用于沥青再生的再生剂制造技术

本发明专利技术涉及粘合剂组合物，其包含土沥青粘合剂和至少一种再生剂。本发明专利技术还涉及一种评估粘合剂组合物中再生剂的功效的方法。粘合剂组合物中再生剂的功效的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于沥青再生的再生剂
[0001]本专利技术涉及包含土沥青粘合剂(bituminous binder)和至少一种再生剂(rejuvenating agent)的粘合剂组合物。此外，本专利技术涉及包含本专利技术的粘合剂组合物的沥青(asphalt)组合物。本专利技术还涉及评价粘合剂组合物中再生剂的功效的方法。
[0002]来自道路路面(pavement)以及其他来源(例如，回收沥青路面RAP或来自屋顶的沥青瓦RAS)的回收沥青粘合剂为重要且有价值的废料，并且越来越多地在沥青制造中被重复使用。根据“European Asphalt Pavement Association(欧洲沥青路面联合会)”(EAPA，2018年沥青图表)，2018年欧洲约有5000万吨回收沥青被再利用——2018年生产的沥青总量为2.98亿吨，这代表约17％的沥青是用回收沥青生产的。未来几年，在沥青生产中回收沥青的再利用的量将进一步增加，到2035年，欧洲的再用量可能达到50％。世界上其他地区的情况也类似，形成了全球趋势，并使沥青成为世界上最重要的用于再生的材料之一。
[0003]然而，铺路或任何其他应用中的沥青随着时间显示出劣化，导致在高温下更高的粘度和增加的脆性，因此更容易开裂，特别是在较低温度下。这些老化效应归因于沥青的粘合剂相，即土沥青。为了在不牺牲沥青性能的情况下重新使用回收沥青，需要使土沥青的性能曲线恢复至尽可能接近原始土沥青(virgen bitumen)曲线。这种所谓的回收沥青中的老化土沥青的再生是使用化学物质(所谓的再生剂)进行的，其以适当的方式添加到沥青制造过程中。尽管在文献中已经记载了许多这样的再生剂，并且它们中的一些也是可商购获得的，但是它们仍然很少被使用。沥青制造商在这方面表达的主要顾虑通常是预计缺乏性能，特别是其长期性能的不确定性，尤其是在高价值应用(如表面层)中，以及安全方面的顾虑，因为许多现有基准(benchmark)为芳烃油，已知其安全危害如其毒理学特征。
[0004]再生剂可根据其化学结构和组分进行分类：
[0005]‑
通过添加软沥青来补充土沥青相(例如Konink BAM Groep NV，WO2014168478；或RECYCLED ASPHALT SHINGLE TECHNOLOGY LLC，WO2013075088)仍然是最经常应用的方法，因为其允许将老化土沥青调整为非常接近原始土沥青曲线。然而，随着再利用的回收沥青份额的增加，该方法失败了，因为所需的软沥青的必需量超过了要获得的所需沥青组合物的土沥青总量。
[0006]‑
用从原油蒸馏或任何其他基于烃的工艺中获得的低粘度产品(主要是芳烃)进行改性。这些产品也称为“助熔油(flux oil)”，它们在沥青制造中的应用也已很好地构建，但在流变性能曲线的恢复、长期性能的缺乏以及不可接受的安全曲线方面具有明显的缺点。
[0007]‑
来自可再生资源的油，特别是基于植物的油(甘油三酯)，例如大豆油或菜籽油，其具有与“助熔油”类似的行为和缺点(例如M.Freisthler，US 7008670)。
[0008]‑
改性的甘油三酯：为了克服甘油三酯的所记载的缺点，在文献中可以找到数个以合适的方式对其进行改性并且还将其作为商业产品提供的实例(例如Cargill正在使用含有不饱和脂肪酸的低聚甘油三酯，例如WO 2018191501；Sasol要求保护“助熔油”与烃蜡的结合，例如EP 2052056；将甘油三酯与固化剂例如水杨酸结合的协同集料(例如WO 2015070180))。
[0009]‑
来自可再生资源的芳族油，例如腰果壳液体(CNSL)(Ventraco，EP 3208288)
[0010]‑
妥尔油脂肪酸(tall oil fatty acid)和包括松香酯在内的酯(例如，ARIZONA CHEM在WO 2013163463中要求保护的)。
[0011]‑
生物基油加聚合物(甘油三酸酯和妥尔油脂酸酯)(例如Kraton，WO 2017117127)
[0012]‑
植物基低聚萜烯(oligoterpene)和固醇(例如，ARIZONA CHEM在WO 2016102314和Ergon在WO 2018031540中所要求保护的)
[0013]‑
