할 수도 있다.
본 발명에 따른 방법에서 이용될 수 있는 폴리머는 폴리부타디엔(polybutadienes), 폴리이소프렌(polyisoprenes), 부틸 고무(butyl rubbers), 폴리아크릴레이트(polyacrylates), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylates), 폴리클로로프렌(polychloroprenes), 폴리노르보르넨(polynorbornenes), 폴리부텐(polybutenes), 폴리이소부텐(polyisobutenes), 폴리에틸렌(polyethylenes) 또는 고밀도 폴리에틸렌(high density polyethylenes), 폴리프로필렌(polypropylenes), 에틸렌 및 비닐 아세테이트 공중합체(ethylene and vinyl acetate copolymers), 에틸렌 및 메틸 아크릴레이트 공중합체(ethylene and methyl acrylate copolymers), 에틸렌 및 부틸 아크릴레이트 공중합체(ethylene and butyl acrylate copolymers), 에틸렌 및 말레산무수물 공중합체(ethylene and maleic anhydride copolymers), 에틸렌 및 글리시딜 메타크릴레이트 공중합체(ethylene and glycidyl methacrylate copolymers), 에틸렌 및 글리시딜 아크릴레이트 공중합체(ehylene and glycidyl acrylate copolymers), 에틸렌 및 프로펜 공중합체(ethylene and propene copolymers), 에틸렌/프로펜/디엔(ethylene/propene/diene; EPDM) 삼원공중합체(terpolymers), ABS(acrylonitrile/butadiene/styrene) 삼원공중합체, 에틸렌/아크릴레이트(ethylene/acrylate) 또는 알킬 메타크릴레이트/글리시딜 아크릴레이트(alkyl methacrylate/glycidyl acrylate) 또는 메타크릴레이트 삼원공중합체(methacrylate terpolymers) 및 특히 에틸렌/메틸 아크릴레이트/글리시딜 메타크릴레이트(ethylene/methyl acrylate/glycidyl methacrylate) 삼원공중합체 및 에틸렌/알킬 아크릴레이트(ethylene/alkyl acrylate) 또는 메타크릴레이트/말레산 무수물(methacrylate/maleic anhydride) 삼원공중합체 및 특히 에틸렌/부틸 아크릴레이트/말레산 무수물 삼원공중합체(ethylene/butyl acrylate/maleic anhydride terpolymer)와 같은 폴리올레핀(polyolefins) 등과 같은 역청(bitumen)/폴리머 분야에서 표준형(standard fashion)으로 사용될 수 있는 폴리머이다.
폴리머는 또한 본 출원인의 특허 EP1572807, EP0837909 및 EP1576058에서 기술된 폴리머일 수 있다.
바람직한 폴리머는 공액 디엔 유닛(conjugated diene unit) 및 방향족 모노비닐 탄화수소 유닛(aromatic monovinyl hydrocarbon unit)에 기반을 둔 공중합체이다. 본 발명에 따른 폴리머는 공액 디엔 유닛(conjugated diene unit) 및 방향족 모노비닐 탄화수소 유닛(aromatic monovinyl hydrocarbon unit)에 기반을 둔 하나 이상의 공중합체를 포함한다.
공액 디엔(conjugated diene)은 부타디엔(butadiene), 2-메틸-1,3-부타디엔(이소프렌)(2-methyl-1,3-butadiene(isoprene)), 2,3-디메틸-1,3-부타디엔(2,3-dimethyl-1,3-butadiene), 1,3-펜타디엔(1,3-pentadiene) 및 1,2-헥사디엔(1,2-hexadiene), 클로로프렌(chloroprene), 카르복실화된 부타디엔(carboxylated butadiene), 카르복실화된 이소프렌(carboxylated isoprene) 등과 같은 모노머 당 4 내지 8의 탄화수소를 포함하는 것에서 선택되며, 특히 부타디엔(butadiene) 및 이소프렌(isoprene) 및 그들의 혼합물에서 선택된다.
방향족 모노비닐 탄화수소 유닛(aromatic monovinyl hydrocarbon unit)은 스틸렌(styrene), o-메틸 스틸렌(o-methyl styrene), p-메틸 스틸렌(p-methyl styrene), p-tert-부틸스틸렌(p-tert-butylstyrene), 2,3 디메틸 스틸렌(2,3 dimethyl-styrene), α-메틸 스틸렌(α-methyl styrene), 비닐 나프탈렌(vinyl naphthalene), 비틸 톨루엔(vinyl toluene), 비닐 크실렌(vinyl xylene), 및 그 유사체(analogues) 또는 그 혼합물에서 선택되며, 특히 스틸렌이다.
특히, 폴리머는 스틸렌 및 부타디엔 블록 공중합체, 스틸렌 및 이소프렌 블록 공중합체, 스틸렌 및 클로로프렌 블록 공중합체, 스틸렌 및 카르복실화된(carboxylated) 부타디엔 블록 공중합체 또는 스틸렌 및 카르복실화된(carboxylated) 이소프렌 블록 공중합체에서 선택된 하나 이상의 공중합체를 포함한다. 바람직한 폴리머는 스틸렌/부타디엔 블록 공중합체 SB 또는 스틸렌/부타디엔/스틸렌 블록 공중합체 SBS와 같은 부타디엔 유닛 및 스틸렌 유닛에 기반을 둔 공중합체이다.
스틸렌 및 공액 디엔 공중합체, 특히 스틸렌 및 부타디엔 공중합체는 유리하게 5 내지 50중량%, 바람직하게 20 내지 50중량%의 스틸렌을 포함한다.
