沥青乳液底漆组合物及使用方法
【专利说明】
[0001] 本申请为国际申请PCT/US2008/073758于2010年2月23日进入中国国家阶段、 申请号为200880104105. 4、发明名称为"沥青乳液底漆组合物及使用方法"的分案申请。
[0002] 优先权要求
[0003] 根据35U.S.C. § 119,本申请要求2007年8月23日提交的美国临时专利申请 60/965, 924号的优先权，其全部内容由此通过参考并入。
技术领域
[0004] 一方面，本发明涉及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。第二方面，本发明涉及在路基上使用所述沥青乳液底漆 组合物以制备用于铺路的路基的方法。向颗粒状表面如路基施用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。
【背景技术】
[0005] 在使用沥青面层进行铺路的准备中，沥青乳液涂底漆（AEP)由向吸收性表面如颗 粒状路基施用低粘度沥青乳液组成。道路建设典型地包括准备包含颗粒状材料如沙或碎石 的表面，用于施用沥青面层。通常情况下，颗粒状材料被分级和压紧，以形成相对平坦的、均 匀的用于铺路的表面。沥青面层典型地由沥青和聚集物组成，它们被混合并施用至路基中 准备好的颗粒状材料的表面。
[0006] 配制沥青乳液底漆组合物，从而快速渗入吸收性表面中，以粘结颗粒状材料。为了 确保涂过底漆的表面在路面铺设过程中不容易被交通破坏，希望深入渗透。
[0007] 除了减少颗粒状路面上由风和交通产生的气载灰尘之外，AEP还提供了几个益处。 AEP可以使经处理的区域部分防水，使它们在施用沥青面层之前耐水侵蚀。这能够减少或消 除在降雨后对修复颗粒状表面的需要。此外，AEP能够提供颗粒状路基与沥青面层之间改 进的粘结。
[0008] 目前使用的AEP组合物典型地包含添加到沥青中的石油馏分。石油馏分降低了沥 青的粘度，从而改进了沥青在颗粒状路基中的渗透。石油馏分的一个缺点是当AEP材料凝 固时蒸气释放到空气中。这构成了明显的污染源和对工人潜在的健康危害。
[0009] 此外，现有的AEP组合物典型地需要酸性或碱性添加剂如盐酸或氢氧化钠，以调 节组合物的pH。这些添加剂可能造成设备的腐蚀，并产生人员安全或环境担忧。
[0010] 因此，本发明的目的是提供不需要使用石油馏分或调节组合物的pH的添加剂，并 具有充分渗透颗粒表面的可接受的性质的AEP组合物。
[0011] 本发明的另一个目的是提供将AEP组合物施用至表面如准备用于铺路的颗粒状 表面的方法。
[0012] 对于本领域技术人员来说，根据下面提出的【具体实施方式】，本发明的组合物和方 法的其它优点将是显而易见的。
【附图说明】
[0013] 图1是显示了在表3中描述的沥青乳液底漆组合物的渗透深度的图。
[0014] 图2是显示了在表4中描述的沥青乳液底漆组合物在红粘沙土（RedClaySand) 中的渗透深度的图。
[0015] 图3是显示了在表4中描述的沥青乳液底漆组合物在AB路基中的渗透深度的图。
【发明内容】
[0016] 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。
[0017] 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。
[0018] 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。
[0019] 典型地首先将AEP组合物配制成浓缩物，用水进一步稀释浓缩物，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浓缩物组合物/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。
[0020] 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。
【具体实施方式】
[0021] 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。
[0022] 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60%~65重量％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。
[0023] 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。
[0024] 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：
[0025]
[0026] 其中：
[0027] -&表示具有6~24个碳原子的脂族、饱和或不饱和的、直链或支链的基团；
[0028] -R2是具有2~6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；
[0029] -相同的或不同的私和R4表示由1~4个碳原子组成的脂族、饱和或不饱和的、 直链或支链的基团；
[0030] -相同的或不同的R5是由1~6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；
[0031] -Y是S03 或C00 基团；
[0032] -相同的或不同的Z是S03或C00或0H基团。
[0033] 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。
[0034]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 °C~180 °C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。
[0035] 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浓缩物组合物。AEP浓缩物作为乳液在长时间储存中是 稳定的，它可以作为浓缩物使用，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。
[0036] 尽管上面描述的AEP浓缩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浓缩物。在本发明的AEP浓缩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浓缩物与足够的水 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。
[0037] 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/m2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。
[0038] 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。