專(zhuān)利名稱(chēng)：包含陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物的瀝青-礦物組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于鋪路或鋪面建筑的浙青和浙青-礦物組合物。所述組合物包括至少一種陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物并且顯示出改進(jìn)的浙青粘合劑對(duì)混凝料的粘合性。
背景技術(shù)：
浙青是一種用于制備鋪路和鋪?lái)敳牧系钠胀ú牧?。已將各種各樣的化合物加入到浙青鋪面組合物中，以嘗試改進(jìn)浙青對(duì)混凝料的粘合性/潤(rùn)濕性。包括硅烷的各種各樣的硅化合物已用于浸漬和表面處理玻璃纖維，以促進(jìn)各種有機(jī)樹(shù)脂如聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂或酚醛樹(shù)脂的粘合，以及用于表面處理織物、皮革、陶瓷和玻璃材料。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)浙青對(duì)硅質(zhì)表面的粘合性可以通過(guò)先用甲基氯硅烷混合物的蒸氣處理所述表面而得以顯著改進(jìn)。然而，這個(gè)對(duì)混凝料表面施用硅烷的奇異方法在大規(guī)模應(yīng)用中是不實(shí)用的° Sanderson, F. C. , "Methylchlorosilanes as Anti-stripping Agents，，· Proceedings, Highway Research Board, 31, 288 (1952)。US 2，570，185公開(kāi)浙青的涂覆性能和抗剝落性能通過(guò)向浙青中添加氨基烷氧基硅烷與含有至少6個(gè)碳原子的高分子量脂族伯胺的反應(yīng)產(chǎn)物而得以改進(jìn)。US 2，570，185中所示的硅烷的唯一實(shí)例是二叔丁氧基二氨基硅烷。US 2，985，678公開(kāi)硅化合物中更高級(jí)的烷基或芳基基團(tuán)逐漸地降低所述化合物的穩(wěn)定性。但是，據(jù)顯示，叔丁基提高了硅化合物的穩(wěn)定性，即使是在含有長(zhǎng)鏈烷基如月桂基的硅化合物中。德國(guó)專(zhuān)利800，685教導(dǎo)式SiRmXn的硅烷作為浙青粘合劑，其中X代表鹵素或烷氧基，R代表有機(jī)殘基，并且m和η代表1-3的整數(shù)。R的具體實(shí)例包括甲基、苯基和2-氯亞乙基。US 4，036，661公開(kāi)了使用各種有機(jī)官能硅烷作為用于浙青-礦物組合物的粘合促進(jìn)劑。US 5，130，3Μ公開(kāi)了使用硅烷官能化聚合物作為用于鋪路的浙青混凝土混合物的粘合促進(jìn)劑。US 4，170，484和US 4，038，096公開(kāi)了使用硅烷改進(jìn)浙青對(duì)礦物混凝料的粘合性。然而，硅化合物的熱穩(wěn)定性也是首要重要的。也就是說(shuō)，高度希望所述化合物不僅促進(jìn)浙青對(duì)礦物混凝料的粘合性，而且還在寬溫度范圍內(nèi)和延長(zhǎng)的時(shí)間期間保持穩(wěn)定。除此以外，還高度希望粘合促進(jìn)劑無(wú)需奇異的施用方法就能夠使用。為了適用于鋪路材料，浙青-硅化合物混合物應(yīng)該是可在浙青中混合的并且在隨后的加工中保持是混合的。在加工期間和在由于風(fēng)化作用的長(zhǎng)期老化期間，所述化合物必須是對(duì)氧化穩(wěn)定的。硅化合物改性的浙青在高于180°C的溫度的穩(wěn)定性是主要的考慮因素。較低的蒸氣壓、較高的沸點(diǎn)和在 1500C -ISO0C的氧化穩(wěn)定性對(duì)于改進(jìn)的性能是重要的。使用有機(jī)硅烷的一個(gè)缺點(diǎn)是，如果與浙青混合時(shí)它們不能耗盡并且不能與混凝料表面完全反應(yīng)。因此，總是需要用硅烷預(yù)處理混凝料，以獲得粘合促進(jìn)劑的所需效果。預(yù)處理混凝料是不實(shí)用的并且是實(shí)施起來(lái)非常昂貴的。除了硅烷，傳統(tǒng)上還一直使用長(zhǎng)鏈?zhǔn)灏泛图景纷鳛檎闱嘀械奶砑觿﹣?lái)改進(jìn)浙青混凝土的粘合性。這些產(chǎn)品以浙青的0.5 wt%-3 wt%勝任。然而，這些化合物具有增加車(chē)轍的缺點(diǎn)并且具有差的抗疲勞性和借助潤(rùn)濕和物理粘結(jié)機(jī)理的功能。另外，由于可獲得性和可持續(xù)性問(wèn)題，以及需要最小化消費(fèi)及良好品質(zhì)混凝料和浙青的漸增的缺乏，仍需要具有進(jìn)一步改進(jìn)的粘合性和/或降低的對(duì)潮濕的敏感性的浙青-礦物組合物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過(guò)提供具有改進(jìn)的浙青和混凝料之間的粘合性的浙青組合物和浙青-礦物組合物而滿(mǎn)足了至少某些上述需求。所述浙青組合物和浙青-礦物組合物包括至少一種陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物。所述陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物優(yōu)選以浙青的0.001-5 wt%存在于組合物中。在一方面，本發(fā)明提供了包括與浙青混合的至少一種陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物的浙青組合物。所述浙青組合物顯示出改進(jìn)的對(duì)各種各樣混凝料的粘合性。在某些實(shí)施方案中， 陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物具有選自下列的式子
Y3_aSi (R1a) R2N+R3R4R5X Y3_aSi (R1a) R2P+R3R4R5X 禾口 Ui(R1a) R2ZX-;或其混合物， 其中在各式中
Y獨(dú)立地選自 OR、0 (CH2CH2O) nH、(CH3OCH2CH2O)禾口(CH3CH2OCH2CH2O)； a具有選自0、1或2的值；