스틸렌 및 공액 디엔 공중합체, 특히 스틸렌 및 부타디엔 공중합체는 유리하게 50 내지 95중량%의 (1,2 및 1,4) 부타디엔을 포함한다.
스틸렌 및 공액 디엔 공중합체, 특히 스틸렌 및 부타디엔 공중합체는 유리하게 5 내지 70중량%의 1,2-부타디엔을 포함한다. 1,2-부타디엔 유닛은 부타디엔 유닛의 1,2 첨가를 통해 중합반응에서 유래하는 유닛이다.
스틸렌 및 공액 디엔 공중합체의 평균 분자량, 특히 스틸렌 및 부타디엔 공중합체의 평균 분자량은 10,000 내지 500,000daltons, 바람직하게 50,000 내지 200,000daltons 및 더 바람직하게 50,000 그리고 150,000daltons이다.
본 발명의 방법에서 이용된 폴리머의 양은 0.5 내지 20질량%, 바람직하게 1 내지 10질량%, 더 바람직하게 2 내지 5질량%이다.
본 발명의 방법에서 이용된 역청(bitumen)은 다른 근원에서 얻어진 역청(bitumen)이다. 먼저 천연 역청(bitumen), 천연 역청(bitumen)이 증착물의 형태로 포함된 역청, 천연 아스팔트 또는 역청질 모래를 언급할 수 있다.
본 발명에 따른 역청(bitumen)은 또한 원유의 정제에서 기인하는 역청(bitumen)이다. 역청(bitumen)은 오일의 상압 증류(atmospheric distillation) 및/또는 진공 증류(vacuum distillation)에서 기인한다. 이런 역청(bitumen)은 선택적으로 블로운(blown), 비스브레이큰(visbroken) 및/또는 탈아스팔트(deasphalted)될 수 있다. 역청(bitumen)은 하드 그레이드(hard grade) 또는 소프트 그레이드(soft grade)의 역청(bitumen)일 수 있다. 최선의 기술적인 절충안을 얻기 위해 정제 과정에 의해 얻어진 다른 역청(bitumen)이 서로 결합될 수 있다.
이용된 역청(bitumen)은 또한 휘발성 용매, 오일에서 기인하는 플럭스(flux), 석탄계(carbochemical) 플럭스(flux) 및/또는 식물성 플럭스(flux)를 첨가해서 플럭스화된(fluxed) 역청(bitumen)일 수 있다.
색소의(pigmentable) 또는 컬러의(colourable) 역청(bitumen)이라고 불리는 합성 역청(bitumen)도 사용할 수 있다. 이런 역청(bitumen)은 아스팔텐(asphaltene)이 약간 포함되거나 포함되지 않을 수 있고 그 결과로 착색될 수 있다. 이런 합성 역청(bitumen)은 특허 EP179510 등에서 묘사된 대로 석유 수지 및/또는 쿠마론-인덴 수지(coumarone-indene resin) 및 윤활유에 기반을 둔다.
실시예
역청질
조성물
T
1
(
대조구
)
폴리머가 교차결합되지 않은 대조구 역청질 조성물 T1을 제조한다(역청(bitumen)과 폴리머의 물리적 혼합물).
대조구 역청질 조성물 T1는 다음과 같이 제조된다:
교반하면서(300rpm) 195℃에서 2리터의 완전 밀폐형(hermetically-sealed) 반응기로 다음을 투입한다:
- 표준 NF EN 1426에 따라 50 1/10mm의 투수성(penetrability)을 가지는 직접 증류(direct distillation) 역청(bitumen) 95질량% 및
- 128,000Dalton의 중량에 대한 분자량, Mw를 가지는, 25중량%의 스틸렌 및 75중량%의 부타디엔을 가지는, 스틸렌/부타디엔 블록 공중합체 5질량%.
혼합물을 300rpm으로 교반하고 2시간 동안 195℃로 가열한다.
사용된 양은 다음과 같다: 역청(bitumen) 1772.2g 및 스틸렌/부타디엔 블록 공중합체 93.3g.
역청질
조성물
T
2
(
대조구
)
폴리머가 황과 교차결합되는 대조구 역청질 조성물 T2를 제조한다(가황(vulcanization)).
대조구 역청질 조성물 T2를 다음과 같이 제조한다:
교반하면서(300rpm) 195℃에서 2리터의 완전 밀폐형(hermetically-sealed) 반응기로 다음을 투입한다:
- 표준 NF EN 1426에 따라 50 1/10mm의 투수성(penetrability)을 가지는 직접 증류(direct distillation) 역청(bitumen) 94.87질량% 및
- 128,000Dalton의 중량에 대한 분자량, Mw를 가지는, 25중량%의 스틸렌 및 75중량%의 부타디엔을 가지는, 스틸렌/부타디엔 블록 공중합체 5질량%.
역청(bitumen)/폴리머 혼합물을 300rpm으로 교반하고 2시간 동안 195℃로 가열한다.
그러고 나서, 0.13질량%의 황(황 분말)을 첨가한다.
혼합물을 300rpm으로 교반하고 2시간 동안 195℃로 가열한다.
사용된 양은 다음과 같다: 역청(bitumen) 1037.1g, 스틸렌/부타디엔 블록 공중합체 54.7g 및 황 1.42g.
역청질
조성물
T
3
(
대조구
)
폴리머가 화학식이 HS-CH2(COOH)-CH2(COOH)-SH인 디메르캅토숙신산(dimercaptosuccinic acid)과 교차결합되는 대조구 역청질 조성물 T3를 제조한다.
