[发明专利]制备沥青粘合剂的方法、沥青组合物及其制备方法和由其构造的路面

说明书

技术领域

本发明总体上涉及沥青（asphalt）的抗剥落剂。更具体地，本发明涉及用作抗剥落剂的聚硅氮烷以及制备聚硅氮烷和沥青粘合剂以及包含聚硅氮烷的组合物的方法。 

背景技术

聚硅氮烷是其中硅原子和氮原子形成基础骨架的聚合物。因为每个硅原子可以结合多个氮原子且每个氮原子可以结合多个硅原子，从而可以形成复杂的链、环以及大分子。 

由氯硅烷生产聚硅氮烷是广泛已知的并且记录在文献中。 

可以通过使氨与氯硅烷反应来合成聚硅氮烷。在该氨解反应中，产生大量的氯化铵并且必须从反应混合物中去除。如下进行反应： 

RSiCl₂+3NH₃→1/n[RSi–NH]n+2NH₄Cl。 

在实验室中，通常在无水有机溶剂中进行反应，因为在水或湿气存在下聚硅氮烷发生分解，并且通过过滤从反应物质中去除氯化铵。 

根据液体氨过程，将氯硅烷或氯硅烷混合物同时添加至过量的液体氨。将得到的氯化铵溶解在液体氨中并且与聚硅氮烷进行相分离。 

还努力地使用这种化学方法来由工业中称为直接法残余物或DPR的氯硅烷废料生产有价值的聚硅氮烷。 

直接法或“Rochow法”是指通过Grignard试剂RMgCl由Me--Cl制造氯硅烷的间接方式。这种方法由Rochow在美国专利号US2,380,995中以及由Barry等人在美国专利号US2,488,487中进行描述。作为直接法的结果，在副反应中产生数种氯硅烷单体和低聚物。副产物单体通常由甲基三氯硅烷、三甲基氯硅烷以及甲基二氯硅烷的混合物组成。低聚物包括二硅烷、硅杂亚甲基类（硅甲撑，silmethylenes）和聚硅杂亚烷基类（polysilalkylenes）的高沸点混合物，也称为“直接法残余物”或“DPR”。该高沸点馏分还可以包含颗粒状的硅和金属或它们的混合物。直接法产生最大的有机硅烷副产物流中的一种并且通常认为是废料流（由于氯硅烷缺少足够的商业用途以及由于该混合物的组成）。 

迄今，Clarke等人在美国专利号US3,853,567中以及Baney等人在美国专利号US4,314,956中已经评价了由DPR生产的聚硅氮烷用于生产聚硅氮烷中间体、前陶瓷材料和陶瓷材料。在美国专利号US4,395,460中Gaul在高温下用氨处理含氯二硅烷从而制造硅氮烷聚合物。本发明将聚硅氮烷直接用于沥青中作为粘合促进剂，或抗剥落剂。Abel等人在美国专利号US6,329,487中描述了使用过量的氨来分离氯化铵盐和聚硅氮烷的方法。含沥青的材料，有时称为地沥青（bitumen）或称为沥青粘合剂，用作沥青中的粘合剂来铺设道路和其他表面并且用在其他建筑材料例如屋顶材料、涂层、防水应用、密封剂等中。可以用于本发明的组合物和方法中的地沥青样品包括天然地沥青、焦性地沥青（pyrobitumens）以及人造地沥青。特别优选的地沥青是用于车行道的那些，例如沥青（asphalt）或软沥青（malta）。 

抗剥落剂，更通常地也称为粘合促进剂，用于改善沥青膏（asphalt cement）和集料（聚集体，aggregate）之间的结合，将它们混合用于道路铺设应用。这些材料还用于抑制沥青铺设中湿气的损害作用。粘合促进剂 最通常地用于热混合沥青（HMA）。在其他应用中，抗剥落剂可以用于沥青密封剂。 

几乎所有抗剥落剂都是沥青添加剂（与集料预涂层相对），并且可以直接地影响沥青的流变学。具有较低粘度的任何添加剂可以造成沥青混合物的粘度共同降低。 

湿气损害，也称为剥落，是由于沥青粘合剂和集料之间的粘附力丧失和/或沥青粘合剂内的凝聚力丧失而引起的。用于防止这种破坏的措施包括将抗剥落剂添加至HMA混合物。自二十世纪七十年代以来，由于剥落造成的HMA路面的过早损坏成为国家高速公路局的主要问题。 

沥青中抗剥落剂用于在湿气存在下降低沥青剥落的效用可以定义为它们如何减少或防止沥青与无机集料的粘附力损失。高效的抗剥落剂可以延长路面的使用寿命，否则它可能由于湿气诱导的损害作用而损坏。 

本发明基于以下研究，即得出的结论是聚硅氮烷，包括由氯硅烷和氯硅烷废料如DPR生产的那些，当在沥青中混合时是稳定的和有利的。 

发明内容

根据通过本发明的说明书可以清楚的本发明的各种特征、特性和实施方式，本发明提供了制备沥青粘合剂的方法，所述方法包括以下步骤： 

使至少一种类型的氯硅烷与氨反应以产生聚硅氮烷；以及 

使聚硅氮烷与沥青粘合剂结合。