Модифицированные асфальтовые связующие и композиции асфальтового дорожного покрытия

Модифицированные асфальтовые связующие и композиции асфальтового дорожного покрытия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Данная заявка заявляет преимущества предварительных заявок США №№60/755666, 60/755670, 60/755668, 60/755667, поданных 29 декабря 2005 года, и предварительной заявки США №60/813950, поданной 15 июня 2006 года.

Область техники

Один или несколько вариантов реализации настоящего изобретения относятся к композициям модифицированных асфальтовых связующих, которые получают в результате использования пентасульфида фосфора и полимера, а также к композициям асфальтового дорожного покрытия, полученным при использовании данных композиций связующих.

Уровень техники

В течение длительного времени при изготовлении дорожных покрытий использовались композиции асфальтового дорожного покрытия, которые включают смесь асфальтового связующего и заполнителя. Давно существующая технологическая проблема, связанная с данными дорожными покрытиями, заключалась в их поведении при экстремальных температурах. То есть, при высоких температурах дорожные покрытия становятся мягкими; а при низких температурах дорожные покрытия являются хрупкими.

В течение десятилетий для смягчения остроты проблем, испытываемых при экстремальных температурах, использовали добавки. Например, к композициям асфальтовых связующих добавляли полимеры. В патенте США №4145322 сообщают о полимермодифицированных битумных композициях, которые включают эластомеры (например, полиизопрен, бутил-каучук, каучук БСК), которые можно использовать для улучшения механических свойств битумов, в особенности эластомерных свойств. И использование в данных битумных композициях конкретных блок-сополимеров стирола и диенового мономера позволяет получать композиции, обладающие желательными механическими свойствами, даже при низких температурах.

Подобным же образом в документе JP 51-149312 (1976) сообщают о модифицированных асфальтовых композициях, которые включают соединение фосфора, такое как пентаоксид фосфора, полифосфорная кислота или пентасульфид фосфора. Предполагается, что данные соединения фосфора могут модифицировать асфальт, поскольку они связываются в асфальте с асфальтеном, дополнительно упрочняя структуру геля. Для того чтобы устранить проблемы с диспергируемостью и удобством в обращении, связанные с данными соединениями фосфора, соединения фосфора перемешивают с нефтяными композициями и к асфальтовой композиции добавляют смесь. Нефтяные композиции характеризуются температурой воспламенения, равной 150°C и более, и включают 0,5-40% асфальтенов. Соединения фосфора можно включать в нефтяную композицию в количестве в диапазоне от 0,5 до 50 массовых процентов, и количество соединения фосфора, добавляемого к модифицируемому асфальту, может находиться в диапазоне от 0,2 до 5,0 массовых процентов.

В патенте США №6569351 сообщают о полимермодифицированных асфальтовых композициях, полученных в результате объединения добавки ускоритель-гелеобразователь с полимером и асфальтом и отверждения полимермодифицированного асфальта при температуре в диапазоне от 200°F (93,3°C) до 500°F (260,0°C). Добавки ускоритель-гелеобразователь включают 2-75% ускорителя, 25-88% технологического масла и 0,5-10% глины. Ускоритель может включать серу, 4,4'-дитиодиморфолин, производные тиазола, дитиокарбонаты, пентасульфид фосфора, пентаоксид фосфора, стеарат цинка, стеарат аммония, гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид кальция, оксид алюминия или комбинации данных или других вулканизаторов или ускорителей. Добавку ускоритель-гелеобразователь можно добавлять к концентратам, содержащим приблизительно 1-25% полимера.

В патенте США №5990206 сообщают о смеси полимера и соединения фосфора (композиция модификатора), предназначенной для использования в асфальтовых композициях. Полимер может включать полимеры на основе каучука (модификатор) и/или полимер на основе смолы (модификатор). Соединения фосфора могут включать фосфорный ангидрид (P₂O₅), полифосфорную кислоту, ортофосфорную кислоту, окситрихлорид фосфора (POCl₃), трихлорид фосфора (PCl₃) и пентасульфид фосфора (P₂S₅). Смесь может содержать от приблизительно 0,1 до приблизительно 10% (мас.) соединения фосфора, и можно получать асфальтовые композиции, содержащие от 0,1 до 30% (мас.) смеси полимер/соединение фосфора (композиция модификатора). Как представляется, неорганическое соединение фосфора в асфальте исполняет функцию сшивателя между модификатором на основе каучука и/или на основе смолы и сетчатой структурой более высокого порядка (асфальтеном) и является подходящим для упрочнении структуры геля в асфальте.