反应性再生剂(例如，University of Huelva(维尔瓦大学)在ES 22375125中所要求保护的)
[0014]‑
(非离子)或(阳离子)表面活性剂(例如，CECA在WO 2013053882中所要求保护的)
[0015]文献中记载的所有产品或产品混合物都显示出(或多或少)对土沥青性能曲线和/或沥青性能的积极影响，但所有这些产品的性能曲线仅部分地被描述，总是使用不同的测试方法，不允许通过遵循公布的信息来充分评估其再生潜力，最终不能完全令人信服。
[0016]优选源自可再生资源的化学物质产生了一些可商购获得的产品，其允许对一些候选物非常合理地再生再利用的沥青，但对于这些候选物中的许多会对再生粘合剂有负面影响。该产业需要更灵活的构思，允许处理甚至更大量的回收沥青，并且再利用甚至表面层中的沥青。此外，需要可接受的安全曲线和性能导向的再生剂——其对土沥青(例如沥青质胶束)的微观结构具有实际影响而非简单地稀释
‑
以及容易应用的测试方法，例如允许容易地使再生物质适应来自回收沥青的可用粘合剂的实际属性。
[0017]总之，持续需要一种综合的构思，以提高回收沥青特别是表面层中的回收沥青的利用率。这个构思包括：
[0018]·
再生剂，允许几乎完全或完全恢复土沥青相的性能曲线，包括显示出可接受的老化行为，
[0019]·
分析测试工序，其允许使再生剂的应用适应特定的回收沥青和待制造的沥青的所期望的用途，
[0020]·
可接受的安全曲线，以及
[0021]·
官能再生，基于量身定制的合成方案。
[0022]在此背景下，本专利技术的一个目的是提供灵活的产品方案，其允许加工任何种类的再利用沥青而具有尽可能少的限制。就此而言，本专利技术的一个目的是提供一种包含再生剂的粘合剂组合物。特别地，本专利技术的一个目的是提供一种粘合剂组合物，其中再生剂允许几乎完全或完全恢复土沥青相的性能曲线，包括显示出可接受的老化行为。一个特别的目的是提供一种粘合剂组合物，其在软化度、粘度和弹性方面具有良好平衡的性能。就此而言，本专利技术的一个目的是提供一种粘合剂组合物，其包含特别高含量的回收沥青和/或允许其再利用于需要更高性能的沥青层，例如顶层。特别地，本专利技术的一个目的是提供一种具有可接受的安全曲线的粘合剂组合物。此外，本专利技术的目的是提供一种包含大量回收沥青的沥青组合物。此外，本专利技术的一个目的是提供分析测试工序，其允许使再生剂适应特定的回收沥青和待生产的沥青的所期望的用途。
[0023]已经令人惊讶地发现，这些目的中的至少一个可以通过所要求保护本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.粘合剂组合物，其包含：(a)土沥青粘合剂；和(b)0.05至20重量％的再生剂，基于粘合剂组合物的总量计，其中，再生剂包含至少一种沥青质分散剂，其选自烷氧基化物、脂族羧酸的N，N
‑
二烷基酰胺、N
‑
烷基内酰胺、和聚(烷基胺)，沥青质再活化剂，其选自单缩水甘油醚和单缩水甘油酯、二缩水甘油醚和三缩水甘油醚、聚合醇的二缩水甘油醚、及其与催化剂的混合物，软沥青再活化剂，其为增塑剂，或其混合物。2.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其中所述再生剂引起土沥青胶束结构的微观结构变化，优选地其中粘合剂组合物的损耗角正切与土沥青粘合剂的损耗角正切相比增加，和/或其中根据TDNMR的粘合剂组合物的流动组分的量和/或它们各自的流动性与土沥青粘合剂的流动组分的量和/或它们各自的流动性相比增加。3.根据权利要求1或2所述的粘合剂组合物，其中所述再生剂包含：(i)1至100重量％的沥青质分散剂，基于再生剂的总量计；(ii)1至100重量％的沥青质再活化剂，基于再生剂的总量计；(iii)1至100重量％的软沥青再活化剂，基于再生剂的总量计；或者(iv)1至100重量％的由选自(i)至(iii)的至少两种组分组成的混合物，基于再生剂的总量计。4.根据权利要求1至3中任一项所述的粘合剂组合物，其中所述土沥青粘合剂包含回收沥青路面粘合剂、回收沥青瓦粘合剂、硬度为至少50/70的原始土沥青、或其混合物，任选地与原始粘合剂结合。5.根据权利要求1至4中任一项所述的粘合剂组合物，其中所述粘合剂组合物包含：沥青质分散剂，其选自具有式(1)结构的烷氧基化物，其中R为H、C1‑
C
22
‑
烷基、C2‑
C
22
‑
烯基、苯基或烷基苯基，n为0至20，m为0至20，并且其中n+m≥1；
具有式(2)结构的脂族羧酸的N，N
‑
