專利名稱：用于路面處理的改進(jìn)的瀝青乳液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于路面處理的瀝青乳液。更特別地，本發(fā)明涉及改進(jìn)用于處理采用瀝青鋪設(shè)的老化、裂化或者其它方式退化的路面的方法。該改進(jìn)提供了比以前可利用的那些更強(qiáng)、更穩(wěn)定并且更少成本的乳液。
背景技術(shù)：
每年全世界用于道路表面鋪設(shè)應(yīng)用的瀝青消耗超過90,000,000噸。歐洲和北美承擔(dān)了該消耗的大約三分之二。在美國，多于四百萬英里的道路是用瀝青鋪設(shè)。由于瀝青粘合劑的氧化、高的負(fù)荷和變化的氣候條件，瀝青路面隨著使用而退化。近來的研究表明了在國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和其道路基礎(chǔ)設(shè)施之間的統(tǒng)計性重要關(guān)系1。因此，維護(hù)和再生表面鋪設(shè)瀝青的道路是相當(dāng)重要的事情。在發(fā)達(dá)國家，認(rèn)為預(yù)防性的維護(hù)現(xiàn)有的道路比更換要好2。因此，需要改進(jìn)用于維護(hù)現(xiàn)有道路的技術(shù)。
瀝青路面一般由瀝青和集料組成。瀝青粘合劑在其使用期間的氧化、氣候條件和路面的使用，特別是經(jīng)重的負(fù)荷使用，導(dǎo)致了路面隨著時間的過去而退化。例如，在寒冷的冬天夜晚期間路面由于溫度變化而反復(fù)收縮導(dǎo)致了路面形成垂直的裂紋，被稱為冷斷裂。瀝青粘合劑在炎熱的夏天期間變得太軟，導(dǎo)致了路面在反復(fù)的重負(fù)荷下永久變形，稱為“車轍”。另外，連續(xù)的機(jī)械應(yīng)力的結(jié)果是路面變得疲勞，導(dǎo)致了形成像鱷魚皮的裂紋，被稱為疲勞斷裂。
對于瀝青路面逐漸退化的一種解決方法是除去現(xiàn)有路面并且用新近預(yù)備的或再生的路面替換現(xiàn)有路面。然而，除去和替換是昂貴的并且是浪費(fèi)的3。較好的方法涉及到現(xiàn)有路面的表面處理，以將路面恢復(fù)到其最初鋪設(shè)時候的條件4。例如，Richard D.Koleas的美國專利5,180,428披露了一種在水溶液中包括有瀝青、再生劑、聚合物和乳化劑的組合物，該組合物當(dāng)沉積在老化和裂化的瀝青路面上時通過補(bǔ)充由磨損和暴露于自然環(huán)境而驅(qū)散的溶劑油(軟瀝青)將路面再生。特意在此引入該‘428專利作為參考。
該‘428專利的發(fā)明物在標(biāo)號“PASS”下出售。PASS還用作粘結(jié)層、碎石封層、洗刷封層和噴霧封層以及可用于裂紋填充。PASS的優(yōu)點是其可以以單個步驟應(yīng)用于現(xiàn)有路面上。此外，PASS再生和阻止了底層路面的進(jìn)一步氧化。而且PASS可以在寬的溫度范圍之上應(yīng)用。
通過近來對PASS作用在路面上的機(jī)理的研究證實了其通過恢復(fù)底層路面中瀝青的芳族含量而再生了舊的瀝青，并且形成了牢固粘著到底層路面的富含聚合物的、薄的、吸收應(yīng)力的隔膜。從而當(dāng)其他類型的表面處理(即，微表面處理和泥漿封層)應(yīng)用于PASS處理的路面時，PASS阻止了反射裂紋形成。
