专利名称：：沥青乳液底漆组合物及使用方法
技术领域：
：本发明涉及不含任何用于调节沥青组合物的粘度的石油馏分的沥青乳液底漆(AEP)组合物。此外，所述AEP组合物不含任何用于调节组合物的pH的酸性或碱性添加剂如盐酸或氢氧化钠。所述AEP组合物包含沥青、水和两性乳化剂。优选地，两性乳化剂是甜菜碱。如果需要，其它乳化剂也可以添加到AEP组合物中。任选地，所述AEP组合物可以包含聚合物。优选地，聚合物选自聚异戊二烯、聚降冰片烯、聚丁二烯、丁基橡胶、无规乙烯/丙烯(EP)共聚物、无规乙烯/丙烯/二烯(EPDM)三元共聚物、苯乙烯_丁二烯共聚物、苯乙烯_丁二烯_苯乙烯嵌段共聚物或丙烯酸聚合物。在本发明的一个实施方案中，AEP组合物还包含从植物提取出的天然油。天然油可以进一步改进AEP组合物的粘度。在优选实施方案中，天然油是d-苧烯。与由石油馏分形成的有机溶剂不同，天然油如d-苧烯不存在或产生环境或健康危害。典型地首先将AEP组合物配制成浓縮物，用水进一步稀释浓縮物，用于施用至吸收性表面如准备用于铺路的颗粒状表面，以对表面涂底漆。AEP浓縮物组合物/水混合物良好地渗入颗粒状表面。涂过底漆的颗粒状表面耐水侵蚀，产生很少或不产生由风或表面上的交通引起的灰尘，并提供在颗粒状路基与沥青路面之间的粘结。本发明的AEP组合物不包含任何用于调节沥青或乳液的粘度的石油馏分。此外，不需要使用酸性或碱性添加剂如盐酸或氢氧化钠来调节AEP组合物的的pH。具体实施例方式总的来说，本发明涉及使用了两性乳化剂的AEP组合物。AEP组合物不含任何由石油馏分制造的有机溶剂。结果，AEP组合物未释放可能引起环境或人类健康问题的挥发性有机物到空气中。本发明的AEP组合物包含沥青、两性乳化剂和水。在优选实施方案中，AEP组合物包含大约30重量％大约95重量％沥青，大约0.1重量％大约3重量％两性乳化剂，和足够的水，以完成乳液形成AEP组合物。优选地，需要的水的量为大约10重量％大约40重量％。在特别优选实施方案中，AEP组合物包含大约60X65重量X沥青。AEP组合物对于长期储存来说是稳定的。在本发明的优选实施方案中，在施用至颗粒状表面之前，立即用水进一步稀释AEP组合物。稀释的AEP组合物的储存稳定性低于未稀释的AEP组合物。未向本发明的AEP组合物中添加石油馏分。此外，AEP组合物不需要用于调节组合物的pH的酸性或碱性添加剂如盐酸或氢氧化钠。任何适合的两性乳化剂可用于本发明中。在优选实施方案中，两性乳化剂是具有式I或式II的甜菜碱5<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>其中表示具有624个碳原子的脂族、饱和或不饱和的、直链或支链的基团；-R2是具有26个碳原子的脂族、饱和或不饱和的、直链或支链的基团，如果需要，这些碳原子中的至少一个被羟基取代；-相同的或不同的R3和R4表示由14个碳原子组成的脂族、饱和或不饱和的、直链或支链的基团；-相同的或不同的R5是由16个碳原子组成的脂族、饱和或不饱和的、直链或支链的基团，如果需要，这些碳原子中的至少一个被羟基取代；-Y—是S03—或COO—基团；-相同的或不同的Z是S03—或COO—或OH基团。也可以使用具有上面的式I或II的两性乳化剂的组合。在一个优选实施方案中，两性乳化剂是椰油酰胺丙基甜菜碱。在另一个优选实施方案中，两性乳化剂是椰油酰胺羟丙基甜菜碱。AEP组合物通过加热沥青以便将沥青的粘度降低到足以进行乳化来制备。在优选实施方案中，在混合之前，沥青被加热至大约130°C18(TC的温度，更优选地加热至大约140°C的温度。通过在从大约室温最高大约80°C的温度范围内进行混合，来合并两性乳化剂和水。将加热的沥青和两性乳化剂/水混合物合并并进料到胶体磨(高剪切混合器)中，以产生乳化的沥青在水中的AEP浓縮物组合物。AEP浓縮物作为乳液在长时间储存中是稳定的，它可以作为浓縮物使用，或按照下面的描述与水合并，从而对铺路的颗粒状表面涂底漆。尽管上面描述的AEP浓縮物组合物可以直接施用至颗粒状表面上，从而对铺路的表面涂底漆，但在优选实施方案中，在施用至颗粒状表面以形成渗透乳液底漆(PEP)之前，用水进一步稀释AEP浓縮物。在本发明的AEP浓縮物被进一步稀释的实施方案中，选择在PEP中使用的水的量以获得所需程度的渗透。在优选实施方案中，将AEP浓縮物与足够的水混合，以形成具有大约50%大约70%水和大约30%大约50%AEP组合物的混合物。PEP在长时间下不稳定，典型地在混合后短时间内施用至颗粒状表面。