專利名稱：瀝青粘合劑混合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種瀝青粘合劑混合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
瀝青混料(asphalt)是瀝青(bitumen)或?yàn)r青粘合劑同礦物質(zhì)的混合物，并可能還加有其它物質(zhì)或添加劑。對(duì)于天然瀝青混料而言，其中的粘合劑是通過作為自然過程的石油易揮發(fā)成分蒸發(fā)并且難揮發(fā)殘余物氧化聚合作為自然過程而形成的，例如千里達(dá)(Rrinidad)天然瀝青混料、黑瀝青、硬瀝青。有些天然瀝青混料中還含有1-46％m(質(zhì)量百分比)含量不等的礦物質(zhì)?！盀r青混料”一詞有時(shí)用的并不準(zhǔn)確。這是因?yàn)樵撛~的英語詞源造成的。另一方面，還有工業(yè)生產(chǎn)的瀝青混料，其中通過石油化工生產(chǎn)的瀝青或者是合成石油瀝青(也被稱為精細(xì)瀝青或筑路瀝青)是工業(yè)化生產(chǎn)的，混有礦物質(zhì)。已知在千里達(dá)島的瀝青湖中天然瀝青混料中礦物質(zhì)的平均含量為46％m，并且天然瀝青的含量為54％m。
瀝青混料的一個(gè)重要技術(shù)應(yīng)用涉及到表面鋪裝(公路，機(jī)場(chǎng)等)。為了改善筑路瀝青的性能，例如以聚合物改性瀝青的方式，已經(jīng)進(jìn)行了多方面不懈的努力。在實(shí)際應(yīng)用中，常常使用筑路瀝青、聚合物改性瀝青和天然瀝青混料的混合物，但是在這種情況下，天然瀝青混料的最小比例是形成高質(zhì)量瀝青混合物的一個(gè)重要的先決條件。就其應(yīng)用技術(shù)而言，對(duì)于改進(jìn)這種粘合劑混合物的需求一直存在。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新的瀝青粘合劑混合物及其制備方法。具體包括
1.一種瀝青粘合劑混合物，其包含筑路瀝青、天然瀝青混料以及任選的常規(guī)添加劑，其特征在于，相對(duì)于筑路瀝青、天然瀝青混料和乙烯共聚物瀝青的總和，乙烯共聚物瀝青的含量為0.1-15％m。
2.根據(jù)上述項(xiàng)目1的粘合劑混合物，其特征在于，筑路瀝青是根據(jù)DIN EN 12591的針入度類型30/45，50/70或70/100。
3.根據(jù)上述項(xiàng)目2的粘合劑混合物，其特征在于，其組成為78-97％m的筑路瀝青，2-20％的天然瀝青混料，和余量的乙烯共聚物瀝青。
4.根據(jù)上述項(xiàng)目2的粘合劑混合物，其特征在于，其組成為83-92％m的筑路瀝青，7-15％的天然瀝青混料，和余量的乙烯共聚物瀝青。
5.根據(jù)上述任一項(xiàng)目的粘合劑混合物，其特征在于天然瀝青混料是千里達(dá)湖瀝青混料。
6.根據(jù)上述項(xiàng)目4的粘合劑混合物，其特征在于，蠟含量為0.5-10％m。
7.一種用于制備根據(jù)前述任一項(xiàng)的瀝青粘合劑混合物的方法，其特征在于，通過攪拌混合筑路瀝青和天然瀝青混料，并向得到的混合物中攪拌加入乙烯共聚物瀝青。
8.根據(jù)上述項(xiàng)目7的方法，其特征在于，攪拌和混入操作是在90-260℃的溫度下實(shí)施的。
9.根據(jù)上述項(xiàng)目7或8的方法，其特征在于，攪拌和混入操作是以230-270分鐘-1的攪拌速度在籠式攪拌機(jī)中進(jìn)行的。
10.根據(jù)上述項(xiàng)目6-9中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，混合筑路瀝青和天然瀝青混料的操作進(jìn)行8-12分鐘，在乙烯共聚物瀝青中的攪拌操作進(jìn)行13-17分鐘。通過上述項(xiàng)目1中所述的瀝青粘合劑混合物和上述項(xiàng)目7所述的方法，實(shí)現(xiàn)了上述目的。