1C.Queroz、R.Haas和Y Cai，“National Economic Developmentand Prosperity Related to Paved Road Infrastructure”Transportation Research Record，1455(1994)。
2M.S.Mamlouk和J.P.Zaniewske，“Payement PreventiveMaintenanceDescription，Effectiveness，and Treatments”，F(xiàn)lexible Pavement Rehabilitation and Maintenance討論會，ASTM STP1349，121-135，1999。
3F.L.Roberts、P.S.Kandhal、E.R.Brown、D.Y.Lee、T.W.Kennedy，“Hot Mix Asphalt Materials，Mixture Design and Construction”，NAPA Research and Education Foundation Textbook，第二版，1999。
4K.Takamura、K.P.Lok、R.Wittlinger，“Microsurfacing forPreventive MaintenanceEco-Efficient Strategy”，ISSA年會，2001年3月。
發(fā)明目的盡管‘428專利的發(fā)明物連續(xù)成為重要的商業(yè)成功，但是繼續(xù)需要具有優(yōu)于PASS的性能、然而可以在較低的成本下生產(chǎn)的瀝青改性劑。因此本發(fā)明的目的是提供一種用于瀝青鋪路面的改性劑，該改性劑提供了改進(jìn)的柔性、較快的凝固時間和在低溫下優(yōu)良的性能。下面詳細(xì)描述本發(fā)明的這些優(yōu)點和其他優(yōu)點。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的用于使瀝青路面再生的組合物包括瀝青粘合劑、水、陽離子表面活性劑、再生劑和陽離子共凝聚的苯乙烯丁二烯橡膠膠乳，該組合物包括硫和硫化劑。該組合物同樣可用作洗刷封層、噴霧封層、砂封層以及可用于裂紋填充和防止反射裂化。該創(chuàng)造性的組合物可以用于具有不同凝固時間的乳液。本發(fā)明還包括一種通過應(yīng)用該披露的組合物而處理老化和裂化的瀝青路面的方法。
發(fā)明詳述本發(fā)明涉及一種用于恢復(fù)和再生老化、裂化和退化的瀝青路面的改進(jìn)的瀝青乳液。本發(fā)明反映出在美國專利5,180,428之上的改進(jìn)。更特別地，所披露的發(fā)明通過提供更強(qiáng)、更柔性的表面、可在較寬的氣候條件范圍之上使用然而較低的成本而改進(jìn)了‘428專利的改性劑的性能。以下部分描述了制備本發(fā)明的各種組分。
最初，應(yīng)該理解本發(fā)明是彼此相互作用的組分的混合物。因此如果另一種的濃度降低，那么一種組分的濃度可以增加，而不改變所得乳液的性能。
瀝青和再生劑關(guān)于本發(fā)明，可以使用廣泛種類的瀝青。然而應(yīng)該避免富含飽和物的瀝青?？梢允褂肁C-5至AC-30范圍的瀝青。
