Композиция битумного вяжущего и способ ее получения

Композиция битумного вяжущего и способ ее получения

Реферат

Перекрестная ссылка на родственную заявку

Настоящая заявка притязает на приоритет серии предварительных заявок США 60/927049, поданных 1 мая 2007 г., содержание которых включено в данное описание в качестве ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу получения модифицированной полимером композиции битумного вяжущего, которая имеет повышенную пластичность, в особенности при низких температурах, и является подходящей в качестве горячей асфальтовой смеси для покрытия дорог, причем по существу не содержащей сшивающие агенты. Настоящее изобретение также относится к модифицированной полимером композиции битумного вяжущего, имеющей повышенную пластичность, в особенности при низких температурах, и содержащей битумный компонент и композицию блок-сополимера, которая содержит один или более блок-сополимеров, имеющих по меньшей мере один моновинилароматический блок и/или (I) по меньшей мере один полибутадиеновый блок, имеющий содержание винила менее 15 мол.%, и по меньшей мере один полибутадиеновый блок, имеющий содержание винила более 25 мол.%, или (II) по меньшей мере один полибутадиеновый блок, имеющий содержание винила, которое конусообразно изменяется от содержания винила менее 15 мол.% на первом конце, смежном с моновинилароматическим блоком, до содержания винила, которое составляет более 25 мол.% на втором конце, который является самым дальним от моновинилароматического блока. Настоящее изобретение дополнительно относится к концентрату модифицированной полимером композиции битумного вяжущего и к используемым композициям блок-сополимера.

Уровень техники

Модифицированный полимером асфальт для покрытия дорог и способы получения различных модифицированных полимером композиций асфальта хорошо известны в данной области. Для улучшения характеристик битума с битумом обычно объединяют различные полимеры, включающие диеновые эластомеры, такие как полибутадиен, ТЭПК (EPDM), ЭПК (EPR) и стироловые блок-сополимеры (СВС) (SBC), такие как блок-сополимеры стирола, бутадиена и стирола (СБС) (SBS) и стирола, изопрена и стирола (СИС) (SIS). См., например, патент США № 5190998 и патент США № 6150439.

В данной области хорошо известно использование стироловых блок-сополимеров для улучшения характеристик битума. Степень, до которой реализуется улучшение свойств, зависит от совместимости блок-сополимера и битума. В течение ряда лет исследователи разработали множество химических методов для повышения совместимости полимеров с битумами. С целью «отверждения» или «сшивания» полимеров и битумов использовали широкий диапазон добавок (серные сшивающие агенты и серосодержащие сшивающие агенты), которые делают смесь совместимой. Давно известно добавление серы к модифицированным полимером битумам для упрочнения и ускорения процесса связывания и отверждения полимера и битума. См., например, патент США № 4145322 и патент США № 4242246. Хотя сама сера является относительно безопасной, реакция между серой, блок-сополимерами и асфальтом генерирует сернистый водород (H₂S), который является чрезвычайно опасным. В результате устранение серы и серосодержащих сшивающих агентов, способствующих отверждению битумных композиций, следует рассматривать в качестве положительного аспекта.

В заявке на патент США № 11/598511, опубликованной как US 2007/0112102 А1, раскрыт способ получения модифицированной полимером композиции битумного вяжущего по существу в отсутствие сшивающих агентов с использованием композиции блок-сополимера, содержащей диблок-сополимер с высоким содержанием винила и необязательно блок-сополимер с высоким содержанием винила, выбранный из линейных триблок-сополимеров, многоответвленных связанных блок-сополимеров и их смесей. Использование такого способа и композиции приводит к получению продукта, который является устойчивым при хранении, легко смешиваемым и быстро отверждаемым, и к одновременному сведению к минимуму неблагоприятного воздействия на окружающую среду, вызываемого добавлением серных или серосодержащих сшивающих агентов.

В районах с зимами от умеренно холодных до суровых очень желательным свойством является также высокая пластичность при низких температурах. Не имеющий достаточную пластичность битумный материал склонен производить неровные поверхности тротуаров и растрескивание во время умеренно холодной или суровой погоды, что приводит к повреждению асфальта и состоянию поверхности от плохой до опасной.

Соответственно, имеется потребность в усовершенствованной модифицированной полимером композиции битумного вяжущего и в способе ее получения, которые показывают не только высокую пластичность, но также и свойства, достигнутые с использованием композиции битумного вяжущего, раскрытой в опубликованной заявке США 2007/0112102 А1. В идеале данные способ и продукт будут обеспечивать легкое смешивание, устойчивость при хранении, быстрое отверждение полимера и битума, и продукт будет иметь высокую пластичность, в особенности при низких температурах.

Сущность изобретения

В настоящем изобретении предлагается способ получения модифицированных полимером композиций битумного вяжущего для покрытия дорог и тротуаров, которые имеют повышенную пластичность, при этом в способе отсутствует потребность в добавлении смешивающих агентов. При использовании композиции блок-сополимера настоящего изобретения в способе настоящего изобретения можно свести к минимуму зависимость от окружающей среды, связанную с использованием серосодержащих сшивающих агентов, и одновременно получить продукт, который показывает усовершенствованную пластичность, в особенности при низких температурах окружающей среды.