本發(fā)明的主題是一種瀝青粘合劑混合物，其包含筑路瀝青、天然瀝青混料以及任選的常規(guī)添加劑，其特征在于，相對(duì)于筑路瀝青、天然瀝青混料和乙烯共聚物瀝青的總和，乙烯共聚物瀝青的含量為0.1-15％m(質(zhì)量百分比)。
所用的術(shù)語“乙烯共聚物瀝青”(通常簡(jiǎn)稱為‘ECB’)指一類瀝青改性聚乙烯共聚物，其中以混合物的方式，瀝青均勻地結(jié)合在聚合物矩陣中?；旌衔锟梢允强蓾沧㈩w粒形式。DIN 16729作為其規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。例如市售的Lucobit AG的產(chǎn)品‘Lucobit’。Moore & Munger，Inc，由于可與其相比較美國的‘Sasobit’也受到關(guān)注。但是Sasobit不是ECB，而是FT蠟(Fisher-Tropsch蠟)。在本申請(qǐng)中，在三個(gè)實(shí)施例中平行使用了Sasobit。結(jié)果記載在本文中。
例如，在路面上建筑構(gòu)造和路面下土木工程中使用ECB材料用于密封目的是已知的并已有記載。在本專利申請(qǐng)的開發(fā)過程中，考察了各種用于特定鋪裝(公路、機(jī)場(chǎng)等)的ECB材料的適宜性，結(jié)果驚奇地發(fā)現(xiàn)向?yàn)r青粘合劑混合物中加入ECB，可以出人意料地增強(qiáng)粘合劑混合物的機(jī)械/熱性能。正如將在后文中對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的討論，尤其是根據(jù)DIN EN 12591的軟化點(diǎn)得到了改善(即提高)，針入度也得到了改善(即減小)。具有ECB添加劑的粘合劑混合物通常比制備它的筑路瀝青好至少一個(gè)針入度級(jí)別(針入度)。環(huán)球軟化點(diǎn)(R&B SP)也是如此。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，筑路瀝青是根據(jù)DIN EN 12591的針入度類型30/45、50/70或70/100，并且其組成優(yōu)選是78-97％m筑路瀝青、2-20％m天然瀝青混料、余量為乙烯共聚物瀝青。另一種優(yōu)選的組成是83-92％m筑路瀝青、7-15％m天然瀝青混料、余量為乙烯共聚物瀝青。根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的構(gòu)造，天然瀝青混料為千里達(dá)湖瀝青混料(TLA)。
本發(fā)明的主題還涉及瀝青粘合劑混合物的制備方法。其特征在于，通過攪拌混合筑路瀝青和天然瀝青混料，并向得到的混合物中攪拌加入乙烯共聚物瀝青?；烊氩僮骺梢栽?0-260℃的溫度下進(jìn)行的。對(duì)于攪拌和混入操作，適宜的是通過籠式攪拌機(jī)以230-270分鐘-1的攪拌速度進(jìn)行。優(yōu)選混合筑路瀝青和天然瀝青混料的操作進(jìn)行8-12分鐘，在乙烯共聚物瀝青中的攪拌操作進(jìn)行13-17分鐘。


結(jié)合后文的實(shí)施例以及附圖，更容易理解本發(fā)明的特征與優(yōu)點(diǎn)以及可能的用途。其中圖1-8顯示實(shí)施例1-8的試樣在13℃的力-位移延度。
圖9和10顯示比較實(shí)施例1和2的試樣在13℃的力-位移延度。
圖11顯示實(shí)施例9-11的試樣在13℃的力-位移延度。
具體實(shí)施例方式
對(duì)于后文中的描述，“更硬”表示，根據(jù)EN DIN 12591，該筑路瀝青屬于比與之相比的筑路瀝青具有更低的針入度和更高的環(huán)球軟化點(diǎn)(R&B SP)的類型。
實(shí)施例1-8制備了8種粘合劑混合物，其分別包含筑路瀝青30/45和50/70作為筑路瀝青、更高量的作為可溶瀝青的天然瀝青混料和更高量的添加劑。其組成列于表1中(具體的數(shù)字代表％m)。添加劑分別是Lucobit(ECB)和Sasobit。