На чертеже представлена блок-схема, демонстрирующая конкретный вариант реализации настоящего изобретения.

Краткое изложение изобретения

Один или несколько вариантов реализации настоящего изобретения предлагают способ получения композиции модифицированного асфальтового связующего, при этом способ включает перемешивание асфальта, ненасыщенного полимера и пентасульфида фосфора до получения модифицированной асфальтовой композиции.

Один или несколько вариантов реализации настоящего изобретения также предлагают способ получения композиции модифицированного асфальтового связующего, при этом способ включает перемешивание асфальтового связующего, полимера и пентасульфида фосфора до получения модифицированной асфальтовой композиции, где массовое соотношение между полимером и пентасульфидом фосфора равно, по меньшей мере, 0,5:1 и менее чем 8:1.

Один или несколько вариантов реализации настоящего изобретения дополнительно предлагают способ получения композиции модифицированного асфальтового связующего, при этом способ включает введение в асфальтовое связующее полимера и введение в асфальтовое связующее пентасульфида фосфора, где упомянутая стадия введения в асфальт пентасульфида фосфора включает добавление композиции пентасульфида фосфора, которая включает менее чем 5% (мас.) углеводородного материала.

Один или несколько вариантов реализации настоящего изобретения дополнительно предлагают способ получения композиции модифицированного асфальтового связующего, при этом способ включает получение концентрата пентасульфид фосфора-связующее в результате объединения и перемешивания пентасульфида фосфора и асфальтового связующего, где концентрат пентасульфид фосфора-связующее включает более чем 0,5 массовой части пентасульфида фосфора на 100 массовых частей асфальта, получение концентрата полимер-связующее в результате объединения и перемешивания полимера и асфальтового связующего, где концентрат полимер-связующее включает более чем 5 массовых частей полимера на 100 массовых частей асфальта, и объединение и перемешивание концентрата пентасульфид фосфора-связующее с концентратом полимер-связующее до получения композиции модифицированного асфальтового связующего.

Один или несколько вариантов реализации настоящего изобретения также предлагают композицию модифицированного асфальтового связующего, содержащую комбинацию или продукт реакции асфальта, пентасульфида фосфора и ненасыщенного полимера.

Один или несколько вариантов реализации настоящего изобретения также предлагают композицию модифицированного асфальтового связующего, полученную по способу, включающему объединение и перемешивание асфальта, пентасульфида фосфора и полимера, где массовое соотношение между полимером и пентасульфидом фосфора равно, по меньшей мере, 0,5:1 и менее чем 8:1.

Один или несколько вариантов реализации настоящего изобретения дополнительно предлагают асфальтовую композицию, которая содержит продукт реакции между асфальтом, ненасыщенным полимером, источником фосфора и источником серы, где источник фосфора и источник серы образуют реакционно-способные сшивки между компонентами асфальта и ненасыщенного полимера.

Подробное раскрытие изобретения

Один или несколько вариантов реализации настоящего изобретения предлагают способ получения композиции модифицированного асфальтового связующего, которая является подходящей для использования при получении композиций асфальтового дорожного покрытия. В одном или нескольких вариантах реализации композицию модифицированного асфальтового связующего можно получать в результате объединения и перемешивания асфальтового связующего, полимера и пентасульфида фосфора. Композицию модифицированного асфальтового связующего можно объединять с заполнителем до получения композиции асфальтового дорожного покрытия. В конкретных вариантах реализации композицию асфальтового дорожного покрытия можно сформовать до получения дорожных покрытий.

