粘合劑組合物和柏油混合料的製作方法

2023-04-28 16:18:31 2

專利名稱：粘合劑組合物和柏油混合料的製作方法
技術領域：
本發明涉及適用於鋪設柏油路面的粘合劑組合物和柏油混合料。
背景技術：
道路表面(稱作路面)通常由柏油混合料建成，所述柏油混合料為粘合劑和骨料的複合料。對於大多數路面來說，粘合劑為浙青，即一種主要由烴和它們的衍生物組成的粘性液體或固體。但近年來也已經開始應用合成粘合劑。合成粘合劑如aiell的 Mexphalte C 擁有與通常用於道路用途的浙青粘合劑相似的流變性能和機械性能。合成粘合劑通常是透明的，因此它們很容易著色且可用於獲得有色柏油混合料。合成粘合劑還可以用於其它用途，如造屋頂、防水或密封用途，例如合成粘合劑可以用於密封鋪路石料間的縫隙。EP 179 510公開了包含樹脂、油和任選的聚合物的合成粘合劑。所述樹脂為石油樹脂或包含羧酸、羧酸酐或羥基的香豆酮-茚樹脂。所述油優選為礦物潤滑油提取物，如 Bright-Mock提取物，而所述聚合物可以為合成橡膠如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯。應用包含羧酸、羧酸酐或羥基的改性樹酯提高了粘合劑組合物的延展性和粘著性。EP 1 466 878公開了包含樹脂和油的合成粘合劑。所述樹脂和油為可再生的植物來源原料。EP 1 466 878的粘合劑不包含聚合物。實際上不含任何天然或合成彈性體及任何熱塑性聚合物是EP 1 466 878的粘合劑的主要特徵。本發明人尋求提供一種替代的合成粘合劑組合物。所述粘合劑優選具有提高的粘著性能，和所述粘合劑優選應用可再生的原料。

發明內容
因此，本發明提供一種粘合劑組合物，其包含植物來源樹脂、植物來源油和聚合物，其中所述聚合物利用矽烷基團官能化。本發明人已經發現在包含植物來源樹脂和植物來源油的粘合劑組合物中應用這種官能化聚合物能夠提高粘合劑組合物的粘著性能。在另一方面，本發明提供包含本發明的粘合劑組合物和骨料的柏油混合料。本發明的粘合劑組合物和柏油混合料適用於鋪設路面的方法中，但也可以用於其它用途，如造屋頂、防水或密封用途。通過如下描述和特別是所附權利要求，本發明的優選特徵將會變得很明顯。
具體實施例方式植物來源樹脂是可再生資源，其通常為透明的，因此可用於製備透明粘合劑。所述樹脂可以原樣應用，或者可以進行化學改性。在本說明書中，術語"植物來源樹脂"用來描述樹脂本身(「天然樹脂")和已進行過化學改性的樹脂(「改性樹酯")。術語"植物來源樹脂"不包括源於石油原料的合成樹脂如聚酯樹脂和環氧樹脂。所述樹脂優選選自松香酯、天然松香、金屬樹脂酸鹽、柯巴樹脂、禾木樹脂和達馬脂。更優選地，所述樹脂為松香酯。 最優選地，所述樹脂為松香的季戊四醇酯。所述樹脂的軟化點按ISO 4625測量優選高於40°C和低於200°C，更優選為高於 80°C 和低於 180°C。植物來源油為源自植物的油，其可以通過化學或物理方法進一步改性或者沒有。 所述油優選源於植物，並且未進行進一步的化學改性。植物油是可再生資源，並且通常非常透明，特別是當應用提純的植物油時，因此可用於製備透明粘合劑。植物油通常可以冷態運輸(植物油在環境溫度下通常可流動)，和植物油的產品質量通常恆定。所述油優選選自菜籽油、棕櫚油、妥爾油、大豆油、葵花油、花生油、棉籽油、橄欖油、玉米油、亞麻籽油、米糠油、 紅花油、芝麻油、亞麻油、落花生油、椰子油和棕櫚堅果油。