在使用中，将PEP铺在准备好的吸收性表面如路基的颗粒状表面上。使用本领域技术人员已知的设备将材料铺在表面上。在优选实施方案中，通过喷射将PEP施用至颗粒状表面。将足够的材料铺在表面上，以通过所需量沥青获得对颗粒状表面的所需渗透。优选地，以大约2kg/n^沥青的比将AEP组合物或PEP铺在表面上。如果使用PEP组合物(稀释的AEP组合物)，则铺展的PEP的量取决于稀释的程度。优选地，PEP以大约3kg/m2大约15kg/m2的比铺展。如果需要，可以将多次施用AEP组合物或AEP/水混合物铺在表面上，以获得颗粒状表面上所需量的沥青。在AEP组合物或PEP组合物被铺在颗粒状表面上之后，在允许任何交通工具在表面上运行之前，允许足够的时间渗透颗粒状表面并固化。在优选实施方案中，允许AEP组合物或PEP组合物在表面上不受扰乱地固化至少1小时，优选大约3小时5小时。在本发明的某些实施方案中，可以向AEP组合物中添加一种或多种聚合物。使用的聚合物可以是本领域技术人员已知用于沥青组合物的任何聚合物，如聚异戊二烯、聚降冰片烯、聚丁二烯、丁基橡胶、无规乙烯/丙烯(EP)共聚物、无规乙烯/丙烯/二烯(EPDM)三元共聚物、苯乙烯_丁二烯共聚物、苯乙烯_丁二烯_苯乙烯嵌段共聚物或丙烯酸聚合物。聚合物优选部分地(其余部分由一种或多种上面提到的聚合物或其它聚合物构成)或完全地由一种或多种苯乙烯与共轭二烯如丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯、羧化丁二烯或羧化异戊二烯的无规或嵌段共聚物构成，更具体地由一种或多种共聚物构成，所述共聚物选自具有或不具有无规铰链的苯乙烯与丁二烯、苯乙烯与异戊二烯、苯乙烯与氯丁二烯、苯乙烯与羧化丁二烯或作为选择苯乙烯与羧化异戊二烯的嵌段共聚物。苯乙烯与共轭二烯的共聚物、特别是每种上面提到的共聚物，优选地具有5%50%苯乙烯重量含量。苯乙烯与共轭二烯的共聚物、尤其是上面提到的共聚物的重均分子量，可以是例如10，000600，000道尔顿，优选位于30，000400，000道尔顿。苯乙烯与共轭二烯的共聚物，优选选自苯乙烯含量和重均分子量在上面定义的范围内的苯乙烯与丁二烯、苯乙烯与异戊二烯、苯乙烯与羧化丁二烯或作为选择苯乙烯与羧化异戊二烯的二段或三段嵌段共聚物。在本发明的某些实施方案中，可以向AEP或PEP组合物中添加一种或多种天然植物油。天然植物油应当这样选择，使得它们不引起任何不利的环境或人类健康效应。优选地，天然植物油是精油。在特别优选的实施方案中，天然植物油是d-苧烯。优选地，天然植物油占PEP组合物的最多大约35重量％。在特别优选实施方案中，天然植物油占PEP组合物总重量的大约2重量％大约15重量％。天然植物油优选在添加至AEP组合物中之前添加至稀释水中。也可以向PEP组合物中添加表面活性剂以改进混合物渗透颗粒状材料的能力。任何适合的表面活性剂可以用在PEP组合物中。在优选实施方案中，表面活性剂是Lodynes-ioo。优选地，表面活性剂占PEP组合物总重量的大约0.01重量％5重量％。表面活性剂优选在添加至AEP组合物中之前添加至稀释水中。尽管使用组合物对颗粒状表面涂底漆一般不需要对AEP组合物进行pH调节，但由于将在施用至表面的铺路材料中使用的聚集物的性质，可能希望调节pH。在这些情况下，可以根据需要使用盐酸、氢氧化钠或磷酸调节PH。本发明的几个实施方案的物理性质和渗透深度概述在下面的表中。应该理解，这些仅仅是示例性的实施方案，在下面提供的实施例中描述的组合物并不旨在对本发明的范围进行限制。表l-AEP组合物的物理性质<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>对于混合物中AEP和水的相对量不同的AEP/水混合物进行了附加的渗透试验。这些试验在来自内华达地区拉斯维加斯的AB路基材料上进行。来自密西西比州杰克逊的红粘沙土被用作对照。在使用了表面活性剂(LodyneS-100)或天然植物油(d_苧烯)的配方中，将表面活性剂或天然油加入到水中，用于与AEP组合物混合。括号中的数字是最终混合物中AEP组合物的重量百分数。试验的结果概述在表4及图2和3中。表4-AEP/水混合物的渗透深度<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>下面提供了用于在实验室规模上制备一定量AEP组合物的方法的实施例。