專利名稱：粘合劑組合物和柏油混合料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于鋪設(shè)柏油路面的粘合劑組合物和柏油混合料。
背景技術(shù)：
道路表面(稱作路面)通常由柏油混合料建成，所述柏油混合料為粘合劑和骨料的復(fù)合料。對于大多數(shù)路面來說，粘合劑為浙青，即一種主要由烴和它們的衍生物組成的粘性液體或固體。但近年來也已經(jīng)開始應(yīng)用合成粘合劑。合成粘合劑如aiell的 Mexphalte C 擁有與通常用于道路用途的浙青粘合劑相似的流變性能和機(jī)械性能。合成粘合劑通常是透明的，因此它們很容易著色且可用于獲得有色柏油混合料。合成粘合劑還可以用于其它用途，如造屋頂、防水或密封用途，例如合成粘合劑可以用于密封鋪路石料間的縫隙。EP 179 510公開了包含樹脂、油和任選的聚合物的合成粘合劑。所述樹脂為石油樹脂或包含羧酸、羧酸酐或羥基的香豆酮-茚樹脂。所述油優(yōu)選為礦物潤滑油提取物，如 Bright-Mock提取物，而所述聚合物可以為合成橡膠如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯。應(yīng)用包含羧酸、羧酸酐或羥基的改性樹酯提高了粘合劑組合物的延展性和粘著性。EP 1 466 878公開了包含樹脂和油的合成粘合劑。所述樹脂和油為可再生的植物來源原料。EP 1 466 878的粘合劑不包含聚合物。實(shí)際上不含任何天然或合成彈性體及任何熱塑性聚合物是EP 1 466 878的粘合劑的主要特征。本發(fā)明人尋求提供一種替代的合成粘合劑組合物。所述粘合劑優(yōu)選具有提高的粘著性能，和所述粘合劑優(yōu)選應(yīng)用可再生的原料。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供一種粘合劑組合物，其包含植物來源樹脂、植物來源油和聚合物，其中所述聚合物利用硅烷基團(tuán)官能化。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在包含植物來源樹脂和植物來源油的粘合劑組合物中應(yīng)用這種官能化聚合物能夠提高粘合劑組合物的粘著性能。在另一方面，本發(fā)明提供包含本發(fā)明的粘合劑組合物和骨料的柏油混合料。本發(fā)明的粘合劑組合物和柏油混合料適用于鋪設(shè)路面的方法中，但也可以用于其它用途，如造屋頂、防水或密封用途。通過如下描述和特別是所附權(quán)利要求，本發(fā)明的優(yōu)選特征將會(huì)變得很明顯。
具體實(shí)施例方式植物來源樹脂是可再生資源，其通常為透明的，因此可用于制備透明粘合劑。所述樹脂可以原樣應(yīng)用，或者可以進(jìn)行化學(xué)改性。在本說明書中，術(shù)語"植物來源樹脂"用來描述樹脂本身(“天然樹脂")和已進(jìn)行過化學(xué)改性的樹脂(“改性樹酯")。術(shù)語"植物來源樹脂"不包括源于石油原料的合成樹脂如聚酯樹脂和環(huán)氧樹脂。所述樹脂優(yōu)選選自松香酯、天然松香、金屬樹脂酸鹽、柯巴樹脂、禾木樹脂和達(dá)馬脂。更優(yōu)選地，所述樹脂為松香酯。 最優(yōu)選地，所述樹脂為松香的季戊四醇酯。所述樹脂的軟化點(diǎn)按ISO 4625測量優(yōu)選高于40°C和低于200°C，更優(yōu)選為高于 80°C 和低于 180°C。植物來源油為源自植物的油，其可以通過化學(xué)或物理方法進(jìn)一步改性或者沒有。 所述油優(yōu)選源于植物，并且未進(jìn)行進(jìn)一步的化學(xué)改性。植物油是可再生資源，并且通常非常透明，特別是當(dāng)應(yīng)用提純的植物油時(shí)，因此可用于制備透明粘合劑。植物油通常可以冷態(tài)運(yùn)輸(植物油在環(huán)境溫度下通?？闪鲃?dòng))，和植物油的產(chǎn)品質(zhì)量通常恒定。所述油優(yōu)選選自菜籽油、棕櫚油、妥爾油、大豆油、葵花油、花生油、棉籽油、橄欖油、玉米油、亞麻籽油、米糠油、 紅花油、芝麻油、亞麻油、落花生油、椰子油和棕櫚堅(jiān)果油。更優(yōu)選地，所述油選自菜籽油、棕櫚油和妥爾油。最優(yōu)選地，所述油為菜籽油。菜籽油非常透明并且沒有氣味。