聚合物可以1. 5至3. 5重量份的量存在，乳化劑可以0. 15至0. 35重量份的量存在，酸或堿 可以0. 15至0. 35重量份的量存在，任何任選的添加劑可以最高達(dá)5重量份的量提供，并且 水可以30至40重量份的量存在。集料的提供量可為200至1000重量份。
[0063]在一些實(shí)施方案中，組合物可以用作微表面處理（microsurfacing)應(yīng)用。微表面 處理是為的快速交通復(fù)原而設(shè)計(jì)的且具有處理高交通流量道路的能力。對(duì)于微表面處理組 合物，在施用于表面之前，集料可以與瀝青、聚合物、乳化劑和酸或堿混合。在一些實(shí)施方案 中，對(duì)于微表面處理而言，瀝青可以60至62重量份的量存在，聚合物可以3至4. 5重量份的 量存在，乳化劑可以〇. 5至2. 5重量份的量存在，酸或堿可以0. 5至2. 5重量份的量存在， 任何任選的添加劑可以最高達(dá)5重量份的量提供（例如，0. 25至2重量份的一種或多種無 機(jī)鹽或最高達(dá)5重量份的礦物填料），并且水可以30至40重量份的量存在。集料可以500 至2000重量份的量提供。
[0064]利用所述組合物產(chǎn)生的鋪砌表面層，一旦干燥，就只包括組合物中所提供的除水 以外的其他組分。因此，鋪砌表面層可以包括40至70重量份的瀝青、大于0至10重量份 的聚合物、〇. 1至4重量份的乳化劑和0. 1至4重量份的酸或堿。在粘層的情況下，鋪砌表 面可以包括含有瀝青的第一層；提供于第一層上的粘結(jié)層，其包含40至70重量份的瀝青， 大于0至10重量份的聚合物，0. 1至4重量份的乳化劑和0. 1至4重量份的酸或堿；以及 提供于粘結(jié)層上的含有瀝青的第二層。
[0065]盡管本文描述的組合物以重量份計(jì)，但重量百分比可以與重量份互換，例如，其中 所述組合物包括瀝青、聚合物、乳化劑、酸或堿、水和任何添加劑，但不包括集料。例如，組合 物可以描述為包括（a) 40至70重量％的瀝青；(b)大于0至10重量％的聚合物；（c)0. 1至 4重量％的乳化劑；（d) 0. 1至4重量％的酸或堿；和（e) 25至60重量％的水。
[0066] 由于本文描述的交聯(lián)產(chǎn)物可以在不需要高的活化溫度的情況下產(chǎn)生，因此交聯(lián)產(chǎn) 物可以用于各種應(yīng)用（例如，在120°C至140°C下進(jìn)行的熱混合瀝青應(yīng)用），以提供在各種 溫度下的充分交聯(lián)。例如，交聯(lián)產(chǎn)物可以與瀝青組分在160°C或更低、140°C或更低或120°C 或更低的溫度下進(jìn)行混合。本文公開的組合物和方法也可以為聚合物改性的瀝青提供更大 的控制，這取決于通過SG0-改性的聚合物與交聯(lián)劑之間的交聯(lián)反應(yīng)而形成的網(wǎng)絡(luò)的延伸 程度。此外，本文公開的組合物和方法不需要使用硫，并且因此可以降低硫化氫（H2S)排放 量。例如，在一些實(shí)施方案中，瀝青組合物基本上是不含硫或硫系交聯(lián)劑的。換言之，在不 使用硫系交聯(lián)劑的情況下可以產(chǎn)生瀝青組合物。
[0067]本文公開的瀝青組合物，相比于例如硫交聯(lián)的苯乙烯-丁二烯橡膠瀝青的粒狀質(zhì) 地（texture)，可能具有平滑質(zhì)地。此外，本文公開的瀝青組合物可以具有相比于非交聯(lián)瀝 青增加2個(gè)PG的性能等級(jí)（PG)。