在籠式攪拌機(jī)中進(jìn)行制備，其中首先加入筑路瀝青和天然瀝青混料TLA并在160℃以250min-1混合10分鐘。然后加入Lucobit或Sasobit，并在160℃以250min-1混合15分鐘。
測(cè)定制備的粘合劑混合物的環(huán)球軟化點(diǎn)(R&B SP)、針入度、斷點(diǎn)以及力延度。結(jié)果也列于表1中。
實(shí)施例9-11制備了三種粘合劑混合物，其包含筑路瀝青70/100作為筑路瀝青、天然瀝青混料(TLA)和更高量的Lucobit形式的乙烯共聚物瀝青(ECB)。其組成和測(cè)量結(jié)果列于表1中(數(shù)字以％m表示)。按照與實(shí)施例1-8相同的方式制備。
比較實(shí)施例3無添加劑的純筑路瀝青70/100作為參照(見表1)。
對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論參考表1，Lucobit形式的ECB含量分別為1.5和3.0％的筑路瀝青30/45的軟化點(diǎn)分別為60.4和64.4℃，針入度分別為25和13*0.1mm，斷點(diǎn)分別為-5和-4℃，在13℃的延度分別為6和1cm，在13℃的最大延度分別為94和90N(實(shí)施例1和2)。加入0.8和1.5％m Sasobit的相應(yīng)值分別為61.6和67.4℃，19和15*0.1mm，-4和-4℃，6和1cm，以及120和74N(實(shí)施例3和4)，而比較實(shí)施例1的值為59.0℃、18*0.1mm、-7℃、7cm和87N。為了更清楚起見，對(duì)于實(shí)施例中的數(shù)據(jù)，比比較實(shí)施例更差的那些數(shù)據(jù)帶有下劃線。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加入3.0％m Lucobit(實(shí)施例2)時(shí)，只有兩個(gè)參數(shù)(斷點(diǎn)和延度)比比較實(shí)施例1更差。對(duì)于斷點(diǎn)，溫度差為3℃，對(duì)于延度而言，位移差值為6cm。在Sasobit的試驗(yàn)含量分別為0.8和1.5％m情況，每一情況各有三個(gè)參數(shù)更差，但涉及的是不同的參數(shù)(實(shí)施例3和4)。
對(duì)于筑路瀝青50/70，1.5％m含量的Lucobit(實(shí)施例5)導(dǎo)致所有考察的參數(shù)都得到改善。對(duì)于2.25和3.0％m(實(shí)施例6和7)，在13℃的延度分別變差了2和3cm。0.8％含量的Sasobit(實(shí)施例8)導(dǎo)致針入度(2*0.1mm)和斷裂溫度(溫差1℃)都變差。
基于表1中的數(shù)據(jù)，對(duì)于實(shí)施例1-8和比較實(shí)施例1-2的上述討論，表示基于筑路瀝青30/45和50/70的粘合劑混合物分別同不含任何添加劑的比較實(shí)施例之間的對(duì)比。對(duì)于結(jié)果要強(qiáng)調(diào)的是，與比較實(shí)施例相比，添加劑的加入導(dǎo)致多數(shù)的參數(shù)得到了改善，最顯著的是Lucobit的情形和筑路瀝青50/70的情形。結(jié)果最好的是加入約3.0％m Lucobit的筑路瀝青30/45和加入1.5％m Lucobit的筑路瀝青50/70。