植物油可以以未加工狀態(tài)、用過的狀態(tài)或者提純狀態(tài)應(yīng)用，和它們可以進(jìn)行化學(xué)改性，例如通過酯化反應(yīng)進(jìn)行改性。所述油的粘度按EN12595在100 V測量優(yōu)選高于(2 X 10_6m2/s和低于 200cSt (2 X 10V/s)，更優(yōu)選為高于 (5 X l(T6m2/s)和低于 IOOcM (1 X l(T4m2/s)。在粘合劑中樹脂和油的優(yōu)選量隨樹脂和油的性能(特別是粘度和軟化點(diǎn))而變化。優(yōu)選使油量最大化，因?yàn)樗ǔＪ钦澈蟿┲凶畋阋说慕M分。但如果油量太高(和樹脂量太低)，則粘合劑組合物可能太軟和不夠粘。如果樹脂量太高(和油量太低)，則粘合劑組合物的成本可能很高，并且粘合劑組合物可能太硬和太粘。在粘合劑中樹脂的量優(yōu)選高于10wt% (以粘合劑的重量為基準(zhǔn)計(jì))，更優(yōu)選為高于20wt%，最優(yōu)選為高于30wt%。在粘合劑中樹脂的量優(yōu)選低于95wt% (以粘合劑的重量為基準(zhǔn)計(jì))，更優(yōu)選為低于90wt %，最優(yōu)選為低于85wt %。在粘合劑中樹脂的量優(yōu)選為高于20wt %至低于95wt %，更優(yōu)選為高于30wt %至低于85wt %。粘合劑中油的量優(yōu)選高于3wt% (以粘合劑的重量為基準(zhǔn)計(jì))，更優(yōu)選為高于10wt%。粘合劑中油的量優(yōu)選低于 90wt% (以粘合劑的重量為基準(zhǔn)計(jì))，更優(yōu)選為低于80wt%。粘合劑中油的量優(yōu)選為高于 IOwt %至低于SOwt %。如果所述油為植物油，則在粘合劑中樹脂的量優(yōu)選為高于60wt %至低于90wt%，和在粘合劑中植物油的量優(yōu)選為高于IOwt%到低于30wt%。所述聚合物利用硅烷基團(tuán)官能化。所述硅烷基團(tuán)優(yōu)選接枝到聚合物上。替代地， 所述官能化的聚合物可以通過共聚方法來制備，其中使硅烷單體和其它單體共聚。適合于接枝到聚合物上的硅烷具有通式RR' nSiY3_n，其中η為0、1或2，R為能夠接枝到聚合物上的不可水解的有機(jī)基團(tuán)，R'為不能接枝到聚合物上的不可水解的有機(jī)基團(tuán)，和Y為可水解的有機(jī)基團(tuán)。優(yōu)選的R基為乙烯基、烯丙基、丁烯基、環(huán)己烯基、環(huán)戊二烯基、甲基丙烯?；?、或甲基丙烯酰氧基烷基(如甲基丙烯酰氧基丙基)，最優(yōu)選為乙烯基。優(yōu)選的Y基為烷氧基(如甲氧基、乙氧基、丁氧基)、酰氧基(如甲酰氧基、乙酰氧基、丙酰氧基)、肟基(如-ON-C (CH3) 2或-ON-C (C6H5) 2、烷基氨基和芳基氨基，更優(yōu)選為烷氧基，最優(yōu)選為甲氧基或乙氧基。η優(yōu)選為0。優(yōu)選的硅烷化合物為乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷。以聚合物的重量為基準(zhǔn)計(jì)，接枝到聚合物上的硅烷的量優(yōu)選為0. l-5wt%，更優(yōu)選為 0. 15-2. 5wt%。
硅烷可以通過自由基反應(yīng)而接枝到聚合物上。將硅烷和自由基引發(fā)劑如有機(jī)過氧化物、過酸、過酸酯或過縮醛加到聚合物上。優(yōu)選的自由基引發(fā)劑包括過氧化二異丙苯、2， 5-二甲基-2，5-二叔丁基過氧己烷和α，α-(二叔丁基過氧異丙基)苯。以聚合物的重量為基準(zhǔn)計(jì)，優(yōu)選向聚合物中加入0.01-0. 5wt%的自由基引發(fā)劑。聚合物的接枝方法在WO 96/00656中進(jìn)行了公開。硅烷官能化的聚合物優(yōu)選為熱塑性彈性體或塑性體。所述聚合物優(yōu)選為硅烷官能化的烯屬聚合物或共聚物如硅烷官能化的聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯或聚苯乙烯，或硅烷官能化的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)。所述聚合物最優(yōu)選為硅烷官能化的EVA。