本發(fā)明的關(guān)鍵方面是提供足夠數(shù)量的軟瀝青，軟瀝青是瀝青的非瀝青質(zhì)級份，并且通常被稱為脫瀝青油或脫瀝青質(zhì)油。瀝青的軟瀝青級份由極性樹脂與芳族和飽和溶劑組成。PASS以及本發(fā)明采用富含芳族物質(zhì)和樹脂的再生劑、采用少量的飽和物起到最好的作用?？梢酝ㄟ^瀝青或者再生劑提供軟瀝青油。如果瀝青的軟瀝青少，這樣的不足可以通過增加所使用的再生劑的數(shù)量來彌補(bǔ)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)再生劑和瀝青的混合物的粘度在60℃為1,000-3,000厘泊時，存在有足夠數(shù)量的再生劑。
將取決于凝固所需的時間和氣候，尤其是分別在夏天和冬天的最高和最低路面溫度而使用不同范圍的瀝青。例如，AC-5瀝青優(yōu)選用于快速破裂的乳液和冷氣候。AC-10至20瀝青將用于中間凝固例如砂封層AC-20-30用于緩慢凝固和/或較熱的地域。
優(yōu)選的再生劑可在它們的Hydrolene牌號瀝青油下從Sunoco獲得。滿足ASTM標(biāo)準(zhǔn)D4552，并且歸類成RA-1的瀝青油優(yōu)選用于較硬的瀝青例如AC-20和AC-30。RA-5油也可以與較低粘度瀝青例如AC-5一起使用。
制備苯乙烯丁二烯膠乳優(yōu)選使用如披露于例如R.W.Brown等，“Sodium Formaldehyde inGR-S Polymerization”，Industrial and Engineering Chemistry，46卷，1073頁(1954)和B.C.Pryor等“Reaction Time forPolymerization of Cold GR-S”，Industrial and EngineeringChemistry，45卷，1311頁(1953)中的低溫方法制備本發(fā)明的苯乙烯-丁二烯橡膠(“SBR”)膠乳分散體，這兩篇文獻(xiàn)它們的整個內(nèi)容在此引入作為參考。特別地，在含水乳液聚合反應(yīng)中通過在低于或等于約25℃的溫度，更優(yōu)選為5℃-25℃下將苯乙烯和丁二烯單體聚合而制備SBR膠乳。本發(fā)明中使用的苯乙烯-丁二烯橡膠膠乳分散體優(yōu)選為非官能化的，即優(yōu)選通過將基本由苯乙烯和丁二烯組成的單體聚合而制備。特別地，本發(fā)明中使用的苯乙烯-丁二烯橡膠膠乳分散體優(yōu)選基本不合(即少于1wt％，基于總的單體重量)官能單體例如親水性單體(例如乙烯基羧酸如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸和富馬酸)，這些用來制備羧基化的聚苯乙烯-丁二烯、XSB膠乳分散體。更優(yōu)選地，通過將包括苯乙烯、丁二烯并且不含官能單體的單體混合物聚合而制備本發(fā)明的苯乙烯-丁二烯橡膠膠乳分散體。例如，可以通過聚合僅僅由苯乙烯、丁二烯組成的單體制備苯乙烯-丁二烯橡膠膠乳分散體，或者對于特殊情況該分散體可以只帶有丁二烯。
可以使用連續(xù)或間歇方法生產(chǎn)本發(fā)明中使用的SBR聚合物膠乳。在優(yōu)選實施方案中，使用通過連續(xù)將單體流、皂流和活化劑流送入一系列反應(yīng)器的連續(xù)方法生產(chǎn)SBR聚合物膠乳。優(yōu)選在丁二烯與苯乙烯重量比約70∶30-約78∶22下將乳液流中的單體送入。
皂流包括皂、用于氧化還原引發(fā)劑體系的自由基產(chǎn)生劑(例如有機(jī)過氧化物)和水。乳液流中的皂優(yōu)選是天然皂例如油酸鈉或油酸鉀或者松香酸的鈉鹽或鉀鹽。皂一般以基于總的單體重量為約0.5-約5wt％的數(shù)量存在于乳液進(jìn)料中。
