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耐候穩(wěn)定的瀝青或柏油組合物的制作方法

文檔序號:3640480閱讀:379來源:國知局
專利名稱:耐候穩(wěn)定的瀝青或柏油組合物的制作方法
耐候穩(wěn)定的瀝青或柏油組合物
本發(fā)明涉及相抵于熱量、光和氧氣的有害作用的瀝青或柏油組合物的穩(wěn)定。
瀝青和柏油是例如用于道路和鋪屋頂材料中的已知的材料。因而,這些組合物在長時間內(nèi)暴露于周圍環(huán)境的天氣條件并且遭受熱量、光和氧氣的有害作用。期望的是這樣的組合物在較長的時間內(nèi)保持其原始性能。道路柏油路面例如將隨著時間損失其展延性和柔軟性。柏油路面然后遭受裂縫形式的斷裂,這需要昂貴的修理或維護(hù)。
美國專利說明書No. 6,174,940教導(dǎo)了協(xié)同的穩(wěn)定劑混合物。美國專利說明書No. 6,914,110公開了一種用于生產(chǎn)具有可交聯(lián)的曱硅烷基的聚合物的方法。
美國專利說明書No. 4,442,250和7,122,663公開大環(huán)的空間位阻
胺化合物。
仍然需要穩(wěn)定在室外條件中使用的柏油和瀝青。
本發(fā)明涉及柏油或?yàn)r青組合物,其相抵于熱量、光和氧氣的有害作用被穩(wěn)定,所述組合物包括
柏油或?yàn)r青和結(jié)合于其中的,有效穩(wěn)定量的至少 一 種下式的空間位阻胺化合物
<formula>formula see original document page 5</formula>
其中
R!是氬,C廣ds烷基,C3-ds鏈烯基,C5-ds環(huán)烷基,C6畫ds芳
基,CVC9芳烷基或-R8-Y,或R,是以下部分式的基團(tuán)(II)或
(HI),
其中n是0或1,r是0, 1, 2或3,X是-O-, -S-,或〉NRw,
基團(tuán)XR4還可是氯或嗎啉代,吡咯烷-l-基,哌啶-l-基或六氫氮雜罩(azepin)-l-基,
R2, R4, Rs和R7獨(dú)立地是氫,d-Cn烷基,C2-C6羥烷基,C3-C12鏈烯基,Cs-C,2環(huán)烷基,Q-d8芳基,CVC9芳烷基或式II的基團(tuán),
R3和R6獨(dú)立地是C2-d2亞烷基,Crd2亞氨基二亞烷基或氧雜二亞烷基,Cs-d2環(huán)亞烷基,Q-d2亞芳基或CVC!2亞芳烷基,Rg是C2-C6亞烷基,
Y是-0-R9或-NRk)Rh,R9是氫或Crds烷基,
R10和Ru獨(dú)立地是C廣C6烷基,2,2,6,6-四曱基哌啶-4-基或1,2,2,6,6-五曱基艱咬-4-基,
Rl2是氫,爛氧基,C廣C!2烷基,C3-Cn鏈烯基,CVC9芳烷基,
Crd2?;?2,3-環(huán)氧丙基或-CH2CH(Rn)0-R",或R12是d-C12烷氧
基,C2-C!2鏈烯氧基,Cs-d2環(huán)烷氧基,C5-Cs環(huán)烯基氧基,Q-ds芳
氧基,CVC9芳烷氧基,或R^是2-羥基-2-曱基-丙氧基或2-羥基環(huán)己氧基,
Ru是氫,曱基,乙基或苯基,
R!4是氫,C廣d2烷基,C3-C!2鏈烯基,C -C9芳烷基或C廣C。酰
基,
R,5是氫,CrQ烷氧基,C3-Cs鏈烯氧基或芐氧基和
R46是如Ri所定義的,前提是基團(tuán)Rl5 R2, R4, Rs和R7中的至少一個是式II的基團(tuán)。本發(fā)明還涉及一種用于相抵于熱量、光和氧氣的有害作用穩(wěn)定柏
油或?yàn)r青的方法,該方法包括將有效穩(wěn)定量的至少一種式I的空間位
阻胺化合物結(jié)合于柏油或?yàn)r青中。
式I的空間位阻胺例如7>開在美國專利-說明書No. 4,442,250和
7,122,663中。
式I的化合物例如是以下的環(huán)狀縮合物N,N'-雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌咬基)-六亞曱基二胺和 4-叔辛基氨基-2,6-二氯-l,3,5-三嗪,N,N'-雙(2,2,6,6-四曱基-4-哌啶基)-六亞曱基二胺和4-環(huán)己基氨基-2,6-二氯-1,3,5-三嗪,或N,N'-雙-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)六亞甲基二胺和4-嗎啉代-2,6-二氯-l,3,5-三溱根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方案,R12是例如氫或曱基;R3和R6例如是C2-C12 亞烷基;X是例如-0-或〉NR!6; Rw是例如氫和R!是例如C廣ds烷基; 是例如叔辛基氨基或嗎啉代。
