RU2769779C1 - Битумные композиции и способы их получения - Google Patents

Битумные композиции и способы их получения Download PDF

Info

Publication number
RU2769779C1
RU2769779C1 RU2020143521A RU2020143521A RU2769779C1 RU 2769779 C1 RU2769779 C1 RU 2769779C1 RU 2020143521 A RU2020143521 A RU 2020143521A RU 2020143521 A RU2020143521 A RU 2020143521A RU 2769779 C1 RU2769779 C1 RU 2769779C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
composition
polyolefin
mol
koh
bitumen
Prior art date
Application number
RU2020143521A
Other languages
English (en)
Inventor
Скотт Мартин ХЭКЕР
Юнхун ЖУАНЬ
Original Assignee
Ханивелл Интернэшнл Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ханивелл Интернэшнл Инк. filed Critical Ханивелл Интернэшнл Инк.
Application granted granted Critical
Publication of RU2769779C1 publication Critical patent/RU2769779C1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24—Macromolecular compounds
    • C04B24/26—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B24/2611—Polyalkenes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/08—Fats; Fatty oils; Ester type waxes; Higher fatty acids, i.e. having at least seven carbon atoms in an unbroken chain bound to a carboxyl group; Oxidised oils or fats
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B26/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
    • C04B26/02—Macromolecular compounds
    • C04B26/26—Bituminous materials, e.g. tar, pitch
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/06—Polyethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/26—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers modified by chemical after-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L91/00—Compositions of oils, fats or waxes; Compositions of derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L95/00—Compositions of bituminous materials, e.g. asphalt, tar, pitch
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/0075—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for road construction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/10—Compositions or ingredients thereof characterised by the absence or the very low content of a specific material
    • C04B2111/1006—Absence of well-defined organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/2084—Thermal shock resistance
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2555/00—Characteristics of bituminous mixtures
    • C08L2555/30—Environmental or health characteristics, e.g. energy consumption, recycling or safety issues
    • C08L2555/34—Recycled or waste materials, e.g. reclaimed bitumen, asphalt, roads or pathways, recycled roof coverings or shingles, recycled aggregate, recycled tires, crumb rubber, glass or cullet, fly or fuel ash, or slag
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2555/00—Characteristics of bituminous mixtures
    • C08L2555/40—Mixtures based upon bitumen or asphalt containing functional additives
    • C08L2555/60—Organic non-macromolecular ingredients, e.g. oil, fat, wax or natural dye
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2555/00—Characteristics of bituminous mixtures
    • C08L2555/40—Mixtures based upon bitumen or asphalt containing functional additives
    • C08L2555/80—Macromolecular constituents
    • C08L2555/86—Polymers containing aliphatic hydrocarbons only, e.g. polyethylene, polypropylene or ethylene-propylene-diene copolymers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Road Paving Structures (AREA)
  • Working-Up Tar And Pitch (AREA)

Abstract

Изобретение по существу относится к битумным композициям и способам их получения. Композиция содержит: базовый битум в количестве от около 91 до около 96 мас.% в расчете на общую массу указанной композиции, выбранный из классов эффективности PG 58-28, PG 64-22, PG 52-34 и их комбинаций; неэпоксидированное масло, выбранное из полугудронов, кукурузного масла и их комбинаций в количестве от около 2,5 до около 6 мас.% в расчете на общую массу указанной композиции для повышения устойчивости к термическому растрескиванию; и по меньшей мере один полиолефин в общем количестве от около 1,2 до около 3 мас.% в расчете на общую массу указанной композиции для повышения устойчивости к деформации. Причем полиолефин представляет собой гомополимер полиэтилена низкой плотности, имеющий средневесовую молекулярную массу (Mw) от около 5000 до около 7000 г/моль и плотность от около 0,92 до около 0,94 г/см3, или полиолефин представляет собой окисленный полиолефин высокой плотности, имеющий средневесовую молекулярную массу (Mw) от около до около 12000 г/моль, кислотное число от около 24 до около 27 мг KOH/г и плотность от около 0,97 до около 1,0 г/см3. Также композиция необязательно может включать около 0,8 мас.% малеинированного полипропилена, в расчете на общую массу указанной композиции, причем указанный малеинированный полипропилен имеет средневесовую молекулярную массу (Mw) от около 7000 до около 11000 г/моль, число омыления от около 75 до около 95 мг KOH/г и плотность от около 0,92 до около 0,94 г/см3. Кроме того, композиция имеет класс эффективности PG от 58,1 до 66,6 и от -28,8 до -37,6, где характеристика от 58,1 до 66,6 представляет собой среднюю максимальную расчетную температуру дорожного покрытия за семь дней в градусах Цельсия и представляет устойчивость к деформации, и характеристика от -28,8 до -37,6 представляет собой среднюю минимальную расчетную температуру дорожного покрытия за один день в градусах Цельсия и представляет устойчивость к термическому растрескиванию, причем каждое указанное значение определено в соответствии с M320 AASHTO. Техническим результатом заявленного изобретения является улучшение высокотемпературных и низкотемпературных характеристик битумных композиций. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 12 пр.