대조구 역청질 조성물 T3를 다음과 같이 제조한다:
교반하면서(300rpm) 195℃에서 2리터의 완전 밀폐형(hermetically-sealed) 반응기로 다음을 투입한다:
- 표준 NF EN 1426에 따라 50 1/10mm의 투수성(penetrability)을 가지는 직접 증류(direct distillation) 역청(bitumen) 94.87질량% 및
- 128,000Dalton의 중량에 대한 분자량, Mw를 가지는, 25중량%의 스틸렌 및 75중량%의 부타디엔을 가지는, 스틸렌/부타디엔 블록 공중합체 5질량%.
역청(bitumen)/폴리머 혼합물을 300rpm으로 교반하고 2시간 동안 195℃로 가열한다.
그러고 나서, 0.13질량%의 디메르캅토숙신산(dimercaptosuccinic acid)을 첨가한다.
혼합물을 300rpm으로 교반하고 2시간 동안 195℃로 가열한다.
사용된 양은 다음과 같다: 역청(bitumen) 1082.4g, 스틸렌/부타디엔 블록 공중합체 57.05g 및 디메르캅토숙신산(dimercaptosuccinic acid) 1.47g.
역청질
조성물
T
4
(
대조구
)
폴리머가 화학식이 C[CH2OOCCH2CH2SH]4인 펜타에리스리틸-메르캅토프로프리오네이트(pentaerythrityl-mercaptoproprionate)와 교차결합되는 대조구 역청질 조성물 T4를 제조한다.
대조구 역청질 조성물 T4를 다음과 같이 제조한다:
교반하면서(300rpm) 195℃에서 2리터의 완전 밀폐형(hermetically-sealed) 반응기로 다음을 투입한다:
- 표준 NF EN 1426에 따라 50 1/10mm의 투수성(penetrability)을 가지는 직접 증류(direct distillation) 역청(bitumen) 94.87질량% 및
- 128,000Dalton의 중량에 대한 분자량, Mw를 가지는, 25중량%의 스틸렌 및 75중량%의 부타디엔을 가지는, 스틸렌/부타디엔 블록 공중합체 5질량%.
역청(bitumen)/폴리머 혼합물을 300rpm으로 교반하고 2시간 동안 195℃로 가열한다.
그러고 나서, 0.13질량%의 펜타에리스리틸-메르캅토프로프리오네이트(pentaerythrityl-mercaptoproprionate)를 첨가한다.
혼합물을 300rpm으로 교반하고 2시간 동안 195℃로 가열한다.
사용된 양은 다음과 같다: 역청(bitumen) 1101.96g, 스틸렌/부타디엔 블록 공중합체 58.08g 및 펜타에리스리틸-메르캅토프로프리오네이트(pentaerythrityl-mercaptoproprionate) 1.51g.
본 발명에 따른
역청질
조성물
C
1
내지
C
8
다른 농도에서, 다른 가교제(cross-linking agent)(다른 R 그룹)를 사용하여 본 발명에 따른 몇몇 역청질 조성물 C1 내지 C8을 제조한다.
다음과 같이 본 발명에 따른 역청질 조성물 C1 내지 C8을 제조한다:
교반하면서(300rpm) 195℃에서 2리터의 완전 밀폐형(hermetically-sealed) 반응기로 다음을 투입한다:
- 표준 NF EN 1426에 따라 50 1/10mm의 투수성(penetrability)을 가지는 직접 증류(direct distillation) 역청(bitumen) 및
- 128,000Dalton의 중량에 대한 분자량, Mw를 가지는, 25중량%의 스틸렌 및 75중량%의 부타디엔을 가지는, 스틸렌/부타디엔 블록 공중합체.
폴리머 혼합물을 300rpm으로 교반하고 2시간 동안 195℃로 가열한다.
그러고 나서, 가교제(cross-linking agent) HS-R-SH를 첨가한다.
혼합물을 300rpm으로 교반하고 2시간 동안 195℃로 가열한다.
하기 표 1에, 이용된 다른 HS-R-SH 가교제(cross-linking agent)의 화학적 성질을 나타낸다:
역청 조성물 | 가교제(Cross-linking agent) | R |
C1 to C4 | 1,8-디메르캅토-3,6-디옥사옥탄 (1,8-dimercapto-3,6-dioxaoctane) |
-(CH2)2-O-(CH2)2-O-(CH2)2- |
C5 | 1,8-옥탄디티올(1,8 octanedithiol) | -(CH2)8- |
C6 | 비페닐-4,4'-디티올(Biphenyl-4,4'-dithiol) | -C6H4-C6H4- |
C7 | 2-메르캅토에틸에테르(2 mercaptoethylether) | -(CH2)2-O-(CH2)2- |
C8 | 1,4-부탄디티올(1,4 butanedithiol) | -(CH2)4- |
가교제(cross-linking agent)를 다른 농도로 투입한다(0.05질량% 내지 0.3질량%). 스틸렌/부타디엔 블록 공중합체를 5질량%를 투입하고, 역청(bitumen)을 전체 100질량%에 도달하도록 투입한다. (가교제(cross-linking agent)를 위한) 질량 백분율 및 (세 구성성분을 위한) 사용되는 양을 하기 표 2에 나타낸다:
역청질 조성물 | C1 | C2 | C3 | C4 | C5 | C6 | C7 | C8 |
가교제 (% - grams) |
0.13- 1.27 | 0.05- 0.84 |
0.2- 3.07 |
0.3-5.04 | 0.13- 0.68 |
0.13- 0.63 |
0.15-0.7 | 0.15-0.7 |
역청(grams) | 924.5 | 1590.3 | 1455.8 | 1597.2 | 474 | 460 | 526 | 482 |
폴리머(grams) | 48.72 | 83.7 | 76.8 | 84.33 | 25 | 24.3 | 27.6 | 25.5 |
하기 표 3은 본 발명에 따른 교차결합된 C1 내지 C8 역청(bitumen)/폴리머 조성물에 물리적 성질을 나타내며, 하기 표 4는 대조구 역청(bitumen)/폴리머 조성물의 물리적 성질을 나타낸다.