更優選地，所述油選自菜籽油、棕櫚油和妥爾油。最優選地，所述油為菜籽油。菜籽油非常透明並且沒有氣味。植物油可以以未加工狀態、用過的狀態或者提純狀態應用，和它們可以進行化學改性，例如通過酯化反應進行改性。所述油的粘度按EN12595在100 V測量優選高於(2 X 10_6m2/s和低於 200cSt (2 X 10V/s)，更優選為高於 (5 X l(T6m2/s)和低於 IOOcM (1 X l(T4m2/s)。在粘合劑中樹脂和油的優選量隨樹脂和油的性能(特別是粘度和軟化點)而變化。優選使油量最大化，因為它通常是粘合劑中最便宜的組分。但如果油量太高(和樹脂量太低)，則粘合劑組合物可能太軟和不夠粘。如果樹脂量太高(和油量太低)，則粘合劑組合物的成本可能很高，並且粘合劑組合物可能太硬和太粘。在粘合劑中樹脂的量優選高於10wt% (以粘合劑的重量為基準計)，更優選為高於20wt%，最優選為高於30wt%。在粘合劑中樹脂的量優選低於95wt% (以粘合劑的重量為基準計)，更優選為低於90wt %，最優選為低於85wt %。在粘合劑中樹脂的量優選為高於20wt %至低於95wt %，更優選為高於30wt %至低於85wt %。粘合劑中油的量優選高於3wt% (以粘合劑的重量為基準計)，更優選為高於10wt%。粘合劑中油的量優選低於 90wt% (以粘合劑的重量為基準計)，更優選為低於80wt%。粘合劑中油的量優選為高於 IOwt %至低於SOwt %。如果所述油為植物油，則在粘合劑中樹脂的量優選為高於60wt %至低於90wt%，和在粘合劑中植物油的量優選為高於IOwt%到低於30wt%。所述聚合物利用矽烷基團官能化。所述矽烷基團優選接枝到聚合物上。替代地， 所述官能化的聚合物可以通過共聚方法來製備，其中使矽烷單體和其它單體共聚。適合於接枝到聚合物上的矽烷具有通式RR' nSiY3_n，其中η為0、1或2，R為能夠接枝到聚合物上的不可水解的有機基團，R'為不能接枝到聚合物上的不可水解的有機基團，和Y為可水解的有機基團。優選的R基為乙烯基、烯丙基、丁烯基、環己烯基、環戊二烯基、甲基丙烯醯基、或甲基丙烯醯氧基烷基(如甲基丙烯醯氧基丙基)，最優選為乙烯基。優選的Y基為烷氧基(如甲氧基、乙氧基、丁氧基)、醯氧基(如甲醯氧基、乙醯氧基、丙醯氧基)、肟基(如-ON-C (CH3) 2或-ON-C (C6H5) 2、烷基氨基和芳基氨基，更優選為烷氧基，最優選為甲氧基或乙氧基。η優選為0。優選的矽烷化合物為乙烯基三甲氧基矽烷和乙烯基三乙氧基矽烷。以聚合物的重量為基準計，接枝到聚合物上的矽烷的量優選為0. l-5wt%，更優選為 0. 15-2. 5wt%。
矽烷可以通過自由基反應而接枝到聚合物上。將矽烷和自由基引發劑如有機過氧化物、過酸、過酸酯或過縮醛加到聚合物上。優選的自由基引發劑包括過氧化二異丙苯、2， 5-二甲基-2，5-二叔丁基過氧己烷和α，α-(二叔丁基過氧異丙基)苯。以聚合物的重量為基準計，優選向聚合物中加入0.01-0. 5wt%的自由基引發劑。聚合物的接枝方法在WO 96/00656中進行了公開。矽烷官能化的聚合物優選為熱塑性彈性體或塑性體。