Description

Область техники
Настоящее изобретение по существу относится к битумным композициям и способам их получения. В частности, битумная композиция содержит битум, неэпоксидированное масло и полиолефин. Битумная композиция демонстрирует неожиданное повышение класса эффективности как при низких, так и при высоких температурах и может быть адаптирована к конкретным областям применения.
Предпосылки создания изобретения
Асфальт, или битум, обычно собирают или синтезируют и очищают для использования в таких областях применения, как асфальтирование и покрытие крыш. Тип битума, подходящего для таких областей применения, как асфальтирование, обычно называют «битумом класса асфальтирования», «битумом для асфальтирования» или «дорожным битумом». Битум, подходящий для таких областей применения, как покрытие крыш, обычно называют «кровельным гудроном», «разжиженным битумом» или просто «гудроном». Как правило, битум для асфальтирования тверже кровельного гудрона.
Прочность и долговечность битумных композиций зависят от различных факторов, включая свойства материалов, применяемых для получения битумных композиций, и условий окружающей среды, воздействию которых подвергаются битумные композиции. Традиционные битумные композиции имеют различные недостатки из-за воздействия условий окружающей среды, такие как, например, растрескивание при низких температурах, усталостное растрескивание и образование колеи при высоких температурах.
Для повышения устойчивости битумных композиций к этим и другим проблемам можно использовать различные материалы. Например, в битумные композиции могут входить высокотемпературные добавки, например пластомеры, и/или эластомеры, и/или низкотемпературные добавки. Высокотемпературные добавки, как правило, увеличивают модуль упругости битумных композиций при более высоких температурах, чтобы битумные композиции могли быть устойчивыми к постоянной деформации и ползучести, при этом низкотемпературные добавки, как правило, повышают гибкость и пластичность битумных композиций при более низких температурах, что позволяет битумным композициям быть устойчивыми к хрупкости и растрескиванию. Тем не менее, применение таких материалов, как правило, единовременно решает только одну проблему, при этом не улучшая или даже усугубляя другую проблему. Например, несмотря на снижение растрескивания при низких температурах, проблема образования колеи при высоких температурах не может быть устранена или может быть даже усугублена. Также можно наблюдать обратное.
Соответственно, существует возможность одновременного улучшения высокотемпературных и низкотемпературных характеристик битумных композиций. Дополнительные полезные признаки и характеристики различных битумных композиций будут понятны из приведенного ниже подробного описания и примеров.
Изложение сущности изобретения
В настоящем изобретении предложена битумная композиция, содержащая битум, неэпоксидированное масло и полиолефин. Битум присутствует в количестве от около 85 массовых процентов (мас.%) до около 97 мас.% в расчете на общую массу композиции. Неэпоксидированное масло выбрано из полугудронов, бионефтей, регенерированных моторных масел, жидких пластификаторов и их комбинаций и присутствует в количестве от около 2 мас.% до около 10 мас.% в расчете на общую массу композиции для повышения устойчивости к термическому растрескиванию. Для повышения устойчивости к деформации полиолефин присутствует в количестве от около 1 мас.% до около 5 мас.% в расчете на общую массу композиции. Средневесовая молекулярная масса (Mw; molecular weight) полиолефина составляет от около 1000 г/моль до около 20000 г/моль, необязательное кислотное число составляет от около 5 мг KOH/г до около 50 мг KOH/г, необязательное число омыления составляет от около 10 мг KOH/г до около 100 мг KOH/г, и плотность составляет от около 0,92 г/см3 до около 1 г/см3. Битумная композиция имеет класс эффективности PG (от 52 до 88) и (от -22 до -40), причем (от 52 до 88) представляет собой среднюю максимальную расчетную температуру дорожного покрытия за семь дней в градусах Цельсия и представляет устойчивость к деформации, и (от -22 до -40) представляет собой среднюю минимальную расчетную температуру дорожного покрытия за один день в градусах Цельсия и представляет устойчивость к термическому растрескиванию. Каждый из данных показателей определяют согласно стандарту M320 Американской ассоциации служащих автомобильных дорог штатов (AASHTO; American Association of State Highway and Transportation Officials). Комбинация неэпоксидированного масла и полиолефина обеспечивает одновременное улучшение как низкотемпературных, так и высокотемпературных характеристик.
В настоящем изобретении также предложен способ получения битумной композиции. Способ включает в себя этапы получения битума, получения неэпоксидированного масла, получения полиолефина и объединения битума, неэпоксидированного масла и полиолефина с получением битумной композиции.
Подробное описание
Приведенное ниже подробное описание носит лишь иллюстративный характер и не предназначено для ограничения настоящего изобретения. Более того, авторы не имеют намерения ограничиваться какой-либо теорией, представленной выше в разделе о предпосылках создания изобретения или ниже в подробном описании изобретения.
Варианты осуществления настоящего изобретения по существу относятся к битумным композициям и способам их получения. Для краткости некоторые традиционные технологии, относящиеся к получению и применению битумной композиции, могут быть подробно не описаны в настоящем документе. Более того, различные задачи и этапы процесса, описанные в настоящем документе, могут быть включены в более обширную процедуру или процесс, включающий дополнительные этапы или функциональные возможности, не описанные подробно в настоящем документе. В частности, различные этапы изготовления и применения битумных композиций хорошо известны и, таким образом, с целью краткости в настоящем документе множество традиционных этапов будут кратко упомянуты или полностью опущены без предоставления хорошо известных подробностей процесса.
В настоящем изобретении предложена битумная композиция (далее называемая «композицией»), содержащая битум, неэпоксидированное масло и полиолефин, каждый из которых подробно описан ниже. В различных вариантах осуществления композиция представляет собой, содержит битум, неэпоксидированное масло и полиолефин, и состоит по существу или состоит из них. Кроме того, композиция может представлять собой, содержать битум, неэпоксидированное масло, полиолефин и один или более дополнительных компонентов, как описано ниже, и состоять по существу или состоять из них. Также предполагается, что композиция может не содержать или содержать менее около 10 мас.%, 5 мас.%, 4 мас.%, 3 мас.%, 2 мас.%, 1 мас.%, 0,5 мас.%, 0,1 мас.%, 0,05 мас.% или 0,01 мас.% одного или более компонентов, описанных ниже. В еще одном варианте осуществления композиция состоит по существу из битума, кукурузного масла и окисленного полиэтилена высокой плотности. Термин «состоит по существу из» подразумевает, что композиция не содержит (или содержит менее около 10 мас.%, 5 мас.%, 4 мас.%, 3 мас.%, 2 мас.%, 1 мас.%, 0,5 мас.%, 0,1 мас.%, 0,05 мас.% или 0,01 мас.%) один или более полимеров, добавок, наполнителей, эпоксидированных масел и т. п. Композиция может также содержать менее около 10 мас.%, 5 мас.%, 4 мас.%, 3 мас.%, 2 мас.%, 1 мас.%, 0,5 мас.%, 0,1 мас.%, 0,05 мас.% или 0,01 мас.% эпоксидированных масел или может не содержать эпоксидированные масла. Аналогично композиция может содержать менее около 10 мас.%, 5 мас.%, 4 мас.%, 3 мас.%, 2 мас.%, 1 мас.%, 0,5 мас.%, 0,1 мас.%, 0,05 мас.% или 0,01 мас.% или может не содержать эпоксидированные или неэпоксидированные полиолефины при условии, что полиолефин согласно настоящему изобретению включен в композицию. В настоящем изобретении также предложен способ получения битумной композиции. Данный способ также более подробно описан ниже.
Битум
Используемый в настоящем документе термин «битум», как правило, определен в соответствии со стандартом D8 Американского общества по испытанию материалов (ASTM; American Society for Testing Materials) и, как правило, представляет собой темно-коричневый или черный цементоподобный материал, в котором преобладающими составляющими являются битумы природного происхождения или получаемые при переработке нефти. Типично битум содержит насыщенные соединения, ароматические соединения, смолы и асфальтены. Термины «асфальт» и «битум» часто применяются взаимозаменяемо для обозначения как природной, так и произведенной композиции, причем все они явным образом рассматриваются для применения в настоящем документе в различных не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления.