C1 | C2 | C3 | C4 | C5 | C6 | C7 | C8 | |
투수성 (0.1 mm) (1) | 37 | 41 | 39 | 41 | 36 | 31 | 39 | 38 |
RBT(℃) | 62.4 | 61.2 | 63.2 | 62.6 | 64.8 | 66.6 | 62.6 | 63.6 |
탄성 회복 (3) | 76 | 73 | 82 | 78 | 83 | 80 | 82 | 85 |
인장( Traction ) (4) | ||||||||
임계응력 (Threshold stress) (MPa) |
1.58 | 1.73 | 1.8 | 1.67 | 1.63 | 1.66 | 1.50 | 1.56 |
임계 연신율 (Threshold elongation) (%) |
11.8 | 11.9 | 10.7 | 12.9 | 14.1 | 14.2 | 17.6 | 13.1 |
Conventional energy at 400% | 12.3 | 13.1 | 13.4 | 13.5 | 14.4 | 17.4 | 12.8 | 13.6 |
최대응력 (Max stress) (MPa) | 1.58 | 1.81 | 1.8 | 1.67 | 1.64 | 1.66 | 1.51 | 1.58 |
최대 연신응력 (Max elongation stress) (MPa) | 0.3 | 0.28 | 0.4 | 0.42 | 0.61 | 1.01 | 0.38 | 0.51 |
최대 연신율 (Max elongation) (%) | 671 | 423 | 700 | 700 | 700 | 638 | 700 | 700 |
전체 에너지(Total energy) (J) | 1.93 | 1.57 | 2.64 | 2.33 | 2.75 | 3.30 | 2.21 | 2.37 |
14일 후의 젤화 경향 (Gelling tendency after 14 days) | S0 | S0 | S0 | S0 | - | - | - | - |
(1) 표준 NF EN 1426년에 따름.
(2) 표준 NF EN1427에 따른 RBT(Ring and ball temperature).
(3) 표준 NF EN 13398에 따른 25℃에서의 탄성 회복(elastic recovery).
(4) 표준 NF EN 13587에 따른 5℃에서의 인장력(traction) 시험으로 스트레칭 속도는 500mm/min이다.
(5) 젤화 시험은 14일 동안 180℃에서 바인더의 1kg 컨테이너에 남겨두는 것을 포함한다. 측량이 할 때마다, 나무 스틱을 컨테이너에 담그고, 바인더 교류를 시험한다. 0 내지 4의 스케일로 바인더의 상태를 설명할 수 있다.
- S0: 유동성 바인더, 한방울씩(dropwise) 흐른다
- S1: 액체 바인더, 연속 실선(thin continuous thread)으로 흐른다
- S2: 점성 바인더, 연속 굵은 선(broad continuous thread)으로 흐른다
- S3: 아주 점성 바인더, 시트(sheet)로 흐른다
- S4: 단단한 바인더
T1 | T2 | T3 | T4 | |
투수성 (0.1 mm) (1) | 46 | 45 | 45 | 45 |
RBT(℃) | 60.2 | 32 | 30.2 | 58 |
탄성 회복 (3) | 66 | 91 | 66 | 57 |
인장( Traction ) (4) | ||||
임계응력 (Threshold stress) (MPa) |
1.75 | 1.32 | - | - |
임계 연신율 (Threshold elongation) (%) |
9.98 | 11.4 | - | - |
Conventional energy at 400% | 0.5 | 13.4 | - | - |
최대응력 (Max stress) (MPa) | 1.75 | 1.32 | - | - |
최대 연신응력 (Max elongation stress) (MPa) | 0.18 | 0.93 | - | - |
최대 연신율 (Max elongation) (%) | 180 | >700 | - | - |
전체 에너지(Total energy) (J) | 0.86 | 3.04 | - | - |
14일 후의 젤화 경향 (Gelling tendency after 14 days) | S0 | - | - | - |
상기 표 3 및 4에서 집계된 결과에 비추어 보면, 다음과 같은 코멘트가 가능하다:
본 발명에 따라 기술된 가교제(cross-linking agent) 전부는 역청(bitumen)/폴리머 조성물을 교차결합할 수 있다. 실제로 C1 내지 C8 조성물의 RBT(Ring and ball temperature), 투수성, 탄성 회복(elastic recovery) 및 인장력(traction) 값은 대조구 T2와 유사하다.
C1 내지 C8 조성물의 교차결합(cross-linking)은 견실함(consistency)에서 증가한다(Ring and ball 연화점 온도(softening point temperature)는 증가하고 투수성은 감소한다).
C1 내지 C8 조성물의 교차결합(cross-linking)은 탄력성이 개선된다(인장 연신(traction elongation) 및 최대 연신 응력이 증가하며, 탄성 회복(elastic recovery)도 증가한다). T3 및 T4의 조성물의 교차결합(cross-linking)은 T1 조성물의 탄성 회복(elastic recovery) 값과 유사한 값을 가지는 것에 의해 입증되는 것과 같이 최적이 아니다.
C1 내지 C8 조성물은 안정하며, 젤화되지 않는다.