所述聚合物優選為矽烷官能化的烯屬聚合物或共聚物如矽烷官能化的聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯或聚苯乙烯，或矽烷官能化的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)。所述聚合物最優選為矽烷官能化的EVA。在粘合劑中官能化聚合物的量優選高於0. Iwt % (以粘合劑的重量為基準計)，更優選高於lwt%，和最優選高於1. 5wt%。在粘合劑中官能化聚合物的量優選低於20wt% (以粘合劑的重量為基準計)，更優選低於10wt%，和最優選低於6wt%。在粘合劑中官能化聚合物的量優選為高於lwt%至低於10wt%，最優選為高於1. 5wt%至低於6wt%。優選的是官能化聚合物的量在這些範圍內，因為較大量的聚合物將會增加成本並導致差的貯存穩定性，還因為較小量的聚合物將會使粘合劑粘著力不夠和強度不夠。粘合劑組合物可以包含除官能化聚合物以外的聚合物。粘合劑組合物可以包含天然或合成橡膠，如苯乙烯和共軛二烯(如丁二烯或異戊二烯)的共聚物或共軛二烯(如丁二烯)的均聚物。粘合劑可以包含乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，即未被官能化的EVA。粘合劑組合物可以包含其它添加劑，例如軟化劑如蠟或針入度指數促進劑如蠟、 多磷酸和乙烯聚合物。粘合劑組合物優選包含透明的樹脂和透明的油，因此其優選是透明的。在本發明的一個實施方案中，將顏料加到粘合劑組合物中，從而可以用於鋪設著色路面。替代地，所述粘合劑可以以其透明形式用於製備柏油，其中骨料的顏色是可見的。可以將粘合劑組合物加入到含水乳液中，所述含水乳液包含粘合劑組合物、水和一種或多種輔助形成和穩定所述乳液的添加劑。合適的添加劑對本領域的熟練技術人員來說是已知的，和可以包括陽離子乳化劑，如單胺、二胺、季銨化合物、烷氧基化胺或醯胺基胺；陰離子乳化劑如脂肪酸或磺酸鹽；非離子乳化劑如壬基酚乙氧基化物、乙氧基化脂肪酸或乙氧基化仲醇鹼；或粘土如天然或加工過的粘土和膨潤土。以乳液的重量為基準計，含水乳液優選包含40-70Wt%的粘合劑組合物、60-30Wt%的水和3-10Wt%的乳化劑。含水乳液還可以包含以膠乳形式加入的聚合物(聚合物的含水分散體)，如丁苯橡膠的膠乳、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的膠乳或聚氯丁二烯的膠乳。柏油混合料主要由粘合劑與骨料、特別是填料、砂巖和石料製成。可獲得多種不同類型的柏油，且它們的特徵可能明顯不同。用於鋪路用途的柏油的設計主要是選擇和確定物料的比例，從而在成品結構中獲得想要的性能。柏油混合料的設計通常依據骨料的等級， 和柏油混合料通常被分為密級配、間斷級配和開級配。本發明的柏油混合料可以為這些分類中的任何一類。在本發明的柏油混合料中粘合劑的量將隨所述柏油的用途而變化。但以柏油的總重量為基準計，在本發明中應用的柏油混合料優選包含l-20wt%的粘合劑，更優選為 2-10Wt%，和最優選為3-7wt%。對於石油浙青砂膠，柏油混合料優選包含10-15Wt%的粘合劑。