Тип битума, подходящего для применения в настоящем изобретении, не имеет конкретных ограничений и может включать в себя любой битум, известный в данной области техники. Например, битум может представлять собой или содержать любой битум природного происхождения, изготовленный синтетическим путем, или модифицированный битум. Битум может представлять собой комбинацию битумов. Битум природного происхождения, как правило, включает в себя природный битум, тринидадский битум и т.п. Изготовленный синтетическим путем битум часто является побочным продуктом операций нефтепереработки и включает в себя продутый битум, асфальтовую смесь, крекинг-битум или гудрон, нефтяной битум, пропановый битум, остаточный битум, горячий битум и т. п. Модифицированный битум, как правило, включает в себя базовый битум (например, чистый или немодифицированный битум, который может быть природного происхождения или может быть синтетически изготовлен), модифицированный эластомерами, усилители клейкости, фосфорную кислоту, полифосфорную кислоту, пластомеры, каучук из измельченных шин (GTR), дорожное покрытие из регенерированного битума (RAP), черепицу из регенерированного битума (RAS) и т.п. или их различные комбинации. Кроме того, можно применять битумы промышленного класса, включая, помимо прочего, битумы класса асфальтирования. Подходящие битумы класса асфальтирования включают в себя, помимо прочего, битумы любого из следующих классов твердости: PG46-40, PG46-34, PG52-40, PG52-37, PG52-34, PG52-28, PG58-40, PG58-37, PG58-34, PG58-28, PG58-22, PG64-37, PG64-34, PG64-28, PG64-22, PG64-16, PG67-22, PG70-10, PG70-16, PG70-22, PG70-28, PG76-10, PG76-16, PG76-22, PG76-28, в соответствии с M320 AASHTO. Кроме того, эти битумы класса асфальтирования также могут соответствовать M332 AASHTO, в котором определены классы восстановления ползучести под воздействием многочисленных напряжений (MSCR; multiple stress creep recovery), следующие за 4 типами уровней транспортного потока: стандартным (S), интенсивным (H), очень интенсивным (V) и чрезвычайно интенсивным (E), например PG58S-28, PG64H-22, PG70V-16, PG76E-10 и т. д. Кроме того, предполагается, что можно применять битумы промышленного класса, такие как битумы кровельного класса. Подходящие битумы кровельного класса включают в себя, помимо прочего, битумы любого из следующих классов твердости: пенетрация 0 децимиллиметров (пенетрация ... дмм), пенетрация 10 дмм, пенетрация 20/30 дмм, пенетрация 30/50 дмм, пенетрация 35/50 дмм, пенетрация 40/60 дмм, пенетрация 50/70 дмм, пенетрация 60/90 дмм, пенетрация 70/100 дмм, пенетрация 80/110 дмм, пенетрация 120/150 дмм, пенетрация 100/150 дмм, пенетрация 150/200 дмм, пенетрация 200/300 дмм и пенетрация 300+ дмм. Классы твердости определяют в соответствии со способом испытаний, указанным в D5 ASTM. В одном варианте осуществления используют следующий(ие) тип(ы) битума: PG52-34, PG58-28, PG64-22, PG64-28.
Битум присутствует в композиции в количестве от около 85 мас.% до около 97 мас.% в расчете на общую массу композиции. В различных вариантах осуществления битум присутствует в количестве от около 85 мас.% до около 95 мас.%, от около 80 мас.% до около 90 мас.%, от около 90 мас.% до около 95 мас.%, от около 90 мас.% до около 97 мас.% или от около 95 мас.% до около 97 мас.% в расчете на общую массу композиции. Также предполагается, что в различных не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления битум может присутствовать в любом количестве или диапазоне количеств, как целых, так и дробных, включающем указанные выше или промежуточные значения.
Неэпоксидированное масло
Что касается неэпоксидированного масла, присутствующего в композиции, неэпоксидированное масло выбирают из полугудронов, бионефтей, регенерированных моторных масел, жидких пластификаторов и их комбинаций. Эти масла подходят для смешивания с битумом или асфальтом с получением продукта с большей текучестью или более мягкой консистенцией.
Битум в своем естественном состоянии может быть подвержен низкотемпературному растрескиванию в зависимости от условий окружающей среды. Полугудроны помогают сделать битум менее подверженным низкотемпературному растрескиванию. Подходящие полугудроны могут быть основаны на нефтяных дистиллятах и могут представлять собой сложные углеводороды. Полугудрон можно описать как масло, подходящее для смешивания с битумом или асфальтом с получением продукта с большей текучестью и/или более мягкой консистенцией. Более того, полугудрон может представлять собой нелетучую фракцию нефти. В различных вариантах осуществления полугудрон может представлять собой любое масло, применяемое для модификации битума и представляющее собой конечные продукты, получаемые в результате дистилляции неочищенной нефти. Полугудроны могут представлять собой нелетучие масла, которые смешивают с битумом в качестве смягчителей. Они могут быть ароматическими, парафиновыми, нафтеновыми или минеральными.
Бионефть может быть любой бионефтью, известной в данной области техники. В различных вариантах осуществления бионефть представляет собой темно-коричневую подвижную жидкость, полученную посредством термохимической обработки биомассы. В случае асфальтовых дорожных покрытий окисление может приводить к ухудшению состояния посредством длительного старения и в конечном счете приводить к растрескиванию. В различных вариантах осуществления бионефть выбрана из растительных масел, животных масел и их комбинаций. В других вариантах осуществления бионефть представляет собой растительное масло. Подходящие растительные масла включают в себя, помимо прочего, растительные масла, соевое масло, арахисовое масло, масло грецкого ореха, пальмовое масло, пальмоядровое масло, кунжутное масло, подсолнечное масло, сафлоровое масло, рапсовое масло, льняное масло, олифу, сурепное масло, кокосовое масло, кукурузное масло, хлопковое масло, оливковое масло, касторовое масло, масло из ложного льна, конопляное масло, горчичное масло, редисовое масло, рамтиловое масло, масло из рисовых отрубей, солеросово масло, масло земляного миндаля, тунговое масло и т. д. и их комбинации. Типичное растительное масло, применяемое в настоящем изобретении, включает в себя соевое масло, льняное масло, кукурузное масло, олифу или рапсовое масло и их комбинации.
В одном варианте осуществления бионефть может включать в себя масла, выделенные из растений, животных и водорослей. Примеры растительных масел могут включать в себя, помимо прочего, соевое масло, льняное масло, каноловое масло, рапсовое масло, касторовое масло, талловое масло, хлопковое масло, подсолнечное масло, пальмовое масло, арахисовое масло, сафлоровое масло, кукурузное масло, кукурузное дистиллированное масло, лецитин (фосфолипиды) и их комбинации, дистилляты, производные и нефть на переработку. Примеры масел животного происхождения могут включать в себя, помимо прочего, животный жир (например, свиной жир, твердый животный жир) и лецитин (фосфолипиды), а также их комбинации, дистилляты, производные и нефть на переработку. Бионефть может также представлять собой биовозобновляемые масла, такие как частично гидрогенизированные масла, масла с конъюгированными связями и полимеризованные масла, в которых гетероатом не вводят, например, помимо прочего, диацилглицериды, моноацилглицериды, свободные жирные кислоты (и потоки их дистиллята), алкиловые сложные эфиры жирных кислот (например, метиловые, этиловые, пропиловые и бутиловые сложные эфиры), сложные эфиры диола и триола (например, этиленгликоль, пропиленгликоль, бутиленгликоль, триметилолпропан), а также их смеси и потоки их производных. Примером биовозобновляемых масел может быть отработанное пищевое масло или другие используемые масла.
В одном варианте осуществления неэпоксидированное масло представляет собой кукурузное масло. В другом варианте осуществления неэпоксидированное масло выбрано из парафиновых масел, ароматических масел, нафтеновых масел и их комбинаций.
Регенерированное моторное масло также можно описать как кубовый продукт регенерированного моторного масла (REOB; re-refined engine oil bottoms), битумные расширители вакуумной колонны (VTAE; vacuum tower asphalt extender) или кубовый продукт luwa. Это масло может представлять собой недистиллятную фракцию после регенерирования отработанных моторных масел (смазывающих масел или смазочных масел). В одном варианте осуществления это масло представляет собой фракцию самой высокой температуры кипения парафиновых смазочных масел.