η 為 1、2、3、4、5、6、7、8、9 或 10 ； R為C1-C4烷基； R1為甲基或乙基； R2為C1-C4亞烷基；
R3> R4和R5各自獨(dú)立地選自C1-C22烷基，其中至少一個(gè)這種基團(tuán)具有超過(guò)8個(gè)的C 原子，-CH2C6H5，-CH2CH2OH, -CH2OH 和-(CH2)yNHC(O)R6,其中 y 具有 2-10 的值，并且 R6 為 C1-C12全氟烷基；
X為氯根、溴根、氟根、碘根、乙酸根或甲苯磺酸根；和 Z為具有式C5H5N+的吡啶韻環(huán)。在另一方面，本發(fā)明提供了包括礦物混凝料、浙青和至少一種陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物的浙青-礦物組合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述浙青-礦物組合物包括100重量份的礦物混凝料、3-20重量份的浙青和基于浙青的重量0. 001-5 wt%的至少一種陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物。在某些實(shí)施方案中，存在于浙青-礦物組合物中的陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物選自下列各式
Y3_aSi (R1a) R2N+R3R4R5X Y3_aSi (R1a) R2P+R3R4R5X 禾口 Ui(R1a) R2ZX-;或其混合物， 其中在各式中
Y獨(dú)立地選自 OR、0 (CH2CH2O) nH、(CH3OCH2CH2O)禾口(CH3CH2OCH2CH2O)； a具有選自0、1或2的值；η 為 1、2、3、4、5、6、7、8、9 或 10 ； R為C1-C4烷基； R1為甲基或乙基； R2為C1-C4亞烷基；
R3> R4和R5各自獨(dú)立地選自C1-C22烷基，其中至少一個(gè)這種基團(tuán)具有超過(guò)8個(gè)的C 原子，-CH2C6H5，-CH2CH2OH, -CH2OH 和-(CH2)yNHC(O)R6,其中 y 具有 2-10 的值，并且 R6 為 C1-C12全氟烷基；
X為氯根、溴根、氟根、碘根、乙酸根或甲苯磺酸根；和 Z為具有式C5H5N+的吡啶德環(huán)。


已經(jīng)如上所述概括性描述了本發(fā)明，現(xiàn)在將參考附圖，所述附圖不必按比例繪制， 并且其中
圖IA顯示了沸騰試驗(yàn)后浙青-混凝土的對(duì)照樣品；
圖IB顯示了沸騰試驗(yàn)后根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案含有陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物的浙青-混凝土樣品；
圖2A顯示了 6小時(shí)沸騰試驗(yàn)后來(lái)自對(duì)照樣品的殘留水；
圖2B顯示了 6小時(shí)沸騰試驗(yàn)后來(lái)自根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案含有陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物的浙青-混凝土樣品的殘留水；
圖3A顯示了沸騰試驗(yàn)后來(lái)自對(duì)照樣品的殘留水；和
圖:3B顯示了沸騰試驗(yàn)后來(lái)自根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案含有陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物的浙青-混凝土樣品的殘留水。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將在下文更充分地描述本發(fā)明。實(shí)際上，本發(fā)明可以以許多不同的形式實(shí)施并且不應(yīng)該解釋為限于在此列出的實(shí)施方案；更合適地，提供這些實(shí)施方案是為了使本公開(kāi)內(nèi)容滿(mǎn)足實(shí)用性法律要求。如說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求書(shū)中使用的，單數(shù)形式的不定冠詞和定冠詞包括復(fù)數(shù)形式的指代物，除非上下文清楚地進(jìn)行了另外說(shuō)明。浙青通常作為混凝料顆粒的粘結(jié)劑或粘合劑用于鋪路建筑。也就是說(shuō)，浙青用于涂覆混凝料顆粒并將其粘結(jié)在一起。這些在加熱時(shí)軟化而在冷卻時(shí)硬化的類(lèi)似熱塑性塑料的材料還在一定溫度范圍內(nèi)顯示出粘彈性性能(例如顯示出粘性流動(dòng)和彈性變形的力學(xué)特性)。然而，浙青是含有多種飽和及不飽和脂族和芳族化合物的高度復(fù)雜的并且不能很好表征的材料。這些化合物可以經(jīng)常包括高達(dá)150個(gè)碳原子。具體的浙青組合物依據(jù)原油的來(lái)源而變化。許多所述化合物含有氧、氮、硫和其它雜原子。浙青典型地包含約80 wt% 的碳；約10%的氫；最多6%的硫；少量的氧和氮；以及痕量的金屬，如鐵、鎳和釩。構(gòu)成化合物的分子量在幾百至幾千范圍內(nèi)。各種各樣的浙青可以用于制備根據(jù)本發(fā)明的浙青和浙青-礦物組合物。一般而言，預(yù)期滿(mǎn)足用于制備鋪路組合物的任何鋪路級(jí)浙青粘合劑均是可用的。鋪路級(jí)浙青可以具有寬范圍的針入值，范圍為從低至30或40 dmm (對(duì)于較硬的浙青)至200-300 dmm (對(duì)于較軟的浙青)(25°C，100g，sec.)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案最廣泛使用的鋪路浙青一般具有在25°C的約60-100 dmm (例如60-70、70_80或80-100 dmm)的針入值。然而，在優(yōu)選的實(shí)施方案中，浙青在所有氣候條件下保持為粘彈性的。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，浙青可以包括柏油浙青(bitumen)、天然浙青、鋪路級(jí)殘油、來(lái)自煤焦油蒸餾的塑性殘余物、石油浙青和煤焦油。粘合促進(jìn)劑是用于改進(jìn)對(duì)混凝料的粘合性(例如抗剝落性)的添加劑或改性劑。 根據(jù)本發(fā)明的粘合促進(jìn)劑為根據(jù)下列各式的陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物
