专利名称：长链脂肪酸的混合物与脂族二胺的反应产物及其用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及长链脂肪酸的混合物与脂族二胺的反应产物及其用途。
由于公路交通，特别是重型车辆交通的大量增加，目前需要改性沥青(柏油)以减少公路破坏。
为对沥青进行改性，使用高分子量化合物，如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、无定形聚α-烯烃(APAO)、聚乙烯(PE)或其它聚合物，或低分子量化合物，如褐煤蜡、费-托合成蜡、酰胺蜡，或无机改性剂，如水合碳酸盐岩。
聚合物改性沥青具有改进的低温挠性、稍微提高的软化点和比纯沥青稍高的硬度。但是，在混合、铺设和压实温度下，聚合物改性沥青的粘度比在未改性沥青的情况下明显提高。由此，降低了聚合物改性沥青的易压实性或压实能力，并增加了沥青的空隙含量，这导致柏油层稳定性的降低。
低分子量添加剂，如褐煤蜡、费-托合成石蜡等降低了粘度且改进了沥青的易压实性。取决于改性剂的熔点，沥青的软化温度稍微提高，但低温挠性大大降低，具有提高的脆化温度的缺点。当长期存在低于0℃的温度时，这是特别重要的。
道路工程柏油用沥青的使用性能和加工性能大大取决于每种情况下沥青的硬度、软化点、粘度和低温断裂点。
为了获得良好的使用性能和加工性能，沥青的很宽的塑性范围是必需的。作为塑性范围是指环/球软化点(根据DIN 52011/EN 1427)和Fraaβ低温断裂点(DIN 52012/EN 12593)之间的差。
下表1给出了采用各种添加剂的沥青B80的塑性范围的概述。
接下来，使用在实施例5-8和对比例5和6中使用的树脂组合物(粒料)，以与实施例9相同的方式通过挤出获得了各自厚度为500μm的片材。对于所获各片材的拉伸弹性模量、表面电阻、体积电阻、总透光率、浊度和折光率的测量结果在表6中给出。
表6
*分散聚苯乙烯树脂**聚醚酯酰胺如表6所示，由通过将60-85重量％的分散聚苯乙烯树脂与15-40重量％的聚醚酯酰胺混合制备的组合物获得的片材同时具有良好的抗静电性能和优异的物理性能(强度)。另外，片材的透明性是优选的，因为在聚苯乙烯树脂和聚醚酯酰胺之间的折光率差等于或小于0.03。
如表4和6所示，当聚苯乙烯树脂与聚醚酯酰胺的重量比是60-70重量％30-40重量％时，片材具有小于1×1012的表面电阻(Ω)和小于1×1012的体积电阻(Ω·cm)，使得能够获得更好的抗静电效果。
本实施方案具有以下效果。
(1)形成了主要由60-85重量％的分散聚苯乙烯树脂和15-40重量％的聚醚酯酰胺组成并在200℃下在10(秒-1)的剪切速度下具有2×103到8×104(泊)的熔体粘度的树脂组合物。由该树脂组合物形成的挤出酰胺蜡的有利性能，同时不会不利地影响沥青的低温性能。该目的可通过具有碱值＜10和酸值＜15的由长链脂肪酸的混合物与脂族二胺生成的反应产物而实现。
长链脂肪酸的混合物与脂族二胺的比优选为2∶1。
长链脂肪酸的混合物优选包含0-7重量％的肉豆蔻酸0-85重量％的棕榈酸0-85重量％的硬脂酸0-10重量％的油酸0-90重量％的12-羟基硬脂酸，其中，总和恒为100重量％。
此处，纯的(100％)羟基硬脂酸和工业级羟基硬脂酸(纯度为约90％，带有其它脂肪酸)是适合的。
长链脂肪酸的混合物优选包含0-7重量％的肉豆蔻酸34-64重量％的棕榈酸64-45重量％的硬脂酸0-10重量％的油酸，其中，总和恒为100重量％。
长链脂肪酸的混合物特别优选包含0-5重量％的肉豆蔻酸40-60重量％的棕榈酸60-40重量％的硬脂酸0-5重量％的油酸其中，总和恒为100重量％。
优选附加包含天然或合成脂肪酸组分。
优选使用乙二胺作为脂族二胺。
反应产物优选另外包含饱和和/或不饱和二羧酸。
长链羧酸的混合物对脂族二胺对二羧酸的比优选为(1.8-1.98)∶1.0∶(0.1-0.01)。
羧基官能度的总和优选恒为2。所谓的羧基官能度是指基团-COOH，及由其衍生的衍生物，如-COOR(其中R＝烷基)和-CONR2(其中R＝H或烷基)。
在另外包含有饱和和/或不饱和二羧酸的反应产物的情况下，优选调节碱值＜10和酸值＜15。
