与聚合物结合的沥青组合物制造技术

本发明专利技术公开了一种热塑性的与聚合物结合的沥青组合物和一种制备热塑性的与聚合物结合的沥青的方法。更具体地说，本发明专利技术涉及含环氧的聚合物和含酸酐的聚合物的组合物结合到沥青上的反应和所得的结合产物，其中所述反应会形成具有较高软化点的与聚合物结合的沥青组合物。该改进的与聚合物结合的沥青产物主要用于屋顶。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及沥青与聚合物的反应，这种反应可用于生产改进的与聚合物结合的沥青产品。更具体地说，本专利技术涉及含环氧的聚合物与含酸酐的聚合物的组合与沥青的反应和所产生的结合产物，其中所述反应形成了具有独特性能的与聚合物结合的沥青组合物。这种改进的与聚合物结合的沥青产品特别可用于屋顶应用。
技术介绍
使用聚合物作为沥青(柏油)的添加剂在本领域广为人知。参见如美国专利4,650,820和4,451,598，其中将衍生自乙烯、丙烯酸烷基酯和马来酸酐的三元共聚物与沥青混合。也可参见如美国专利5,306,750和6,117,926，其中将环氧官能化的，具体地说，含缩水甘油基的乙烯三元共聚物反应物与柏油混合并反应，优选(如美国专利6,117,926中所教导)用催化剂来加快反应速率并降低改性体系的成本。ORKEM公司在其商务手册中也公开了由乙烯、丙烯酸烷基酯和马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯制得的三元共聚物作为柏油和焦油的改性添加剂的用途。美国专利4,301,051公开了一种化学改性沥青，这种改性沥青通过首先使沥青与(1)可聚合的乙烯基芳族单体和(2)橡胶状聚合物反应，然后使得到产物与交联剂反应制得。公开的交联剂包括有机聚异氰酸酯、分子量为140(RD4)至420(Araldite 508)的聚环氧化物单体和有机多元羧酸或酸酐。PCT专利申请公开号WO03/002671描述了与聚合物结合的沥青组合物，其中聚合物改性剂包括反应物乙烯/丙烯酸烷基酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元共聚物和高密度聚乙烯(HDPE)/马来酸酐接枝共聚物。尽管采用这些参考文献中描述的方法可制备有用的聚合物改性沥青，但仍需在环境温度和低温下都具有改善的耐高温性和改善的弹性的聚合物改性沥青。同样还需提供韧性好、强度高的聚合物改性沥青。沥青主要用于各种防水和屋顶应用中。沥青屋顶材料的一个重要性能是高温下的软化点。高的软化点提供了更为机械耐用的表面(如对屋面上负荷导致的穿透或变形的抵抗力)，特别是当材料在高温下时为其提供所述相应的性能。同时，各种建筑和屋顶从业人员不断地追求新的性能标准，促进了改进的沥青产品的发展。专利技术概述本专利技术的一个目的是提供含改进的沥青的产品，该产品具有改善的使用性能，特别在低聚合物浓度的情况下同样具有相同的改善的使用性能。具体地说，采用具有高的玻璃化转变温度(Tg)的活性共聚物、活性共聚单体和含缩水甘油基的乙烯共聚物反应物可制备具有较高软化点(如85℃以上)的含沥青产品。通过阅读本说明书，本专利技术的其它目的对本领域技术人员而言将变得显而易见。为此，本专利技术提供了一种与聚合物结合的沥青组合物，这种沥青组合物通过用含环氧的乙烯共聚物反应物和聚苯乙烯-马来酸酐共聚物反应物处理沥青获得，其中所述与聚合物结合的沥青组合物的聚合物总含量占组合物总重量的0.05至20％重量。专利技术详述用某些活性聚合物处理沥青使其与沥青反应并与沥青结合已有描述。得到的反应产物是相对未改性沥青而言具有优异性能的与聚合物结合的沥青。本文所用的术语“与聚合物结合的沥青”是指聚合物和沥青的组合物，其中所述聚合物通过一个或多个共价键共价结合到沥青上；而本文所用的术语“用含环氧的乙烯共聚物反应物和聚苯乙烯-马来酸酐共聚物反应物处理沥青”是指形成共价键的反应。本专利技术的与聚合物结合的沥青产物具有许多重要的性能特征，包括降低了高温下由机械压力导致的变形和劣化的趋势。下面对沥青和聚合物反应物、反应条件和得到的与聚合物结合的沥青产物进行描述。沥青反应物所有类型的沥青(柏油)，不管是天然的还是合成的都可用于本专利技术。具有代表性的沥青包括天然岩沥青、湖沥青、石油沥青、氧化沥青、裂化沥青或残余沥青。