Y3_aSi (R1a) R2N+R3R4R5X Y3_aSi (R1a) R2P+R3R4R5X 禾口 Ui(R1a) R2ZX-;或其混合物， 其中在各式中
Y 獨(dú)立地選自 OR、0 (CH2CH2O) nH、(CH3OCH2CH2O)禾口(CH3CH2OCH2CH2O)；
a具有選自0、1或2的值；
η 為 1-10 的值(例如 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10)；
R為C1-C4烷基；
R1為甲基或乙基；
R2為C1-C4亞烷基；
R3> R4和R5各自獨(dú)立地選自C1-C22烷基，其中至少一個(gè)這種基團(tuán)具有超過(guò)8個(gè)的C 原子，-CH2C6H5，-CH2CH2OH, -CH2OH 和-(CH2)yNHC(O)R6,其中 y 具有 2-10 的值，并且 R6 為 C1-C12全氟烷基；
X為氯根、溴根、氟根、碘根、乙酸根或甲苯磺酸根；和 Z為具有式C5H5N+的吡啶鶴環(huán)?；炷匣虻V物混凝料是用于建筑的粗顆粒材料，包括沙子、砂礫、碎石、土壤、礦渣、再循環(huán)混凝土或其混合物。礦物填料也是混凝料，其典型地包括白云石、花崗巖、河床碎砂礫、沙石、石灰石、玄武巖及其它可以加入到系統(tǒng)中的無(wú)機(jī)石。用于形成本發(fā)明的浙青-礦物組合物的具體混凝料、沙子、土壤等不是關(guān)鍵的，只要它們?cè)诒砻嫔暇哂袑⑴c由硅烷烷氧基基團(tuán)的水解產(chǎn)生的硅烷醇結(jié)合的官能團(tuán)或反應(yīng)位點(diǎn)(例如硅烷醇)即可。在一方面，本發(fā)明提供了可以涂覆到各種混凝料上以將其粘合在一起的浙青組合物。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的浙青組合物顯示出改進(jìn)的對(duì)各種各樣混凝料顆粒的粘合性。 也就是說(shuō)，在反復(fù)暴露或浸漬在水中后，保留在混凝料表面上的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的浙青組合物的數(shù)量，由于引入根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物，而顯著增加。在一些實(shí)施方案中，浙青組合物包括浙青和基于浙青的重量0. 001-5 wt%的至少一種陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物選自下列各式
Y3_aSi (R1a) R2N+R3R4R5X Y3_aSi (R1a) R2P+R3R4R5X 禾口 Ui(R1a) R2ZX-;或其混合物， 其中在各式中Y獨(dú)立地選自 OR、0 (CH2CH2O) nH、(CH3OCH2CH2O)禾口(CH3CH2OCH2CH2O)； a具有選自0、1或2的值；
η可以具有1-10的任何值； R為C1-C4烷基； R1為甲基或乙基； R2為C1-C4亞烷基；
R3> R4和R5各自獨(dú)立地選自C1-C22烷基，其中至少一個(gè)這種基團(tuán)具有超過(guò)8個(gè)的C 原子，-CH2C6H5，-CH2CH2OH, -CH2OH 和-(CH2)yNHC(O)R6,其中 y 具有 2-10 的值，并且 R6 為 C1-C12全氟烷基；
X為氯根、溴根、氟根、碘根、乙酸根或甲苯磺酸根；和 Z為具有式C5H5N+的吡啶銪環(huán)。在其它實(shí)施方案中，浙青組合物包括基于浙青的重量0.01-5 wt%、或0.01-3 wt%、 或0.02-1 wt%的至少一種陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，浙青組合物包括基于浙青的重量0. 02-0. 1 wt%的至少一種陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物。在另一方面，本發(fā)明提供了包括礦物混凝料、浙青和陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物的浙青-礦物組合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述組合物包括100重量份的礦物混凝料和3-20重量份的浙青，該浙青包括基于浙青的重量0. 001-5 wt%的至少一種陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物。在某些實(shí)施方案中，所述組合物中的陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物選自下列各式
Y3_aSi (R1a) R2N+R3R4R5X Y3_aSi (R1a) R2P+R3R4R5x-,禾口 VaSi(R1a)R2ZX-;或其混合物， 其中在各式中
Y獨(dú)立地選自 OR、0 (CH2CH2O) nH、(CH3OCH2CH2O)禾口(CH3CH2OCH2CH2O)； a具有選自0、1或2的值；
η為選自1-10的任何值； R為C1-C4烷基； R1為甲基或乙基； R2為C1-C4亞烷基；
R3> R4和R5各自獨(dú)立地選自C1-C22烷基，其中至少一個(gè)這種基團(tuán)具有超過(guò)8個(gè)的C 原子，-CH2C6H5，-CH2CH2OH, -CH2OH 和-(CH2)yNHC(O)R6,其中 y 具有 2-10 的值，并且 R6 為 C1-C12全氟烷基；
X為氯根、溴根、氟根、碘根、乙酸根或甲苯磺酸根；和 Z為具有式C5H5N+的吡啶韻環(huán)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物具有下式 Y3_aSi (R1a) R2N+R3R4R5X
其中在該式中，
Y獨(dú)立地選自 OR、0 (CH2CH2O) nH、(CH3OCH2CH2O)禾口(CH3CH2OCH2CH2O)； a具有選自0、1或2的值；