在另外包含有饱和和/或不饱和二羧酸的反应产物的情况下，优选长链脂肪酸的混合物包含0-7重量％的肉豆蔻酸20-85重量％的棕榈酸85-45重量％的硬脂酸0-10重量％的油酸，其中，总和恒为100重量％。
在该情况下，长链脂肪酸的混合物优选包含0-5重量％的肉豆蔻酸20-80重量％的棕榈酸80-20重量％的硬脂酸0-10重量％的油酸，其中，总和恒为100重量％。
在另外包含有饱和和/或不饱和二羧酸的反应产物的情况下，优选使用乙二胺与直链和/或环脂族二胺组合作为二胺组分。
这种组合优选包含50-100重量％的乙二胺和0-50重量％的直链和/或环脂族二胺。
这种组合特别优选包含95-99.99重量％的乙二胺和0.01-5重量％的直链和/或环脂族二胺。
优选使用乙二胺，与直链或环脂族二胺，如己二胺或TCD-二胺(三环癸二胺)组合作为二胺组分。
在该情况下，长链脂肪酸的混合物优选包含0-7重量％的肉豆蔻酸0-85重量％的棕榈酸0-85重量％的硬脂酸0-10重量％的油酸0-90重量％的12-羟基硬脂酸，其中，总和恒为100重量％。
本发明的目的还可以通过长链脂肪酸的混合物与脂族二胺的反应产物的制备方法实现，其特征在于，对于反应产物，调节碱值＜10且酸值＜15。
最后，本发明还涉及根据本发明的反应产物用作沥青改性剂的用途。
对于实施例，研究用作制备酰胺蜡的原料的脂肪酸的组成的影响。对各种链长的饱和脂肪酸的混合物、这些混合物中不饱和脂肪酸的影响和羟基脂肪酸的影响、二聚脂肪酸的影响以及胺组分的变化进行测试。
通过已知的方法制备产物，并以与沥青B80 3ppH(Shell，GFK，Miro)的混合物的方式进行测试。研究对于柏油的加工和品质而言相关的参数，即粘度、软化点(环/球，DIN 52011，EN 1427)、针入度和Fraaβ低温断裂点(DIN 52012，EN 12593)。作为比较实施例，测试得自标准的脂肪酸混合物的产物和可商购的EBS产品(亚乙基双硬脂酰二胺)。
令人惊奇地发现，脂肪酸的特定组合以及非必要地另外改变二胺组分和添加二聚脂肪酸导致相对现有技术而改进。
实施例通用制备方法将脂肪酸以指定量(液体)注入到1升压力反应器中。将反应器密闭惰性化，并加热至140℃。在该温度下，计量加入胺。在添加胺之后，将混合物加热至200℃，并将反应水蒸馏出。在该过程中，将反应器内的压力调节为约2巴。在反应完成之后，将混合物冷却至150℃，将反应器卸压至常压，并倒出熔体。为了表征产物，按照所述的已知方法测定碱值(DGF标准方法MIV4)、酸值(DIN 53403)和滴点(DIN 51801/2，ASTM D 127)。
根据酸值计算并通过气相色谱检测所用的脂肪酸和脂肪酸混合物的组成。使用推荐用于该应用的可商购的酰胺蜡进行比较。通过气相色谱检测商购产品的脂肪酸组成。测定3份蜡和97份沥青B80的混合物的Fraaβ值。
表3得自乙二胺和一元羧酸混合物的实施例蜡和比较产物。
表4得自乙二胺和一元羧酸混合物并外加脂族二胺的实施例蜡
表5得自乙二胺和一元羧酸混合物并加入脂族二胺和/或脂族二羧酸的实施例蜡
低温断裂点的测量值表明，脂肪酸的特征和脂肪酸混合物中的链分布对沥青的性能有很大的影响。在纯脂肪酸的情况下，该值处于低温，但纯脂肪酸在经济上无吸引力；天然存在的脂肪酸混合物，如硬化的动物脂肪酸或硬化的棕榈仁酸导致上文已述的脆化温度升高。
只有当使用根据本发明的脂肪酸组合物或添加其它脂族二胺或向动物脂肪酸中加入脂族二羧酸时，反应中才形成在沥青混合物中具有低断裂点的产物。在使用羟基硬脂酸时会发现惊奇的例外，其在以纯物质形式以及以与动物脂肪酸组合的形式时，都显示低的断裂点。
物理检测将3份蜡与97份沥青在180℃下混合30分钟。将液体混合物浇注。用样品量的浇注物料进行检测。检测结果列于以下表中。
表6a具有3％得自表3的改性剂的沥青混合物的特性数据
比较*用于比较的得自纯原料的蜡Fraaβ低温断裂点，℃**采用5个测量点，在180℃下的最小+最大锥板粘度(以mPas计)的试验系列 a＝D100l/sb＝D300l/s表6b具有3％得自表4的改性剂的沥青混合物的特性数据
Fraaβ低温断裂点，℃**采用5个测量点，在180℃下的最小+最大锥板粘度(以mPas计)的试验系列a＝D100l/sb＝D300l/s表6c具有3％得自表5的改性剂的沥青混合物的特性数据