Термин «асфальтовое связующее» используется так, как его понимают специалисты в соответствующей области техники, и согласуется со значением, приведенным в документе AASHTO М320. В случае объединения асфальтового связующего с заполнителем используется термин «композиция асфальтового дорожного покрытия». В соответствии с использованием в данном описании изобретения термины «асфальт» и «асфальтовое связующее» могут быть использованы как синонимы. Материал асфальтового связующего можно получать из любого источника асфальта, такого как природный асфальт, горный асфальт, полученный из битуминозного песчаника, или нефтяной асфальт, полученный в процессе переработки нефти. Асфальтовое связующее может быть выбрано из тех, которые в настоящее время классифицированы в соответствии с документами AASHTO М320 и ASTM D-6373, включая асфальтовые связующие, классифицированные по эксплуатационным характеристикам. В других вариантах реализации асфальтовые связующие могут включать смесь различных асфальтов, не удовлетворяющих определению какой-либо конкретной классификации. Сюда включаются продутый нефтяной асфальт, асфальт вакуумной перегонки, асфальт, полученный продувкой мазута водяным паром, асфальт, разбавленный нефтяным дистиллятом, или асфальт для пропитки кровельных материалов. В альтернативном варианте можно выбирать гильсонит, природный или синтетический, используемый индивидуально или в смеси с нефтяным асфальтом. Смеси синтетических асфальтов, подходящие для использования в настоящем изобретении, описываются, например, в патенте США №4437896. В одном или нескольких вариантах реализации асфальт включает полученные из нефти асфальт и асфальтовое масло. Данные композиции могут включать асфальтены, смолы, циклические соединения и насыщенные углеводороды. Процентное содержание данных ингредиентов в совокупной композиции асфальтового связующего можно варьировать, исходя из источника асфальта.

Асфальтены включают черные аморфные твердые вещества, содержащие в дополнение к углероду и водороду некоторое количество азота, серы и кислорода. Также могут присутствовать и следовые элементы, такие как никель и ванадий. В общем случае асфальтенами считаются высокополярные ароматические материалы, имеющие среднечисленную молекулярную массу в диапазоне от приблизительно 2000 до приблизительно 5000 г/моль, и они могут составлять от приблизительно 5 до приблизительно 25% от массы асфальта.

Смолы (полярная ароматика) включают окрашенные в темный цвет твердые и полутвердые очень клейкие фракции, имеющие относительно высокую молекулярную массу и присутствующие в мальтенах. Они могут включать диспергаторы пептизаторов для асфальтенов, и соотношение между количествами смол и асфальтенов в некоторой степени определяет золь- или гель-тип характера асфальтов. Смолы, отделенные от битумов, могут иметь среднечисленную молекулярную массу в диапазоне от приблизительно 0,8 до приблизительно 2 кг/моль, но имеет место широкое молекулярное распределение. Данный компонент может составлять от приблизительно 15 до приблизительно 25% от массы асфальтов.

Циклические соединения (нафтеновая ароматика) включают соединения, имеющие наинизшую молекулярную массу в битумах, и представляют собой основную часть дисперсионной среды для пептизированных асфальтенов. Они могут составлять от приблизительно 45 до приблизительно 60% (мас.) от совокупного асфальтового связующего и могут представлять собой темные вязкие жидкости. Они могут включать соединения, содержащие ароматические и нафтеновые ароматические ядра с заместителями в боковой цепи, и могут иметь молекулярные массы в диапазоне от 0,5 до приблизительно 9 кг/моль.

Насыщенные углеводороды преимущественно включают алифатические углеводороды с прямыми и разветвленными цепями, присутствующие в битумах, совместно с алкилнафтенами и некоторым количеством алкилароматики. Диапазон средней молекулярной массы может быть приблизительно таким же, как и для циклических соединений, и компоненты могут включать воскообразные и невоскообразные насыщенные углеводороды. Данная фракция может составлять от приблизительно 5 до приблизительно 20% от массы асфальтов.

В данных или других вариантах реализации асфальтовые связующие могут включать битумы, которые встречаются в природе или могут быть получены при переработке нефти. Асфальты могут содержать углеводороды с очень высокой молекулярной массой, называемые асфальтенами, которые могут быть растворимыми в сероуглероде, пиридине, ароматических углеводородах, хлорированных углеводородах и ТГФ. Асфальты или битуминозные материалы могут представлять собой твердые вещества, полутвердые вещества или жидкости.