η為選自1-10的任何值；R為C1-C4烷基； R1為甲基或乙基； R2為C1-C4亞烷基；
R3> R4和R5各自獨(dú)立地選自C1-C22烷基，其中至少一個(gè)這種基團(tuán)具有超過(guò)8個(gè)的C 原子，-CH2C6H5，-CH2CH2OH, -CH2OH 和-(CH2)yNHC(O)R6,其中 y 具有 2-10 的值，并且 R6 為 C1-C12全氟烷基；和
X為氯根、溴根、氟根、碘根、乙酸根或甲苯磺酸根。在另一個(gè)實(shí)施方案中，R2在下列化合物 Y3_aSi (R1a) R2N+R3R4R5X
Y3_aSi (R1a) R2P+R3R4R5X-,禾口 Ui(R1a)R2ZX-;或其混合物中為C4亞烷基。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述組合物中的所述陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物是至少一種選自下列的化合物3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化銨、3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基甲基二癸基氯化銨、3_(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十六烷基氯化銨和3-[二甲氧基(2-羥基乙氧基)甲硅烷基]丙基十八烷基二甲基氯化銨。陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物以一定量存在于鋪面組合物(例如浙青和浙青-礦物組合物)中，所述量有效地顯著增加在以下描述的浸漬試驗(yàn)之后保留在混凝料表面上的浙青的量。一般而言，顯著增加在剝落試驗(yàn)之后涂覆混凝料、沙子、土壤等的保留浙青所必需的陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物的量為約0. 001重量份至約5重量份/100重量份浙青。優(yōu)選地，陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物以約0. 05重量份至約0. 1重量份/100重量份浙青的量存在。陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物可以在制造鋪面組合物(例如浙青和浙青-礦物組合物)期間以各種方式引入到其中。例如，作為一個(gè)優(yōu)選方法，可以在與混凝料混合之前，將陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物加入到熔融的浙青或浙青乳液中。如果由于某種原因需要的話(huà)，可以在混合浙青和混凝料之前，將陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物施加或涂覆在混凝料的表面上。二者擇一地，可以將陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物加入到包含浙青和混凝料的預(yù)混合組合物中。除了上述成分，根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案，還可以存在許多其它材料。這些可以包括影響完成的表面組合物的物理性能的材料。一般而言，典型地用于改進(jìn)所得鋪面組合物并且與所述陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物相容的任何添加劑均可以添加到根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的組合物中。在可以是陰離子的、陽(yáng)離子的或非離子的乳化浙青的情況下，可以通過(guò)與可用于漿封層、微鋪面、封縫層等(用于公路維持和修復(fù))的細(xì)混凝料共混來(lái)制備冷混合物。在這種情況下，在與混凝料混合之前，將陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物加入到乳液中。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，所提議的添加劑與陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物的相容性試驗(yàn)是簡(jiǎn)單好容易進(jìn)行的。例如，可以制備小樣品并測(cè)試12-24小時(shí)的最小乳液穩(wěn)定性。在另一方面，本發(fā)明提供了包括乳液的水基浙青組合物，所述乳液包括分散在水中的浙青和基于浙青的重量0. 001-5 wt%的至少一種陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物選自下列各式 Y3_aSi (R1a) R2N+R3R4R5X Y3_aSi (R1a) R2P+R3R4R5X VaSi(R1a) R2ZX-;及其混合物， 其中在各式中
Y獨(dú)立地選自 OR、0 (CH2CH2O) nH、(CH3OCH2CH2O)禾口(CH3CH2OCH2CH2O)； a具有選自0、1或2的值；
η為1-10的值； R為C1-C4烷基； R1為甲基或乙基； R2為C1-C4亞烷基；
R3> R4和R5各自獨(dú)立地選自C1-C22烷基，其中至少一個(gè)這種基團(tuán)具有超過(guò)8個(gè)的C 原子，-CH2C6H5，-CH2CH2OH, -CH2OH 和-(CH2)yNHC(O)R6,其中 y 具有 2-10 的值，并且 R6 為 C1-C12全氟烷基；