Fraaβ低温断裂点，℃**采用5个测量点，在180℃下的最小+最大锥板粘度(以mPas计)的试验系列a＝D100l/sb＝D300l/s在车辙形成试验中的应用技术检测已表明，看不出链分布的改性在应用技术上的缺点。
车辙形成试验，针入度(以mm计)
评价未改性沥青具有高粘度、低软化点和高针入度。但是，它在相当低的温度下才断裂。加入约3％的酰胺蜡降低了在加工温度下的粘度，改进了润湿特性并提高了软化点。但是，当使用不是根据本发明的产物时，使Fraaβ断裂点明显移向更高的温度。
相反，如果使用根据本发明的长链脂肪酸的混合物和脂族二胺的反应产物(酰胺蜡)，则保持获得标准产品的良好效果，但将断裂点再次降低到未改性沥青的温度范围。实际试验表明，这种改变未在车辙形成试验中在承载能力方面产生缺点。
权利要求
1.具有碱值＜10和酸值＜15的由长链脂肪酸的特定混合物与脂族二胺生成的反应产物。
2.如权利要求1的反应产物，其特征为，长链脂肪酸的混合物与脂族二胺的比为2∶1。
3.如权利要求1或2的反应产物，其特征为，长链脂肪酸的特定混合物包含0-7重量％的肉豆蔻酸0-85重量％的棕榈酸0-85重量％的硬脂酸0-10重量％的油酸0-90重量％的12-羟基硬脂酸，其中，总和恒为100重量％。
4.如权利要求1-3中一项或多项的反应产物，其特征为，长链脂肪酸的混合物包含0-7重量％的肉豆蔻酸34-64重量％的棕榈酸64-45重量％的硬脂酸0-10重量％的油酸，其中，总和恒为100重量％。
5.如权利要求1-4中一项或多项的反应产物，其特征为，长链脂肪酸的混合物包含0-5重量％的肉豆蔻酸40-60重量％的棕榈酸60-40重量％的硬脂酸0-5重量％的油酸，其中，总和恒为100重量％。
6.如权利要求1-5中一项或多项的反应产物，其特征为，含有天然或合成脂肪酸组分。
7.如权利要求1-6中一项或多项的反应产物，其特征为，使用乙二胺作为脂族二胺。
8.如权利要1-7中一项或多项的反应产物，其特征为，其含有饱和和/或不饱和二羧酸。
9.如权利要求1-8中一项或多项的反应产物，其特征为，长链羧酸的混合物对脂族二胺对二羧酸的比为(1.8-1.98)∶1.0∶(0.1-0.01)。
10.如权利要求8-9中一项或多项的反应产物，其特征为，羧基官能度的总和恒为2。
11.如权利要求8-10中一项或多项的反应产物，其特征为，调节碱值＜10和酸值＜15。
12.如权利要求8-11中一项或多项的反应产物，其特征为长链脂肪酸的混合物包含0-7重量％的肉豆蔻酸20-85重量％的棕榈酸85-45重量％的硬脂酸0-10重量％的油酸，其中，总和恒为100重量％。
13.如权利要求8-12中一项或多项的反应产物，其特征为，长链脂肪酸的混合物包含0-5重量％的肉豆蔻酸20-80重量％的棕榈酸80-20重量％的硬脂酸0-10重量％的油酸其中，总和恒为100重量％。
14.如权利要求8-13中一项或多项的反应产物，其特征为，乙二胺与直链和/或环脂族二胺组合用作二胺组分。
15.如权利要求8-14中一项或多项的反应产物，其特征为，所述组合包含50-100重量％的乙二胺和0-50重量％的直链和/或环脂族二胺。
16.如权利要求8-15中一项或多项的反应产物，其特征为，所述组合包含95-99.99重量％的乙二胺和0.01-5重量％的直链和/或环脂族二胺。
17.如权利要求8-16中一项或多项的反应产物，其特征为，乙二胺与直链或环脂族二胺，如己二胺或三环癸二胺，组合用作二胺组分。
18.如权利要求8-17中一项或多项的反应产物，其特征为，长链脂肪酸的混合物包含0-7重量％的肉豆蔻酸0-85重量％的棕榈酸0-85重量％的硬脂酸0-10重量％的油酸0-90重量％的12-羟基硬脂酸，其中，总和恒为100重量％。
19.一种制备如权利要求1-18中一项或多项的反应产物的方法，其特征为，对于反应产物，调节碱值＜10和酸值＜15。
20.如权利要求1-18中一项或多项的反应产物用作沥青改性剂的用途。
全文摘要
本发明涉及具有碱值＜10和酸值＜15的由长链脂肪酸的特定混合物与脂族二胺生成的反应产物，并且涉及该反应产物的用途。
文档编号C07C235/10GK1659220SQ03812941
公开日2005年8月24日 申请日期2003年5月30日 优先权日2002年6月5日
发明者F－L·海因里希, E·R·施塔尔曼, N·佩奇莱 申请人:科莱恩有限公司