В одном или нескольких вариантах реализации асфальтовые связующие перед модифицированием (то есть, перед объединением с ненасыщенным полимером или P₂S₅) могут быть охарактеризованы показателем PG в виде, по меньшей мере, PG 64-22, в других вариантах реализации, по меньшей мере, PG 52-28 и в других вариантах реализации, по меньшей мере, PG 52-34. Необходимо отметить то, что каждый из данных примеров асфальтовых связующих демонстрирует температурный диапазон эксплутационных характеристик от 86°C. Несмотря на возможность выбора данных асфальтовых связующих в желательных и определенных вариантах реализации, практика настоящего изобретения позволяет успешно использовать асфальтовое связующее основы, характеризующееся пониженным температурным диапазоном, поскольку данный пониженный температурный диапазон может быть повышен в рамках практики настоящего изобретения. Например, PG 64-16, PG 58-22 или PG 52-28 можно промодифицировать для увеличения их температурного диапазона. Как должны понимать специалисты в соответствующей области техники, показатель PG относится к техническим условиям для связующих, классифицированных по эксплуатационным характеристикам (PG) Super Pave (дорожных покрытий с превосходными эксплуатационными характеристиками), разработанным в Соединенных Штатах в результате проведения исследования, спонсированного Американской ассоциацией дорожных и транспортных должностных лиц (AASHTO М320).

В одном или нескольких вариантах реализации полимеры можно охарактеризовать температурой стеклования (Tg), меньшей чем 20°C, в других вариантах реализации меньшей чем 0°C, в других вариантах реализации меньшей чем - 20°C, в других вариантах реализации меньшей чем - 35°C и в других вариантах реализации находящейся в диапазоне от приблизительно - 90°C до приблизительно - 20°C, согласно измерению в результате анализа по методу ДСК.

В одном или нескольких вариантах реализации использованным полимером является ненасыщенный полимер. В одном или нескольких вариантах реализации ненасыщенные полимеры включают полимеры на углеводородной основе, которые характеризуются степенью или уровнем ненасыщенности, которую можно количественно охарактеризовать, исходя из количества двойных связей (несопряженных двойных связей либо в основной цепи, либо в боковых группах), в расчете на общее число атомов углерода в полимере (включая атомы углерода боковых групп). Например, в одном или нескольких вариантах реализации ненасыщенные полимеры включают, по меньшей мере, 5 двойных связей, в других вариантах реализации, по меньшей мере, 7 двойных связей, в других вариантах реализации, по меньшей мере, 12 двойных связей и в других вариантах реализации, по меньшей мере, 16 двойных связей на 100 атомов углерода в полимере. В данных или других вариантах реализации ненасыщенные полимеры включают от приблизительно 7 до приблизительно 25 двойных связей, в других вариантах реализации от приблизительно 10 до приблизительно 20 двойных связей и в других вариантах реализации от приблизительно 12 до приблизительно 18 двойных связей на 100 атомов углерода.

Ненасыщенные полимеры включают те полимеры, которые включают ненасыщенность в основной цепи, в боковых группах или как в основной цепи, так и в боковых группах (то есть, несопряженные двойные связи). Например, мономерные звенья полимера, образующиеся по механизму 1,2-полимеризации из 1,3-бутадиена, или мономерные звенья полимера, образующиеся по механизму 3,4-полимеризации из изопрена, представляют собой боковые винильные звенья. Количество боковых несопряженных двойных связей можно охарактеризовать, исходя из процентного содержания винила в мономерных звеньях, содержащих ненасыщенность. Например, полимером, характеризующимся 30%-ным уровнем содержания винила, называют полимер, в котором 30% ненасыщенных мономерных звеньев представляют собой несопряженные двойные связи боковых групп. В одном или нескольких вариантах реализации ненасыщенные полимеры, используемые в практике настоящего изобретения, включают нулевой или только пренебрежимо малый уровень содержания винила. В других вариантах реализации ненасыщенные полимеры включают низкий уровень содержания винила (например, от 1 до приблизительно 10%); в других вариантах реализации они включают средний уровень содержания винила (например, от 11 до 40%); и в других вариантах реализации они включают высокий уровень содержания винила (например, больший чем 40%).

В одном или нескольких вариантах реализации ненасыщенные полимеры также могут включать мономерные звенья, которые не включают несопряженных двойных связей. Например, мономерные звенья, образующиеся в результате полимеризации сомономера, такого как стирол, не включают несопряженных двойных связей. В одном или нескольких вариантах реализации ненасыщенные полимеры могут включать от приблизительно 0% до приблизительно 55% мономерных звеньев (то есть, при проведении расчета на моли), в других вариантах реализации от приблизительно 3% до приблизительно 50% мономерных звеньев и в других вариантах реализации от приблизительно 10 до приблизительно 45% мономерных звеньев, образующихся из мономера, который не приводит к получению несопряженных двойных связей (например, стирола).