X為氯根、溴根、氟根、碘根、乙酸根或甲苯磺酸根；和 Z為具有式C5H5N+的吡啶銪環(huán)。在某些實(shí)施方案中，水基浙青組合物可以任選地還包括一種或多種有機(jī)助溶劑。 合適的有機(jī)助溶劑應(yīng)該優(yōu)選不消極地影響陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物在組合物中的穩(wěn)定性。合適的溶劑可一般性包括但不限于基于醇(優(yōu)選二醇)、酮、酯的溶劑和極性乙酸酯溶劑。醇的實(shí)例包括甲醇、乙醇、異丙醇和二醇；根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案可以使用的二醇的實(shí)例包括但不限于乙二醇、丙二醇，醚醇如乙二醇、乙二醇單乙基醚和乙二醇單丁基醚；乙二醇二烷基醚、乙二醇單乙基醚、乙二醇單丁基醚、乙二醇二丁基醚、乙二醇單乙基醚乙酸酯、乙二醇單己基醚乙酸酯、丙二醇單乙基醚和丙二醇二丁基醚；二甘醇的單-和二烷基醚，如二甘醇單乙基醚、二甘醇二丁基醚、二甘醇二乙基醚和二甘醇單丁基醚乙酸酯。根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案可以使用的酮的實(shí)例包括但不限于丙酮、苯乙酮、丁酮、環(huán)己酮、乙基異丙基酮、雙丙酮、異佛爾酮、甲基異丁基酮、甲基異丙基酮、甲基乙基酮、 甲基戊基酮和3-戊酮。根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案可以使用的基于酯的溶劑和乙酸酯溶劑的實(shí)例包括但不限于苯甲酸苯甲酯、乙酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸異丁酯、乙酸異戊酯、乙酸異丙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、乙酸戊酯、乙酸仲丁酯、乙酸叔丁酯、乙酸乙酯、乙酰乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸丙酯、乙二醇單甲基醚乙酸酯和乙二醇單乙基醚乙酸酯。本發(fā)明還提供了包括乳液的水基浙青-礦物組合物，所述乳液包括分散在水中的浙青、至少一種礦物混凝料和基于浙青的重量0. 001-5 wt%的至少一種陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物。根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案的水基浙青-礦物組合物還可以任選包括一種或多種前面所討論的有機(jī)溶劑。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物選自下列各式
Y3_aSi (R1a) R2N+R3R4R5X Y3_aSi (R1a) R2P+R3R4R5X VaSi(R1a) R2ZX-;及其混合物， 其中在各式中
Y獨(dú)立地選自 OR、0 (CH2CH2O) nH、(CH3OCH2CH2O)禾口(CH3CH2OCH2CH2O)； a具有選自0、1或2的值；η為1-10的值； R為C1-C4烷基； R1為甲基或乙基； R2為C1-C4亞烷基；
R3> R4和R5各自獨(dú)立地選自C1-C22烷基，其中至少一個(gè)這種基團(tuán)具有超過(guò)8個(gè)的C 原子，-CH2C6H5，-CH2CH2OH, -CH2OH 和-(CH2)yNHC(O)R6,其中 y 具有 2-10 的值，并且 R6 為 C1-C12全氟烷基；
X為氯根、溴根、氟根、碘根、乙酸根或甲苯磺酸根；和 Z為具有式C5H5N+的吡啶儲(chǔ)環(huán)。根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案的水基浙青乳液包括浙青分散在水中的液滴或剪切顆粒。典型地，浙青借助已知的化學(xué)穩(wěn)定劑(例如乳化劑)保持在分散相中。通過(guò)在高剪切系統(tǒng)，例如膠體磨機(jī)中，將熔融浙青剪切成為細(xì)液滴可以提供根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的水基浙青乳液。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，可以使浙青與化學(xué)穩(wěn)定化溶液緊密接觸。在從磨機(jī)排出之后，乳液包括水和分散在其中的浙青的細(xì)顆粒。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的可以用于浙青-水系統(tǒng)(例如乳液)的示例性乳化劑包括但不限于十八烷基胺，牛油脂肪胺，月桂基硫酸鈉，烷基苯酚乙氧基化物，如環(huán)氧乙烷的壬基苯酚、辛基苯酚縮合物。根據(jù)某些實(shí)施方案，在制備根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的乳液中可以使用這種乳化劑(10 — 20 mol)以提供穩(wěn)定的乳液。在某些實(shí)施方案中，乳化劑濃度基于最終乳液的重量可以為0. 2 — 2. 0%，或基于最終乳液的重量為0. 2 — 1. 0%或0. 2 — 0. 5%。通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的水基浙青乳液實(shí)現(xiàn)的一些好處包括通過(guò)消除典型使用的“稀釋”材料的蒸發(fā)(例如煤油和汽油煙)對(duì)污染的控制，由于組合物是不可燃的或不可爆炸的而增強(qiáng)的安全性，及易于使用性。例如，可以直接由轉(zhuǎn)鼓通過(guò)澆注或通過(guò)手動(dòng)或工具(例如鏟子或擋板)涂布來(lái)簡(jiǎn)單地將根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的水基浙青乳液噴涂在用于處理或操作的表面上。另外，因?yàn)槿橐菏撬?，混凝料使用時(shí)不必干燥。在某些實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的HMA (熱混合浙青)或乳液形式的浙青-礦物組合物用作用于鋪?lái)斘菝姘寤蜃鳛槲菝嬉r墊材料的浙青膜是理想的。各種實(shí)施方案用作“最上層屋面板”和/或“基板”都是理想的?！白钌蠈游菝姘濉本哂幸粋€(gè)暴露于環(huán)境的表面，而“基板”不擬暴露于環(huán)境的因素。最上層屋面板或屋面板典型地施加在基板的頂上。屋面襯墊材料典型地由玻璃纖維增強(qiáng)(例如)，但是也可以不帶有增強(qiáng)材料，更典型地用在屋面板之下。在這種實(shí)施方案中，組合物可以任選地包括各種典型地用于這種應(yīng)用中的聚合和 /或非聚合添加劑。