가교제(cross-linking agent)를 역청(bitumen)/폴리머 혼합물에 첨가하면, 역청(bitumen)의 공중합체의 교차결합(cross-linking)이 시작한다. 황으로 교차결합(cross-linking)함에 있어 황화수소의 방출이 동반된다. 본 발명에 따라 HS-R-SH 가교제로 교차결합(cross-linking)을 하는 동안 방출되는 황화수소의 양을 평가하기 위하여, 2시간 동안 반응 매체에 놓인 프로브(probe)를 이용하여 기체상에서 황화수소의 방출을 측정한다.
주어진 시간(5분, 10분, 20분, 60분, 120분)에서, 본 발명에 따른 두 역청질 조성물(C1 및 C5)의 교차결합(cross-linking) 동안 얻어진 H2S의 방출의 감소를 대조구 T2에 대하여 퍼센트로 산출하고, 2 대조구 역청질 조성물 T3 및 T4의 교차결합(cross-linking) 동안 얻어진 H2S의 방출의 감소를 퍼센트로 산출한다(표 5).
Time (min) | 5 | 10 | 20 | 60 | 120 |
(T2 -C1)/ T2 | 95% | 97% | 94% | 87% | 69% |
(T2 -C5)/ T2 | 95% | 97% | 96% | 96% | 85% |
(T2 -T3)/ T2 | 28% | -176% | -153% | -275% | -592% |
(T2 -T4)/ T2 | 95% | 97% | 92% | 68% | 23% |
H2S의 방출이 조성물 C1 및 C5에서 상당히 감소한다. 따라서, 예를 들면 10 분에 C1 및 C5에 있어, H2S의 방출량 감소는 대조구 T2에 대하여 97%이다.
동일한 조건 하에서 조성물 C6, C7 및 C8에 대해 실험한 결과 T2 조성물에 대하여 유사하게 H2S의 방출이 아주 명확하게 감소하였다.
대조적으로 H2S의 방출은 T3 조성물을 제조하는 방법에서 더 많다(황화수소의 양이 감소하지 않지만, T2에 대하여 증가한다). T4 조성물을 제조하는 방법에서 H2S의 방출은 본 발명에 따른 방법과 같이, 5분 내지 20분에서 T2보다 작지만, 60분에서 120분까지, 본 발명에 따른 방법은 H2S의 방출을 더 명확하게 감소시킬 수 있다. 또한, T4 조성물의 탄성 회복(elastic recovery) 값에 따르면, T4 조성물이 C1 내지 C8 조성물만큼 교차결합이 잘 되지 않는다(57% 대 73% 내지 85%).
그러므로 본 발명에 따라 실행된 방법의 가교제(cross-linking agent)는 황화수소 방출의 측면에서 표준 가교제(cross-linking agent)(황)이 가지는 단점을 가지지 않고 특히 탄력성의 측면에서 양호한 특성을 가지는 교차결합된 역청(bitumen)/폴리머 조성물을 얻을 수 있다. 특히, 본 발명에 따라 실행된 방법의 가교제(cross-linking agent)는 양호한 탄력성을 유지하면서 역청(bitumen)/폴리머 조성물의 교차결합(cross-linking) 과정 동안 실질적으로 황화수소의 방출을 감소시킬 수 있다.
Claims (30)
100℃ 내지 230℃의 작업 온도에서 교반하면서, 적어도 10분 동안, 적어도 하나의 역청(bitumen) 또는 역청(bitumen) 혼합물을 적어도 하나의 폴리머 및 적어도 하나의 가교제(cross-linking agent)와 접촉시키며,
상기 가교제(cross-linking agent)는 화학식 HS-R-SH으로 표현되며, 상기 R은 선택적으로 하나 이상의 헤테로 원자(heteroatom)를 포함하는, 2 내지 40의 탄소 원자를 가지는 포화형(saturated) 또는 불포화형(unsaturated), 선형(linear) 또는 분기형(branched), 환형(cyclic) 및/또는 방향족 탄화수소를 나타내며, 카르보닐기(carbonyl function)(C=O) 및/또는 카르복실기(carboxylate function)(O-C=O)를 포함하지 않는, 황화수소의 방출이 감소된 교차결합된 역청(bitumen)/폴리머 조성물의 제조방법.
상기 가교제(cross-linking agent)는 화학식 HS-R-SH으로 표현되며, 상기 R은 선택적으로 하나 이상의 헤테로 원자(heteroatom)를 포함하는, 2 내지 40의 탄소 원자를 가지는 포화형(saturated) 또는 불포화형(unsaturated), 선형(linear) 또는 분기형(branched), 환형(cyclic) 및/또는 방향족 탄화수소를 나타내며, 카르보닐기(carbonyl function)(C=O) 및/또는 카르복실기(carboxylate function)(O-C=O)를 포함하지 않는, 황화수소의 방출이 감소된 교차결합된 역청(bitumen)/폴리머 조성물의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 헤테로 원자(heteroatom)는 산소 원자인, 방법.
상기 헤테로 원자(heteroatom)는 산소 원자인, 방법.
제2항에 있어서,
상기 산소 원자의 수는 0 내지 5, 바람직하게 1 내지 4, 바람직하게 2 내지 3인 방법.
상기 산소 원자의 수는 0 내지 5, 바람직하게 1 내지 4, 바람직하게 2 내지 3인 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 R 그룹은 4 내지 20의 탄소 원자, 바람직하게 6 내지 18의 탄소 원자, 바람직하게 8 내지 12의 탄소 원자를 가지는 포화형 또는 불포화형, 선형 또는 분기형, 환형 및/또는 방향족 탄화수소 그룹을 나타내는 방법.