對(duì)于添加劑的加入，表2顯示實(shí)施例1-8與根據(jù)DIN EN 12591的純(即未作改變)類型的比較。這意味著所用的參照并不是未加入ECB的粘合劑混合物，而是DIN EN 12591中包括的筑路瀝青20/30至160/220。對(duì)于相應(yīng)類型的軟化點(diǎn)(R&B SP)和針入度值，以及實(shí)施例1-11的相應(yīng)數(shù)據(jù)都有具體說明?？梢钥闯觯瑢?duì)于實(shí)施例1-4的R&B SP值在59.0-67.4℃范圍內(nèi)，針入度值在13-25*0.1mm范圍內(nèi)。DIN EN 12591最后的類型20/30，其范圍是55-63℃(R&B SP)和20-30*0.1mm(針入度)。因此實(shí)施例1-4的具體數(shù)值比類型20/30的那些“更硬”。類型20/30的R&B SP范圍在55-63，而實(shí)施例1-4在59.0-67.4范圍內(nèi)，即，具有更高的軟化點(diǎn)溫度。對(duì)于針入度也是如此，實(shí)施例1-4為13-25，而類型20/30為20-30。因此可以說，實(shí)施例1-4關(guān)于兩種參數(shù)(針入度和R&BSP)的數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)著不只一種類型的改善這些實(shí)施例的材料是由30/45類型獲得的，并且比20/30類型更硬。在DIN EN 12591中并不存在相應(yīng)的(更硬的)類型。根據(jù)DIN EN 13305的類型10/15是最相近的。
基于筑路瀝青50/70的實(shí)施例5-8的情形是類似的。根據(jù)DINEN 12591，材料的針入度為50-70*0.1mm，且R&B SP為46-54℃。實(shí)施例5-8的軟化點(diǎn)(R&B SP)為54.8-60.2℃，而針入度為23-37*0.1mm。因此R&B SP比一種類型更硬，而針入度比兩種類型均更硬。
同樣考慮基于筑路瀝青70/100的實(shí)施例9-11。這些實(shí)施例的材料的兩種參數(shù)均比一種相應(yīng)類型更硬。
圖1-11顯示力-位移延度。圖1-8涉及實(shí)施例1-8，圖9和10分別涉及比較實(shí)施例1和2。圖11涉及實(shí)施例9-11。這些圖表示拉伸試驗(yàn)中在各種情形的特性，也就是直至試樣斷裂時(shí)力的變化。延度(N最大值)是該變化中的轉(zhuǎn)變點(diǎn)。
實(shí)施例12和13制備了混合物，其組成如表3中所示。根據(jù)ZTV Asphalt-StB的1.6.2章，對(duì)混合物進(jìn)行具體的適應(yīng)性試驗(yàn)，從而評(píng)價(jià)對(duì)于變形、緊密度和低溫行為的耐受性?？疾旌圹E形成(痕跡深度)、低溫行為(在20.0和-20℃的彎曲拉伸強(qiáng)度)和緊密度(在110、120、130、140和150℃處的密度或空穴含量)。組成見表3，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4和5。
比較實(shí)施例4組成對(duì)應(yīng)于實(shí)施例9，但是僅包含筑路瀝青50/70(見表3)。同樣進(jìn)行了與實(shí)施例12和13相同的具體測(cè)試。
對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論實(shí)施例12與比較實(shí)施例4相比，實(shí)施例12的所有參數(shù)都優(yōu)于比較實(shí)施例4。痕跡深度平均降低了3.13mm，各情形中的0和20℃的彎曲拉伸強(qiáng)度升高了大約相同的值(分別為0.48和0.49)，在-20℃的值升高了大約兩倍(0.82，表4)。在110到150℃的范圍內(nèi)，密度從0.032升高到0.013g/cm3，而空穴含量降低了0.4-1.3％體積(表5)。
表1粘合劑混合物的組成和性能

注釋1)根據(jù)DIN EN 12591的筑路瀝青針入度類型30/45、50/70和70/1002)千里達(dá)湖瀝青混料3)分別以產(chǎn)品Lucobit R(ECB)和Sasobit的形式加入5)根據(jù)DIN EN 12591，1427以℃表示的環(huán)球法軟化點(diǎn)(R&B SP)6)根據(jù)DIN EN 12591，1426以0.1mm表示的在25℃的針入度7)根據(jù)Fraass的斷點(diǎn)規(guī)定厚度的粘合劑膜在預(yù)定的冷卻速度和彎曲負(fù)荷下被壓或熔融到試驗(yàn)板上，斷裂時(shí)以℃表示的溫度，DINEN 12593。
