[发明专利]制备硅-硫化合物的方法及其在沥青组合物中的应用

说明书

技术领域

本发明总体而言涉及用于生产含硫有机硅烷化合物的方法。本发明进一步涉及在沥青组合物中使用含硫有机硅烷化合物的方法。

背景技术

本发明的组合物广义上属于含有机硅的化合物。更具体而言，这些反应产物由线性含硅-硫化合物、环状有机硅烷、硅甲撑(亚甲基硅，silmethylenes)、多环硅硫烷(polycyclic silthaines)、聚硅硫烷、环状和簇状硅-硫化合物、及其混合物组成。

用于制备含硫有机硅化合物的领域中的许多方法已被公开。Moody的美国专利No.2,567,724公开了制备由六甲基环三硅硫烷和四苯基环三硅硫烷组成的聚硅硫烷的方法。Richter等的美国专利No.2,590,039公开了有机硅卤化物与有机二硫醇的反应。Luginsland等的美国专利No.6,472,481公开了制备线性聚有机硅氧烷的方法。Weller等的美国专利No.6,211,345具体公开了合成含硫降莰烷硅烷(norborane silanes)的方法。在Backer的美国专利No.6,384,256公开的方法中，碱金属氢氧化物与硫化物反应而形成多硫化物混合物，随后多硫化物与硅烷化合物反应生成含硫有机硅化合物。

以上所有专利均涉及甲硅烷或单一类型的硅烷-或更具体地硅氧烷的使用。

Herzog等(2000，J.Organomet.Chem.V602，pg.193-207)讨论了采用乙硅烷和两种不同类型的硅烷的环状硅硫烷的合成。

“直接方法(Direct Process)”或“Rochow方法”是指由Me-Cl经由格氏试剂(Grignard reagent)RMgCl制备氯硅烷的间接方式。这种方法由Rochow在美国专利No.2,380,995和Barry等在美国专利No.2,488,487中描述。作为直接方法的结果，在副反应中生成了几种氯硅烷单体和低聚物。副产品单体典型地由甲基三氯硅烷、三甲基氯硅烷和甲基二氯硅烷的混合物构成。低聚物包括也称为“直接方法残余物(Direct Process Residue(DPR))”的乙硅烷、硅甲撑(亚甲基硅，silmethylenes)和聚硅烷撑(聚硅亚烷烃，polysilalkylenes)的高沸点掺混物。高沸点部分也可以含有颗粒硅和金属或其化合物。直接方法生成最大的有机硅烷副产品物流(by-products streams)之一。

含硫有机硅烷的实例发现于Weller的美国专利No.6,350,797、Agostini等的美国专利No.5,580,919和Agostini等的美国专利No.5,674,932中。这些化合物作为添加剂和偶联剂用于橡胶混合物和轮胎中而改善胎面磨损和提高沥青路面上的抗湿滑性。

沥青材料，有时称之为沥青(bitumen)，也称为沥青结合料(asphalt binder)，作为粘合剂在沥青(柏油，asphalt)中使用以铺平路面和其它表面，并用于其它建筑材料如屋面材料、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沥青的实例包括天然沥青、焦沥青(pyrobitumens)和人造沥青。尤其优选的沥青是那些用于路面的沥青，如沥青(asphalt)或软沥青(malta)。

沥青结合料经常用于环境条件可能存在巨大变化的应用中，尤其是在铺路应用中使用时温度存在着巨大变化。因此在高温和低温条件下沥青结合料的性能是一个关注焦点。沥青在低温下变硬和变脆，而在较高温度下变软。更具体而言，在炎热条件/气候下或在持久负载下，如行车缓慢或停泊重物时，沥青结合料的性能类似于粘性液体。在寒冷条件/气候下或在迅速施加负载，如快速移动重负时，沥青结合料的性能类似于弹性固体。在任一种条件下，当施加有过重负载如重型卡车经过时，沥青可能变脆而开裂并形成车辙。

沥青结合料的抗疲劳性和抗冲击性以及对集料(aggregate)的粘附性在铺路应用中是关键。一些沥青结合料可能需要相对弹性的性能，如高通行区域和高负载下。典型地，为了改善其弹性性能，聚合物改性剂、硫交联剂和其它添加剂与沥青结合料一起使用。

本发明提供了由乙硅烷、甲硅烷及其包括副产品和废物流(waste streams)的混合物生产含硫有机硅烷化合物的方法。

本发明进一步提供了含硫有机硅烷化合物作为添加剂和/或交联剂在沥青组合物中的用途。

发明内容

在描述本发明的过程中，本发明的各种特征、特性和实施方式，将变得显而易见，本发明提供了一种生产聚合物改性的沥青组合物的方法，该方法包括以下步骤：