用于皂流的自由基產(chǎn)生劑一般包括有機(jī)過氧化物例如過氧化苯甲酰、過氧化氫、二叔丁基過氧化物、二枯基過氧化物、過氧化2，4-二氯苯甲酰、過氧化癸酰、過氧化月桂酰、二異丙苯過氧化氫、枯烯過氧化氫、對-薄荷烷過氧化氫、對-蒎烯過氧化氫、叔丁基過氧化氫、過氧化乙酰基丙酮、過氧化甲乙酮、過氧化琥珀酸、過氧二碳酸二-十六烷基酯、過氧醋酸叔丁酯、過氧馬來酸叔丁酯、過氧苯甲酸叔丁酯等，以及烷基全縮酮例如2，2-雙-(叔丁基過氧)丁烷、3，3-雙(叔丁基過氧)丁酸乙酯、1，1-二-(叔丁基過氧)環(huán)己烷等。優(yōu)選地，自由基產(chǎn)生劑包括二異丙苯過氧化氫或者對-甲烷過氧化氫。自由基產(chǎn)生劑一般以基于總的單體重量為約0.01-1wt％的數(shù)量存在。
活化劑流包括氧化還原引發(fā)劑體系的其他組分。特別地，除了隨著皂流送入的自由基產(chǎn)生劑之外，氧化還原引發(fā)劑體系包括還原劑和鐵、銅、鈷、鎳、錫、鈦、釩、錳、鉻或銀的水溶性金屬鹽。
用于引發(fā)劑流的合適的還原劑包括二氧化硫；二亞硫酸堿金屬鹽；亞硫酸氫堿金屬鹽和氫銨鹽；硫代硫酸鹽、二亞硫酸鹽和甲醛次硫酸鹽；羥胺鹽酸鹽；肼硫酸鹽；葡萄糖和抗壞血酸。優(yōu)選地，還原劑是甲醛次硫酸氫鈉二水合物(SFS)。還原劑一般以基于總的單體重量為約0.01-1wt％的數(shù)量存在。另外，還原劑與自由基產(chǎn)生劑的重量比優(yōu)選為約0.2∶1-1∶1。
鐵、銅、鈷、鎳、錫、鈦、釩、錳、鉻或銀的水溶性金屬鹽可以從廣泛種類的水溶性金屬鹽中選擇。合適的水溶性金屬鹽包括硝酸銅(II)胺、偏硼酸銅(II)、溴酸銅(II)、溴化銅(II)、高氯酸銅、二鉻酸銅(II)、硝酸銅(II)六水合物、醋酸鐵(II)、溴化鐵(III)、溴化鐵(III)六水合物、高氯酸鐵(II)、二鉻酸鐵(II)、甲酸鐵(III)、乳酸鐵(III)、蘋果酸鐵(III)、硝酸鐵(III)、草酸鐵(III)、硫酸鐵(II)五水合物、醋酸鈷(II)、苯甲酸鈷(II)、溴化鈷(II)六水合物、溴化鈷III、氟化鈷(II)四氫化物、次磷酸鎳、辛酸鎳、酒石酸錫、草酸鈦、三溴化釩、硝酸銀和氟硅酸銀。這些金屬還可以與例如乙二胺四乙酸(EDTA)的化合物絡(luò)合以增加其在水中的溶解性。例如，可以使用鐵/EDTA絡(luò)合物或者鈷/EDTA絡(luò)合物。優(yōu)選地，水溶性金屬鹽用作硫酸鐵(II)EDTA絡(luò)合物。水溶性金屬鹽一般以基于總的單體重量為少于0.01wt％的數(shù)量存在。
聚合反應(yīng)可以在C8-C12硫醇例如辛基、壬基、癸基或十二烷基硫醇的存在下進(jìn)行，硫醇用作分子量調(diào)節(jié)劑或鏈轉(zhuǎn)移劑以降低SBR聚合物的分子量。一般使用正十二烷基或叔十二烷基硫醇，最普遍使用叔十二烷基硫醇。使用的叔十二烷基硫醇的數(shù)量將取決于所需的SBR分子量。較大數(shù)量的叔十二烷基硫醇引起SBR分子量的較大降低。叔十二烷基硫醇的數(shù)量優(yōu)選約0.05-0.5％。
分別將單體進(jìn)料、皂進(jìn)料和活化劑進(jìn)料送入其中發(fā)生苯乙烯和叔丁二烯單體聚合的反應(yīng)器。反應(yīng)器中水的總量一般為基于總的單體重量的60-75wt％。該乳液聚合反應(yīng)通常產(chǎn)生約60％-約80％的苯乙烯和丁二烯單體轉(zhuǎn)化成聚(苯乙烯-丁二烯)或SBR顆粒。
