环氧官能化的乙烯共聚物沥青反应产物制造技术

本发明专利技术涉及通过使缩水甘油基官能化的乙烯共聚物与反应性沥青反应制成的具有增强特性的多环氧基聚合物联结的沥青，其中该缩水甘油基官能化的乙烯共聚物具有15.1重量％或更高的含缩水甘油基的共聚单体含量。

Epoxy functionalized ethylene copolymer asphalt reaction products

The invention relates to a bitumen of polycyclic oxygenated polymers with an enhanced characteristic by reacting the glycidyl group of ethylene copolymer and reactive bitumen, in which the glycidyl functionalized ethylene copolymer has 15.1 weight% or higher content of the polyglycidyl - containing monomers.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】环氧官能化的乙烯共聚物沥青反应产物相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§119要求2015年7月23日提交的美国临时申请号62/195,947的优先权，将该临时申请以其全文通过引用结合在此。
本专利技术涉及在道路铺设和屋顶工业中有用的具有沥青的热塑性聚合物合金。更具体地说，本专利技术涉及含环氧化物的聚合物与沥青形成多环氧基聚合物联结的沥青组合物的反应和所得的联结物(linking)，该组合物具有改善的耐高温性、在环境温度和低温下改善的高弹性以及良好的韧性和强度值。
技术介绍
长期以来已经已知地沥青在制造用于高速公路和工业应用的材料中的用途。地沥青是在道路建设或土木工程的领域中使用的主要烃粘合剂。为了能够在这些不同应用中用作粘合剂，地沥青必须具有某些机械特性，并且特别是弹性或粘着特性。含沥青的组合物的机械特性通过以限定的牵引力的不同机械特征(诸如软化点、针入性(penetrability)以及流变学特征)的标准化测试来确定。沥青由美国联邦政府(战略公路研究计划或SHRP)制定的一系列规范进行性能分级(PG)。例如，PG58-34沥青提供在58℃下的良好的耐车辙性和在-34℃下的良好的耐冷开裂性，如由AASHTO(美国国家公路与运输协会)标准测定的。一般来讲，常规的地沥青不同时具有所有的所要求的品质，并且长期以来已经已知的是，将各种聚合物添加到这些常规的地沥青中使得可能改变后者的机械特性并且形成具有与单独地沥青的机械品质相比改善的机械品质的地沥青-聚合物组合物。出售用于铺设的沥青可以用聚合物改性以改善耐车辙性、耐疲劳性、耐开裂性，并且可以改善由沥青弹性和刚度的增加产生的抗剥离性(从集料)。将聚合物添加至沥青中提供了更高温度的耐车辙性并改善了耐疲劳性(增加PG评级的较高数值)。良好的低温特性在很大程度上取决于具体的沥青组成(例如，沥青稀释油含量、针入度(penetration)指数)，但聚合物类型确实会影响低温性能。沥青工业将用于沥青改性的聚合物视为弹性体或塑性体。通常，弹性体聚合物改善低温性能并且塑性体聚合物降低低温性能。单词塑性体表示缺乏弹性特性。塑性体有时用于改性沥青，因为它们可以增加刚度和粘度，这改善了耐车辙性，但是由于缺乏耐疲劳性、耐蠕变性、耐冷开裂性等的显著改善，它们通常被认为次于弹性体。苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、和乙烯/乙烯基酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯三聚物(EVAGMA)以及乙烯/丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯三聚物(EnBAGMA)(从美国特拉华州威尔明顿杜邦公司(E.I.duPontdeNemoursandCompany，Wilmington，Delaware，USA)(DuPont)以商品名RET可获得)被认为是弹性体。