[发明专利]使用粒状生胶的改性沥青粘合剂材料和制造改性沥青粘合剂的方法

说明书

在先申请的交叉参考

本专利申请按照35U.S.C.§119(e)规定要求于2005年5月2日提交的、题为“使用粒状生胶的改性沥青粘合剂材料和制造改性沥青粘合剂的方法(Modifed Asphalt Material Using Crosslinked Crumb Rubberand Method of Manufacturing the Modified Asphalt Binder)”的美国临时专利申请No.60/677,040的优先权，在此特意将其全文引入本文作为本公开的一部分。

发明领域

一方面，本发明涉及含沥青的沥青粘合剂材料，所述材料通过添加粒状生胶或废轮胎胶粉而改性。第二方面，本发明涉及生产包含粒状生胶或废轮胎胶粉的改性沥青粘合剂的方法。本发明的改性沥青粘合剂包括纯沥青、粒状生胶、一种或多种合成聚合物和一种或多种酸。粒状生胶可以从回收的卡车和/或汽车轮胎中获得。

在沥青粘合剂中添加粒状生胶可以改善沥青粘合剂在高温或低温下的稠度和性能。特别地，本发明的改性沥青粘合剂呈现改善的弹性行为，产生使用改性沥青粘合剂的道路或其它铺设表面的性能改善。通过使用改性沥青粘合剂，改善了道路抗永久形变、抗疲劳开裂和抗热开裂。

背景技术

在此和在权利要求中使用的短语“沥青粘合剂”是指含沥青材料，有时是指柏油，其用作沥青中的粘合剂，用于铺设道路或其它表面或用于其它建筑材料如屋顶材料、涂料和水密封胶。可用于本发明组合物和方法的柏油的实例包括天然柏油、焦性柏油和人造柏油。特别优选的柏油是用于车道的那些，如沥青或软沥青。沥青铺路材料通过混合沥青粘合剂与集料而制备。

在此和在权利要求中使用的短语“粒状生胶”是指粒度小于大约5mm的橡胶粒子，优选粒度小于大约2mm。粒状生胶可以从磨碎的旧卡车轮胎或汽车轮胎获得，或从任何其它合适的废胶粉源而获得。

此前，公布号WO04/081098、标题为“含柏油的粘合剂及其生产方法(Bituminous Binder and Method for the Production Thereof)”描述了在沥青粘合剂中使用粒状生胶和多磷酸。如该公布的专利申请所述，通过将0.5wt％至5wt％的多磷酸、和0.5wt％至25wt％的粒状生胶(或废轮胎胶粉)与含柏油的沥青粘合剂混合，可有利地改变沥青粘合剂的性能而不增加旋转粘度，这样，该混合方法需要高温条件。

沥青粘合剂常常用于环境条件变化大的用途中，特别是当用于路面时。因此，所虑及的是沥青粘合剂在高温和低温条件下的性能。在低温下，一些粘合剂材料变脆，由于热应力引起长的横向裂缝。在较高温度下，沥青粘合剂变得更具流体性(即粘度较低)，由于车辆经过表面，这可导致路面车辙。抗疲劳和抗冲击、以及在铺路应用中沥青粘合剂对集料的粘附性是特定的粘合剂性能，其在特定应用中也是必须考虑的。

一些沥青粘合剂可能需要相对高的弹性行为，例如在相应的沥青铺路混合物用于高交通流量和高负载区域的情况下。单独或与多磷酸组合使用的粒状生胶(或废轮胎胶粉)，不能充分改善沥青铺路混合物用于高流量和高负载的弹性行为。当需要高弹性时，必须将大量粒状生胶添加到沥青粘合剂中。这可导致不希望的旋转粘度增加，以及与粘合剂储存相关的问题。

因此，本发明的目的其中之一是提供一种沥青粘合剂材料，所述材料具有相对高的弹性、可接受的旋转粘度、并且可储存足够的时间。本发明的另一个目的是提供具有这些性能的沥青粘合剂的制备方法。

发明概述

一方面，本发明涉及一种改性沥青粘合剂材料，所述材料包括沥青、粒状生胶、一种或多种合成聚合物和一种或多种酸。在本发明的一个实施方式中，通过添加0.5wt％至30wt％的一种或多种合成聚合物、0.5wt％至25wt％的粒状生胶和0.05％至5％的一种或多种酸，对纯沥青进行改性。在标准弹性回复测试如在AASHTO T51、ASTM D6084-04、NLT329或其它标准测试中提出的测试方案下，本发明的沥青粘合剂通常具有大约10％至大约90％的弹性回复率。

另一方面，本发明涉及生产改性沥青粘合剂材料的方法，所述材料包括沥青、粒状生胶、一种或多种合成聚合物和一种或多种酸。

再一方面，本发明的改性沥青粘合剂可以与水和乳化剂混合，以形成乳液。乳化的沥青粘合剂可以与集料混合、铺展以形成期望厚度的层，并且可以将乳液破乳以形成沥青路面。或者，乳化的沥青粘合剂可以铺展在表面上，集料可以铺在乳化的粘合剂上方，并且可以将乳液破乳。