8)根據(jù)圖1-11，在力/位移曲線中，在試樣斷裂處以cm表示的位移距離9)根據(jù)圖1-11，在力/位移曲線中以N表示的最大力表2粘合劑混合物性能的改善

表3瀝青混料覆層的組成(％m)


表4瀝青混料覆層的痕跡深度和彎曲拉伸強(qiáng)度

表5瀝青混料覆層的密度和空穴含量*

*根據(jù)DIN 1996，第3部分在Marshall試樣體上進(jìn)行測(cè)量。
權(quán)利要求
1.一種瀝青粘合劑混合物，其包含筑路瀝青、天然瀝青混料以及任選的常規(guī)添加劑，其特征在于，相對(duì)于筑路瀝青、天然瀝青混料和乙烯共聚物瀝青的總和，乙烯共聚物瀝青的含量為0.1-15％m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的粘合劑混合物，其特征在于，筑路瀝青是根據(jù)DIN EN 12591的針入度類型30/45，50/70或70/100。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的粘合劑混合物，其特征在于，其組成為78-97％m的筑路瀝青，2-20％的天然瀝青混料，和余量的乙烯共聚物瀝青。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的粘合劑混合物，其特征在于，其組成為83-92％m的筑路瀝青，7-15％的天然瀝青混料，和余量的乙烯共聚物瀝青。
5.根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求的粘合劑混合物，其特征在于天然瀝青混料是千里達(dá)湖瀝青混料。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的粘合劑混合物，其特征在于，蠟含量為0.5-10％m。
7.一種用于制備根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求的瀝青粘合劑混合物的方法，其特征在于，通過攪拌混合筑路瀝青和天然瀝青混料，并向得到的混合物中攪拌加入乙烯共聚物瀝青。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，攪拌和混入操作是在90-260℃的溫度下實(shí)施的。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的方法，其特征在于，攪拌和混入操作是以230-270分鐘-1的攪拌速度在籠式攪拌機(jī)中進(jìn)行的。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-9中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，混合筑路瀝青和天然瀝青混料的操作進(jìn)行8-12分鐘，在乙烯共聚物瀝青中的攪拌操作進(jìn)行13-17分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種瀝青粘合劑混合物，其含有筑路瀝青、天然瀝青混料和任選的常規(guī)添加劑，其特征在于，相對(duì)于筑路瀝青、天然瀝青混料和乙烯共聚物瀝青的總和，乙烯共聚物瀝青的含量為0.1－15％m。根據(jù)一種實(shí)施方案，筑路瀝青是根據(jù)DIN EN 12591的針入度類型30/45、50/70或70/100。
文檔編號(hào)C09J123/08GK1978576SQ200610164529
公開日2007年6月13日 申請(qǐng)日期2006年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月5日
發(fā)明者安德烈亞斯·克諾比格 申請(qǐng)人:卡爾昂格威特特立尼達(dá)湖瀝青有限公司, 盧卡比特公司