[0068] 在一些實(shí)施方案中，本文公開的組合物可以在油漆、涂料、紙張涂布或粘合組合 物、地毯組合物（例如，地毯背襯）、泡沫或粘結(jié)劑中使用。在一些實(shí)施方案中，可以加入 一種或多種增稠劑（流變改性劑）來增加組合物的粘度。合適的增稠劑可以包括，但不限 于，以商標(biāo)STER0C0LL和LATEK0LL從BASFCorporation,FlorhamPark,NJ購(gòu)得的丙烯酸 共聚物分散體、羥乙基纖維素、瓜爾膠、加爾膠（jaguar)、卡拉膠、黃原膠、乙縮醛、魔芋膠 (konjac)、甘露聚糖、木糖葡聚糖、聚氨酯及其混合物。增稠劑可以作為水性分散體或乳液 或作為固體粉末加入至組合物制劑中。
[0069]本文描述的組合物可以包括，例如，添加劑如分散劑、引發(fā)劑、穩(wěn)定劑、鏈轉(zhuǎn)移劑、 緩沖劑、鹽、防腐劑、阻燃劑、潤(rùn)濕劑、保護(hù)膠體、殺生物劑、腐蝕抑制劑、交聯(lián)促進(jìn)劑和潤(rùn)滑 劑。示例性的分散劑可以包括聚丙烯酸鈉水溶液，例如由R. T. Vanderbilt Co.，Norwalk, CT以DARVAN為商標(biāo)銷售的那些。
[0070] 例如，油漆和涂料組合物可以例如包括一種或多種顏料或染料。示例性的組合物 顏料包括二氧化鈦組合物顏料、MIRAGL0SS 91 (BASF Corporation市售的高嶺土組合物顏 料）、LOPAQUE M (Thie 1 e Kao 1 in Company市售的高嶺土組合物顏料）和HYDR0CARB 90 (Omya Paper市售的碳酸鈣組合物顏料）。在一些實(shí)施方案中，組合物可以包括一種或多種染料或 有色顏料。示例性的染料可以包括堿性染料、酸性染料、陰離子直接染料和陽(yáng)離子直接染 料。示例性的有色顏料包括陰離子顏料分散體和陽(yáng)離子顏料分散體形式的有機(jī)顏料和無機(jī) 顏料。
[0071] 相比于沒有固體級(jí)低聚物的相同聚合反應(yīng)的壓力、溫度和反應(yīng)時(shí)間，本文公開的 方法可以在更低的聚合壓力、更低的溫度、更短的反應(yīng)時(shí)間或其組合下用于制備高丁二烯 含量的苯乙烯-丁二烯或羧化苯乙烯-丁二烯膠乳。更低的聚合壓力或更低的溫度可以使 得工廠安全性增加。更短的反應(yīng)時(shí)間可以使得工廠效率和生產(chǎn)率增加。此外，本文公開的方 法可以使得聚合物生產(chǎn)費(fèi)用節(jié)省，包括，但不限于，與減少的能源使用相關(guān)的節(jié)省以及與減 少的專用設(shè)備（例如，高壓反應(yīng)器）需求相關(guān)的節(jié)省。固體級(jí)低聚物改性的聚合物，例如， 當(dāng)被用于改性熱瀝青時(shí)，可以產(chǎn)生較低的粘度和改進(jìn)的性能。
[0072] 通過非限制性說明的方式，以下給出了本發(fā)明的某些實(shí)施方案的實(shí)施例。
[0073] 實(shí)施例
[0074] 實(shí)施例1:制備衍生自50重量份的苯乙烯、50重量份的丁二烯和20重量份的 固體級(jí)低聚物（SG0B-98)的共聚物。在6小時(shí)內(nèi)將苯乙烯進(jìn)料、丁二烯進(jìn)料、含有過硫 酸鈉引發(fā)劑（總單體的0.6重量份）水溶液的引發(fā)劑進(jìn)料加入到預(yù)熱的反應(yīng)器（70°C) 中，該預(yù)熱的反應(yīng)器包含水、固體級(jí)低聚物、氫氧化鈉（總單體的0. 14重量份）、聚苯乙 烯種子膠乳（總單體的1. 66重量份）和TRIL0NBX(總單體的0. 03重量份）、購(gòu)自BASF Corporation(FlorhamPark,NJ)的乙二胺四乙酸。在聚合反應(yīng)中膠乳顆粒的穩(wěn)定化通過在 聚合過程中進(jìn)料油酸鉀表面活性劑（總單體的3. 6重量份）的水溶液來完成。整個(gè)聚合反 應(yīng)中溫度維持在70°C。在聚合過程之后，汽提除去膠乳分散體中的殘余單體以提供殘余苯 乙烯含量小于400ppm的水性分散體。
