[发明专利]含交联剂的聚合物改性沥青及其制备方法

说明书

背景技术

用于铺路和屋面板的多种聚合物改性沥青组合物以及制备多种聚合物改性沥青的方法是已知的。聚合物改进沥青性质的程度取决于聚合物与沥青的相容性，例如，在贮存过程中沥青与聚合物的混合物中的聚合物不分离。高度相容或增容的聚合物能更有效地提供改善的性质。广泛的添加剂已用于“交联”聚合物或沥青中，由此使混合物相容。例如，硫磺是一种众所周知的交联剂(美国专利第4,145,322号和美国专利第4,242,246号)。标准方法为首先向沥青中添加聚合物，接着进行混合，然后加入交联剂。在某些情况下，沥青中先添加硫磺，然后以某种方式将聚合物添加到沥青和硫磺中(美国专利第5,672,642号和美国专利第7,037,961号)。在某些情况下，硫磺添加到一部分沥青中，聚合物添加到另一部分沥青中，并随后混合两部分中的某些部分(美国专利申请第12/242,579号)。

用可交联聚合物和多磷酸改性的沥青以及制备多种改性沥青组合物的方法(其中添加到沥青中的第一改性剂是聚合物或磷酸)包括：美国专利第5,880,185号、美国专利第6,011,095号、美国专利第7,495,045号，和美国专利申请第11/809,086号。现有技术中认识到添加顺序会导致具有可接受的流变性能的成本效益的改性沥青。

发明概述

本发明提供制备交联的、聚合物改性沥青的方法。该方法包括首先加热沥青。然后向加热的沥青添加交联剂并混合沥青和交联剂形成沥青-交联剂混合物。然后将可交联聚合物和酸添加到沥青-交联剂混合物中。可不考虑顺序地相继添加可交联聚合物和酸。也可同时添加可交联聚合物和酸。不管添加的顺序，可交联聚合物和酸与沥青-交联剂混合物混合形成交联的、聚合物改性沥青。已发现首先添加交联剂的该添加顺序生成了具有改进性能的交联的、聚合物改性的沥青。

本发明还提供沥青铺路组合物和沥青屋顶材料，其含有上述方法制备的交联的、聚合物改性的沥青。

本发明还提供制备铺路材料的方法。该方法包括首先制备上述方法制备的交联的、聚合物改性沥青。然后在环境温度下混合改性沥青与水和乳化剂形成沥青乳液。接着使乳液铺展需要的厚度，然后再进行破乳。

附图说明

图1显示了根据实施例1、2和3的沥青配方的组合说明和数据，比较了添加剂和改性剂的加入顺序如何影响多重应力蠕变恢复(MSCR)测试测量的性质。

发明详述

在此提供制备改进的交联的、聚合物改性的沥青组合物的方法，所述沥青组合物包含沥青、可交联聚合物、交联剂和酸。令人惊奇地发现当在添加聚合物和酸之前，交联剂添加并混合到沥青中时，观察到至少以下性能得以改善：(a)由多重应力蠕变恢复(MSCR)测试测定的恢复率(％)增加，说明沥青的改进的弹性响应，和(b)由MSCR测定的不可恢复蠕变柔量(non-recoverable creep compliance)J_nr普遍下降，表明改进的抗车辙性。这些改进是使用与添加到沥青中的第一改进剂为多磷酸的方法中相同量的交联剂得到的。从而，由于使用相同量的交联剂，因此本发明方法提供改进的沥青特性，而避免任何由添加大量的交联剂(1％或更高)导致的经济损失或性能下降。当在聚合物之前添加交联剂时观察到的性能的改进是惊人的，因为本领域技术人员可能预期这种添加顺序会导致在添加聚合物之前交联剂被消耗或反应，从而无法使聚合物交联。

因此，在某些实施方式中，聚合物改性的沥青是通过加热沥青并向沥青中添加交联剂来制备的。沥青和交联剂混合在一起，形成沥青-交联剂混合物。然后向该沥青-交联剂混合物添加交联聚合物和酸。

定义

除非另有定义，在此所用的全部技术和科学术语具有本发明所属技术领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。对于在此引入的或其他地方找到的任何专利或非专利文献在某种程度上与此处提供的公开不一致时，应理解以本公开为准。

除非另有说明，如在此所用的，术语“组合”或词组“其组合”是指“集合的成员或集合的任何子集，而不管顺序”。例如，当列出项目A、B和C的集合时，其组合是：A和B，A和C，B和C，A、B和C，而不管其顺序。对于项目可以是“化学组合”的程度，在此的组合不排除发生化学组合，但不要求待组合的项目是化学组合的。

如在此所用的，术语“乳液”，当用于“乳化的沥青”的上下文中时，指的是在用乳化剂处理的连续水相中，极小沥青颗粒(例如，直径为约5微米到约10微米和更小的颗粒)的分散体。