在粘合劑中官能化聚合物的量優(yōu)選高于0. Iwt % (以粘合劑的重量為基準(zhǔn)計(jì))，更優(yōu)選高于lwt%，和最優(yōu)選高于1. 5wt%。在粘合劑中官能化聚合物的量優(yōu)選低于20wt% (以粘合劑的重量為基準(zhǔn)計(jì))，更優(yōu)選低于10wt%，和最優(yōu)選低于6wt%。在粘合劑中官能化聚合物的量優(yōu)選為高于lwt%至低于10wt%，最優(yōu)選為高于1. 5wt%至低于6wt%。優(yōu)選的是官能化聚合物的量在這些范圍內(nèi)，因?yàn)檩^大量的聚合物將會(huì)增加成本并導(dǎo)致差的貯存穩(wěn)定性，還因?yàn)檩^小量的聚合物將會(huì)使粘合劑粘著力不夠和強(qiáng)度不夠。粘合劑組合物可以包含除官能化聚合物以外的聚合物。粘合劑組合物可以包含天然或合成橡膠，如苯乙烯和共軛二烯(如丁二烯或異戊二烯)的共聚物或共軛二烯(如丁二烯)的均聚物。粘合劑可以包含乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，即未被官能化的EVA。粘合劑組合物可以包含其它添加劑，例如軟化劑如蠟或針入度指數(shù)促進(jìn)劑如蠟、 多磷酸和乙烯聚合物。粘合劑組合物優(yōu)選包含透明的樹脂和透明的油，因此其優(yōu)選是透明的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，將顏料加到粘合劑組合物中，從而可以用于鋪設(shè)著色路面。替代地，所述粘合劑可以以其透明形式用于制備柏油，其中骨料的顏色是可見的?？梢詫⒄澈蟿┙M合物加入到含水乳液中，所述含水乳液包含粘合劑組合物、水和一種或多種輔助形成和穩(wěn)定所述乳液的添加劑。合適的添加劑對本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員來說是已知的，和可以包括陽離子乳化劑，如單胺、二胺、季銨化合物、烷氧基化胺或酰胺基胺；陰離子乳化劑如脂肪酸或磺酸鹽；非離子乳化劑如壬基酚乙氧基化物、乙氧基化脂肪酸或乙氧基化仲醇堿；或粘土如天然或加工過的粘土和膨潤土。以乳液的重量為基準(zhǔn)計(jì)，含水乳液優(yōu)選包含40-70Wt%的粘合劑組合物、60-30Wt%的水和3-10Wt%的乳化劑。含水乳液還可以包含以膠乳形式加入的聚合物(聚合物的含水分散體)，如丁苯橡膠的膠乳、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的膠乳或聚氯丁二烯的膠乳。柏油混合料主要由粘合劑與骨料、特別是填料、砂巖和石料制成?？色@得多種不同類型的柏油，且它們的特征可能明顯不同。用于鋪路用途的柏油的設(shè)計(jì)主要是選擇和確定物料的比例，從而在成品結(jié)構(gòu)中獲得想要的性能。柏油混合料的設(shè)計(jì)通常依據(jù)骨料的等級， 和柏油混合料通常被分為密級配、間斷級配和開級配。本發(fā)明的柏油混合料可以為這些分類中的任何一類。在本發(fā)明的柏油混合料中粘合劑的量將隨所述柏油的用途而變化。但以柏油的總重量為基準(zhǔn)計(jì)，在本發(fā)明中應(yīng)用的柏油混合料優(yōu)選包含l-20wt%的粘合劑，更優(yōu)選為 2-10Wt%，和最優(yōu)選為3-7wt%。對于石油浙青砂膠，柏油混合料優(yōu)選包含10-15Wt%的粘合劑。
本發(fā)明還提供一種包含本發(fā)明的粘合劑組合物或柏油混合料的柏油路面，和應(yīng)用本發(fā)明的粘合劑組合物或柏油混合料鋪設(shè)柏油路面的方法。本發(fā)明的粘合劑組合物可以通過將樹脂、油和官能化聚合物加熱至例如高于 130°C的溫度并進(jìn)行混合而制備。優(yōu)選地，加熱所述油至例如約160°C，在保持溫度為例如約 140°C下逐漸加入樹脂，然后在攪拌混合物的同時(shí)加入聚合物?？梢詰?yīng)用本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員已知的技術(shù)如在EP 1 184 423中公開的那些技術(shù)制備粘合劑組合物的含水乳液。優(yōu)選地，將粘合劑組合物加熱以使其熔融，和向熔融后的粘合劑組合物中加入包含水和乳化劑的乳化溶液。