一旦達(dá)到上述水平或轉(zhuǎn)化率，通過將速止劑加到系列反應(yīng)器的最后來終止聚合反應(yīng)，該速止劑迅速與自由基和氧化劑反應(yīng)，從而破壞任何殘留的引發(fā)劑和聚合物自由基以及阻止新的自由基形成。示例性的速止劑包括具有醌型結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物(例如苯醌)和可以氧化成醌型結(jié)構(gòu)、任選地與水溶性硫化物例如硫化氫、硫化銨或者堿金屬或堿土金屬的硫化物或氫硫化物結(jié)合的有機(jī)化合物(例如氫醌)；N-取代的二硫代氨基甲酸鹽；亞烷基多胺與含硫的大致為硫化物、二硫化物、多硫化物和/或這些與其他化合物的混合物的反應(yīng)產(chǎn)物；二烷基羥胺；N，N’-二烷基-N，N’-亞甲基雙羥胺；二硝基氯苯；二羥基二苯基硫化物、硫化二硝基苯基苯并thazyl和其混合物。優(yōu)選地，速止劑是氫醌或二硫代氨基甲酸鉀二乙酯。速止劑一般以基于總的單體重量為約0.01-0.1wt％的數(shù)量加入。
如所提到的那樣，也可以使用間歇方法生產(chǎn)SBR聚合物。在間歇方法中，單體、皂、自由基產(chǎn)生劑和水全都加入反應(yīng)器并且攪拌。達(dá)到所需聚合溫度后，加入包括還原劑和其中一種先前的水溶性金屬鹽的活化劑溶液以引發(fā)聚合。一旦達(dá)到所需的轉(zhuǎn)化率程度，則加入速止劑以終止聚合。
一旦聚合終止(在連續(xù)或間歇方法中)，于是未反應(yīng)的單體通常從膠乳分散體中除去。例如，丁二烯單體可以通過在常壓下然后在減壓下閃蒸除去。所得的苯乙烯單體可以通過在塔中汽提除去。在這一點上得到的SBR膠乳通常固含量少于50％。然后優(yōu)選將SBR膠乳凝聚例如化學(xué)、冷凍或壓力凝聚，并且除去水以將總的固含量增至約72％。
當(dāng)聚合終止時，丁二烯和苯乙烯單體除去，固含量低于50％，以及膠乳顆粒尺寸低于100nm，一般為50-70nm。為了這些小的顆粒和非常窄的尺寸分布，膠乳粘度在高于50％固含量下變得超過1000cP(1Pas)。然后將該膠乳凝聚以制得顆粒尺寸分布為100nm至2-3微米的較大顆粒。結(jié)果是顯著地將膠乳的粘度在約50％下降低至約50mPas或更少。即使除去水之后留下70-72％的固含量，SBR膠乳的粘度也低于2000cP(2Pas)。
凝聚可以通過兩種基本的化學(xué)或物理方法進(jìn)行。凝聚方法詳細(xì)地描述于Polymer Latices，Science and Technology，第2卷D.C.Blackley的Types of Latices，第二版，Chapman&Hall。目前優(yōu)選的方法是物理方法。物理方法包括(a)通過使膠乳進(jìn)行冷凍和解凍而凝聚和(b)通過使膠乳進(jìn)行機(jī)械攪拌而凝聚。冷凍凝聚簡單地涉及將膠乳分散體冷凍，接著解凍。結(jié)果是制得具有較寬顆粒尺寸分布的較大尺寸膠乳顆粒。通過機(jī)械攪拌的凝聚可以由將膠乳泵送穿過受限的空間，這使得膠乳分散體經(jīng)受高壓而進(jìn)行，從而引起膠乳顆粒的凝聚。
共凝聚可以定義成這樣一種方法其中將兩種或多種不同膠乳的顆粒凝聚以形成非均勻的復(fù)合顆粒，在該復(fù)合顆粒中，一種膠乳的顆粒已經(jīng)嵌入另一種的顆粒中，但在其他方面卻保持著它們的同一性。共凝聚已經(jīng)特別應(yīng)用于橡膠態(tài)聚合物和玻璃態(tài)聚合物的合成膠乳的混合物。目的是制得含有包括硬區(qū)域和橡膠態(tài)區(qū)域的復(fù)合顆粒的膠乳。由這種膠乳干燥下來的薄膜包括兩種顆粒的緊密混合物，因此展現(xiàn)出一些顆粒增強(qiáng)的程度。
