[发明专利]包含阳离子有机硅化合物的沥青-矿物组合物

说明书

技术领域

本发明涉及适用于铺路或铺面建筑的沥青和沥青-矿物组合物。所述组合物包括至少一种阳离子有机硅化合物并且显示出改进的沥青粘合剂对混凝料的粘合性。

背景技术

沥青是一种用于制备铺路和铺顶材料的普通材料。已将各种各样的化合物加入到沥青铺面组合物中，以尝试改进沥青对混凝料的粘合性/润湿性。

包括硅烷的各种各样的硅化合物已用于浸渍和表面处理玻璃纤维，以促进各种有机树脂如聚酯树脂、环氧树脂或酚醛树脂的粘合，以及用于表面处理织物、皮革、陶瓷和玻璃材料。

已经发现沥青对硅质表面的粘合性可以通过先用甲基氯硅烷混合物的蒸气处理所述表面而得以显著改进。然而，这个对混凝料表面施用硅烷的奇异方法在大规模应用中是不实用的。Sanderson, F. C., “Methylchlorosilanes as Anti-stripping Agents”. Proceedings, Highway Research Board, 31, 288 (1952)。

US 2,570,185公开沥青的涂覆性能和抗剥落性能通过向沥青中添加氨基烷氧基硅烷与含有至少6个碳原子的高分子量脂族伯胺的反应产物而得以改进。US 2,570,185中所示的硅烷的唯一实例是二叔丁氧基二氨基硅烷。US 2,985,678公开硅化合物中更高级的烷基或芳基基团逐渐地降低所述化合物的稳定性。但是，据显示，叔丁基提高了硅化合物的稳定性，即使是在含有长链烷基如月桂基的硅化合物中。

德国专利800,685教导式SiR_mX_n的硅烷作为沥青粘合剂，其中X代表卤素或烷氧基，R代表有机残基，并且m和n代表1-3的整数。R的具体实例包括甲基、苯基和2-氯亚乙基。US 4,036,661公开了使用各种有机官能硅烷作为用于沥青-矿物组合物的粘合促进剂。US 5,130,354公开了使用硅烷官能化聚合物作为用于铺路的沥青混凝土混合物的粘合促进剂。US 4,170,484和US 4,038,096公开了使用硅烷改进沥青对矿物混凝料的粘合性。

然而，硅化合物的热稳定性也是首要重要的。也就是说，高度希望所述化合物不仅促进沥青对矿物混凝料的粘合性，而且还在宽温度范围内和延长的时间期间保持稳定。除此以外，还高度希望粘合促进剂无需奇异的施用方法就能够使用。为了适用于铺路材料，沥青-硅化合物混合物应该是可在沥青中混合的并且在随后的加工中保持是混合的。在加工期间和在由于风化作用的长期老化期间，所述化合物必须是对氧化稳定的。硅化合物改性的沥青在高于180℃的温度的稳定性是主要的考虑因素。较低的蒸气压、较高的沸点和在150℃-180℃的氧化稳定性对于改进的性能是重要的。

使用有机硅烷的一个缺点是，如果与沥青混合时它们不能耗尽并且不能与混凝料表面完全反应。因此，总是需要用硅烷预处理混凝料，以获得粘合促进剂的所需效果。预处理混凝料是不实用的并且是实施起来非常昂贵的。

除了硅烷，传统上还一直使用长链叔胺和季胺作为沥青中的添加剂来改进沥青混凝土的粘合性。这些产品以沥青的0.5 wt%-3 wt%胜任。然而，这些化合物具有增加车辙的缺点并且具有差的抗疲劳性和借助润湿和物理粘结机理的功能。另外，由于可获得性和可持续性问题，以及需要最小化消费及良好品质混凝料和沥青的渐增的缺乏，仍需要具有进一步改进的粘合性和/或降低的对潮湿的敏感性的沥青-矿物组合物。

发明内容

本发明通过提供具有改进的沥青和混凝料之间的粘合性的沥青组合物和沥青-矿物组合物而满足了至少某些上述需求。所述沥青组合物和沥青-矿物组合物包括至少一种阳离子有机硅化合物。所述阳离子有机硅化合物优选以沥青的0.001-5 wt%存在于组合物中。

在一方面，本发明提供了包括与沥青混合的至少一种阳离子有机硅化合物的沥青组合物。所述沥青组合物显示出改进的对各种各样混凝料的粘合性。在某些实施方案中，阳离子有机硅化合物具有选自下列的式子：

Y_3-aSi(R¹_a)R²N⁺R³R⁴R⁵X^-，