根據(jù)一種優(yōu)選實(shí)施方案,式I的化合物是N,N'-雙(2,2,6,6-四曱基 -4-哌啶基)-六亞曱基二胺和4-叔辛基氨基-2,6-二氯-l,3,5-三嗪的環(huán)狀
縮合物。
式I的化合物還可是有機(jī)或無機(jī)酸鹽的形式。例如合適的鹽是式 (I)*(HY)n,其中HY是有機(jī)或無機(jī)酸和n是1-4的整數(shù)。
例如HY選自含卣素的無機(jī)質(zhì)子酸、含磷的無機(jī)酸、含硫的無機(jī) 酸、d-C4烷基羧酸、全氟d-C4烷基羧酸和芳香族羧酸。
本發(fā)明的位阻胺添加劑例如具有約320°C以上的熔點(diǎn)。本發(fā)明的 位阻胺添加劑例如具有大于或等于約1198 g/mo1的分子量。它們的環(huán) 狀結(jié)構(gòu)提供了突出的熱穩(wěn)定性。所述添加劑具有極低的蒸氣壓;它們 甚至高溫下不會由于蒸發(fā)而損失。例如,在25。C蒸氣壓是4.1xlO—"Pa。 添加劑具有才及低的水溶解性,例如,1 Pa= 1 N/m2= l(T5巴。
烷基是支鏈的或者無支鏈的基團(tuán)并且例如是曱基、乙基、丙基、 異丙基、正丁基、仲丁基、異丁基、叔丁基、2-乙基丁基、正戊基、 異戊基、l-曱基戊基、1,3-二曱基丁基、正己基、l-甲基己基、正庚基、 異庚基、1,1,3,3-四曱基丁基、l-曱基庚基、3-甲基庚基、正辛基、2-乙基己基、1,1,3-三曱基己基、1,1,3,3-四曱基戊基、壬基、癸基、十 一烷基、1-曱基十一烷基、十二烷基或1,1,3,3,5,5-六曱基己基。
鏈烯基是烷基的不飽和的版本,例如異丙烯基、丙烯基、己烯基、
8庚烯基等。
環(huán)烷基是被取代的或未被取代的并且是,例如,環(huán)戊基,甲基環(huán) 戊基,二甲基環(huán)戊基,環(huán)己基,曱基環(huán)己基,二曱基環(huán)己基,三曱基 環(huán)己基,叔丁基環(huán)己基,環(huán)庚基或環(huán)辛基。
環(huán)亞烷基是環(huán)烷基的不飽和的類似物。
芳基例如是苯基或萘基或聯(lián)苯基,而且包括C廣C4烷基取代的苯
基,crc4烷氧基取代的苯基,羥基,卣素或硝基取代的苯基。烷基
取代的苯基的實(shí)例是乙苯,曱苯,二曱苯和其異構(gòu)體,均三甲苯或異 丙基苯。卣素取代的苯基例如是二氯苯或溴曱苯。
芳烷基例如是苯基烷基,其是未被取代的或在苯基上被1-3個
d-C4烷基取代的,并且是,例如,芐基,a-曱苯曱基,a,a-二曱基芐
基,2-苯乙基,2-曱節(jié)基,3-甲千基,4-甲芐基,2,4-二甲基芐基,2,6-
二曱基節(jié)基或4-叔丁基節(jié)基。
亞烷基是支鏈的或者無支鏈的二價基團(tuán),例如亞曱基,亞乙基,
亞丙基,三亞曱基,四亞曱基,五亞曱基,六亞曱基,七亞曱基,八
亞曱基,十亞曱基或十二亞曱基。
環(huán)亞烷基是具有兩個自由化合價和至少一個環(huán)單元的飽和烴基
團(tuán)并且是,例如,環(huán)亞戊基,環(huán)亞己基,環(huán)亞庚基或環(huán)亞辛基。
亞芳基是亞苯基或亞萘基或亞聯(lián)苯基,每一個是未被取代的或被
C,誦C4烷基取代的,例如1,2畫,1,3國或1,4-亞苯基或1,2-, 1,3-, 1,4-, 1,6國,
1,7-, 2,6-或2,7-亞萘基。
亞芳烷基是例如苯基亞烷基并且是,例如,苯亞曱基,2-苯基亞
乙基或l-苯基-2-亞已基。
烷氧基和羥基烷氧基和?;耐榛糠质侨缫陨贤榛x的。
環(huán)烷氧基的環(huán)烷基部分是如以上環(huán)烷基所定義的。
鏈烯氧基的鏈烯基部分是如以上鏈烯基所定義的。
環(huán)烯基氧基的環(huán)烯基部分是如以上環(huán)烯基所定義的。
芳氧基的芳基部分是如以上芳基所定義的。
芳烷氧基的芳烷基部分是如以上芳烷基所定義的。
根據(jù)本發(fā)明的合適的瀝青或柏油底物(substrate)例如公開在美國