K.Takamura等的美國專利6,127,461“Co-agglomeration OfRandom Vinyl Substituted Aromatic/Conjugated Diolefin PolymerWith Sulfur To Improve Homogeneity Of Polymer/asphalt Mixtures”進(jìn)一步將這種共凝聚方法擴(kuò)展到聚合物膠乳之外。該‘461專利涉及采用包括有硫和硫化劑的有機(jī)和無機(jī)顆粒作為促進(jìn)劑將SBR膠乳和/或聚丁二烯顆粒共凝聚。在該發(fā)明中，共凝聚是指用另一種固體分散體，包括亞微米尺寸有機(jī)和無機(jī)顆粒而將膠乳顆粒凝聚。結(jié)果是固體分散體，例如硫和硫化劑在膠乳聚合物顆粒內(nèi)凝聚。
對于本發(fā)明，更特別地優(yōu)選在2％加入元素硫作為分散體。最優(yōu)選的是可從Akron Dispersions獲得的Bostex 410(68％元素硫作為分散體)。優(yōu)選的硫化劑是可以作為Paracure DPG-38從Parachem Specialities獲得的二苯胍，其以0.2％加入?？梢酝ㄟ^已經(jīng)討論的其中一種方法進(jìn)行共凝聚。冷凍共凝聚涉及冷凍和解凍的單循環(huán)，接著是除去水。對于壓力共凝聚，使混合物經(jīng)受高剪切。本發(fā)明的瀝青乳液共凝聚的重要優(yōu)點在于硫和促進(jìn)劑并不被稀釋，而是保持在相對高的濃度下。
瀝青乳液基于瀝青顆粒的電荷，用于道路建筑和維護(hù)的瀝青乳液是陰離子或陽離子的，這通過使用的乳化劑類型來確定。在大多數(shù)情況下，這些乳液的瀝青含量為55-75％并且使用高剪切機(jī)械設(shè)備例如膠體磨制備。膠體研磨機(jī)具有滾距設(shè)置在0.2-0.5mm、在1,000-6,000rpm下旋轉(zhuǎn)的高速轉(zhuǎn)子。一般瀝青乳液的平均顆粒尺寸在0.3-20微米的分布中直徑為2-5微米。美國專利5,180,428涉及到對于用非離子氯丁二烯膠乳制備乳液容易度的非離子表面活性劑。該發(fā)明采用了陽離子乳化劑-陽離子膠乳，或者非離子乳化劑-陽離子膠乳組合以更好地聚集瀝青粘附性，這產(chǎn)生了增強(qiáng)的瀝青抗剝離能力。
可用于制備根據(jù)本發(fā)明的瀝青乳液的陽離子乳化劑是可在商標(biāo)Redicote下從Akzo Nobel獲得的，包括Redicote E-4819；E-64R、E4819-3、E-9、E-9A和E-5。在商標(biāo)Imapct SBT、Impact CB1和CB2、Induline AMS、Qts、Mok-2M和-1M、Indulin MQK、W-5和2-1下出售的Westvaco陽離子乳化劑。也可以使用由CRS、CMS和CSS的Goldshmidt制得的Arosurf商標(biāo)陽離子乳化劑。瀝青乳液中的乳化劑程度對于迅速凝固的乳液可以為瀝青重量的0.2-0.5％，對于緩慢凝固的乳液多至2.0-3.0％。