例如，一些通常用于改性浙青的聚合物包括無(wú)定形或無(wú)規(guī)立構(gòu)聚丙烯 (APP)、無(wú)定形聚α-烯烴(APAO)、熱塑性聚烯烴(TPO)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(SEBS)、合成橡膠或其它增強(qiáng)浙青性能的浙青改性劑。將這種改性劑引入到浙青中拓寬了其用于鋪?lái)攽?yīng)用的可工作溫度范圍，并且得到了改進(jìn)的力學(xué)和粘彈性性能。在另一方面，本發(fā)明提供了包括芯的鋪?lái)敳牧希鲂臼潜桓鶕?jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的組合物飽和的和/或涂有根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的組合物。該芯典型地為由非織造、織造織物或兩者的組合作為增強(qiáng)物制造的增強(qiáng)載體或聚合物纖維增強(qiáng)墊子。這些墊子可以由無(wú)機(jī)纖維如玻璃纖維或有機(jī)聚合物如聚酯、尼龍、聚氨酯、聚丙烯等或無(wú)機(jī)和有機(jī)聚合物的組合制成。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的浙青膜優(yōu)選顯示出所需的伸展度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。這種膜可以有利地用于防水或水阻擋層應(yīng)用。在這種實(shí)施方案中，浙青含量高于50% (例如50-100%， 或50-90%，或50-70%)。在某些實(shí)施方案中，浙青組合物高于60% (例如60_100%，或60_90%， 或 60-70%)、70% (例如 70-100%,或 70-90%,或 70-80)、80% (例如 80-100%，或 80-90%)或 90% (例如 90-100% 或 90-95%)。在又一方面，本發(fā)明提供了 “濃縮物”組合物，其可以通過(guò)加入水或另一種需要的溶劑(例如有機(jī)溶劑，如果有如此需要)加以稀釋。在一個(gè)實(shí)施方案中，“濃縮物”組合物包括在水中的根據(jù)本發(fā)明的陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物。在這種實(shí)施方案中，陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物典型地以約0.01 —約5.0 wt%存在。在其它實(shí)施方案中，本發(fā)明提供的“濃縮物”組合物具有在一種或多種有機(jī)溶劑中的至少一種陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物，所述溶劑優(yōu)選選自前面提及的溶劑。最優(yōu)選，所述有機(jī)溶劑為乙二醇。在其它實(shí)施方案中，“濃縮物”組合物包括在水和一種或多種有機(jī)溶劑的混合物(例如混溶的或液體-液體分散液)中的至少一種陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物。有利地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的“濃縮物”組合物可以經(jīng)濟(jì)地包裝、運(yùn)輸和/或儲(chǔ)存而無(wú)需大的盛裝體積或空間?！皾饪s物”組合物可以用水稀釋?zhuān)缛绻枰?，在使用時(shí)。 “濃縮物”組合物對(duì)水(或其它溶劑，如果需要)的稀釋比率可以為1份“濃縮物”組合物對(duì) 250份水，或1份“濃縮物”對(duì)200、150、100、75、50、25或10份水(或其它合適的溶劑，取決于預(yù)期用途)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，“濃縮物”組合物包括在乙二醇中的至少一種陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物。優(yōu)選，這個(gè)實(shí)施方案的固體含量為約35% —約55%，或約40% —約50%。 “濃縮物”組合物可以用水(例如)稀釋?zhuān)蕴峁└鶕?jù)本發(fā)明的實(shí)施方案可以使用的稀釋組合物。
實(shí)施例浙青-混凝料粘合性試驗(yàn)
樣品制備和水浸漬測(cè)試(抗剝落性)程序
通過(guò)混合3 - 5份浙青與100份混凝料或沙子制備鋪面組合物。在混合之前，將浙青和混凝料或沙子均加熱至165°C?；旌衔镌?35°C固化15分鐘。在規(guī)定的固化之后，冷卻樣品并隨后進(jìn)行水浸漬試驗(yàn)。研究了多種浸漬條件。這些包括1小時(shí)至M小時(shí)的短時(shí)暴露于80°C的水和較長(zhǎng)暴露于40°C (1、2和5天)。以0 — 100%等級(jí)目視評(píng)價(jià)在完成水浸漬試驗(yàn)時(shí)保留在混凝料上的浙青涂層的百分比。在浸漬試驗(yàn)之后保留在混凝料上的浙青低于95%的等級(jí)視為差/失敗。在下列實(shí)施例中，除非另外指明，所有份均是重量份?，F(xiàn)在將通過(guò)工作實(shí)施例舉例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案，所述工作實(shí)施例用來(lái)舉例說(shuō)明通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施方案實(shí)現(xiàn)的改進(jìn)性能，并且不應(yīng)解釋為暗示了對(duì)本發(fā)明范圍的任何限制。實(shí)施例1
制備鋪路級(jí)浙青(60/70針入值，25°C)樣品，含有0. 0 wt% 一 0. 1 wt%的3-[二甲氧基 (2-羥基乙氧基)甲硅烷基]丙基十八烷基二甲基氯化銨0 在乙二醇中的溶液)。將5份這些配混的浙青組合物與100份火成的混凝料混合?；旌衔镌?35°C固化15分鐘，然后允許其冷卻至室溫。進(jìn)行水浸漬試驗(yàn)(40°C，24小時(shí))。結(jié)果示于表1中。
表 1
—麗1—δ—TaoITWm—ToW....................fool............................Fol.....................................