專利說明書No. 4,247,335和5,473,000中。
在通常的大氣溫度下,瀝青和柏油通常是固體,半固體或粘性液體材料。這樣的柏油和瀝青是天然或干餾來源的烴的混合物并且通常
源自石油或煤,但可以本質(zhì)上照此(as such in nature)存在。
瀝青(bitumen)是不同顏色和稠度(consistency)的天然的或工藝生 產(chǎn)的復(fù)雜有機(jī)混合物,主要由含烴和/或有機(jī)含氧化合物 (hydrocarbonaceous and/or organic oxygen compounds)組成。"湯青 (bitumen)"特別地是指柏油(asphalts)和石油蒸餾殘余物(petroleum distillation residue)(柏油瀝青(asphaltic bitumen))。瀝青是不同類型的才才 料的混合物,如瀝青質(zhì)(asphaltenes),樹脂(resins),固體石蠟(solid paraffins),煤油(kerosines),含烴油(hydrocarbonaceous oils),酉旨蠟(ester waxes),油母質(zhì)(kerogens),高分子酸(high-molecular acids)和有機(jī)金屬 化合物。天然瀝青例如獲自天然氣,原油(crude petroleum),天然柏油 (natural asphalts),地蠟(mineral wax)(地蠟(ozokerite)),褐煤蠟(montan wax)(褐碳湯青(brown carbon bitumen))和化石樹月旨(fossil resins)。 人造 瀝青獲自石油餾分(petroleum distillates),固體石蠟(solid paraffin),石 油蒸餾殘余物(petroleum distillation residues),石油產(chǎn)物的酸處理的殘 余物和石油產(chǎn)物的溶劑和沉淀劑處理的產(chǎn)物。在美國,還進(jìn)一步限定 了所謂的焦瀝青(pyrobitumens), 其被區(qū)分為焦性地瀝青(asphaltic pyrobitumens)(韋刃瀝青(wurtzilite),彈性瀝青(elaterite), 阿爾貝塔天然 瀝青(albertire)和英普遜焦瀝青(impsonite))和干酪才艮巖(kerogenites)(頁 巖(shales)和石灰石(limestones))。
"柏油(asphalt)"主要是指常規(guī)柏油(conventional asphalt)和乳化柏 油(emulsified asphalt),其是在水中乳化的瀝青產(chǎn)物。 在瀝青和柏油的定義中還包括鋪路油和鋪路焦油。 根據(jù)本發(fā)明的瀝青或柏油特別地用于鋪路或鋪屋頂?shù)牟牧稀?梢?使用基于瀝青或柏油的本發(fā)明的組合物,例如具有礦質(zhì)集料(mineral aggregates),填料或纖維材料的基料(binders),而在這樣情況下通常通 過使用熔化來進(jìn)行施工(the working)。根據(jù)本發(fā)明的組合物還可用于 浸漬紙板、紙或箔以及用于涂覆混凝土(concrete)、灰漿(mortar)或金 屬,在這樣情況下通過使用溶解或分散可以在室溫下進(jìn)行施工。瀝青 可以具有根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)的任何商品化質(zhì)量。
本發(fā)明的空間位阻胺添加劑通過已知的和1更利的方法結(jié)合,例如 通過攪拌,同時柏油被加熱并且處于流體狀態(tài)中。其它添加劑,如抗
10剝落劑,可以隨本文中所述的添加劑一起《皮結(jié)合。
用合成橡膠改性的柏油,例如用于鋪路(paving),也包括在本發(fā)明 內(nèi)。改性柏油例如公開在美國專利說明書No. 5,473,000中。合成橡膠 例如是丁苯橡膠。
所謂的空間位阻胺任選地作為添加劑存在于改性柏油的合成橡 膠部分中,或者存在于柏油和橡膠兩者中??臻g位阻胺可以通過已知 的方法被結(jié)合到合成橡膠中,例如熔體擠出,共捏合等。
因此,本發(fā)明的進(jìn)一步方面是相抵于熱量、光和氧氣的有害作用 穩(wěn)定的改性柏油或芴青組合物,所述組合物包括
柏油或?yàn)r青,合成橡膠和結(jié)合于柏油、瀝青或橡膠中的,或結(jié)合 于柏油、瀝青和橡膠中的每一個中的,有效穩(wěn)定量的至少一種式I的 空間位阻胺化合物。