根據(jù)本發(fā)明的瀝青乳液可以通過下列方式制備將乳化劑和共凝聚的膠乳混合到水中并且采用無機(jī)酸將該乳化劑溶液調(diào)節(jié)到3以下的pH。乳化劑溶液可以從稍微高于室溫調(diào)節(jié)到高達(dá)40℃。個別地，取決于使用的瀝青的粘度而將瀝青加熱到130-160℃。例如，低粘度瀝青例如AC-5只能僅僅加熱到130℃，相反，對于AC-20和AC-30瀝青則可以高達(dá)160℃。將乳化劑溶液和加熱的瀝青注入膠體磨以制得瀝青乳液。調(diào)節(jié)瀝青與乳化劑溶液的比例以制得含有所需瀝青含量數(shù)量，其可以為55-75％的瀝青乳液。
在上述方法中將共凝聚的膠乳加入含水的乳化劑溶液。作為選擇，可以采用直接注入而制得瀝青乳液，其中將沒有膠乳的乳化劑溶液和瀝青通過一系列管道注入膠體磨，同時將膠乳直接注入正好在膠體磨前面的瀝青管。該膠乳改性的瀝青也可以通過后加入制得，其中將所需數(shù)量的共凝聚的陽離子膠乳加入預(yù)先制得的、沒有用膠乳制備的瀝青乳液。
瀝青乳液就它們的電荷并且基于瀝青聚結(jié)將有多快，這通常稱作破裂或凝固來分類。已經(jīng)采用術(shù)語RS、MS和SS以將該分類簡化并且標(biāo)準(zhǔn)化。它們僅僅是相對的術(shù)語，意思是快速凝固、中等凝固和緩慢凝固?？焖倌痰?、RS乳液具有極少或者沒有能力與聚集體混合。中等凝固、MS乳液預(yù)期與粗粒而不是細(xì)的聚集體混合，緩慢凝固的、SS乳液被設(shè)計成與細(xì)的聚集體混合。陽離子乳液在乳液類型前面用字母“C”表示，沒有“C”表示陰離子的。這樣，CRS是通常用于碎石封層應(yīng)用的陽離子快速凝固乳液。這里披露的本新發(fā)明采用了陽離子膠乳代替非離子的，從而通過選擇所需的陽離子乳化劑種類和數(shù)量制備乳液而開創(chuàng)了新的可能性制備具有不同凝固特性的瀝青乳液例如CRS、CMS和CSS以利用良好實踐的生產(chǎn)瀝青乳液的工業(yè)方法而用于特殊應(yīng)用，例如碎石封層、稀漿封層、微表面處理、砂封層、噴霧封層等。
實施例1沒有膠乳聚合物的PASS乳液從Western Emulsion獲得。該乳液根據(jù)它們的原始專利采用Oxnad AC-20瀝青、RA-1和非離子表面活性劑(得自WestVaco的Indulin XD-70)制得。通過將所需數(shù)量的膠乳分散體加入該未改性的乳液制備氯丁橡膠和陽離子共凝聚SBR膠乳改性的PASS乳液。通過描述于(K.Takamura，Comparison of emulsion residuesrecovered by the forced airflow and RTFO drying，AEMA/ISSAProceedings，2000，1-17)的在強(qiáng)制氣流下將乳液干燥1天而在室溫下將瀝青乳液殘余物回收。表1列出了在50℃測量的乳液粘合劑的復(fù)合模量作為PASS乳液中聚合物含量的函數(shù)。
表1.在50℃測量的乳液殘余物的復(fù)合模量
復(fù)合模量表示在代表交通條件的受控應(yīng)力和應(yīng)變下乳液殘余物的強(qiáng)度。在強(qiáng)制氣流下干燥一天表示瀝青乳液粘合劑在應(yīng)用后的最初強(qiáng)度進(jìn)展。表1說明了陽離子共凝聚的SBR膠乳在比氯丁橡膠膠乳更低的聚合物程度下發(fā)展了強(qiáng)度。
實施例2