В одном или нескольких вариантах реализации ненасыщенные полимеры можно охарактеризовать индексом расплава (ASTM D-1238; 2,16 кг нагрузки при 190°C), меньшим чем 1000 дг/мин, в других вариантах реализации меньшим чем 500 дг/мин, в других вариантах реализации меньшим чем 50 дг/мин, в других вариантах реализации меньшим чем 20 дг/мин, в других вариантах реализации меньшим чем 10 дг/мин и в других вариантах реализации меньшим чем 1 дг/мин. В данных или других вариантах реализации ненасыщенные полимеры могут характеризоваться индексом расплава в диапазоне от 3 до 15 дг/мин и в других вариантах реализации от 4 до 12 дг/мин.

В одном или нескольких вариантах реализации ненасыщенные полимеры можно охарактеризовать среднечисленной молекулярной массой (M_n) в диапазоне от приблизительно 10 до приблизительно 1000 кг/моль, в других вариантах реализации от приблизительно 40 до приблизительно 500 кг/моль и в других вариантах реализации от приблизительно 80 до приблизительно 200 кг/моль. В данных или других вариантах реализации ненасыщенные полимеры также можно охарактеризовать средневесовой молекулярной массой (M_w) в диапазоне от приблизительно 10 до приблизительно 4000 кг/моль, в других вариантах реализации от приблизительно 40 до приблизительно 2000 кг/моль и в других вариантах реализации от приблизительно 80 до приблизительно 800 кг/моль. В одном или нескольких вариантах реализации ненасыщенные полимеры можно охарактеризовать молекулярно-массовым распределением в диапазоне от приблизительно 1,1 до приблизительно 5, в других вариантах реализации от приблизительно 1,5 до приблизительно 4,5 и в других вариантах реализации от приблизительно 1,8 до приблизительно 4,0. Молекулярную массу можно определить по методу гельпроникающей хроматографии (ГПХ) с калибровкой при помощи полистирольных стандартов и подгонкой для констант Марка-Хувинка для рассматриваемого полимера.

Ненасыщенные полимеры на углеводородной основе могут представлять собой линейные, разветвленные полимеры или полимеры, полученные по реакции сочетания. Типы углеводородных полимеров могут включать как природные, так и синтетические полимеры. Подходящие для использования синтетические полимеры могут включать полидиены или полидиеновые сополимеры с недиеновым сомономером (например, стиролом). Сополимеры могут включать блочные и статистические сополимеры. Полимеры, полученные по реакции сочетания, могут включать линейные полимеры, полученные по реакции сочетания (например, полимеры, полученные по реакции сочетания и имеющие два луча), или радиальные полимеры, полученные по реакции сочетания (например, полученные по реакции сочетания и имеющие три луча или полученные по реакции сочетания и имеющие четыре луча, полученные по реакции сочетания и имеющие пять лучей, полученные по реакции сочетания и имеющие шесть лучей и тому подобное). Примеры полидиенов включают полибутадиен и полиизопрен. Примеры сополимеров могут включать статистический стирол-бутадиеновый каучук, стирол-бутадиеновый блок-сополимер, стирол-бутадиен-стирольный блок-сополимер, статистический стирол-изопреновый сополимер, стирол-изопреновый блок-сополимер, стирол-изопрен-бутадиеновый блок-сополимер, статистический стирол-изопрен-бутадиеновый сополимер, стирол-изопрен-стирольный блок-сополимер и хлоропреновый каучук. В одном или нескольких вариантах реализации полимер может включать блок-сополимер, характеризующийся высоким уровнем содержания винила, описанный в Международной заявке №PCT/US2005/028343. В одном или нескольких вариантах реализации ненасыщенные полимеры включают линейные или радиальные блок-сополимеры, где блок-сополимеры включают концевые стирольные блоки. Например, в случае радиального полимера, полученного по реакции сочетания и имеющего три луча, каждый из трех радиальных лучей полимера будет включать концевые стирольные блоки. В данных или других вариантах реализации внутренние сегменты радиальных лучей включают полидиеновые блоки, такие как полибутадиеновые блоки. В данных или других вариантах реализации уровень содержания стирола в данных блок-сополимерах может находиться в диапазоне от 10% до 50% (мас.), в других вариантах реализации от 15% до 45% (мас.) и в других вариантах реализации от 20% до 40% (мас).