在高剪切條件下(如在膠體磨中)使乳化溶液和熔融粘合劑混合以形成乳液。本發(fā)明的柏油混合料可以通過將本發(fā)明的粘合劑組合物與骨料混合而制備。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，在熱混合過程中制備柏油混合料組合物，其中將骨料加熱至至少 120°C的溫度，優(yōu)選為至少140°C，和向骨料中加入粘合劑。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中， 在冷混合過程中制備柏油混合料組合物，其中在低于80°C的溫度、優(yōu)選在環(huán)境溫度下使骨料與粘合劑的含水乳液混合。柏油混合料可用于按傳統(tǒng)的路面鋪設(shè)方法形成柏油路面。實(shí)施例下面通過參考如下實(shí)施例描述本發(fā)明，所述實(shí)施例不用于限制本發(fā)明。粘合劑的制備制備三種基于植物來源樹脂和油的透明粘合劑。對比例1不包含聚合物，和對比例2包含傳統(tǒng)的乙烯-醋酸乙烯酯(來自Exxon的Polybilt 106)。本發(fā)明的粘合劑(實(shí)施例1)包含硅烷接枝的乙烯-醋酸乙烯酯(Arkema)。所述油(菜籽油)置于一個(gè)罐中。加熱所述油并逐漸加入樹脂(松香的季戊四醇酯)。將所述罐存放入140°C的烘箱中，直到樹脂溶解于油中。將所述罐轉(zhuǎn)移至140-145°C 的電爐上，并在低剪切力下攪拌。對于含聚合物的混合物，然后在幾分鐘內(nèi)逐漸加入聚合物。攪拌所述混合物直到聚合物完全溶解(這通常要花超過1小時(shí)的時(shí)間)。從視覺上評價(jià)聚合物的溶解。透明粘合劑的組成在下表I中示出表 I
權(quán)利要求
1.一種粘合劑組合物，其包含植物來源樹脂、植物來源油和聚合物，特征在于所述聚合物利用硅烷基團(tuán)官能化。
2.權(quán)利要求1的粘合劑組合物，其中以粘合劑組合物的重量為基準(zhǔn)，所述樹脂的量為高于20wt%至低于90wt%。
3.權(quán)利要求1或2的粘合劑組合物，其中所述樹脂為松香酯。
4.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的粘合劑組合物，其中以粘合劑組合物的重量為基準(zhǔn)，所述油的量為高于IOwt%至低于80wt%。
5.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的粘合劑組合物，其中所述油為菜籽油、棕櫚油或妥爾油。
6.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的粘合劑組合物，其中所述聚合物為熱塑性彈性體或塑性體， 和所述聚合物的量為高于lwt%至低于10wt%。
7.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的粘合劑組合物，其中所述聚合物通過用通式為RR'nSiY3_n 的硅烷接枝而用硅烷官能化，其中通式中η為0、1或2，R為能夠接枝到聚合物上的不可水解的有機(jī)基團(tuán)，R'為不能接枝到聚合物上的不可水解的有機(jī)基團(tuán)，和Y為可水解的有機(jī)基團(tuán)。
8.權(quán)利要求7的粘合劑組合物，其中所述硅烷已經(jīng)用乙烯基三甲氧基硅烷和/或乙烯基三乙氧基硅烷接枝。
9.一種含水乳液，其包含前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的粘合劑組合物、水和一種或多種輔助形成且穩(wěn)定所述乳液的添加劑。
10.一種柏油混合料，其包含權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)的粘合劑組合物和骨料。
全文摘要
公開了適用于鋪設(shè)柏油路面的粘合劑組合物和柏油混合料。所述粘合劑組合物包含植物來源樹脂、植物來源油和聚合物，和所述聚合物利用硅烷基團(tuán)官能化。
文檔編號C08L95/00GK102459458SQ201080026510
公開日2012年5月16日 申請日期2010年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月7日
發(fā)明者C·羅德里格 申請人:國際殼牌研究有限公司