可用含有较大范围的沥青质的沥青，包括含有超过7％重量且一般超过10％重量沥青质的沥青。通常，用于本专利技术的沥青含有少于5％重量的含氧化合物且通常少于1％重量的含氧化合物。同时，用于本专利技术的沥青可溶于经常用来溶解沥青的有机溶剂中。优选的沥青的粘度范围(在60℃下测定)为100至20,000泊，优选200至10,000泊，更优选300至4000泊且更优选400至1500泊。含环氧的聚合物反应物用于本专利技术的含环氧的聚合物反应物含有与沥青反应的环氧部分(环氧乙烷)。所述环氧部分包括由两个饱和碳原子和一个氧原子组成的环状结构。根据ASTM D1238-65T，在条件E下测试，用于本专利技术的含环氧的聚合物反应物的熔融流动指数通常为0.1至200(分子量为1,000,000至10,000)，优选0.5至500(分子量为650,000至25,000)且更优选1至100(分子量为400,000至40,000)。聚合物反应物通常含有占聚合物反应物总重量的0.01％重量或更多的环氧部分且优选含有超过0.04％重量的环氧部分。更优选聚合物反应物含有占聚合物反应物总重量的0.05至10％重量的环氧部分且更优选含有0.1至5％重量的环氧部分。聚合物反应物可为衍生自两种或多种单体的共聚物(如四元共聚物)，优选衍生自三种单体(三元共聚物)或两种单体(二元共聚物)。其它含环氧的聚合物反应物包括环氧化丙烯酸酯橡胶(如用甲基丙烯酸缩水甘油酯官能化的丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯共聚物)、环氧化氯丁橡胶、环氧化聚异戊二烯、环氧化油(如大豆油)、环氧化苯丁橡胶、环氧化丁二烯树脂、环氧化三元共聚物(如EPDM)、环氧化聚降冰片烯和环氧化丁腈橡胶。用于本专利技术的一组优选的含环氧的聚合物反应物是含缩水甘油基的聚合物(也就是含衍生自2，3-环氧-1-丙醇的部分的聚合物)。用于本专利技术的含缩水甘油基的乙烯共聚物和改性共聚物在聚合物领域广为人知，可容易地按照美国专利4,070,532通过单体的并发反应制得。通常可用的含缩水甘油基的聚合物反应物含有占其总重量的0.02％重量或更多的缩水甘油基部分且更优选0.08％重量或更多的缩水甘油基部分。更优选聚合物反应物含有占其总重量的0.1至20％重量的缩水甘油基部分且更优选0.2至10％重量的缩水甘油基部分。用于本专利技术的更优选的共聚物反应物可用式E/X/Y/Z表示，其中E是衍生自乙烯的共聚物单元-(CH2CH2)-；X是共聚物单元-(CH2CR1R2)-，其中R1是氢、甲基或乙基，R2是1-10个碳原子的烷氧羰基、酰氧基或烷氧基(X如可衍生自丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、乙烯酯和烷基乙烯基醚)；Y是共聚物单元-(CH2CR3R4)-，其中R3是氢或甲基，R4是环氧丙氧基羰基(carboglycidoxy)或环氧丙氧基(Y如衍生自丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯或缩水甘油基乙烯基醚)。另外的共聚物单元Z衍生自包括一氧化碳、二氧化硫、丙烯腈或其它单体的共聚单体。可用于本专利技术的优选实施方案中的E/X/Y/Z共聚物为其中X占所述E/X/Y/Z共聚物的0至50％重量、Y占所述E/X/Y/Z共聚物的0.5至15％重量、Z占所述E/X/Y/Z共聚物的0至15％重量、其余为E的共聚物。值得提及的共聚物反应物是E/X/Y共聚物，其中X占所述E/X/Y共聚物的0至40％重量、Y占所述E/X/Y共聚物的1至10％重量、其余为E。同样值得提及的共聚物是E/Y共聚物，其中Y占共聚物的1到10％重量，其余为E。同样优选通过单体的并发反应将含环氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种与聚合物结合的沥青组合物，所述组合物通过用含环氧的乙烯共聚物反应物和聚苯乙烯－马来酸酐共聚物反应物处理沥青得到，其中所述与聚合物结合的沥青组合物的聚合物总含量占聚合物和沥青总重量的０．０５至２０％重量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：DM迪恩，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]