[0075] 在環(huán)境溫度下，通過向?qū)嵤├?中的共聚物分散體中加入0.05重量％至2重量％ (基于共聚物的總重量計(jì)）的BAC0TE 20(碳酸鋯銨交聯(lián)劑）作為離子交聯(lián)劑，使所述共聚 物分散體進(jìn)行離子交聯(lián)從而制備交聯(lián)產(chǎn)物。然后使用3重量％的交聯(lián)產(chǎn)物通過下文公開的 方法制備瀝青組合物，其中NUSTAR 64-22作為瀝青膠結(jié)料使用。實(shí)施例1A、1B、1C、1D、1E和 1F分別包括0.05重量％、0. 10重量％、0. 15重量％、0. 25重量％、1.0重量％、2重量％。
[0076] 膠乳聚合物改性瀝青樣品的制備
[0077] 預(yù)熱瀝青膠結(jié)料至160°C+/_3°C并維持至少兩小時(shí)，然后將650克加熱的瀝青膠 結(jié)料倒入到金屬罐中。利用加熱套將含有瀝青的罐加熱至170°C+/-3°C。將葉片以大約 20°的角度插入在該罐的中部以提供最佳混合。在300至325rpm的攪拌下，將根據(jù)上述方 法制備的膠乳緩慢地加入到熱瀝青中。除非另有說明，加入到瀝青中的膠乳聚合物固體的 量為3重量％，基于膠乳聚合物和瀝青的總固體含量計(jì)。在每次添加后，停留一段時(shí)間至大 部分鼓泡停止，然后將混合器的速度提高至大約400至700rpm以混合所得到的混合物。在 加入膠乳后，再繼續(xù)混合兩小時(shí)以獲得平衡的瀝青聚合物混合物。取出聚合物改性的瀝青 的樣品以用于粘度測(cè)定，或?qū)⑺鰳悠返谷胫聊＞咧幸杂糜谌魏嗡璧臏y(cè)試。
[0078] 膠乳聚合物改性瀝青的SHRP粘合劑測(cè)試
[0079] 膠乳聚合物改性瀝青的戰(zhàn)略性公路研究計(jì)劃（SHRP)評(píng)價(jià)是依據(jù)ASTMD7175或 AASHTOT315步驟在最初的膠乳聚合物改性瀝青上、在滾動(dòng)式薄膜烘箱（RTF0)曝露以后的 膠乳聚合物改性瀝青上以及在壓力老化容器（PAV)中老化的（conditioned)RTF0老化的膠 乳聚合物改性瀝青上實(shí)施。動(dòng)態(tài)剪切流變儀（DSR)測(cè)試測(cè)量膠乳聚合物改性瀝青的動(dòng)態(tài) 剪切模量和硬度（stiffness)。此外，依據(jù)ASTMD6678或AASHTOT313進(jìn)行彎曲梁流變儀 (BBR)測(cè)試以測(cè)量膠乳聚合物改性瀝青粘合劑的低溫硬度特征。最初的（未老化的或新鮮 的）膠乳聚合物改性瀝青和RTF0曝露后的膠乳聚合物改性瀝青的測(cè)試提供性能等級(jí)（PG) 標(biāo)準(zhǔn)中的高溫。RTF0和PAV暴露后的膠乳聚合物改性瀝青測(cè)試提供在中溫下與耐疲勞性相 關(guān)的硬度，且RTF0和PAV暴露后的BBR測(cè)試提供性能等級(jí)（PG)標(biāo)準(zhǔn)中的低溫。
[0080] 膠乳聚合物改性瀝青的粘度