Жидкие пластификаторы могут представлять собой пластификаторы, которые повышают пластичность или текучесть битума. Не имеющие ограничительного характера примеры пластификаторов включают в себя углеводородные масла (например, парафиновые, ароматические и нафтеновые масла), длинноцепочечные алкильные сложные диэфиры (например, сложные эфиры фталевой кислоты, такие как диоктилфталат, и сложные эфиры адипиновой кислоты, такие как диоктиладипат), сложные эфиры себациновой кислоты, сложные эфиры гликоля, жирной кислоты, фосфорические и стеариновые сложные эфиры, полиэфирные и сложные полиэфирные пластификаторы, сложные алкилмоноэфиры (например, бутилолеат), длинноцепочечные неполные эфиры алкоксикислоты (например, бутилцеллозольволеат) и другие пластификаторы, известные специалистам в данной области техники.
Неэпоксидированное масло присутствует в композиции в количестве от около 2 мас.% до около 10 мас.% в расчете на общую массу композиции. В различных вариантах осуществления неэпоксидированное масло присутствует в количестве от около 2 мас.% до около 5 мас.% от около 5 мас.% до около 10 мас.%, от около 2 мас.% до около 7 мас.%, от около 5 мас.% до около 7 мас.% или от около 7 мас.% до около 10 мас.% в расчете на общую массу композиции. Также предполагается, что в различных не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления неэпоксидированное масло может присутствовать в любом количестве или диапазоне количеств, как целых, так и дробных, включающем указанные выше или промежуточные значения.
Без привязки к какой-либо конкретной теории считают, что неэпоксидированное масло способствует повышению устойчивости к термическому растрескиванию благодаря уменьшению модуля упругости битума, уменьшению значения S и увеличению значения m, измеренному в соответствии с T-313 AASHTO/D6648 ASTM при низких температурах.
Полиолефин
Что касается полиолефина, полиолефин может быть любым известным веществом в данной области техники. Полиолефин может быть окисленным или неокисленным. Например, полиолефин может представлять собой окисленные или неокисленные формы любого из полиэтилена (PE), полипропилена (PP), полибутилена (PB), полиметилпентена (PMP), полибутена-1 (PB-1), полиолефиновых эластомеров (POE), полиизобутилена (PIB), этиленпропиленового каучука (EPR), каучуков этиленпропилендиенового мономера (каучуков EPDM) и их комбинаций. В альтернативном варианте полиолефин можно описать как поли-альфа-олефин. В различных вариантах осуществления полиолефин выбирают из гомополимера полиэтилена, малеинированного полипропилена, окисленного полиэтилена высокой плотности и их комбинаций. В одном варианте осуществления полиолефин представляет собой гомополимер полиэтилена. В другом варианте осуществления полиолефин представляет собой малеинированный полипропилен. В дополнительном варианте осуществления полиолефин представляет собой окисленный полиэтилен высокой плотности. В дополнительных вариантах осуществления полиолефин представляет собой полиолефин средней или низкой плотности.
В других вариантах осуществления полиолефин выбирают из группы, состоящей из гомополимера полиэтилена (PE), гомополимера полиэтилена низкой плотности (LDPE), линейного гомополимера полиэтилена низкой плотности (LLDPE), гомополимера полиэтилена высокой плотности (HDPE), гомополимера окисленного полиэтилена низкой плотности (Ox LDPE), гомополимера окисленного полиэтилена средней плотности (Ox MDPE), гомополимера окисленного полиэтилена высокой плотности (Ox HDPE), гомополимера полипропилена (PP), сополимера этилен-акриловой кислоты (EAA), сополимера этилен-винилацетата (EVA), сополимера этилен-малеинового ангидрида (MAPE), сополимера пропилен-малеинового ангидрида (MAPP), парафина Фишера-Тропша (парафин FT (Fischer-Tropsch)) и их смесей.
Полиолефин можно окислить любым способом, известным в данной области техники. Одним из показателей степени окисления является кислотное число полиолефинов, измеренное способом D1386 ASTM. В различных вариантах осуществления полиолефин представляет собой окисленный полиэтилен. Например, окисленный полиэтилен может представлять собой любой окисленный полиэтилен, окисленный полиэтилен высокой плотности, окисленный полиэтилен средней плотности, окисленный полиэтилен низкой плотности, окисленный линейный полиэтилен низкой плотности и их комбинации.
Средневесовая молекулярная масса (Mw; molecular weight) полиолефина составляет от около 1000 г/моль до около 20000 г/моль, необязательное кислотное число составляет от около 5 мг KOH/г до около 50 мг KOH/г, необязательное число омыления составляет от около 10 мг KOH/г до около 100 мг KOH/г, и плотность составляет от около 0,92 г/см3 до около 1 г/см3.
В различных вариантах осуществления полиолефин имеет средневесовую молекулярную массу (Mw) от около 1000 г/моль до около 5000 г/моль, от около 5000 г/моль до около 7500 г/моль, от около 7500 г/моль до около 10000 г/моль, от около 8000 г/моль до около 12000 г/моль, от около 10000 г/моль до около 12500 г/моль, от около 12500 г/моль до около 15000 г/моль, от около 15000 г/моль до около 17500 г/моль, от около 17500 г/моль до около 20000 г/моль, от около 6000 г/моль до около 10000 г/моль, от около 10000 г/моль до около 15000 г/моль, от около 15000 г/моль до около 20000 г/моль и т.д. Также предполагается, что в различных не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления средневесовая молекулярная масса может иметь любое значение или диапазон значений, как целых, так и дробных, включающий указанные выше или промежуточные значения.
Молекулярные массы, описанные в настоящем документе, как правило, определяют с помощью гель-проникающей хроматографии (GPC; gel permeation chromatography), которая представляет собой технологию, по существу известную в данной области техники. Для целей GPC подлежащий измерению образец растворяют в 1,2,4-трихлорбензоле при температуре 140°C в концентрации 2,0 мг/мл. Раствор (200 мкл) вводят в GPC, содержащий две смешанные D колонки PLgel 5μm (300 x 7,5 мм), выдержанные при 140°C со скоростью потока 1,0 мл/мин. Прибор оснащен двумя детекторами (детектором показателя преломления и детектором вязкости). Молекулярную массу (средневесовую молекулярную массу, Mw) можно определить с помощью калибровочной кривой, построенной на основе набора стандартов узкой Mw линейного полиэтилена.
В других вариантах осуществления полиолефин имеет необязательное кислотное число от около 5 мг KOH/г до около 50 мг KOH/г, от около 10 мг KOH/г до около 50 мг KOH/г, от около 15 мг KOH/г до около 45 мг KOH/г, от около 20 мг KOH/г до около 40 мг KOH/г, от около 25 мг KOH/г до около 35 мг KOH/г, от около 25 мг KOH/г до около 30 мг KOH/г, от около 30 мг KOH/г до около 35 мг KOH/г, от 24 мг KOH/г до около 27 мг KOH/г. Также предполагается, что в различных не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления кислотное число может представлять собой любое значение или диапазон значений, как целых, так и дробных, включающий указанные выше или промежуточные значения. Кислотное число является необязательным, поскольку оно имеет отношение к полиолефинам, которые, например, окислены. Степень окисления, например содержание карбоксильной группы, в полиолефине может характеризоваться титрованием горячего раствора ксиленов в полиолефине 0,1 N спиртовым раствором гидроксида калия (KOH) до визуально «розовой» конечной точки с применением фенолфталеина в качестве индикатора для определения общей кислотности или кислотного числа полиолефина.
Аналогично, в еще других вариантах осуществления полиолефин имеет необязательное число омыления от около 15 мг KOH/г до около 95 мг KOH/г, от около 25 мг KOH/г до около 95 мг KOH/г, от около 50 мг KOH/г до около 95 мг KOH/г, от около 75 мг KOH/г до около 95 мг KOH/г, от около 15 мг KOH/г до около 25 мг KOH/г, от около 15 мг KOH/г до около 50 мг KOH/г, от около 25 мг KOH/г до около 75 мг KOH/г или от около 25 мг KOH/г до около 50 мг KOH/г. Также предполагается, что в различных не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления число омыления может представлять собой любое значение или диапазон значений, как целых, так и дробных, включающий указанные выше или промежуточные значения. Число омыления является необязательным, поскольку оно имеет отношение к полиолефинам, которые, например, малеинированы. В других вариантах осуществления полиолефин имеет кислотное число от около 14 мг KOH/г до около 32 мг KOH/г или число омыления от около 75 мг KOH/г до около 95 мг KOH/г. В частности, число омыления определяют путем нагревания с обратным холодильником ~ 0,3 г малеинированного полимера в 150 мл ксиленов, 5 мл свежего метилэтилкетона и семи капель воды в течение 15 минут. Раствору дают немного охладиться и добавляют 10 мл изопропилового спирта и 3–5 капель раствора фенолфталеинового индикатора. Раствор титруют стандартизованным раствором 0,0535 N KOH/изопропилового спирта по каплям до получения устойчивого блеклого розового раствора. Для компенсации кислотных примесей в различных растворителях следует использовать контрольную пробу.