聚乙烯(PE)和乙烯乙酸乙烯酯(EVA)树脂被认为是塑性体。PE不与沥青混溶，所以用其改性的沥青必须持续搅拌以防止分离。用PE改性的沥青必须在混合设备中制备并且由于分离不能被船运。因此，PE充当填充剂并且不有意图地增加沥青的软化点。在添加到地沥青中的聚合物之中，芳族单乙烯基烃和共轭二烯并且特别是苯乙烯和丁二烯或苯乙烯和异戊二烯的无规或嵌段共聚物是已知的。美国专利3,440,195、4,145,322、4,172,061、4,217,259、4,585,816和6,087,420披露了用苯乙烯/共轭二烯嵌段共聚物改性的沥青。另外，可以使用在引用文件FR-A-2376188、FR-A-2429241、FR-A-2528439和EP-A-0360656中描述的工艺制备地沥青-聚合物组合物，其中苯乙烯和共轭二烯如丁二烯或异戊二烯的无规或嵌段共聚物与该地沥青偶联。在这些工艺中，硫的来源由化学上未结合的硫组成(FR-A-2376188和FR-A-2429241)、包括多硫化物(FR-A-2528439)或硫供体硫化促进剂(单独使用或与化学上未结合的硫和/或多硫化物或非硫供体硫化促进剂组合使用)(EP-A-0360656)。使用其他聚合物作为沥青(地沥青)的添加剂在本领域中也是已知的。参见例如美国专利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聚物与地沥青混合。还参见例如美国专利5,306,750、6,117,926和6,743,838和美国专利申请公开2007/0027261，其中将反应物环氧官能化的、特别是含缩水甘油基的乙烯三聚物与地沥青混合并反应，并且如美国专利6,117,926中传授的，用催化剂加速反应速率并降低改良系统的成本。DuPontRET树脂是沥青的优异改性剂，并且在低浓度(1重量％至2重量％)下改善沥青性能。在以这样低的浓度添加RET的情况下沥青特性的改善可能是由于RET与沥青的官能化极性部分(沥青质)之间的化学反应。苯乙烯/共轭二烯嵌段共聚物还已经与其他类型的聚合物组合使用以制备聚合物改性的沥青组合物(参见例如，美国专利3,978,014、4,282,127和6,011,094)。美国专利5,331,028披露了用含缩水甘油基的乙烯共聚物和苯乙烯/共轭二烯嵌段共聚物的组合改性的沥青。美国专利9,028,602披露了含沥青的组合物，该含沥青的组合物包含范围从20重量％至90重量％的量的地沥青、从0.25重量％至5重量％的量的羧酸添加剂和5重量％至75重量％的量的硫，所有百分比均是基于地沥青、羧酸添加剂和硫的重量，其中该羧酸添加剂选自羧酸、羧酸酯和羧酸酐。将沥青与弹性体如ENBAGMA和EVAGMA混合需要在升高温度下的显著混合以实现其添加的益处。聚合物以粒料形式提供，并被添加到热沥青中，在该热沥青中这些粒料由于热量和搅拌软化并且熔融。有时添加酸如多磷酸(PPA)以减少与沥青的反应时间。在一些情况下，酸的添加可能是负面的(例如，消费者感知酸对于胺抗剥离剂是坏的或不耐受)。反应在单独热量下发生但可能耗费更长(与用酸情况下的1至6小时相比，在没有酸的情况下6至24小时)且所得聚合物改性的沥青(PMA)可能不是同样弹性的(如通过较高的相位角和低弹性复原所证明的)。一些PMA生产者更喜欢酸添加剂，并且一些更喜欢单独的热量。热反应消除了用胺抗剥离剂的问题。在一些区域中，使用酸来加速聚合物与沥青的混合是劝阻的。酸的使用还可促进来自沥青的H2S的排放，该沥青经常含有硫或含硫化合物。因此，希望的是在不使用酸来加速共混过程的情况下制备聚合物改性的沥青组合物。
技术实现思路