化fr物II1
IlIr -frfi^-i ！ 92 !-^""""!"^""""piT""!"^"""""! W。結(jié)果顯示了相對(duì)于沒(méi)有添加劑的浙青的重大改進(jìn)。實(shí)施例2
制備鋪路級(jí)浙青(60/70針入值，25°C)樣品，含有0. 0% (即不含陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物的對(duì)照物)和0.08襯％的3_[二甲氧基(2-羥基乙氧基)甲硅烷基]丙基十八烷基二甲基氯化銨0 在乙二醇中的溶液)。將5份這些配混的浙青組合物與100份火成的混凝料混合?；旌衔镌?35°C固化15分鐘，然后允許其冷卻至室溫。在40°C進(jìn)行水浸漬試驗(yàn)5 天。結(jié)果示于表2中。表 2在浸漬試驗(yàn)后粘合性百分比評(píng)級(jí)低于95%視為差/失敗。如表2所示，對(duì)于所有 5天，包括0.08襯％的3_[二甲氧基(2-羥基乙氧基)甲硅烷基]丙基十八烷基二甲基氯化銨0 在乙二醇中的溶液)的組合物均顯示了優(yōu)異的對(duì)混凝料的粘合性。因此，這些結(jié)果清楚地表明，由于添加了陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物，浙青對(duì)混凝料的粘合性有重大改進(jìn)。實(shí)施例3
制備鋪路級(jí)浙青(60/70針入值，25°C)樣品，含有0. 0% (即不含陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物的對(duì)照物)和0.08襯％的3-[三甲氧基甲硅烷基]丙基十八烷基二甲基氯化銨0 在甲醇中的溶液)。將5份這些配混的浙青組合物與100份火成的混凝料混合。混合物在135°C 固化15分鐘，然后允許其冷卻至室溫，其后在40°C進(jìn)行水浸漬試驗(yàn)3天。結(jié)果示于表3中。表 權(quán)利要求
1.浙青-礦物組合物，包括(a)100重量份的礦物混凝料；和(b)3 - 20重量份的浙青，其包括基于浙青的重量0. 001-5 wt%的至少一種陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中所述陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物選自 Y3_aSi (R1a) R2N+R3R4R5X Y3_aSi (R1a) R2P+R3R4R5X VaSi(R1a) R2ZX-;及其混合物， 其中在各式中Y獨(dú)立地選自 OR、0 (CH2CH2O) nH、(CH3OCH2CH2O)禾口(CH3CH2OCH2CH2O)； a具有選自0、1或2的值；η為1 一 10的值； R為C1-C4烷基； R1為甲基或乙基； R2為C1-C4亞烷基；R3> R4和R5各自獨(dú)立地選自C1-C22烷基，其中至少一個(gè)這種基團(tuán)具有超過(guò)8個(gè)的C原子，-CH2C6H5，-CH2CH2OH, -CH2OH 和-(CH2) yNHC (0) R6，其中 y 具有 2-10 的值，并且 R6 為 C1-C12全氟烷基；X為氯根、溴根、氟根、碘根、乙酸根或甲苯磺酸根；和 Z為具有式C5H5N+的吡啶IS環(huán)。
3.權(quán)利要求1的組合物，其中所述陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物具有下式 Y3_aSi (R1a) R2N+R3R4R5X 其中Y獨(dú)立地選自 OR、0 (CH2CH2O) nH、(CH3OCH2CH2O)禾口(CH3CH2OCH2CH2O)； a具有選自0、1和2的值；η為1-10的值； R為C1-C4烷基； R1為甲基或乙基； R2為C1-C4亞烷基；R3> R4和R5各自獨(dú)立地選自C1-C22烷基，其中至少一個(gè)這種基團(tuán)具有超過(guò)8個(gè)的C原子，-CH2C6H5，-CH2CH2OH, -CH2OH 和-(CH2) yNHC (0) R6，其中 y 具有 2-10 的值，并且 R6 為 C1-C12全氟烷基；和X選自氯根、溴根、氟根、碘根、乙酸根和甲苯磺酸根。
4.權(quán)利要求1的組合物，其中所述陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物包括約0.01-約3 wt%的至少一種陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物。
5.權(quán)利要求1的組合物，其中所述陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物是至少一種選自下列的化合物3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化銨、3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基甲基二癸基氯化銨、3_(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十六烷基氯化銨和3-[二甲氧基 (2-羥基乙氧基)甲硅烷基]丙基十八烷基二甲基氯化銨。
6.權(quán)利要求1的組合物，其中R2為C4-亞烷基。
7.浙青組合物，包括(a)浙青；和(b)基于浙青的重量0.001-5wt%的至少一種陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物。
8.權(quán)利要求7的組合物，其中所述至少一種陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物選自 Y3_aSi (R1a) R2N+R3R4R5X Y3_aSi (R1a) R2P+R3R4R5X VaSi(R1a) R2ZX-;及其混合物， 其中在各式中Y獨(dú)立地選自 OR、0 (CH2CH2O) nH、(CH3OCH2CH2O)禾口(CH3CH2OCH2CH2O)； a具有選自0、1或2的值；η為1 一 10的值； R為C1-C4烷基； R1為甲基或乙基； R2為C1-C4亞烷基；R3> R4和R5各自獨(dú)立地選自C1-C22烷基，其中至少一個(gè)這種基團(tuán)具有超過(guò)8個(gè)的C原子，-CH2C6H5，-CH2CH2OH, -CH2OH 和-(CH2) yNHC (0) R6，其中 y 具有 2-10 的值，并且 R6 為 C1-C12全氟烷基；X為氯根、溴根、氟根、碘根、乙酸根或甲苯磺酸根；和 Z為具有式C5H5N+的吡啶銷(xiāo)環(huán)。
9.水基浙青組合物，包括(a)包括分散在水中的浙青的乳液；和(b)基于浙青的重量0.001-5wt%的至少一種陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物。