В еще других вариантах осуществления полиолефин имеет плотность около 0,92 г/см3, 0,93 г/см3, 0,94 г/см3, 0,95 г/см3, 0,96 г/см3, 0,97 г/см3, 0,98 г/см3, 0,99 г/см3 или 1 г/см3. В других вариантах осуществления полиолефин имеет плотность от около 0,92 г/см3 до около 0,95 г/см3, от около 0,95 г/см3 до около 0,98 г/см3, от около 0,97 г/см3 до около 1 г/см3 или от около 0,98 г/см3 до около 1 г/см3. Также предполагается, что в различных не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления плотность может иметь любое значение или диапазон значений, как целых, так и дробных, включающий указанные выше или промежуточные значения. Плотность можно измерить с помощью способа в соответствии с D1505 ASTM.
Для повышения устойчивости к деформации полиолефин присутствует в количестве от около 1 мас.% до около 5 мас.% в расчете на общую массу композиции. В различных вариантах осуществления полиолефин присутствует в количестве около 1 мас.%, около 1,5 мас.%, около 2 мас.%, около 2,5 мас.%, около 3 мас.%, около 3,5 мас.%, около 4 мас.%, около 4,5 мас.% или около 5 мас.% в расчете на общую массу композиции. В еще других вариантах осуществления полиолефин присутствует в количестве от около 1 мас.% до около 5 мас.%, от около 2 мас.% до около 3 мас.%, от около 1,5 мас.% до около 3,5 мас.%, от около 1,5 мас.% до около 2,5 мас.% или от около 1,5 мас.% до около 3 мас.% в расчете на общую массу композиции. Также предполагается, что в различных не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления плотность может иметь любое значение или диапазон значений, как целых, так и дробных, включающий указанные выше или промежуточные значения.
В одном варианте осуществления полиолефин представляет собой окисленный полиэтилен высокой плотности, имеющий средневесовую молекулярную массу (Mw) от около 8000 г/моль до около 12000 г/моль, кислотное число от около 24 мг KOH/г до около 27 мг KOH/г и плотность от около 0,97 г/см3 до около 1,0 г/см3. В другом варианте осуществления полиолефин представляет собой гомополимер полиэтилена низкой плотности, имеющий средневесовую молекулярную массу (Mw) от около 5000 г/моль до около 7000 г/моль и плотность от около 0,92 г/см3 до около 0,94 г/см3. В другом варианте осуществления полиолефин представляет собой окисленный полиэтилен высокой плотности, имеющий средневесовую молекулярную массу (Mw) от около 8000 г/моль до около 12000 г/моль и плотность от около 0,97 г/см3 до около 1,0 г/см3. В еще другом варианте осуществления полиолефин представляет собой малеинированный полипропилен, имеющий средневесовую молекулярную массу (Mw) от около 7000 г/моль до около 11000 г/моль, число омыления от около 75 мг KOH/г до около 95 мг KOH/г и плотность от около 0,92 г/см3 до около 0,94 г/см3.
Без привязки к какой-либо конкретной теории считают, что полиолефин способствует повышению устойчивости к деформации, поскольку он образует небольшие кристаллиты, которые укрепляют битум, и/или помогают кристаллизовать части битума, чтобы способствовать повышению высокотемпературных свойств битума.
Класс эффективности
Композиция имеет класс эффективности PG (от 52 до 88) и (от -22 до -40). Другими словами, первое значение (от 52 до 88) представляет собой определенное число из 52, 58, 64, 70, 76, 82 или 88. Номенклатура (от 52 до 88) представляет собой среднюю максимальную расчетную температуру дорожного покрытия за семь дней в градусах Цельсия и представляет устойчивость к образованию колеи. Второе значение (от -22 до -40) представляет собой определенное число из -22, -28, -34 или -40. Номенклатура (от -22 до -40) представляет собой среднюю минимальную расчетную температуру дорожного покрытия за один день в градусах Цельсия и представляет устойчивость к термическому растрескиванию. Каждое значение определяют в соответствии с M320 AASHTO. Также предполагается, что одно или оба значения могут быть определены с помощью тестов DSR согласно T-315 AASHTO/D7175 ASTM и/или тестов BBR согласно T-313 AASHTO/D6648 ASTM.
В различных вариантах осуществления композиция имеет класс эффективности 52-28; или 52-34; или 52-37, или 52-40; или 58-28; или 58-34; или 58-37, или 58-40; или 64-28; или 64-34; или 64-37, или 64-40; или 70-28; или 70-34; или 70-40; или 76-28; или 76-34; или 76-40; или 82-28; или 82-34; или 82-40; 88-28, 88-34 или 88-40. В различных вариантах осуществления композиция имеет класс эффективности PG (от 58 до 88) и (от -28 до -40). Эти классы эффективности можно настраивать на основании географического местоположения применения композиций и т. п. Также предполагается, что композиция может иметь обозначение класса S, H, V или E, как понятно из уровня техники. Эти обозначенные буквами классы могут быть определены в соответствии с M332 AASHTO и/или с помощью теста MSCR: T-350 AASHTO/D7405 ASTM. Также предполагается, что в различных не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления класс эффективности может представлять собой какое-либо отдельное значение или диапазон указанных выше значений и/или обозначенные буквами классы, включающие указанные выше или промежуточные значения.
Добавки
В различных вариантах осуществления композиция также содержит одну или более добавок. В одном варианте осуществления одну или более добавок выбирают из пластомеров, эластомеров и т. д. Пластомеры и эластомеры в настоящем документе могут быть совместно описаны как «полимеры». В различных вариантах осуществления композиция содержит один или более из этих полимеров в количестве от около 0,5 мас.% до около 30 мас.% в расчете на общую массу композиции. Не имеющие ограничительного характера примеры таких полимеров включают в себя натуральные или синтетические каучуки, включая каучук из измельченных шин (GTR), девулканизированный GTR, бутилкаучук, стирольный/бутадиеновый каучук (SBR), тройные сополимеры стирола/этилена/бутадиена/стирола (SEBS), полибутадиен, полиизопрен, тройные сополимеры этилена/пропилена/диена (EPDM), тройные сополимеры этилена/н-бутилакрилата/глицидилметакрилата и стирольный/конъюгированный диеновый блок или статистические сополимеры, такие как, например, стирол/бутадиен, включая сополимер стирола/бутадиена/стирола (SBS), блок-сополимер стирола/изопрена, стирола/изопрена/стирола (SIS) и стирола/изопренбутадиена. Блок-сополимеры могут быть разветвленными или линейными и могут представлять собой диблочный, триблочный, тетраблочный или мультиблочный сополимер.
В других вариантах осуществления одну или более добавок выбирают из парафинов, полифосфорных кислот, дополнительных пластификаторов, антиоксидантов, усилителей клейкости, технологических добавок, защищающих от УФ-излучения добавок и т.д. и их комбинаций. Примеры парафинов включают в себя этилен-бис-стеарамидный парафин (EBS), парафин Фишера-Тропша (FT), окисленный парафин Фишера-Тропша (FTO), полиолефиновые парафины, такие как полиэтиленовый парафин (PE), окисленный полиэтиленовый парафин (OxPE), полипропиленовый парафин, полипропиленовый/полиэтиленовый парафин, спиртовой парафин, силиконовый парафин, нефтяные парафины, такие как микрокристаллический парафин или парафиновый воск, и другие синтетические парафины. Иллюстративные дополнительные пластификаторы включают в себя сложные диэфиры длинноцепочечных алкилов (например, сложные эфиры фталевой кислоты, такие как диоктилфталат, и сложные эфиры адипиновой кислоты, такие как диоктиладипат), сложные эфиры себациновой кислоты, сложные эфиры гликоля, жирной кислоты, фосфорные и стеариновые эфиры, эпоксидные пластификаторы (например, эпоксидированное соевое масло), полиэфирные и сложные полиэфирные пластификаторы (которые также могут быть полимерами), сложные алкилмоноэфиры (например, бутилолеат), длинноцепочечные неполные эфиры алкоксикислоты (например, бутилцеллозольволеат) и т. д. Иллюстративные усилители клейкости включают в себя канифоли и их производные; терпены и модифицированные терпены; алифатические, циклоалифатические и ароматические смолы (C5 алифатические смолы, C9 ароматические смолы и C5/C9 алифатические/ароматические смолы); гидрогенизированные углеводородные смолы; терпен-фенольные смолы; и их комбинации.
Способ получения композиции
В настоящем изобретении также предложен способ получения битумной композиции. Способ включает в себя этапы получения битума, получения неэпоксидированного масла, получения полиолефина и объединения битума, неэпоксидированного масла и полиолефина с получением битумной композиции. Битумная композиция, полученная данным способом, может представлять собой любую композицию, описанную выше.