本专利技术提供了一种多环氧基聚合物联结的沥青组合物(特别地用于铺设应用中)，该组合物包含a.基于组分a和组分b的总量计，约90重量百分比至约99.5重量百分比(重量％)的沥青；以及b.基于组分a和组分b的总量计，约0.5重量％至约10重量％的E/X/Y/Z环氧官能化的乙烯共聚物，其中E是衍生自乙烯的共聚物单元(CH2CH2)；X是以该共聚物的从0重量％至40重量％存在的共聚物单元(CH2CR1R2)，其中R1是氢、甲基、或乙基，并且R2是具有1至10个碳原子的烷氧羰基、酰氧基、或烷氧基(X例如衍生自丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、乙烯基酯和烷基乙烯基醚)；Y是以该共聚物的从15.1重量％至25重量％存在的共聚物单元(CH2CR3R4)，其中R3是氢或甲基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多环氧基聚合物联结的沥青组合物，包含：(a)基于组分(a)和组分(b)的总量计，约90重量％至约99.5重量％的沥青；以及(b)基于组分(a)和组分(b)的总量计，约0.5重量％至约10重量％的E/X/Y/Z环氧官能化的乙烯共聚物，其中E是衍生自乙烯的共聚物单元(CH2CH2)；X是以该共聚物的从0重量％至40重量％存在的共聚物单元(CH2CR1R2)，其中R1是氢、甲基、或乙基，并且R2是具有1至10个碳原子的烷氧羰基、酰氧基、或烷氧基；Y是以该共聚物的从15.1重量％至25重量％存在的共聚物单元(CH2CR3R4)，其中R3是氢或甲基并且R4是缩水甘油氧羰基或缩水甘油氧基；以及0重量％至10重量％的衍生自共聚单体的共聚物单元Z，这些共聚单体包括一氧化碳、二氧化硫、丙烯腈、或其他单体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.23 US 62/1959471.一种多环氧基聚合物联结的沥青组合物，包含：(a)基于组分(a)和组分(b)的总量计，约90重量％至约99.5重量％的沥青；以及(b)基于组分(a)和组分(b)的总量计，约0.5重量％至约10重量％的E/X/Y/Z环氧官能化的乙烯共聚物，其中E是衍生自乙烯的共聚物单元(CH2CH2)；X是以该共聚物的从0重量％至40重量％存在的共聚物单元(CH2CR1R2)，其中R1是氢、甲基、或乙基，并且R2是具有1至10个碳原子的烷氧羰基、酰氧基、或烷氧基；Y是以该共聚物的从15.1重量％至25重量％存在的共聚物单元(CH2CR3R4)，其中R3是氢或甲基并且R4是缩水甘油氧羰基或缩水甘油氧基；以及0重量％至10重量％的衍生自共聚单体的共聚物单元Z，这些共聚单体包括一氧化碳、二氧化硫、丙烯腈、或其他单体。2.如权利要求1所述的多环氧基聚合物联结的沥青组合物，其中X衍生自丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、乙烯基酯或烷基乙烯基醚；并且Y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。3.如权利要求1所述的多环氧基聚合物联结的沥青组合物，其中该环氧官能化的乙烯共聚物包含基于该环氧官能化的共聚物的总重量计约10重量％至约35重量％的丙烯酸C1至C10烷基酯。4.如权利要求3所述的多环氧基聚合物联结的沥青组合物，其中该丙烯酸烷基酯包含丙烯酸正丁酯。5.如权利要求1所述的多环氧基聚合物联结的沥青组合物，其中该环氧官能化的乙烯共聚物包含基于该环氧官能化的共聚物的总重量计约10重量％至约35重量％的乙酸乙烯酯。6.如权利要求1所述的多环氧基聚合物联结的沥青组合物，其中该环氧官能化的乙烯共聚物包含0重量％的X和0重量％的Z。7.如权利要求1所述的多环氧基聚合物联结的沥青组合物，其中该环氧官能化的乙烯共聚物包含基于该环氧官能化的共聚物的总重量计16重量％至25重量％的甲基丙烯酸缩水甘油酯。8.如权利要求1所述的多环氧基聚合物联结的沥青组合物，进一步包含(c)基于(a)、(b)和(c)的组合计，0重量％至18重量％的乙烯丙烯酸酯或乙酸乙烯酯共聚物、或苯乙烯/共轭二烯嵌段共聚物、或聚烯烃。9.如权利要求8所述的多环氧基聚合物联结的沥青组合物，包含苯乙烯/共轭二烯嵌段共聚物。10.如权利要求9所述的多环氧基聚合物联结的沥青组合物，其中该苯乙烯/共轭二烯嵌段共聚物包含苯乙烯丁二烯、或异戊二烯、或乙烯丁烯嵌...

【专利技术属性】
技术研发人员：GW普雷琼斯，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：美国,US