[0081] 根據(jù)上述方法制備的膠乳聚合物改性瀝青的粘度依據(jù)ASTM D4402或AASHTO T316(美國(guó)國(guó)家公路和運(yùn)輸官員協(xié)會(huì)）進(jìn)行測(cè)量。
[0082] 圖1提供了使用不同量的離子交聯(lián)劑所得到的瀝青制劑在135°C下測(cè)得的瀝青粘 度。
[0083] 圖2提供了含有不同量的如上所述的離子交聯(lián)劑的SG0-改性的苯乙烯丁二烯膠 乳的SHRP高溫（°C)。如該圖所示，每個(gè)樣品的SHRP高溫都超過76°C，這比不含分散體的 NUSTAR64-22瀝青的SHRP高溫高出兩個(gè)性能等級(jí)。
[0084] 將用于制備實(shí)施例1的交聯(lián)產(chǎn)物的上述方法進(jìn)行以下改變：不使用SG0或離子交 聯(lián)劑（比較實(shí)施例1或CE1);使用SG0,但不使用離子交聯(lián)劑（比較實(shí)施例2或CE2);以及 使用SG0和2. 1重量％的硫系交聯(lián)劑（比較實(shí)施例3或CE3)。實(shí)施例2-20通過與上述實(shí) 施例1相同的方法制備，不同之處在于苯乙烯和丁二烯的量、固體級(jí)低聚物的量或交聯(lián)劑 的量和類型。這些實(shí)施例提供于下表1中。利用NUSTAR 64-22和上述步驟制備瀝青制劑。
[0085]表1
[0086]
[0088] 圖3提供了所得到的瀝青制劑在135°C下測(cè)得的瀝青粘度。
[0089] 圖4提供了所得到的瀝青制劑的SHRP高溫（°C)。如該圖所示，使用BAC0TE20、 PROTECZZA或ZINPLEX-15離子交聯(lián)的SG0-改性的苯乙烯丁二烯膠乳具有通常超過76°C 的SHRP高溫，并因此相比于比較實(shí)施例有顯著地改進(jìn)。對(duì)于那些使用基于鋯的離子交聯(lián)劑 的實(shí)施例，提高是特別明顯的。使用環(huán)氧硅烷交聯(lián)劑（SILANEZ-6040)交聯(lián)的SG0-改性的 苯乙烯丁二烯膠乳也具有通常超過76 °C的SHRP高溫。
[0090] 在混合和再加熱之后，對(duì)如上所述的基于實(shí)施例1的具有不同量的離子交聯(lián)劑的 瀝青制劑（實(shí)施例1A-1F)的質(zhì)地進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果在表2中提供。
[0091]表 2
[0092]
[0093] 下表3示出了實(shí)施例1A-1F的彈性恢復(fù)結(jié)果和質(zhì)地。使用延度計(jì)依據(jù)ASTMD6084 ProcedureB測(cè)試程序所描述的步驟確定這些數(shù)值。表4提供這些測(cè)試的質(zhì)地等級(jí)。
[0094]表 3
[0095]
[0096] 表4 :質(zhì)地標(biāo)準(zhǔn)
[0097]
[0098] 表3中所有的ER值都高于50%，這是美國(guó)許多州的交通運(yùn)輸部門要求的最低值。
[0099] 下表5示出了使用替代性的瀝青（MARATHON64-22)代替NUSTAR64-22的實(shí)施例 1F的彈性恢復(fù)結(jié)果和質(zhì)地。比較實(shí)施例4說明了通常用于瀝青改性的市售的苯乙烯-丁二 烯膠乳具有相同的數(shù)據(jù)。
[0100]表 5
[0101]
[0102] 如表6所示，評(píng)價(jià)了實(shí)施例1F的SHRP高等級(jí)和低等級(jí)、粘度和極限低溫和極限高 溫。對(duì)照組是未改性的NUSTAR64-22。比