상기 R 그룹은 4 내지 20의 탄소 원자, 바람직하게 6 내지 18의 탄소 원자, 바람직하게 8 내지 12의 탄소 원자를 가지는 포화형 또는 불포화형, 선형 또는 분기형, 환형 및/또는 방향족 탄화수소 그룹을 나타내는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 R 그룹은 2 내지 40의 탄소 원자, 바람직하게 4 내지 20 탄소 원자, 바람직하게 6 내지 18의 탄소 원자, 바람직하게 8 내지 12의 탄소 원자를 가지는 포화형, 선형, 독점적으로 탄화수소 그룹을 나타내는 방법.
상기 R 그룹은 2 내지 40의 탄소 원자, 바람직하게 4 내지 20 탄소 원자, 바람직하게 6 내지 18의 탄소 원자, 바람직하게 8 내지 12의 탄소 원자를 가지는 포화형, 선형, 독점적으로 탄화수소 그룹을 나타내는 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 R 그룹은 하나 이상의 헤테로 원자(heteroatom)를 포함하는 선형, 포화형 탄화수소 그룹을 나타내는 방법.
상기 R 그룹은 하나 이상의 헤테로 원자(heteroatom)를 포함하는 선형, 포화형 탄화수소 그룹을 나타내는 방법.
제6항에 있어서,
상기 R 그룹은 화학식 -(CH2)m-O-(CH2)n-를 가지며, 상기 m 및 상기 n은 1 내지 20의 정수, 바람직하게 2 내지 10의 정수인 방법.
상기 R 그룹은 화학식 -(CH2)m-O-(CH2)n-를 가지며, 상기 m 및 상기 n은 1 내지 20의 정수, 바람직하게 2 내지 10의 정수인 방법.
제6항에 있어서,
상기 R 그룹은 화학식 -(CH2)p-O-(CH2)q-O-(CH2)r-을 가지며, 상기 p, 상기 q 및 상기 r은 1 내지 10의 정수, 바람직하게 2 내지 6의 정수인 방법.
상기 R 그룹은 화학식 -(CH2)p-O-(CH2)q-O-(CH2)r-을 가지며, 상기 p, 상기 q 및 상기 r은 1 내지 10의 정수, 바람직하게 2 내지 6의 정수인 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 R 그룹은 적어도 하나의 방향족 고리(aromatic ring), 바람직하게 적어도 2개의 방향족 고리(aromatic ring)를 포함하는 불포화 그룹을 나타내는 방법.
상기 R 그룹은 적어도 하나의 방향족 고리(aromatic ring), 바람직하게 적어도 2개의 방향족 고리(aromatic ring)를 포함하는 불포화 그룹을 나타내는 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
화학식이 HS-R-SH인 가교제(cross-linking agent)의 양은 0.05 내지 5질량%가 포함되는 방법.
화학식이 HS-R-SH인 가교제(cross-linking agent)의 양은 0.05 내지 5질량%가 포함되는 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리머는 공액 디엔 유닛(conjugated diene unit) 및 방향족 모노비닐 탄화수소 유닛(aromatic monovinyl hydrocarbon unit)에 기반을 둔 공중합체인 방법.
상기 폴리머는 공액 디엔 유닛(conjugated diene unit) 및 방향족 모노비닐 탄화수소 유닛(aromatic monovinyl hydrocarbon unit)에 기반을 둔 공중합체인 방법.
제11항에 있어서,
상기 공액 디엔 유닛(conjugated diene unit)은 부타디엔(butadiene), 2-메틸-1,3-부타디엔(이소프렌)(2-methyl-1,3-butadiene(isoprene)), 2,3-디메틸-1,3-부타디엔(2,3-dimethyl-1,3-butadiene), 1,3-펜타디엔(1,3-pentadiene) 및 1,2-헥사디엔(1,2-hexadiene), 클로로프렌(chloroprene), 카르복실화된 부타디엔(carboxylated butadiene), 카르복실화된 이소프렌(carboxylated isoprene) 등과 같은 모노머 당 4 내지 8의 탄화수소를 포함하는 것에서 선택되며, 특히 부타디엔(butadiene) 및 이소프렌(isoprene) 및 그들의 혼합물에서 선택되는 방법.
상기 공액 디엔 유닛(conjugated diene unit)은 부타디엔(butadiene), 2-메틸-1,3-부타디엔(이소프렌)(2-methyl-1,3-butadiene(isoprene)), 2,3-디메틸-1,3-부타디엔(2,3-dimethyl-1,3-butadiene), 1,3-펜타디엔(1,3-pentadiene) 및 1,2-헥사디엔(1,2-hexadiene), 클로로프렌(chloroprene), 카르복실화된 부타디엔(carboxylated butadiene), 카르복실화된 이소프렌(carboxylated isoprene) 등과 같은 모노머 당 4 내지 8의 탄화수소를 포함하는 것에서 선택되며, 특히 부타디엔(butadiene) 및 이소프렌(isoprene) 및 그들의 혼합물에서 선택되는 방법.
제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 방향족 모노비닐 탄화수소 유닛(aromatic monovinyl hydrocarbon unit)은 스틸렌(styrene), o-메틸 스틸렌(o-methyl styrene), p-메틸 스틸렌(p-methyl styrene), p-tert-부틸스틸렌(p-tert-butylstyrene), 2,3 디메틸 스틸렌(2,3 dimethyl-styrene), α-메틸 스틸렌(α-methyl styrene), 비닐 나프탈렌(vinyl naphthalene), 비틸 톨루엔(vinyl toluene), 비닐 크실렌(vinyl xylene), 및 그 유사체(analogues) 또는 그 혼합물에서 선택되며, 특히 스틸렌인 방법.
