[发明专利]具有降低的硫化氢排放的沥青组合物

说明书

技术领域

本发明涉及沥青组合物和包含所述沥青组合物的沥青混凝土(asphalt)组合物。本发明还涉及沥青组合物的制备方法和沥青混凝土组合物的制备方法。

发明背景

在道路建造和道路铺设工业中，成熟实用的方法是利用热的液体沥青涂覆集料(aggregate)材料，例如沙子、砂砾、碎石或其混合物，在其还热的时候将涂覆的材料在路基或先前建造的道路上铺展为均匀层，并通过重压路机滚压来将均匀层压实，以形成表面光滑的道路。

沥青与集料材料例如沙子、砂砾、碎石或其混合物的组合被称作“沥青混凝土”。沥青，也被称作“沥青混凝土粘合剂”，通常是一种含有沥青质、树脂和溶剂的液体粘合剂。

本领域中已知可以将硫与沥青混合以应用于道路建设和道路铺设工业中。硫改性的沥青通过用单质硫替换常规粘合剂中的沥青的一部分来配制。

在沥青中使用硫时所遇到的一个问题是形成不期望的硫化氢，其由沥青和硫之间在高温下的脱氢反应产生。

即使来自含硫沥青混凝土的低排放量的硫化氢——意味着使用硫改性沥青配制沥青混凝土，其中单质硫已被用来代替沥青的一部分——也对铺设项目造成排放损害。这是由于在地窖储存过程中和在卡车运送到铺设现场过程中，松散的铺设混合物中的空气空隙中的硫化氢气体浓度逐渐增加至高水平。随着混合物被从运送卡车上丢下或随着对混合物进行机械混合而使混合物中的空气囊打开时，“存储”的气体被释放。

由于使用大量的硫，尤其是在含硫沥青混凝土具有高硫-沥青重量比，例如高至1∶1时，硫化氢的排放是严重的问题。因此，有必要减少在含硫沥青混土中形成和排放不希望的硫化氢。

已经作出了各种尝试以从硫改性沥青和沥青混凝土组合物中减少硫化氢的排放。然而，仍需要进一步改进。

发明概述

现发现通过将选定的马来酰亚胺化合物掺入到包含显著量的硫的沥青和沥青混凝土组合物中，可以实现硫化氢的排放显著减少。

因此，本发明提供了这样一种沥青组合物，其包含20重量％至99.9重量％的沥青和0.01重量％至10重量％的马来酰亚胺化合物，并且还包含0.5-75重量％的硫。本文所有的重量百分数基于沥青组合物的重量，除非另有具体说明。

本发明的另一个方面提供了沥青混凝土组合物，其包含本申请要求保护的沥青组合物以及填料和/或集料。

本发明的另一个方面提供了制造本发明的沥青组合物的方法，所述方法包括以下步骤：

(i)加热沥青；

(ii)将这样得到的热沥青和量在0.5重量％到75重量％的范围的硫混合；

其中在所述步骤(i)或(ii)的至少一个中加入0.01重量％至10重量％的马来酰亚胺化合物，所有重量％基于所述沥青组合物的重量。

本发明的再另一个方面提供了制造本发明的沥青混凝土组合物的方法，所述方法包括以下步骤：

(i)加热沥青；

(ii)加热集料；

(iii)在混合单元将所述热沥青和所述热集料混合，以形成沥青混凝土组合物；

其中在所述步骤(i)、(ii)或(iii)的至少一个中加入0.5重量％至75重量％的硫；并且在所述步骤(i)、(ii)或(iii)的至少一个中加入0.01重量％至10重量％的马来酰亚胺化合物；所有重量％基于所述包含沥青、马来酰亚胺化合物和硫的沥青组合物的重量。

本发明的再另一个方面提供了马来酰亚胺化合物用于减少沥青组合物中硫化氢的排放的用途，其中基于沥青组合物的重量，所述沥青组合物包含20重量％至99.9重量％的沥青和0.01重量％至10重量％的马来酰亚胺化合物，并另外包含0.5-75重量％的硫。

发明详述

本文中沥青组合物的第一基本成分是沥青。沥青可以选自宽范围的沥青化合物。然而现有技术的一些文件规定，沥青在用于铺路应用以前必须经过吹制，而在本发明的组合物中不需要这种要求。所以，可应用的沥青可以是直馏沥青、热裂化残渣或沉淀沥青，例如来自丙烷。虽然不是必要的，但沥青也可经过吹制。可以通过用含氧气体例如空气、富氧空气、纯氧气或任何其他含有分子氧和惰性气体(例如二氧化碳或氮气)的气体处理沥青来进行吹制。吹制操作可以在175-400℃，优选200-350℃的温度下进行。或者，吹制处理可以利用催化过程进行。在这种过程中合适的催化剂包括氯化铁、磷酸、五氧化二磷、氯化铝和硼酸。使用磷酸是优选的。