10.如權(quán)利要求9所述的組合物，其中所述至少一種陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物選自 Y3_aSi (R1a) R2N+R3R4R5X YpaSi(R1a) R2P+R3R4R5X VaSi(R1a) R2ZX-;及其混合物， 其中在各式中Y獨(dú)立地選自 OR、0 (CH2CH2O) nH、(CH3OCH2CH2O)禾口(CH3CH2OCH2CH2O)； a具有選自0、1或2的值；η為1 一 10的值； R為C1-C4烷基； R1為甲基或乙基； R2為C1-C4亞烷基；R3> R4和R5各自獨(dú)立地選自C1-C22烷基，其中至少一個(gè)這種基團(tuán)具有超過(guò)8個(gè)的C原子，-CH2C6H5，-CH2CH2OH, -CH2OH 和-(CH2) yNHC (0) R6，其中 y 具有 2-10 的值，并且 R6 為 C1-C12全氟烷基；X為氯根、溴根、氟根、碘根、乙酸根或甲苯磺酸根；和 Z為具有式C5H5N+的吡啶錯(cuò)環(huán)。
11.水基浙青-礦物組合物，包括(a)包括分散在水中的浙青的乳液；(b)礦物混凝料；和(c)基于浙青的重量0.001-5wt%的至少一種陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物。
12.如權(quán)利要求11所述的組合物，其中所述至少一種陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物選自 Y3_aSi (R1a) R2N+R3R4R5X Y3_aSi (R1a) R2P+R3R4R5X VaSi(R1a) R2ZX-;及其混合物， 其中在各式中Y獨(dú)立地選自 OR、0 (CH2CH2O) nH、(CH3OCH2CH2O)禾口(CH3CH2OCH2CH2O)； a具有選自0、1或2的值；η為1 一 10的值； R為C1-C4烷基； R1為甲基或乙基； R2為C1-C4亞烷基；R3> R4和R5各自獨(dú)立地選自C1-C22烷基，其中至少一個(gè)這種基團(tuán)具有超過(guò)8個(gè)的C原子，-CH2C6H5，-CH2CH2OH, -CH2OH 和-(CH2) yNHC (0) R6，其中 y 具有 2-10 的值，并且 R6 為 C1-C12全氟烷基；X為氯根、溴根、氟根、碘根、乙酸根或甲苯磺酸根；和 Z為具有式C5H5N+的吡啶銷(xiāo)環(huán)。
13.浙青膜，包括(a)浙青；(b)礦物填料；和(c)基于浙青的重量0.001-5wt%的至少一種陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物。
14.如權(quán)利要求13所述的膜，其中所述至少一種陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物選自 Y3_aSi (R1a) R2N+R3R4R5X YpaSi(R1a) R2P+R3R4R5X VaSi(R1a) R2ZX-;及其混合物， 其中在各式中Y獨(dú)立地選自 OR、0 (CH2CH2O) nH、(CH3OCH2CH2O)禾口(CH3CH2OCH2CH2O)； a具有選自0、1或2的值；η為1 一 10的值； R為C1-C4烷基； R1為甲基或乙基； R2為C1-C4亞烷基；R3> R4和R5各自獨(dú)立地選自C1-C22烷基，其中至少一個(gè)這種基團(tuán)具有超過(guò)8個(gè)的C原子，-CH2C6H5，-CH2CH2OH, -CH2OH 和-(CH2) yNHC (0) R6，其中 y 具有 2-10 的值，并且 R6 為 C1-C12全氟烷基；X為氯根、溴根、氟根、碘根、乙酸根或甲苯磺酸根；和Z為具有式C5H5N+的吡啶鐳環(huán)。
15.用于浙青鋪?lái)斚到y(tǒng)的組合物，包括(a)浙青；(b)礦物填料；(c)纖維增強(qiáng)墊子；和(d)基于浙青的重量0.001-5wt%的至少一種陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物。
16.如權(quán)利要求15所述的組合物，其中所述至少一種陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物選自 Y3_aSi (R1a) R2N+R3R4R5X Y3_aSi (R1a) R2P+R3R4R5X VaSi(R1a) R2ZX-;及其混合物， 其中在各式中Y 獨(dú)立地選自 OR、0 (CH2CH2O) nH、(CH3OCH2CH2O)禾口(CH3CH2OCH2CH2O)； a具有選自0、1或2的值； η為1 一 10的值； R為C1-C4烷基； R1為甲基或乙基； R2為C1-C4亞烷基；R3> R4和R5各自獨(dú)立地選自C1-C22烷基，其中至少一個(gè)這種基團(tuán)具有超過(guò)8個(gè)的C原子，-CH2C6H5，-CH2CH2OH, -CH2OH 和-(CH2) yNHC (0) R6，其中 y 具有 2-10 的值，并且 R6 為 C1-C12全氟烷基；X為氯根、溴根、氟根、碘根、乙酸根或甲苯磺酸根；和 Z為具有式C5H5N+的吡啶環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明涉及瀝青和瀝青-礦物組合物，其包括至少一種陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物，該陽(yáng)離子有機(jī)硅化合物選自Y3-aSi(R1a)R2N+R3R4R5X-，Y3-aSi(R1a)R2P+R3R4R5X-，Y3-aSi(R1a)R2ZX-；或其混合物，其中在各式中，Y獨(dú)立地選自O(shè)R、O(CH2CH2O)nH、(CH3OCH2CH2O)和(CH3CH2OCH2CH2O)；a具有選自0、1或2的值；n為1－10的值；R為C1-C4烷基；R1為甲基或乙基；R2為C1-C4亞烷基；R3、R4和R5各自獨(dú)立地選自C1-C22烷基，其中至少一個(gè)這種基團(tuán)具有超過(guò)8個(gè)的C原子，-CH2C6H5，-CH2CH2OH，-CH2OH和-(CH2)yNHC(O)R6，其中y具有2-10的值，并且R6為C1-C12全氟烷基；X為氯根、溴根、氟根、碘根、乙酸根或甲苯磺酸根；和Z為具有式C5H5N+的吡啶環(huán)。
文檔編號(hào)C08L95/00GK102264841SQ200980151967
公開(kāi)日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者蘭卡 A., 梅塔 P. 申請(qǐng)人:西馬·阿吉·蘭卡