상기 방향족 모노비닐 탄화수소 유닛(aromatic monovinyl hydrocarbon unit)은 스틸렌(styrene), o-메틸 스틸렌(o-methyl styrene), p-메틸 스틸렌(p-methyl styrene), p-tert-부틸스틸렌(p-tert-butylstyrene), 2,3 디메틸 스틸렌(2,3 dimethyl-styrene), α-메틸 스틸렌(α-methyl styrene), 비닐 나프탈렌(vinyl naphthalene), 비틸 톨루엔(vinyl toluene), 비닐 크실렌(vinyl xylene), 및 그 유사체(analogues) 또는 그 혼합물에서 선택되며, 특히 스틸렌인 방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리머의 양은 0.5 내지 20질량%, 바람직하게 1 내지 10질량%, 바람직하게 2 내지 5질량%인 방법.
상기 폴리머의 양은 0.5 내지 20질량%, 바람직하게 1 내지 10질량%, 바람직하게 2 내지 5질량%인 방법.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 역청(bitumen)은 증류 잔류물(distillation residues), 진공 증류 잔류물(vacuum distillation residues), 비스브로큰 잔류물(visbroken residues), 브로운 잔류물(blown residues), 탈아스팔트 잔류물(deasphalted residues), 그 혼합물 또는 그들의 조합에서 선택되는 방법.
상기 역청(bitumen)은 증류 잔류물(distillation residues), 진공 증류 잔류물(vacuum distillation residues), 비스브로큰 잔류물(visbroken residues), 브로운 잔류물(blown residues), 탈아스팔트 잔류물(deasphalted residues), 그 혼합물 또는 그들의 조합에서 선택되는 방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 역청(bitumen)은 적어도 하나의 플럭스(flux)를 포함하는 방법.
상기 역청(bitumen)은 적어도 하나의 플럭스(flux)를 포함하는 방법.
교차결합된 역청(bitumen)/폴리머 조성물을 제조하는 동안 황화수소의 방출을 감소시키기 위해, 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에서 정의한, 화학식이 HS-R-SH인 가교제(cross-linking agent)의 사용.
제17항에 있어서,
무수물 형태(anhydrous form) 또는 에멀젼(emulsion) 형태의 역청질 바인더(bituminous binder)를 생성하기 위해, 교차결합된 역청(bitumen)/폴리머 조성물이 예정되는 사용.
무수물 형태(anhydrous form) 또는 에멀젼(emulsion) 형태의 역청질 바인더(bituminous binder)를 생성하기 위해, 교차결합된 역청(bitumen)/폴리머 조성물이 예정되는 사용.
제17항 또는 제18항에 있어서,
기층(base course), 결합층(bonding course) 및/또는 마모층(wearing course)으로서 사용될 수 있는, 서페이스 드레싱(surface dressing), 핫-믹스(hot mix), 콜드 믹스(cold mix), 냉간 믹스(cold-cast mix), 그래벌 에멀젼(gravel emulsion)을 생성하기 위해 골재(aggregate)와 혼합물로서, 교차결합된 역청(bitumen)/폴리머 조성물이 예정되는 사용.
기층(base course), 결합층(bonding course) 및/또는 마모층(wearing course)으로서 사용될 수 있는, 서페이스 드레싱(surface dressing), 핫-믹스(hot mix), 콜드 믹스(cold mix), 냉간 믹스(cold-cast mix), 그래벌 에멀젼(gravel emulsion)을 생성하기 위해 골재(aggregate)와 혼합물로서, 교차결합된 역청(bitumen)/폴리머 조성물이 예정되는 사용.
제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
실링 막(sealing membrane), 막(membrane) 또는 바탕칠(priming coat)을 생성하기 위해, 교차결합된 역청(bitumen)/폴리머 조성물이 예정되는 사용.
실링 막(sealing membrane), 막(membrane) 또는 바탕칠(priming coat)을 생성하기 위해, 교차결합된 역청(bitumen)/폴리머 조성물이 예정되는 사용.
적어도 하나의 역청(bitumen), 적어도 하나의 폴리머 및 적어도 하나의 화학식이 HS-R-SH인 가교제(cross-linking agent)를 포함하는 역청(bitumen)/폴리머 조성물로서,
상기 R은, 선택적으로 하나 이상의 헤테로 원자(heteroatom), 바람직하게는 하나 이상의 산소 원자를 포함하는, 2 내지 40 탄소 원자를 가지는 포화형 또는 불포화형, 선형 또는 분기형 탄화수소 그룹을 나타내며, 상기 R 그룹은 카르보닐기(carbonyl function)(C=O) 및/또는 카르복실기(carboxylate function)(O-C=O)를 포함하지 않는 역청(bitumen)/폴리머 조성물.
상기 R은, 선택적으로 하나 이상의 헤테로 원자(heteroatom), 바람직하게는 하나 이상의 산소 원자를 포함하는, 2 내지 40 탄소 원자를 가지는 포화형 또는 불포화형, 선형 또는 분기형 탄화수소 그룹을 나타내며, 상기 R 그룹은 카르보닐기(carbonyl function)(C=O) 및/또는 카르복실기(carboxylate function)(O-C=O)를 포함하지 않는 역청(bitumen)/폴리머 조성물.
제21항에 있어서,
상기 산소 원자의 수는 0 내지 5, 바람직하게 1 내지 4, 바람직하게 2 내지 3인 역청(bitumen)/폴리머 조성물.
상기 산소 원자의 수는 0 내지 5, 바람직하게 1 내지 4, 바람직하게 2 내지 3인 역청(bitumen)/폴리머 조성물.
제21항 또는 제22항에 있어서,
상기 R 그룹은 제5항 내지 제10항에서 정의한 것과 같은 역청(bitumen)/폴리머 조성물.