В одном или нескольких вариантах реализации полимер может включать полимер, полученный в результате проведения анионной полимеризации. В других вариантах реализации полимер можно получать по механизму координационного катализа, такого как при использовании координационных систем на основе кобальта, на основе никеля или на основе лантаноидов.

В одном или нескольких вариантах реализации полимер может включать полидиен и/или полидиеновый сополимер, имеющий полярную группу. Данные полярные группы могут быть расположены в боковых группах по отношению к основной цепи полимера и/или в концевой группе основной цепи полимера. В одном или нескольких вариантах реализации полярная группа может включать карбонильную группу, такую как группа карбоновой кислоты или ангидридная группа, гидроксильную группу, аминогруппу, амидогруппу, карбаматную группу, кремнийсодержащую, металлсодержащую группы, фосфорсодержащие группы и тому подобное.

В одном или нескольких вариантах реализации полимер в асфальтовые композиции можно вводить в нескольких формах. Например, полимер можно добавлять в виде крошки, в виде размолотого полимера, в виде гранул, в виде расплавленного полимера или в виде жидкого полимера.

В одном или нескольких вариантах реализации пентасульфид фосфора включает те соединения, которые описываются эмпирическими формулами P₂S₅ или P₄S₁₀, из которых обе используются специалистами в соответствующей области техники как синонимы. В одном или нескольких вариантах реализации производные пентасульфида фосфора включают те, которые описываются формулой

или их производные, обогащенные фосфором. Данные обогащенные фосфором производные, как представляется, получаются тогда, когда утрачивается атом серы, который связан с атомом фосфора двойной связью. В одном или нескольких вариантах реализации концентрация фосфора в композициях пентасульфида фосфора составляет, по меньшей мере, 27,85 массовых процентов, в других вариантах реализации находится в диапазоне от приблизительно 27,87 до приблизительно 28,3 массовых процентов и в других вариантах реализации от приблизительно 28,90 до приблизительно 28,00 массовых процентов. Пентасульфид фосфора коммерчески доступен из источников, таких как ICL Performance Products, L. P.

В одном или нескольких вариантах реализации пентасульфид фосфора, который используют в настоящем изобретении, используют в его твердой форме, такой как твердые частицы. В одном варианте реализации пентасульфид фосфора можно охарактеризовать как имеющий размер частиц (то есть, средний диаметр), меньший чем 20 мм, в других вариантах реализации меньший чем 2 мм, в других вариантах реализации меньший чем 0,2 мм и в других вариантах реализации меньший чем 0,02 мм; в данных или других вариантах реализации размер частиц может быть большим чем 0,001 мм, в других вариантах реализации большим чем 0,009 мм и в других вариантах реализации большим чем 0,01 мм. В данных или других вариантах реализации средний размер частиц пентасульфида фосфора может находиться в диапазоне от приблизительно 0,03 до приблизительно 1,00 мм, в других вариантах реализации от приблизительно 0,05 до приблизительно 0,95 мм, в других вариантах реализации от приблизительно 0,06 до приблизительно 0,90 мм и в других вариантах реализации от приблизительно 0,07 до приблизительно 0,085 мм. В данных или других вариантах реализации, по меньшей мере, 30%, в других вариантах реализации, по меньшей мере, 50% и в других вариантах реализации, по меньшей мере, 70%, от частиц пентасульфида фосфора попадают в диапазон от приблизительно 0,03 до приблизительно 1,00 мм, а в других вариантах реализации от приблизительно 0,05 до приблизительно 0,95 мм, в других вариантах реализации от приблизительно 0,06 до приблизительно 0,90 мм и в других вариантах реализации от приблизительно 0,07 до приблизительно 0,085 мм.