待結(jié)合于柏油或?yàn)r青中的空間位阻胺的量例如是約0.01 wt% -約 7wt%,基于柏油或?yàn)r青的重量。例如,本發(fā)明的添加劑的含量為約 0.05wto/o-約6wt0/0,約0.1wt。/o曙約5wt%,約0.25wto/o-約5wt%,或約 0.3wt。/。-約5wt°/。,基于柏油或?yàn)r青的重量。例如,空間位阻胺的含量 可以為約0.5wt0/0, lwt%, 2wt%, 3wt。/。或4wt%,基于柏油或源青的 重量。相同的重量水平可以用于合成橡膠中。通過用于測量其性能的 標(biāo)準(zhǔn)ASTM方法,觀察到了本發(fā)明空間位阻胺添加劑對柏油或?yàn)r青的 穩(wěn)定的有益作用。
例如,通過穿透性、軟化點(diǎn)和延性測量了柏油或?yàn)r青的穩(wěn)定。
根據(jù)ASTM D5測量了穿透性。它包括在明確規(guī)定的溫度、負(fù)載 和時間條件下標(biāo)準(zhǔn)針穿透柏油的適當(dāng)制備的樣品的程度。軟柏油(soft asphalts)具有高穿透值。
根據(jù)ASTMD36測量了軟化點(diǎn)。柏油的軟化點(diǎn)可以被限定為這樣 的溫度,在該溫度下,在規(guī)定的測試條件下,柏油獲得了特別程度的 軟度(softness)。通常使用的是分級工業(yè)和鋪屋頂用的柏油等級。
根據(jù)ASTMDU3測量了延性。柏油的延性表示為以cm為單位的 距離,這是標(biāo)準(zhǔn)試塊(briquette)在斷裂前可以被延伸的長度。延性是流 動性的組合,其反映了內(nèi)聚(cohesion)和剪切(shear)敏感度 (susceptibility)兩者。
例如,在7年的使用時間后,普通的柏油路將已經(jīng)使其穿透因子削減一半,將已經(jīng)使其軟化點(diǎn)增加達(dá)約30°C和使其延性減小達(dá)約50倍。
使用本發(fā)明的添加劑進(jìn)行穩(wěn)定極大地改善了如根據(jù)這些方法測 量的柏油或?yàn)r青的性能。
所使用的瀝青具有30-400的穿透(值),根據(jù)ASTMD5-25。例如, 所測試的目前的(presently)瀝青具有85-100的穿透(值),在25。C。
權(quán)利要求
1.柏油或?yàn)r青組合物,其相抵于熱量、光和氧氣的有害作用被穩(wěn)定,所述組合物包括柏油或?yàn)r青和結(jié)合于其中的,有效穩(wěn)定量的至少一種下式的空間位阻胺化合物其中R1是氫,C1-C18烷基,C3-C18鏈烯基,C5-C18環(huán)烷基,C6-C18芳基,C7-C9芳烷基或-R8-Y,或R1是以下部分式的基團(tuán)其中n是0或1,r是0,1,2或3,X是-O-,-S-,或>NR16,基團(tuán)XR1總體上還可是氯或嗎啉代,吡咯烷-1-基,哌啶-1-基或六氫氮雜 id="icf0003" file="A2007800438520002C3.tif" wi="5" he="5" top= "224" left = "43" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>-1-基,R2,R4,R5和R7獨(dú)立地是氫,C1-C12烷基,C2-C6羥烷基,C3-C12鏈烯基,C5-C12環(huán)烷基,C6-C18芳基,C7-C9芳烷基或式II的基團(tuán),R3和R6獨(dú)立地是C2-C12亞烷基,C4-C12亞氨基二亞烷基或氧雜二亞烷基,C5-C12環(huán)亞烷基,C6-C12亞芳基或C7-C12亞芳烷基,R8是C2-C6亞烷基,Y是-O-R9或-NR10R11,R9是氫或C1-C18烷基,R10和R11獨(dú)立地是C1-C6烷基,2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基或1,2,2,6,6-五甲基哌啶-4-基,R12是氫,烴氧基,C1-C12烷基,C3-C12鏈烯基,C7-C9芳烷基,C1-C12?;?,2,3-環(huán)氧丙基或-CH2CH(R13)O-R14,或R12是C1-C12烷氧基,C2-C12鏈烯氧基,C5-C12環(huán)烷氧基,C5-C8環(huán)烯基氧基,C6-C18芳氧基,C7-C9芳烷氧基,或R12是2-羥基-2-甲基-丙氧基或2-羥基環(huán)己氧基,R13是氫,甲基,乙基或苯基,R14是氫,C1-C12烷基,C3-C12鏈烯基,C7-C9芳烷基或C1-C12酰基,R15是氫,C1-C8烷氧基,C3-C8鏈烯氧基或芐氧基和R16是如R1所定義的,前提是基團(tuán)R1,R2,R4,R5和R7中的至少一個是式II的基團(tuán)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的組合物,其中式I的化合物是N,N'-雙 (2,2,6,6-四曱基-4-哌啶基)-六亞曱基二胺和4-叔辛基氨基-2,6-二氯 -1,3,5-三。秦,N,N'-雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-六亞甲基二胺和4-環(huán)己 基氨基-2,6-二氯-l,3,5-三嗪,或者N,N'-雙-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基) 六亞曱基二胺和4-嗎啉代-2,6-二氯-l,3,5-三溱的環(huán)狀縮合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的組合物,其中式I的化合物是N,N'-雙 (2,2,6,6-四曱基-4-哌啶基)-六亞曱基二胺和4-叔辛基氨基-2,6-二氯 -l,3,5-三溱的環(huán)狀縮合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的組合物,其中R3和R6是C2-d2亞烷基, Ri2是氫或曱基,X是-0-或〉NR16和R!6是氫和Ri是C廣Ci8烷基。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的組合物,其中R3和R6是CVd2亞烷基, R12是氫或曱基和是叔辛基氨基或嗎啉代。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的組合物,其中式I的空間位阻胺化合物的 含量為約0.01wt。/。-約7wt%,基于柏油或?yàn)r青的重量。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的組合物,其中式I的空間位阻胺化合物的 含量為約0.3wt。/。-約5wt%,基于柏油或?yàn)r青的重量。
8. 改性柏油或?yàn)r青組合物,其相抵于熱量、光和氧氣的有害作 用被穩(wěn)定,所述組合物包括柏油或?yàn)r青,合成橡膠和結(jié)合于柏油、瀝 青或橡膠中的,或結(jié)合于柏油、瀝青和橡膠中的每一個中的,有效穩(wěn) 定量的至少一種式I的空間位阻胺化合物。
9. 一種用于相抵于熱量、光和氧氣的有害作用穩(wěn)定柏油或?yàn)r青 的方法,該方法包括將有效穩(wěn)定量的根據(jù)權(quán)利要求1的至少一種式I 的空間位阻胺化合物結(jié)合于柏油或?yàn)r青中。
全文摘要
通過將至少一種空間位阻胺化合物結(jié)合到其中,使柏油或?yàn)r青組合物相抵于熱量、光和氧氣的有害作用有效地穩(wěn)定。代表性的空間位阻胺是以下的環(huán)狀縮合物N,N′-雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-六亞甲基二胺和4-叔辛基氨基-2,6-二氯-1,3,5-三嗪,N,N′-雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-六亞甲基二胺和4-環(huán)己基氨基-2,6-二氯-1,3,5-三嗪,或N,N′-雙-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)六亞甲基二胺和4-嗎啉代-2,6-二氯-1,3,5-三嗪。
文檔編號C08K5/3492GK101541870SQ200780043852
公開日2009年9月23日 申請日期2007年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月27日
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