[发明专利]沥青组合物及其制备方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请根据35 U.S.C. § 119(e)要求2012年9月12日递交的U.S.临时专利申请61/700,248号的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

发明领域

本发明涉及沥青组合物及其制备方法。

背景技术

氧化的沥青(沥青也称为柏油)被屋面工业特别用于制造屋面盖板和屋面卷膜。氧化的沥青，也称为“发泡涂料(blown coating)”通常通过使含氧气体(例如，空气、氧气或氧惰性的气体混合物)喷吹穿过沥青原料，在升高的温度(通常为230℃-290℃ (450°F-550°F))下一定的时间(其可以超过10小时)，将合适的原料沥青，通常是直馏沥青或直馏沥青的共混物氧化而制备。有时候，此方法在一种或多种催化剂存在下进行。由于氧气或含氧气体喷吹穿过沥青，所以所述沥青的性能改变。通常，一旦所述沥青获得所需的针入度、软化点和粘度，则停止所述喷吹过程。

虽然上面描述的方法在工业中广泛应用，但是它具有显著的缺点。例如，所述方法耗时且其工作需要的能量较高，因为所述方法必须在原料足够流动以允许含氧气体穿过它起泡的温度下进行。更重要的是，由加热原料和喷吹通过它的含氧气体产生的所述沥青烟尘被认为是对健康有害的和潜在致癌的。这些沥青烟尘中的化合物的实例包括硫化氢、硫氧化物(SO_x)、有机硫化合物、碳氢化合物、氮氧化物(NO_x)和一氧化碳。

在它们释放进入大气之前，由所述喷吹法生成的沥青烟尘常常穿过水封的推出罐并接着经历焚烧过程以减少有害物质的排放。然而，这些排放控制措施是昂贵的且它们通常并不防止所有潜在的有害物质排放。

屋面稀释沥青原料要求严格的性能以确保所得发泡涂料具有满足此技术要求的性能。屋面稀释沥青原料供应有限。

由此，仍需要开发一种方法，其不依赖于所述的喷吹法但是依然产生具有氧化沥青的性能的沥青组合物。本发明解决了这一需要。

发明内容

本发明提供了非发泡屋面级沥青组合物，其包含：a)沥青原料；b)具有大约800-大约50,000 g/mol的分子量的聚烯烃；和c)任选的一种或多种添加剂，其中如根据ASTM D36法测定，所述组合物的软化点在70℃以上，和如根据ASTM D5法测定，所述组合物的针入度在25℃为至少大约12 dmm。

在本发明的某些实施方案中，所述沥青原料是铺路级沥青。在本发明的其它实施方案中，所述聚烯烃选自聚乙烯(PE)均聚物、低密度聚乙烯均聚物(LDPE)、线性低密度聚乙烯均聚物(LLDPE)、高密度聚乙烯均聚物(HDPE)、氧化的低密度聚乙烯均聚物(Ox LDPE)、氧化的高密度聚乙烯均聚物(Ox HDPE)、聚丙烯(PP)均聚物、乙烯-丙烯酸(EAA)共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物、乙烯马来酸酐(MAPE)共聚物、丙烯马来酸酐(MAPP)共聚物、Fischer-Tropsch蜡(FT蜡)及其混合物。在本发明的其它实施方案中，所述添加剂选自塑性体、弹性体、蜡、多磷酸、沥青稀释油、增塑剂和抗氧化剂。在本发明的其它实施方案中，所述聚烯烃存在的浓度为所述沥青组合物总重量的大约0.5重量%至大约25重量%；所述柏油原料存在的浓度为所述沥青组合物总重量的大约65重量%至大约99重量%；和所述一种或多种添加剂存在的总浓度为所述沥青组合物总重量的大约0.5重量%至大约10重量%。

在本发明的某些实施方案中，如根据ASTM D36法测定，所述沥青组合物具有的软化点在大约80℃-大约115℃的温度。在本发明的其它实施方案中，所述沥青组合物不包含苯乙烯/丁二烯/苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)。在本发明的其它实施方案中，所述沥青组合物通过所述沥青原料与具有大于75%结晶度的聚烯烃混合的方法制成。

本发明还提供了制备任何上述沥青组合物的方法，其包括：聚烯烃或不同的低分子量聚烯烃的混合物与沥青原料在大约75℃-大约200℃的温度下混合大约30分钟-大约6小时。在本发明的其它实施方案中，通过使用低剪切混合机以大约5 rpm-大约100 rpm的速度进行混合。

本发明提供了非发泡屋面级沥青组合物，其包含：a)沥青原料；b)具有大约800-大约50,000 g/mol的分子量的聚烯烃；和c)任选的一种或多种添加剂，其中如根据ASTM D36法测定，所述组合物的软化点为57℃-113℃，和如根据ASTM D5法测定，所述组合物的针入度在25℃为至少大约12 dmm。