В различных вариантах осуществления любой один или более этапов получения могут быть дополнительно определены как подача, предварительное отверждение и т. д. Специалист в данной области техники сможет выбрать подходящие количества и методы получения вышеупомянутых компонентов. Более того, способ может включать в себя этап получения любой одной или более из описанных выше добавок и может включать в себя объединение одной или более добавок с битумом, неэпоксидированным маслом и полиолефином. Любой один или более из вышеупомянутых компонентов могут быть объединены полностью или частично и в любом порядке, выбранном специалистом в данной области техники. Другими словами, все порядки добавления настоящим прямо предусмотрены для использования в различных не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления. В различных вариантах осуществления этап объединения выполняют при подходящих температурах, и он может включать в себя перемешивание/встряхивание для тщательного смешивания компонентов. В некоторых вариантах осуществления этап объединения дополнительно определен как смешивание и может осуществляться при температуре от около 75°C до около 200°C в течение периода времени от около 30 минут до около 8 часов. Кроме того, этап объединения или смешивания можно осуществлять, например, с помощью смесителя с низким или высоким усилием сдвига от около 5 оборотов в минуту (об/мин) до около 5000 об/мин.
В настоящем описании также предложен способ получения материала асфальтирования. Способ включает в себя этап смешивания описанной выше битумной композиции и агрегата в условиях, эффективных для получения материала асфальтирования, причем битумная композиция присутствует в количестве от около 3 мас.% до около 8 мас.% материала асфальтирования, а агрегат присутствует в количестве от около 92 мас.% до около 97 мас.% материала асфальтирования. Агрегат может быть любым из известных в данной области техники. Аналогично, битумная композиция может присутствовать в любом количестве от около 3 мас.% до около 8 мас.%, например 3,5 мас.%, 4 мас.%, 4,5 мас.%, 5 мас.%, 5,5 мас.%, 6 мас.%, 6,5 мас.%, 7 мас.% или 7,5 мас.% в расчете на общую массу материала асфальтирования. Агрегат может присутствовать в любом количестве от около 92 мас.% до около 97 мас.%, например 92,5 мас.%, 93 мас.%, 93,5 мас.%, 94 мас.%, 94,5 мас.%, 95 мас.%, 95,5 мас.%, 96 мас.% или 96,5 мас.% в расчете на общую массу материала асфальтирования.
ПРИМЕРЫ
В соответствии с настоящим изобретением получают ряд композиций (композиции 2, 4, 5, 6, 7, 9 и 12). Также получают, но не в соответствии с настоящим изобретением, ряд сравнительных композиций (сравнительные композиции 1, 3, 8, 10 и 11).
В частности, композиции и сравнительные композиции оценивают для определения класса эффективности в соответствии с M320 AASHTO. Результаты определения указанных оценок представлены ниже в таблице 1.
ТАБЛИЦА 1
Сравнительная композиция 1 Композиция 2
PG 58-28 базовый битум 100,0% 94,5%
Кукурузное масло   4,0%
Полиолефин 2   1,5%
Всего 1,00 1,00
Фактический класс PG 59,3-29,4 61,2-34,8
Торговый класс PG 58-28 58-34
ТАБЛИЦА 1 (продолжение)
Композиция Сравнительная композиция 3 Композиция 4
PG 64-22 базовый битум 100,0% 96,0%
Кукурузное масло   2,5%
Полиолефин 2   1,5%
Всего 1,00 1,00
Фактический класс PG 65,2-23,9 65,2-28,8
Торговый класс PG 64-22 64-28
ТАБЛИЦА 1 (продолжение)
Композиция Сравнительная композиция 3 Композиция 5
PG 64-22 базовый битум 100,0% 91,0%
Кукурузное масло   6,0%
Полиолефин 2   3,0%
Всего 1,00 1,00
Фактический класс PG 65,2-23,9 64,5-34,3
Торговый класс PG 64-22 64-34
ТАБЛИЦА 1 (продолжение)
Композиция Сравнительная композиция 3 Композиция 6
PG 64-22 базовый битум 100,0% 95,0%
Кукурузное масло   3,0%
Полиолефин 1   2,0%
Всего 1,00 1,00
Фактический класс PG 65,2-23,9 65,6-29,7
Торговый класс PG 64-22 64-28
ТАБЛИЦА 1 (продолжение)
Композиция Сравнительная композиция 1 Композиция 7
PG 58-28 базовый битум 100,0% 93,0%
Кукурузное масло   5,0%
Полиолефин 1   2,0%
Всего 1,00 1,00
Фактический класс PG 59,3-29,4 58,1-37,6
Торговый класс PG 58-28 58-34
ТАБЛИЦА 1 (продолжение)
Композиция Сравнительная композиция 8 Композиция 9
PG 52-34 базовый битум 100% 95,0%
Полугудрон   3,0%
Полиолефин 1   1,2%
Полиолефин 3   0,8%
Всего 1,00 1,00
Фактический класс PG 54,7-35,1 60,3-37,6
Торговый класс PG 52-34 58-37
ТАБЛИЦА 1 (продолжение)
Композиция Сравнительная композиция 1 Сравнительная композиция 10 Сравнительная композиция 11
PG 58-28 базовый битум 100% 98,0% 95,0%
Бионефть 5,0%
Полиолефин 2 2,0%
Всего 1,00 1,00 1,00
Фактический класс PG 59,3-29,4 67,4-29,5 50,6-36,6
Торговый класс PG 58-28 64-28 46-34
ТАБЛИЦА 1 (продолжение)
Композиция Сравнительная композиция 1 Композиция 12
PG 58-28 базовый битум 100% 93,0%
Бионефть 5,0%
Полиолефин 2 2,0%
Всего 1,00 1,00
Фактический класс PG 59,3-29,4 66,6-34
Торговый класс PG 58-28 64-34
PG 58-28 базовый битум доступен в продаже от Flint Hills Resources.
РG 64-22 базовый битум доступен в продаже от Flint Hills Resources.
Полиолефин 1 представляет собой гомополимер полиэтилена низкой плотности, имеющий средневесовую молекулярную массу (Mw) от около 5000 г/моль до около 7000 г/моль и плотность от около 0,92 г/см3 до около 0,94 г/см3
Полиолефин 2 представляет собой окисленный полиэтилен высокой плотности, имеющий средневесовую молекулярную массу (Mw) от около 8000 г/моль до около 12000 г/моль, кислотное число от около 24 мг KOH/г до около 27 мг KOH/г и плотность от около 0,97 г/см3 до около 1,0 г/см3.
Полиолефин 3 представляет собой малеинированный полипропилен, имеющий средневесовую молекулярную массу (Mw) от около 7000 г/моль до около 11000 г/моль, число омыления от 75 мг KOH/г до 95 мг KOH/г и плотность от около 0,92 г/см3 до около 0,94 г/см3.
Кукурузное масло представляет собой JiveTM, доступный в продаже от компании Poet.
Полугудрон доступен в продаже от Hollyfrontier Refining & Markineting, LLC под торговым наименованием HYDROLENE®.
Фактический класс PG относится к классу эффективности по результатам анализа в соответствии с M320 AASHTO.
Торговый класс PG относится к торговому классу эффективности, который соответствует фактическому классу PG.
Примеры 2, 7 и 9 показывают, как можно получить PG 58-34, начиная либо с PG 58-28 (примеры 2 и 7), либо с PG 52-34. В первом случае поддерживают высокую температуру PG при снижении низкой температуры, тогда как в последнем случае высокотемпературный класс повышается, сохраняя при этом нижний предел. Примеры 2 и 7 также демонстрируют, каким образом различные количества масла и полиолефинов могут регулировать более высокую температуру или фактический класс (пример 2), или регулировать PG более низкой температуры или фактический класс (пример 7). Пример 9 демонстрирует применение другого масла и комбинации полиолефинов для повышения верхнего предела при сохранении нижнего предела.
Примеры 4 и 6 демонстрируют получение PG 64-28 из легкодоступного PG 64-22. В обоих случаях для модификации нижнего предела использовали кукурузное масло, в то время как для поддержания высокотемпературного класса PG64 использовали различные полиолефины.
Пример 5 демонстрирует возможность понижения низкой температуры на два класса, от PG64-22 до PG64-34.
Пример 10 демонстрирует, что сам по себе 2% полиолефин 2 повышал только высокотемпературный класс (от PG58 до PG64), но не снижал низкотемпературный класс. Пример 11 демонстрирует, что само по себе 5% кукурузное масло снижало только низкотемпературный класс (от PG-28 до PG-34), но не повышало высокотемпературный класс (фактически снижало высокотемпературный класс от PG58 до PG46). Пример 12 демонстрирует, что при совместном использовании полиолефина и кукурузного масла они повышали высокотемпературный класс PG (от PG58 до PG64) и одновременно снижали низкотемпературный класс PG (от PG-28 до PG-34).
Результаты, представленные в таблице 1, показывают, что комбинации масла и полиолефинов могут снижать низкотемпературный класс PG, одновременно сохраняя высокотемпературный класс, или повышая высокотемпературный класс PG, одновременно сохраняя нижний предел, или повышая высокотемпературный класс PG и одновременно снижая низкотемпературный класс PG. В таблице 1 также показано, что различные полиолефины и различные масла могут удовлетворять этим различным требованиям к улучшению характеристик битума.
В различных вариантах осуществления явным образом предусмотрены все возможные комбинации вышеупомянутых компонентов, даже если они не описаны вместе в одном абзаце или разделе. Хотя в приведенном выше подробном описании был представлен по меньшей мере один пример осуществления, следует понимать, что существует большое число его вариантов. Следует также понимать, что пример осуществления или примеры осуществления являются лишь примерами и не предназначены для ограничения каким-либо образом объема, применимости или конфигурации. Представленное выше подробное описание, скорее, предоставит специалистам в данной области удобную концепцию для реализации того или иного примера осуществления. Следует понимать, что в функции и конструкции элементов, описанных в том или ином примере осуществления, можно вносить различные изменения без отступления от объема, как указано в приложенной формуле изобретения.