二烷基酰胺其中n为3至16，其中至少一个“CH
2”部分的碳原子可进一步被至少一个C1‑
C5‑
烷基取代，并且其中至少两个相邻“CH
2”部分的两个碳原子可形成双键，R1为C1‑
C4‑
烷基，和R2为C1‑
C4‑
烷基；具有式(3)结构的N
‑
烷基内酰胺其中n为3至11，其中至少一个“CH
2”部分的碳原子可进一步被至少一个C1‑
C3‑
烷基取代，和R为C1‑
C
22
‑
烷基或C2‑
C
22
‑
烯基；或具有式(4)结构的聚(烷基胺)其中n为1至6，其中至少两个相邻“CH
2”部分的两个碳原子可形成双键，m为1至6，其中至少两个相邻“CH
2”部分的两个碳原子可形成双键，x为4至50，和R1为C1‑
C4‑
烷基，其中这些聚(烷基胺)可进一步在末端胺部分衍生有C1‑
C4烷基、脂肪酸或被烷氧基化；和/或沥青质再活化剂，所述沥青质再活化剂选自单缩水甘油醚和单缩水甘油酯、二缩水甘油醚和三缩水甘油醚、聚合醇的二缩水甘油醚及其与催化剂如N，N
‑
二甲基苯甲胺的混合物，其中所述单缩水甘油醚和单缩水甘油酯、二缩水甘油醚和三缩水甘油基醚、聚合醇的二缩水甘油醚具有式(5a)、(5b)、(5c)和(5d)的结构：
其中对于式(5a)R为C1‑
C
20
‑
烷氧基、C2‑
C
20
‑
烯氧基、苯氧基或C1‑
C
20
‑
羧基烷基，其中苯氧基可进一步被至少一个C1‑
C
15
‑
烷基取代；对于式(5b)R为直链C5‑
C
20
‑
亚烷基，其可进一步被至少一个C1‑
C5‑
烷基或C1‑
C4‑
亚烷基取代，所述至少一个C1‑
C5‑
烷基或C1‑
C4‑
亚烷基进一步被至少一个C1‑
C
10
‑
烷基和/或至少一个苯基取代；对于式(5c)R为C1‑
C5‑
亚烷基；和对于式(5d)R
n
具有式(6a)、(6b)或(6c)(
‑
CH2CH2O
‑
)
n
(6a)，其中n为3至20，(
‑
CH2CH(CH3)O
‑
)
n
(6b)，其中n为3至18，或(
‑
CH2CH2CH2CH2O
‑
)
n
(6c)其中n为3至18；和/或软沥青再活化剂，其为具有式(7a)、(7b)、(7c)、(7d)或(7e)的增塑剂
其中对于式(7a)R为C4‑
C
14
‑
烷基或C4‑
C
14
‑
烯基；对于式(7b)R为C4‑
C
14
‑
烷基或C4‑
C
14
‑
烯基；对于式(7c)R为C4‑
C
14
‑
烷基或C4‑
C
14
‑
烯基；对于式(7d)R为C4‑
C
14
‑
烷基或C4‑
C
14
‑
烯基；对于式(7e)R为C4‑
C
14
‑
烷基或C4‑
C
14
‑
烯基，并且n为4至10，其中至少两个相邻“CH
2”部分的两个碳原子可形成双键。6.根据权利要求1至5中任一项所述的粘合剂组合物，其中沥青质分散剂存在，并且选自具有式(1)结构的烷氧基化物
其中R为H、C1‑
C
22
‑
烷基、C2‑
C
22
‑
烯基、苯基或烷基苯基，优选H或C1‑
C
22
‑
烷基，更优选H或C1‑
C
18
‑
烷基，n为0至20，优选0至15，更优选0至10，m为0至20，优选0至15，更优选0至10，并且其中n+m≥1，优选地n+m≥5；特别地，其中烷氧基化物具有式(1)的结构，其中R为C
10
‑
烷基或C
13
‑
烷基，优选2
‑
丙基庚基或异十三烷基，n为0至6，m为0至8，其中n+m≥5；具有式(2)结构的脂族羧酸的N，N
‑
二烷基酰胺其中n为3至16，其中至少一个“CH
2”部分的碳原子可进一步被至少一个C1‑
C
s
‑
烷基取代，并且其中至少两个相邻“CH
2”部分的两个碳原子可形成双键，优选6至14，其中至少一个“CH
2”部分的碳原子可进一步被至少一个C1‑
C5‑
烷基取代，R1为C1‑
C4‑
烷基，优选甲基或乙基，并且R2为C1‑
C4‑
烷基，优选甲基或乙基；特别是其中脂族羧酸的N，N
‑
二烷基酰胺具有式(2)结构，其中n为8至12，R1为甲基或乙基，并且R2为甲基或乙基；具有式(3)结构的N
‑
烷基内酰胺
其中n为3至11，其中至少一个“CH
2”部分的碳原子可进一步被至少一个C1
‑
C3‑
烷基取代，优选3(吡咯烷酮)、5(己内酰胺)或11(月桂内酰胺)，并且R为C1‑
C
22
‑
烷基或C2‑
C
22
‑
烯基，优选C4‑
C
18
‑
烷基；特别是其中N
‑
烷基内酰胺具有式(3)结构，其中n为3(吡咯烷酮)，并且R为C8‑
C
12
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：