[发明专利]用于沥青改性的苯乙烯－丁二烯共聚物与乙烯－丙烯酸酯共聚物和乙烯基蜡的共混物

说明书

发明领域

本发明涉及改性的沥青组合物。更具体地讲，本发明涉及包含乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物和蜡的聚合物改性的沥青组合物。

发明背景

沥青为得自石油产品蒸馏底部的物质，广泛用于铺设道路、公路、停车区、操场和需要人行或车行交通平坦通道的其他区域。沥青通常与石头共混，以制得用于铺设的复合铺设组合物。虽然通常石头为铺设组合物的主要部分，通常高达组合物的95％重量，但沥青对混合物提供了重要的性能。

沥青可看作是用于将石头固定在一起的粘合剂组合物。同时，沥青具有弹性，使得铺路材料在来往重量下变形后可恢复其初始形状。虽然弹性为沥青赋予的重要性能，但沥青的弹性不应使得铺路材料失去刚性。

可使用聚合物改性沥青以改进某些性能，包括防辙迹性、耐疲劳性和抗龟裂性。存在改性聚合物还可在铺设时改进抗剥离性(从骨料)。这些改进得自沥青弹性和刚性的提高，这些改进可由于加入聚合物而产生。

联邦政府(战略性公路研究项目或SHRP)制定了一组规格用于将沥青的性能分级。例如PG 58-34沥青应于58℃下防辙迹性好，且于-34℃下抗冷裂性好。认为该沥青为PG 58级。向沥青中加入聚合物显著增加较高的数值(即提供更高温度下的防辙迹性)和显著改进耐疲劳性。防辙迹性和耐疲劳性的改进得自刚性和弹性的提高。通过加入较少量(通常1-5％重量)聚合物实现这些提高。通过使用动态剪切流变仪测定相角和测定弹性恢复来测定沥青的弹性。使用动态剪切流变仪(DSR)测定沥青的刚性。测试细节见述于AASHTO(美国各州公路和运输工作者协会)的TP5。使用的实际测定法为G^*/sin d，为复数模量除以相角。对于PG 58级沥青，G^*/sin d值为1以上。沥青以6℃增量分级，例如PG 58、PG 64、PG 70和PG 76。对于给定的PG级，G^*/sin d值可超过1。例如PG 58沥青于58℃下的值为1.5，但仍为PG 58级，直至于64℃下测定G^*/sin d值为1。如果在这种情况下，则将该沥青分类为PG 64沥青。有时PG值记录为合格/不合格(pass/fail)。其中一个实例为G^*/sin d值为1.5的PG 58沥青。可记录为PG合格/不合格59.9。使用延展性试验计测定弹性恢复(ER)。将“哑铃状”沥青试样伸长至10cm，在中心切割，1小时后测定％恢复。根据ASTM D6084的规定，该测试通常在25℃下进行。

已知多种乙烯-烷基酯共聚物为沥青的改性剂。德国专利1,644,771公开和要求保护由5-95％重量的芳族石油沥青和95-5％重量的乙烯-丙烯酸酯共聚物组成的石油沥青组合物。所述共聚物部分为衍生自乙烯与1-40％重量的丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯共聚的乙烯-丙烯酸烷基酯或乙烯-甲基丙烯酸烷基酯共聚物，其中烷基包含1-8个碳原子。

美国专利5,306,700和5,556,900公开了用于道路铺设和屋顶涂覆的组合物，该组合物包含活性聚合物沥青添加剂，由于存在环氧官能团，该添加剂与沥青反应并与其相连。所述活性聚合物添加剂为通式为E/X/Y/Z的乙烯共聚物，其中E表示乙烯衍生的单元，构成共聚物的20-99.5％重量。X共聚单体存在的量可高达50％重量，例如为丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、乙烯基酯或烷基乙烯基醚。Y共聚单体存在的量为0.5-15％重量，例如为丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯或缩水甘油基乙烯基醚。任选Z共聚单体存在的量高达15％重量，且为这样的单体，例如一氧化碳、二氧化硫、丙烯腈等。特别值得一提的有活性三元共聚物乙烯-丙烯酸正丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(EnBAGMA)，已知该化合物(与沥青化学交联后)显著改进所得到的改性的沥青产品的弹性和刚性。