Claims (18)

1. Битумная композиция, содержащая:
базовый битум, присутствующий в количестве от около 91 мас.% до около 96 мас.% в расчете на общую массу указанной композиции и выбранный из классов эффективности PG 58-28, PG 64-22, PG 52-34 и их комбинаций;
неэпоксидированное масло, выбранное из полугудронов, кукурузного масла и их комбинаций и присутствующее в количестве от около 2,5 мас.% до около 6 мас.% в расчете на общую массу указанной композиции для повышения устойчивости к термическому растрескиванию; и
по меньшей мере один полиолефин, присутствующий в общем количестве от около 1,2 мас.% до около 3 мас.% в расчете на общую массу указанной композиции для повышения устойчивости к деформации;
причем указанный полиолефин представляет собой гомополимер полиэтилена низкой плотности, имеющий средневесовую молекулярную массу (Mw) от около 5000 г/моль до около 7000 г/моль и плотность от около 0,92 г/см3 до около 0,94 г/см3, или
полиолефин представляет собой окисленный полиолефин высокой плотности, имеющий средневесовую молекулярную массу (Mw) от около 8000 г/моль до около 12000 г/моль, кислотное число от около 24 мг KOH/г до около 27 мг KOH/г и плотность от около 0,97 г/см3 до около 1,0 г/см3,
причем битумная композиция необязательно может включать около 0,8 мас.% малеинированного полипропилена, в расчете на общую массу указанной композиции, причем указанный малеинированный полипропилен имеет средневесовую молекулярную массу (Mw) от около 7000 г/моль до около 11000 г/моль, число омыления от около 75 мг KOH/г до около 95 мг KOH/г и плотность от около 0,92 г/см3 до около 0,94 г/см3, и
причем указанная битумная композиция имеет класс эффективности PG от 58,1 до 66,6 и от -28,8 до -37,6, где характеристика от 58,1 до 66,6 представляет собой среднюю максимальную расчетную температуру дорожного покрытия за семь дней в градусах Цельсия и представляет устойчивость к деформации, и характеристика от -28,8 до -37,6 представляет собой среднюю минимальную расчетную температуру дорожного покрытия за один день в градусах Цельсия и представляет устойчивость к термическому растрескиванию, причем каждое указанное значение определено в соответствии с M320 AASHTO.
2. Битумная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что указанный полиолефин присутствует в количестве от около 1,5 мас.% до около 3 мас.% в расчете на общую массу указанной композиции.
3. Битумная композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что указанный полиолефин имеет средневесовую молекулярную массу (Mw) от около 6000 г/моль до около 10000 г/моль.
4. Битумная композиция по любому одному из пп. 1-3, отличающаяся тем, что указанный полиолефин имеет кислотное число от около 14 мг KOH/г до около 32 мг KOH/г или число омыления от около 75 мг KOH/г до около 95 мг KOH/г.
5. Битумная композиция по любому из пп. 1-4, не содержащая эпоксидированные масла.
6. Способ получения битумной композиции, причем указанный способ включает в себя этапы:
получения базового битума, выбранного из классов эффективности PG 58-28, PG 64-22, PG 52-34 и их комбинаций; получения неэпоксидированного масла, выбранного из полугудронов, кукурузного масла и их комбинаций;
получения по меньшей мере одного полиолефина, причем полиолефин представляет собой гомополимер полиэтилена низкой плотности, имеющий средневесовую молекулярную массу (Mw) от около 5000 г/моль до около 7000 г/моль и плотность от около 0,92 г/см3 до около 0,94 г/см3, или окисленный полиолефин высокой плотности, имеющий средневесовую молекулярную массу (Mw) от около 8000 г/моль до около 12000 г/моль, кислотное число от около 24 мг KOH/г до около 27 мг KOH/г и плотность от около 0,97 г/см3 до около 1,0 г/см3;
необязательно получение малеинированного полипропилена, имеющего средневесовую молекулярную массу (Mw) от около 7000 г/моль до около 11000 г/моль, число омыления от около 75 мг KOH/г до около 95 мг KOH/г и плотность от около 0,92 г/см3 до около 0,94 г/см3;
объединения битума, неэпоксидированного масла, по меньшей мере одного полиолефина и необязательно малеинированного полипропилена в количестве около 0,8 мас.% в расчете на общую массу указанной композиции с получением битумной композиции, причем битумная композиция содержит битум в количестве от около 91 мас.% до около 96 мас.% в расчете на общую массу композиции, неэпоксидированное масло присутствует в количестве от около 2,5 мас.% до около 6 мас.% в расчете на общую массу композиции для повышения устойчивости к термическому растрескиванию, а полиолефин присутствует в общем количестве от около 1,2 мас.% до около 3 мас.% в расчете на общую массу композиции для повышения устойчивости к деформации;
причем битумная композиция имеет класс эффективности PG от 58,1 до 66,6 и от -28,8 до -37,6, где характеристика от 58,1 до 66,6 представляет собой среднюю максимальную расчетную температуру дорожного покрытия за семь дней в градусах Цельсия и представляет устойчивость к деформации, и характеристика от -28,8 до -37,6 представляет собой среднюю минимальную расчетную температуру дорожного покрытия за один день в градусах Цельсия и представляет устойчивость к термическому растрескиванию, причем каждое указанное значение определено в соответствии с M320 AASHTO.
RU2020143521A 2018-06-27 2019-06-22 Битумные композиции и способы их получения RU2769779C1 (ru)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862690592P 2018-06-27 2018-06-27
US62/690,592 2018-06-27
US16/391,943 US11220601B2 (en) 2018-06-27 2019-04-23 Asphalt compositions and methods of forming the same
US16/391,943 2019-04-23
PCT/US2019/038615 WO2020005782A1 (en) 2018-06-27 2019-06-22 Asphalt compositions and methods of forming the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2769779C1 true RU2769779C1 (ru) 2022-04-06