Пентасульфид фосфора, используемый в настоящем изобретении, может быть относительно чистым. В одном или нескольких вариантах реализации пентасульфид фосфора включает менее чем 10 массовых процентов, в других вариантах реализации менее чем 5 массовых процентов, в других вариантах реализации менее чем 2 массовых процента и в других вариантах реализации менее чем 0,5 массового процента, примесей. Кроме того, в одном или нескольких вариантах реализации пентасульфид фосфора, вводимый в асфальт для перемешивания с ним, находится в своей беспримесной форме. В одном или нескольких вариантах реализации пентасульфидом фосфора в его беспримесной форме называют твердые частицы, которые содержат менее чем 5 массовых процентов, в других вариантах реализации менее чем 2 массовых процента, в других вариантах реализации менее чем 0,5 массового процента, в других вариантах реализации менее чем 0,1 массового процента и в других вариантах реализации менее чем 0,05 массового процента, органических или углеводородных веществ или примесей.

В одном или нескольких вариантах реализации пентасульфид фосфора можно использовать без модифицирования. В других вариантах реализации пентасульфид фосфора включает те материалы, которые не вступали в реакцию или не подвергались какой-либо реакции или предварительной реакции с целью модифицирования растворимости пентасульфида фосфора в асфальтовой композиции. Например, как было установлено, преимущественно пентасульфид фосфора можно использовать без введения его в реакцию с соединением, имеющим гидроксильную группу, способную связываться с пентасульфидом фосфора. В одном или нескольких вариантах реализации пентасульфиды фосфора можно использовать без предварительного введения пентасульфида фосфора в реакцию с полиалкиленоксидом.

Композиции модифицированных асфальтовых связующих данного изобретения также могут включать и те другие ингредиенты или компоненты, которые обычно используют в промышленности. Например, композиции могут включать соединения, повышающие сцепление.

В других вариантах реализации в композиции модифицированных асфальтовых связующих данного варианта реализации при желании можно добавлять отвердители. Отвердители могут включать фенольные смолы и элементарную серу. Одним примером является бисмалеимидный отвердитель. В практике данного изобретения можно использовать обычные количества. В одном или нескольких вариантах реализации потребность в отвердителе, в частности в сере, исключается. Другими словами, композиции асфальтовых связующих настоящего изобретения можно получать без добавления отвердителя и/или серосодержащего отвердителя, отличного от пентасульфида фосфора.

Композиции асфальтовых связующих настоящего изобретения могут включать от приблизительно 0,1 до приблизительно 10 массовых частей, в других вариантах реализации от приблизительно 0,2 до приблизительно 6 массовых частей и в других вариантах реализации от приблизительно 0,5 до приблизительно 4 массовых частей, полимера на 100 массовых частей асфальтового связующего. В данных или других вариантах реализации композиции асфальтовых связующих настоящего изобретения могут включать менее чем 5 массовых частей, в других вариантах реализации менее чем 4 массовые части, в других вариантах реализации менее чем 3 массовые части, в других вариантах реализации менее чем 2,5 массовой части, в других вариантах реализации менее чем 2 массовые части, в других вариантах реализации менее чем 1,8 массовой части, в других вариантах реализации менее чем 1,5 массовой части, полимера на 100 массовых частей асфальтового связующего. В данных или других вариантах реализации композиции асфальтовых связующих включают, по меньшей мере, 0,1 массовых частей, в других вариантах реализации, по меньшей мере, 0,5 массовых частей, в других вариантах реализации, по меньшей мере, 0,7 массовых частей, в других вариантах реализации, по меньшей мере, 1,0 массовую часть и в других вариантах реализации, по меньшей мере 1,2 массовых частей, полимера на 100 массовых частей асфальтового связующего.

Композиции асфальтовых связующих настоящего изобретения могут включать от приблизительно 0,001 до приблизительно 10, в других вариантах реализации от приблизительно 0,05 до приблизительно 5 и в других вариантах реализации от приблизительно 0,01 до приблизительно 1 массовой части пентасульфида фосфора на 100 массовых частей асфальтового связующего.