상기 R 그룹은 제5항 내지 제10항에서 정의한 것과 같은 역청(bitumen)/폴리머 조성물.
제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 화학식이 HS-R-SH인 가교제(cross-linking agent)의 양은 0.05 내지 5질량%인 역청(bitumen)/폴리머 조성물.
상기 화학식이 HS-R-SH인 가교제(cross-linking agent)의 양은 0.05 내지 5질량%인 역청(bitumen)/폴리머 조성물.
제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리머는 공액 디엔 유닛(conjugated diene unit) 및 방향족 모노비닐 탄화수소 유닛(aromatic monovinyl hydrocarbon unit)에 기반을 둔 공중합체인 역청(bitumen)/폴리머 조성물.
상기 폴리머는 공액 디엔 유닛(conjugated diene unit) 및 방향족 모노비닐 탄화수소 유닛(aromatic monovinyl hydrocarbon unit)에 기반을 둔 공중합체인 역청(bitumen)/폴리머 조성물.
제25항에 있어서,
상기 공액 디엔 유닛(conjugated diene unit)은 부타디엔(butadiene), 2-메틸-1,3-부타디엔(이소프렌)(2-methyl-1,3-butadiene(isoprene)), 2,3-디메틸-1,3-부타디엔(2,3-dimethyl-1,3-butadiene), 1,3-펜타디엔(1,3-pentadiene) 및 1,2-헥사디엔(1,2-hexadiene), 클로로프렌(chloroprene), 카르복실화된 부타디엔(carboxylated butadiene), 카르복실화된 이소프렌(carboxylated isoprene) 등과 같은 모노머 당 4 내지 8의 탄화수소를 포함하는 것에서 선택되며, 특히 부타디엔(butadiene) 및 이소프렌(isoprene) 및 그들의 혼합물에서 선택되는 역청(bitumen)/폴리머 조성물.
상기 공액 디엔 유닛(conjugated diene unit)은 부타디엔(butadiene), 2-메틸-1,3-부타디엔(이소프렌)(2-methyl-1,3-butadiene(isoprene)), 2,3-디메틸-1,3-부타디엔(2,3-dimethyl-1,3-butadiene), 1,3-펜타디엔(1,3-pentadiene) 및 1,2-헥사디엔(1,2-hexadiene), 클로로프렌(chloroprene), 카르복실화된 부타디엔(carboxylated butadiene), 카르복실화된 이소프렌(carboxylated isoprene) 등과 같은 모노머 당 4 내지 8의 탄화수소를 포함하는 것에서 선택되며, 특히 부타디엔(butadiene) 및 이소프렌(isoprene) 및 그들의 혼합물에서 선택되는 역청(bitumen)/폴리머 조성물.
제25항 또는 제26항에 있어서,
상기 방향족 모노비닐 탄화수소 유닛(aromatic monovinyl hydrocarbon unit)은 스틸렌(styrene), o-메틸 스틸렌(o-methyl styrene), p-메틸 스틸렌(p-methyl styrene), p-tert-부틸스틸렌(p-tert-butylstyrene), 2,3 디메틸 스틸렌(2,3 dimethyl-styrene), α-메틸 스틸렌(α-methyl styrene), 비닐 나프탈렌(vinyl naphthalene), 비틸 톨루엔(vinyl toluene), 비닐 크실렌(vinyl xylene), 및 그 유사체(analogues) 또는 그 혼합물에서 선택되며, 특히 스틸렌인 역청(bitumen)/폴리머 조성물.
상기 방향족 모노비닐 탄화수소 유닛(aromatic monovinyl hydrocarbon unit)은 스틸렌(styrene), o-메틸 스틸렌(o-methyl styrene), p-메틸 스틸렌(p-methyl styrene), p-tert-부틸스틸렌(p-tert-butylstyrene), 2,3 디메틸 스틸렌(2,3 dimethyl-styrene), α-메틸 스틸렌(α-methyl styrene), 비닐 나프탈렌(vinyl naphthalene), 비틸 톨루엔(vinyl toluene), 비닐 크실렌(vinyl xylene), 및 그 유사체(analogues) 또는 그 혼합물에서 선택되며, 특히 스틸렌인 역청(bitumen)/폴리머 조성물.
제21항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리머의 양은 0.5 내지 20질량%, 바람직하게 1 내지 10질량%, 바람직하게 2 내지 5질량%인 역청(bitumen)/폴리머 조성물.
상기 폴리머의 양은 0.5 내지 20질량%, 바람직하게 1 내지 10질량%, 바람직하게 2 내지 5질량%인 역청(bitumen)/폴리머 조성물.
제21항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 역청(bitumen)은 증류 잔류물(distillation residues), 진공 증류 잔류물(vacuum distillation residues), 비스브로큰 잔류물(visbroken residues), 브로운 잔류물(blown residues), 탈아스팔트 잔류물(deasphalted residues), 그 혼합물 또는 그들의 조합에서 선택되는 역청(bitumen)/폴리머 조성물.
상기 역청(bitumen)은 증류 잔류물(distillation residues), 진공 증류 잔류물(vacuum distillation residues), 비스브로큰 잔류물(visbroken residues), 브로운 잔류물(blown residues), 탈아스팔트 잔류물(deasphalted residues), 그 혼합물 또는 그들의 조합에서 선택되는 역청(bitumen)/폴리머 조성물.
제21항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 역청(bitumen)은 적어도 하나의 플럭스(flux)를 포함하는 역청(bitumen)/폴리머 조성물.
상기 역청(bitumen)은 적어도 하나의 플럭스(flux)를 포함하는 역청(bitumen)/폴리머 조성물.
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