本發明還提供一種包含本發明的粘合劑組合物或柏油混合料的柏油路面，和應用本發明的粘合劑組合物或柏油混合料鋪設柏油路面的方法。本發明的粘合劑組合物可以通過將樹脂、油和官能化聚合物加熱至例如高於 130°C的溫度並進行混合而製備。優選地，加熱所述油至例如約160°C，在保持溫度為例如約 140°C下逐漸加入樹脂，然後在攪拌混合物的同時加入聚合物。可以應用本領域熟練技術人員已知的技術如在EP 1 184 423中公開的那些技術製備粘合劑組合物的含水乳液。優選地，將粘合劑組合物加熱以使其熔融，和向熔融後的粘合劑組合物中加入包含水和乳化劑的乳化溶液。在高剪切條件下(如在膠體磨中)使乳化溶液和熔融粘合劑混合以形成乳液。本發明的柏油混合料可以通過將本發明的粘合劑組合物與骨料混合而製備。在本發明的一個實施方案中，在熱混合過程中製備柏油混合料組合物，其中將骨料加熱至至少 120°C的溫度，優選為至少140°C，和向骨料中加入粘合劑。在本發明的另一個實施方案中， 在冷混合過程中製備柏油混合料組合物，其中在低於80°C的溫度、優選在環境溫度下使骨料與粘合劑的含水乳液混合。柏油混合料可用於按傳統的路面鋪設方法形成柏油路面。實施例下面通過參考如下實施例描述本發明，所述實施例不用於限制本發明。粘合劑的製備製備三種基於植物來源樹脂和油的透明粘合劑。對比例1不包含聚合物，和對比例2包含傳統的乙烯-醋酸乙烯酯(來自Exxon的Polybilt 106)。本發明的粘合劑(實施例1)包含矽烷接枝的乙烯-醋酸乙烯酯(Arkema)。所述油(菜籽油)置於一個罐中。加熱所述油並逐漸加入樹脂(松香的季戊四醇酯)。將所述罐存放入140°C的烘箱中，直到樹脂溶解於油中。將所述罐轉移至140-145°C 的電爐上，並在低剪切力下攪拌。對於含聚合物的混合物，然後在幾分鐘內逐漸加入聚合物。攪拌所述混合物直到聚合物完全溶解(這通常要花超過1小時的時間)。從視覺上評價聚合物的溶解。透明粘合劑的組成在下表I中示出表 I
權利要求
1.一種粘合劑組合物，其包含植物來源樹脂、植物來源油和聚合物，特徵在於所述聚合物利用矽烷基團官能化。
2.權利要求1的粘合劑組合物，其中以粘合劑組合物的重量為基準，所述樹脂的量為高於20wt%至低於90wt%。
3.權利要求1或2的粘合劑組合物，其中所述樹脂為松香酯。
4.前述權利要求任一項的粘合劑組合物，其中以粘合劑組合物的重量為基準，所述油的量為高於IOwt%至低於80wt%。
5.前述權利要求任一項的粘合劑組合物，其中所述油為菜籽油、棕櫚油或妥爾油。
6.前述權利要求任一項的粘合劑組合物，其中所述聚合物為熱塑性彈性體或塑性體， 和所述聚合物的量為高於lwt%至低於10wt%。
7.前述權利要求任一項的粘合劑組合物，其中所述聚合物通過用通式為RR'nSiY3_n 的矽烷接枝而用矽烷官能化，其中通式中η為0、1或2，R為能夠接枝到聚合物上的不可水解的有機基團，R'為不能接枝到聚合物上的不可水解的有機基團，和Y為可水解的有機基團。
8.權利要求7的粘合劑組合物，其中所述矽烷已經用乙烯基三甲氧基矽烷和/或乙烯基三乙氧基矽烷接枝。
9.一種含水乳液，其包含前述權利要求任一項的粘合劑組合物、水和一種或多種輔助形成且穩定所述乳液的添加劑。
10.一種柏油混合料，其包含權利要求1-8任一項的粘合劑組合物和骨料。
全文摘要
公開了適用於鋪設柏油路面的粘合劑組合物和柏油混合料。所述粘合劑組合物包含植物來源樹脂、植物來源油和聚合物，和所述聚合物利用矽烷基團官能化。
文檔編號C08L95/00GK102459458SQ201080026510
公開日2012年5月16日 申請日期2010年5月6日 優先權日2009年5月7日
發明者C·羅德裡格 申請人:國際殼牌研究有限公司