В одном или нескольких вариантах реализации массовое соотношение между ненасыщенным полимером и пентасульфидом фосфора в композиции модифицированного асфальтового связующего может составлять, по меньшей мере, 0,5:1, в других вариантах реализации, по меньшей мере, 0,7:1, в других вариантах реализации, по меньшей мере, 1:1, в других вариантах реализации, по меньшей мере, 1,3:1, в других вариантах реализации, по меньшей мере, 1,5:1, в других вариантах реализации, по меньшей мере, 1,8:1 и в других вариантах реализации, по меньшей мере, 2,0:1. В данных или других вариантах реализации массовое соотношение между ненасыщенным полимером и пентасульфидом фосфора составляет менее чем 8:1, в других вариантах реализации менее чем 7:1, в других вариантах реализации менее чем 6:1, в других вариантах реализации менее чем 5:1, в других вариантах реализации менее чем 4:1 и в других вариантах реализации менее чем 3:1.

В тех вариантах реализации, в которых используют отвердитель, асфальтовые композиции данного изобретения могут включать от приблизительно 0,1 до приблизительно 10, в других вариантах реализации от приблизительно 0,2 до приблизительно 6 и в других вариантах реализации от приблизительно 0,5 до приблизительно 4 массовых частей отвердителя на 100 массовых частей асфальта. В данных или других вариантах реализации при получении композиций асфальтовых связующих настоящего изобретения можно использовать менее чем 3 части, в других вариантах реализации менее чем 1 часть, в других вариантах реализации менее чем 0,5 части, в других вариантах реализации менее чем 0,25 части, в других вариантах реализации менее чем 0,1 части и в других вариантах реализации менее чем 0,01 массовой части отвердителя (например, свободной серы или элементарной серы) на 100 массовых частей асфальтового связующего.

В одном или нескольких вариантах реализации в практике изобретения пентасульфид фосфора можно использовать, не прибегая к использованию полифосфорной кислоты или ее производного. В определенных вариантах реализации в практике изобретения используют менее чем 1 массовую часть, в других вариантах реализации менее чем 0,1 массовых частей, в других вариантах реализации менее чем 0,05 массовых частей и в других вариантах реализации менее чем 0,01 массовых частей, полифосфорной кислоты или ее производного на 100 массовых частей асфальта. В одном или нескольких вариантах реализации никакой полифосфорной кислоты в асфальтовых композициях не используют и в асфальтовые композиции не добавляют. В одном или нескольких вариантах реализации асфальтовые композиции данного изобретения свободны от содержания полифосфорной кислоты или продуктов ее реакции с одним или несколькими ингредиентами асфальтовой композиции.

В одном или нескольких вариантах реализации асфальтовые композиции настоящего изобретения могут включать менее чем 1%, в других вариантах реализации менее чем 0,5%, в других вариантах реализации менее чем 0,1% и в других вариантах реализации менее чем 0,05% (мас.), фосфорорганического соединения. В данных или других вариантах реализации асфальтовые композиции настоящего изобретения по существу свободны от содержания фосфорорганических соединений, где по существу свобода от содержания обозначает то количество фосфорорганического соединения, которое не оказывает ощутимого воздействия на композицию, или количество, меньшее данного. Фосфорорганические соединения включают те, которые описываются в патентах США №№5990206 и 6024788, которые посредством ссылки включаются в настоящий документ.

В одном или нескольких вариантах реализации композиции модифицированных асфальтовых связующих данного изобретения можно получать в результате объединения асфальтового связующего с желательным количеством полимера (например, ненасыщенного полимера) и пентасульфида фосфора при желательной температуре. В одном варианте реализации полимер и пентасульфид фосфора могут быть добавлены к расплавленному асфальтовому связующему при температурах, больших, чем приблизительно 120°C, или в других вариантах реализации находящихся в диапазоне от приблизительно 140°C до приблизительно 210°C. В одном или нескольких вариантах реализации пентасульфид фосфора, полимер и асфальт можно смешивать или перемешивать после или во время их объединения. После этого перемешивание можно продолжить в течение времени продолжительностью от приблизительно 25 до приблизительно 400 минут при температуре в диапазоне от приблизительно 145°C до приблизительно 205°C (или в других вариантах реализации от приблизительно 160°C до приблизительно 193°C). В одном или нескольких вариантах реализации для того, чтобы полимер быстро диспергировать в асфальте, смесь асфальтового связующего, полимера и пентасульфида фосфора можно подвергать сдвиговому воздействию. Сдвиговое воздействие можно осуществить, например, в высокосдвиговой мельнице, такой как та, которую производят в компании Siefer. В других вариантах реализации, когда время имеет меньшее значение, можно использовать простое низкосдвиговое перемешивание. В одно