使用相同的動態(tài)剪切流變儀檢驗在應(yīng)用后幾周至幾個月PASS乳液粘合劑的強(qiáng)度進(jìn)展。這里，如實施例1那樣將含有對瀝青+RA-1為2wt％和3wt％聚合物的PASS乳液干燥。在強(qiáng)制氣流干燥1天后，將乳液殘余物在60℃儲存于烘箱中10天，并且在60℃于烘箱中固化1天、3天、7天和10天測量該殘余物的復(fù)合模量。該溫度表示應(yīng)用中的最大路面溫度。表2和3列出了測量的復(fù)合模量作為固化時間的函數(shù)。這些結(jié)果清楚地說明用陽離子共凝聚的SBR膠乳改性的PASS乳液相對于氯丁橡膠改性的PASS乳液早先的強(qiáng)度進(jìn)展。
表2在50℃固化的乳液殘余物的復(fù)合模量
表2在50℃固化的乳液殘余物的復(fù)合模量
已經(jīng)根據(jù)各種實施方案披露了本發(fā)明。那些實施方案僅僅是說明性的并且不應(yīng)該理解為限定本發(fā)明的范圍，相反其由附到這里的權(quán)利要求書來限定。
權(quán)利要求
1.一種用于使瀝青路面再生的組合物，包括a.瀝青，b.陽離子表面活性劑，c.再生劑，和d.共凝聚的苯乙烯丁二烯橡膠膠乳。
2.權(quán)利要求1的用于使瀝青路面再生的組合物，進(jìn)一步包括硫。
3.權(quán)利要求1的用于使瀝青路面再生的組合物，進(jìn)一步包括硫化劑。
4.權(quán)利要求1的用于使瀝青路面再生的組合物，其中再生劑和瀝青的混合物的粘度為1,000-3,000厘泊。
5.一種包括共凝聚的苯乙烯丁二烯橡膠膠乳的瀝青乳液。
6.權(quán)利要求5的瀝青乳液，進(jìn)一步包括陽離子表面活性劑。
7.權(quán)利要求5的瀝青乳液，進(jìn)一步包括硫化劑。
8.權(quán)利要求7的瀝青乳液，其中硫化劑為二苯胍。
9.權(quán)利要求5的瀝青乳液，進(jìn)一步包括元素硫的分散體。
10.一種由包括以下步驟的方法制備的用于處理老化和裂化瀝青的瀝青乳液a.在皂流中產(chǎn)生自由基b.將氧化還原引發(fā)劑體系激活。
11.權(quán)利要求10的瀝青乳液，進(jìn)一步包括包含有還原劑和水溶性金屬鹽的氧化還原引發(fā)劑體系。
12.權(quán)利要求11的瀝青乳液，其中水溶性金屬鹽選自鐵、銅、鈷、鎳、錫、鈦、釩、錳、鉻和銀。
13.權(quán)利要求12的瀝青乳液，其中還原劑為甲醛次硫酸氫鈉二水合物。
14.一種通過將膠乳顆粒與另一種固體分散體凝聚制得含有硬區(qū)域和橡膠態(tài)區(qū)域的膠乳的方法。
15.一種制備聚合物改性的瀝青乳液的方法，包括通過將SBR膠乳的第一分散體與包括硫和硫化劑的第二分散體凝聚。
16.權(quán)利要求15的方法，其中第二分散體包括二苯胍和元素硫。
17.一種防止反射裂化的方法，包括在此應(yīng)用權(quán)利要求1的組合物的薄膜。
18.一種使老化和裂化的瀝青表面再生的方法，包括應(yīng)用權(quán)利要求1的組合物。
全文摘要
一種根據(jù)本發(fā)明的用于使瀝青路面再生的組合物，包括瀝青粘合劑、水、陽離子表面活性劑、再生劑和陽離子共凝聚的苯乙烯丁二烯橡膠膠乳，該組合物包括硫和硫化劑。該組合物還可用作洗刷封層、噴霧封層、砂封層以及用于裂紋填充和防止反射裂化。該創(chuàng)造性的組合物可以用于具有不同凝固時間的乳液。本發(fā)明還包括一種通過應(yīng)用所披露的組合物而處理老化和裂化瀝青的方法。
文檔編號C08K5/00GK1628152SQ02829139
公開日2005年6月15日 申請日期2002年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月14日
發(fā)明者K·高村 申請人:巴斯福公司