[发明专利]包含从碳水化合物的脱水获得的胡敏素的沥青组合物

说明书

一种沥青组合物，其包含集料和粘合剂材料，其中粘合剂材料包含胡敏素，胡敏素包含碳水化合物和/或5‑羟甲基糠醛和/或5‑羟甲基糠醛的醚或酯的含碳水不溶性脱水副产物。本发明还提供了用于沥青组合物的粘合剂材料，基于粘合剂材料的重量，其包含1至95wt％、优选5至60wt％的这样的胡敏素。本发明进一步提供这种胡敏素在制备用于沥青组合物的粘合剂材料中的用途，以及这种胡敏素作为粘合剂材料在沥青组合物中的用途。

技术领域

本发明涉及沥青组合物，尤其是包含形成这样的沥青组合物的粘合剂材料的可持续成分的沥青组合物。

背景技术

本说明书中的沥青组合物应当理解为包含粘合剂材料和集料的组合物。

道路趋于老化，且当老化的道路要被翻新时，将获得大量的再生沥青。从环境的角度出发，不期望将再生的沥青作为垃圾倾倒掉。因此，日益希望循环利用再生的沥青。尽管沥青的再生降低了沥青的碳足迹，更期望的是在沥青中使用可再生材料，即使它只是沥青的一部分。可再生材料可以与获自再生沥青的柏油一起使用，从而进一步提高环境接受度。

此处的可再生材料应被理解为生物来源的物质的组合物，如碳水化合物，而不是从石油、天然气、泥煤或煤等化石资源中获得或衍生的物质的组合物。

在唐森(Tang，Sheng)的“利用生物油ESP和妥尔油添加剂进行沥青改性(Asphaltmodification by utilizing bio-oil ESP and tall oil additive)”(2010)，爱荷华州立大学第11569号研究生论文中，已经提出使用在生物质热解中获得的油作为柏油的添加剂。这样的油通常还包括木质素降解产物、碳水化合物衍生的化合物和水。木质素可被描述为包含以不同方式连结在一起的苯基丙烷单元的无定形三维网状聚合物。它以其抗氧化特性而闻名。含木质素的油可因此被用作沥青组合物中的抗氧化添加剂。另外，已经提出向柏油粘合剂材料中加入高达约9wt％的这种油。

在Kowalski等人的“交通研究会刊(Transportation Research Procedia)”，14(2016)3582-3591中，已经介绍了使沥青更具可持续性的尝试的概述。其提到增加使用再生的沥青。其还描述了由木质纤维素生物质生产第二代生物乙醇可能产生需要寻求出路的木质素副产物。典型的出路是将木质素压成小粒以产生热量，例如用于生物乙醇生产过程本身。该期刊文章描述了木质素以不同的量添加到柏油中的实验。结论是木质素适合添加到柏油中以部分代替苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)聚合物。主要优点是最终粘合剂的成本显著降低。

如果可以用可再生资源全部或部分替代柏油，则将是有利的，这不仅会对最终粘合剂材料的价格产生影响，而且对所得沥青组合物的性能也会产生有利影响。

发明概述

现已令人惊讶地发现，将宜在碳水化合物和/或5-羟甲基糠醛和/或5-羟甲基糠醛的醚或酯的脱水期间获得的胡敏素用作沥青组合物中的粘合剂材料对使用这样沥青的道路路面的抗裂性和水敏感性具备有益效果。

因此，本发明提供一种沥青组合物，其包含集料和粘合剂材料，其中粘合剂材料包含胡敏素，胡敏素包含碳水化合物和/或5-羟甲基糠醛和/或5-羟甲基糠醛的醚或酯的含碳的水不溶性脱水副产物。

现已发现这样的沥青组合物的拉伸强度特性令人惊讶地优异。在许多情况下，这样的组合物的拉伸强度特性高于可比较的常规沥青组合物或包含木质素的沥青组合物的该特性。拉伸特性是路面工程师感兴趣的，因为这些特性对路面开裂行为的影响。使用间接拉伸强度测试来确定沥青组合物的拉伸特性。这些特性与得到的路面的开裂行为有关。低温开裂、疲劳和车辙是三个主要的不利机制。较高的拉伸强度对应于更强的抗开裂性。