用于制备AEP组合物的方法旨在仅仅是示例性的，并不旨在以任何方式对本发明的范围进行限制。使用基于重力流运行的磨，有时被称为Benedict磨，来混合乳化剂和沥青。磨具有泵送能力，从而将一定量的产物循环至储罐中。磨包含直径为7.5英寸、以大约3450rpm运转的转子。转子和定子之间的间隙是0.025英寸。使用该设备的典型批料大小是大约3000克。首先使用热水将磨预热。在实验台上制备乳化剂溶液，并放置在烘箱中以维持所需的温度，典型地在IOO。F14(TF。沥青共混物也在实验台上制备，并放置在烘箱中以将温度维持在大约290。F。在高温下将乳化剂溶液倾倒入储罐中，然后在几秒钟的时间内将沥青也添加至储罐中。在添加沥青期间，用手使用金属小铲搅拌储罐中的材料。在将沥青添加至储罐中之后，使磨运转，将材料通过储罐循环大约60秒的时间。然后将材料从磨排出到用于试验的容器中。尽管已经显示和描述了优选实施方案，但对上面描述的方法可以进行各种不同的修改，而不背离在所附的权利要求书中描述的本发明的精神和范围。因此，应该理解，在本文中是通过举例而不是限制对本发明进行了描述。权利要求用于对颗粒状表面涂底漆的沥青乳液组合物，其包含(a)沥青；(b)两性乳化剂；以及(c)水。2.权利要求1的沥青乳液组合物，其中沥青包含大约30重量％大约95重量％的沥青，大约0.1重量％大约3重量％的两性乳化剂，以及大约2重量％大约70重量％的水。3.权利要求2的沥青乳液组合物，其中所述两性乳化剂是以下的式I或式II中的一种<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中表示具有624个碳原子的脂族、饱和或不饱和的、直链或支链的基团；_R2是具有26个碳原子的脂族、饱和或不饱和的、直链或支链的基团，如果需要，这些碳原子中的至少一个被羟基取代；-相同的或不同的13和^表示由14个碳原子组成的脂族、饱和或不饱和的、直链或支链的基团；-相同的或不同的Rs是由16个碳原子组成的脂族、饱和或不饱和的、直链或支链的基团，如果需要，这些碳原子中的至少一个被羟基取代；-Y—是S(V或C00—基团；_相同的或不同的Z是S03—或C00—或0H基团。4.权利要求2的沥青乳液组合物，其中所述两性乳化剂是椰油酰胺丙基甜菜碱或椰油酰胺羟丙基甜菜碱中的一种。5.权利要求4的沥青乳液组合物，其中所述组合物包含大约60%65%的沥青。6.沥青乳液底漆浓縮物的制造方法，所述方法包括下列步骤(a)将一定量的沥青加热，以降低沥青的粘度；(b)将两性乳化剂与水混合，以产生两性乳化剂溶液；(c)将加热的沥青与两性乳化剂溶液混合，以产生沥青在水中的乳液底漆浓縮物。7.权利要求6的方法，其中所述沥青在水中的乳液包含大约30重量％大约95重量％的沥青，大约0.1重量％大约3重量％的两性乳化剂，以及大约2重量％大约70重量％的水。8.对颗粒状表面进行沥青涂底漆的制造方法，所述方法包括下列步骤(a)提供权利要求15中任一项的沥青乳液底漆组合物；(b)用水稀释沥青乳液底漆浓縮物；以及(c)将稀释的沥青乳液底漆组合物喷射到颗粒状表面上。9.权利要求8的方法，其中所述稀释的沥青底漆组合物包含大约50%的水和50%的沥青乳液底漆。10.权利要求8的方法，所述方法还包括向用于稀释沥青乳液底漆组合物的水中添加天然植物油的步骤。11.权利要求10的方法，其中足够的天然植物油被添加到水中，从而导致天然植物油的浓度为稀释的沥青乳液底漆组合物总重量的大约2重量％15重量％。12.权利要求ll的方法，其中所述天然植物油是d-苧烯。13.权利要求8的方法，所述方法还包括向用于稀释沥青乳液底漆组合物的水中添加表面活性剂的步骤。14.权利要求13的方法，其中足够的表面活性剂被添加到水中，从而导致表面活性剂的浓度为稀释的沥青乳液底漆组合物总重量的大约0.01重量％5重量％。15.权利要求8的方法，其中所述稀释的沥青乳液底漆以大约每平方米2kg沥青的比喷射到颗粒状表面上。全文摘要提供了用于对颗粒状表面如路基涂底漆的沥青乳液组合物。所述沥青乳液包含沥青、两性乳化剂和水。所述沥青乳液底漆组合物可以用在路基上，以制备用于铺路的路基。向颗粒状表面如路基施用所述沥青乳液底漆组合物，可以提供几个优点，包括减少或消除由颗粒状表面上的交通而产生的灰尘。文档编号C08K3/20GK101784612SQ200880104105公开日2010年7月21日申请日期2008年8月20日优先权日2007年8月23日发明者小詹姆斯·迈克尔·昂斯莱,让-瓦莱里·马丁申请人:伊诺弗斯公司