Family

ID=68987438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020143521A RU2769779C1 (ru) 2018-06-27 2019-06-22 Битумные композиции и способы их получения

Country Status (9)

Country Link
US (1) US11220601B2 (ru)
EP (1) EP3814429A4 (ru)
CN (1) CN112334543A (ru)
BR (1) BR112020026780A2 (ru)
CA (1) CA3103696C (ru)
MX (1) MX2021000018A (ru)
RU (1) RU2769779C1 (ru)
TW (1) TWI818039B (ru)
WO (1) WO2020005782A1 (ru)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111978750B (zh) * 2020-09-08 2022-11-08 福州大学 高韧性sbs/sbr多聚磷酸复合改性沥青及其制备方法
CA3206639A1 (en) * 2021-01-29 2022-08-04 John A. NOEL Upgrading asphalt by incorporation of bio-oils
CN113185847A (zh) * 2021-06-30 2021-07-30 江苏凯伦建材股份有限公司 一种环保经济型沥青组合物及其应用
CN114381134B (zh) * 2022-02-23 2023-04-18 重庆交通大学 一种老化沥青修复剂及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120196959A1 (en) * 2011-01-28 2012-08-02 Honeywell International Inc. Asphalt paving materials and methods for making the same
US20150191597A1 (en) * 2014-01-07 2015-07-09 Honeywell International Inc. Asphalt binder compositions and methods to make and use same
WO2015119842A1 (en) * 2014-02-07 2015-08-13 Honeywell International Inc. Plastomer-modified asphalt binders meeting mscr specifications, asphalt paving materials with such asphalt binders, and methods for fabricating such asphalt binders
US20160376440A1 (en) * 2015-06-26 2016-12-29 Green Paving Solutions, Llc Asphalt additive, asphalt compositions and products comprising such additive, asphalt surfaces comprising such additive, methods of making and using such additive, compositions, surfaces and products

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8317540D0 (en) 1983-06-28 1983-08-03 Exxon Research Engineering Co Bituminous compositions
AU2001234890A1 (en) 2000-02-08 2001-08-20 Waste Technology Transfer, Inc. Petroleum asphalts modified by liquefied biomass additives
EP1748055A1 (en) 2005-07-20 2007-01-31 Icopal Sas Binder composition, and coloured roofing material comprising said binder composition
JP4990288B2 (ja) 2005-11-04 2012-08-01 クレイトン・ポリマーズ・リサーチ・ベー・ベー 透水性舗装用アスファルト結合剤
EP2222790B1 (en) * 2007-12-20 2019-03-06 E. I. du Pont de Nemours and Company Bituminous mixtures comprising thermoplastic polymer membranes
US8696806B2 (en) 2009-05-01 2014-04-15 Iowa State University Research Foundation, Inc. Asphalt materials containing bio-oil and methods for production thereof
US20140014000A1 (en) 2012-07-15 2014-01-16 Owens Corning Intellectual Capital, Llc System and method for manufacturing asphalt products with recycled asphalt shingles
US9631094B2 (en) * 2012-09-12 2017-04-25 Honeywell International Inc. Bitumen compositions and methods of making
AU2014346479B2 (en) 2013-11-11 2018-08-02 Collaborative Aggregates, Llc Novel asphalt binder additive compositions and methods of use
US9605152B2 (en) 2014-07-16 2017-03-28 Honeywell International Inc. Asphalt compositions for roofing applications, methods for making the same, and filled asphalt material comprising the same
KR101609593B1 (ko) 2014-07-22 2016-04-07 주식회사 오에이티엠엔씨 반응성 아스팔트 조성물과 이를 이용한 아스팔트 포장공법
WO2016033605A1 (en) 2014-08-29 2016-03-03 Iowa State University Research Foundation Inc. Improved asphalt products and materials and methods of producing them
WO2016138374A1 (en) * 2015-02-26 2016-09-01 E I Du Pont De Nemours And Company Process to modify bitumen
CN108473773B (zh) 2015-12-29 2022-03-08 陶氏环球技术有限责任公司 使用含环氧化物的聚合物的改性沥青

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120196959A1 (en) * 2011-01-28 2012-08-02 Honeywell International Inc. Asphalt paving materials and methods for making the same
US20150191597A1 (en) * 2014-01-07 2015-07-09 Honeywell International Inc. Asphalt binder compositions and methods to make and use same
WO2015119842A1 (en) * 2014-02-07 2015-08-13 Honeywell International Inc. Plastomer-modified asphalt binders meeting mscr specifications, asphalt paving materials with such asphalt binders, and methods for fabricating such asphalt binders
US20160376440A1 (en) * 2015-06-26 2016-12-29 Green Paving Solutions, Llc Asphalt additive, asphalt compositions and products comprising such additive, asphalt surfaces comprising such additive, methods of making and using such additive, compositions, surfaces and products

Also Published As

Publication number Publication date
US11220601B2 (en) 2022-01-11
EP3814429A4 (en) 2022-03-30
CN112334543A (zh) 2021-02-05
WO2020005782A1 (en) 2020-01-02
CA3103696C (en) 2023-03-14
TW202000795A (zh) 2020-01-01
US20200002229A1 (en) 2020-01-02
BR112020026780A2 (pt) 2021-03-30
MX2021000018A (es) 2021-03-09
CA3103696A1 (en) 2020-01-02
TWI818039B (zh) 2023-10-11
EP3814429A1 (en) 2021-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2769779C1 (ru) Битумные композиции и способы их получения
US11578210B2 (en) Asphalt binders containing a glyceride and fatty acid mixture and methods for making and using same
US9267038B2 (en) Asphalt binder compositions and methods to make and use same
EP2791247B1 (en) Rejuvenation of reclaimed asphalt
CA2976951A1 (en) Polymerized oils & methods of manufacturing the same
EP2459621A1 (fr) Procede de preparation de compositions bitume/polymere reticulees sans agent reticulant
EP2097475A1 (fr) Fluxant et ses applications
US20230057902A1 (en) Modified asphalt using epoxide-containing polymers
US9969649B2 (en) Plastomer-modified asphalt binders meeting MSCR specifications, asphalt paving materials with such asphalt binders, and methods for fabricating such asphalt binders
US10669423B2 (en) Modified asphalt using phosphorous acid
US20180208769A1 (en) Epoxy functionalized ethylene copolymer asphalt reaction products
US6972047B2 (en) Incorporation of gilsonite into asphalt compositions
US20160017149A1 (en) Process for the production of polymer modified bitumen using nitrogen rich polycyclic aromatic hydrocarbon