Более конкретно, в настоящем изобретении предлагается способ получения модифицированной полимером композиции битумного вяжущего по существу в отсутствие сшивающих агентов, которая имеет усовершенствованную пластичность, при этом способ включает:

(а) нагрев битумного компонента в баке с мешалкой до температуры от 160 до 221°С;

(b) добавление композиции блок-сополимера к битумному компоненту при одновременном перемешивании битумного компонента с образованием гомогенной смеси битумного компонента и композиции блок-сополимера; и

(с) продолжение перемешивания гомогенной смеси при температуре от 180 до 221°С в течение общего периода времени от 2 до 30 часов с образованием, вследствие этого, отвержденной композиции битумного вяжущего, модифицированной полимером;

при условии, что, когда температура на стадии (с) составляет более 199°С, гомогенная смесь продолжает перемешиваться на стадии (с) в течение общего периода времени от 2 до 15 часов; и в котором указанная композиция блок-сополимера содержит один или более блок-сополимеров, имеющих по меньшей мере один моновинилароматический блок и или (I) по меньшей мере один полибутадиеновый блок, имеющий содержание винила менее 15 мол.%, и по меньшей мере один полибутадиеновый блок, имеющий содержание винила более 25 мол.%, или (II) по меньшей мере один полибутадиеновый блок, имеющий содержание винила, которое конусообразно изменяется от содержания винила менее 15 мол.% на первом конце, смежном с моновинилароматическим блоком, до содержания винила, которое составляет более 25 мол.% на втором конце, который является самым дальним от моновинилароматического блока. Данный способ может необязательно включать стадию разбавления гомогенной смеси до меньшей концентрации или во время или после отверждения модифицированной полимером композиции битумного вяжущего.

В одном варианте настоящего изобретения композиция блок-сополимера настоящего изобретения содержит:

(i) блоксополимер формулы S-B1-B2, в которой S представляет собой моновинилароматический углеводородный блок, имеющий максимальную молекулярную массу от примерно 10000 до примерно 25000, В1 представляет собой полибутадиеновый блок, имеющий содержание винила менее 15 мол.%, В2 представляет собой полибутадиеновый блок, имеющий содержание винила более 25 мол.%, и отношение В1 к В2 составляет более или равно 1:1 и в которой блок-сополимер S-B1-B2 имеет максимальную молекулярную массу от примерно 40000 до примерно 200000; и

(ii) необязательно один или более блок-сополимеров формулы (S-B1-B2)_nX, в которой каждый S представляет собой моновинилароматический углеводородный блок, имеющий максимальную молекулярную массу от примерно 10000 до примерно 25000, каждый В1 представляет собой полибутадиеновый блок, имеющий содержание винила менее 15 мол.%, каждый В2 представляет собой полибутадиеновый блок, имеющий содержание винила более 25 мол.%, n является целым числом от 2 до 6 и Х является остатком связующего вещества, отношение В1 к В2 составляет более или равно 1:1 и в которой блок-сополимер (S-B1-B2)_nX имеет максимальную молекулярную массу, которая в 1,5-6,0 раз больше максимальной молекулярной массы блок-сополимера S-B1-B2; и

когда в композиции блок-сополимера присутствует как S-B1-B2, так и (S-B1-B2)_nX, отношение S-B1-B2 к (S-B1-B2)_nX составляет более 1:1.

В еще одной дополнительной модификации данного варианта блок-сополимеры будут содержать необязательный полибутадиеновый блок, смежный с блоком В2, чтобы формулы, представленные в вышеуказанных разделах (i) и (ii), соответственно представляли собой S-B1-B2-B3 и (S-B1-B2-В3)_nX, в которых каждый В1 и В2 является таким, как он определен выше и каждый В3 представляет собой полибутадиеновый блок, имеющий содержание винила менее 15 мол.%. В таком варианте максимальная молекулярная масса блока В3 будет находиться в диапазоне от примерно 1000 до примерно 25000 и общие максимальные молекулярные массы блок-сополимеров будут находиться в таком же диапазоне, который определен выше.

В альтернативном варианте настоящего изобретения композиция блок-сополимера настоящего изобретения содержит:

(i) блок-сополимер формулы S-B4, в которой S представляет собой моновинилароматический углеводородный блок, имеющий максимальную молекулярную массу от примерно 10000 до примерно 25000, В4 представляет собой полибутадиеновый блок, имеющий содержание винила, которое конусообразно изменяется от содержания винила менее 15 мол.% на первом конце, смежном с моновинилароматическим блоком (S), до содержания винила, которое составляет более 25 мол.% на втором конце, который является самым дальним от моновинилароматического блока (S), и в которой блок-сополимер S-B4 имеет максимальную молекулярную массу от примерно 40000 до примерно 200000; и

(ii) необязательно один или более блок-сополимеров формулы (S-B4)_nX, в которой каждый S представляет собой моновинилароматический углеводородный блок, имеющий максимальную молекулярную массу от примерно 10000 до примерно 25000, и каждый В4 представляет собой полибутадиеновый блок, имеющий содержание винила, которое конусообразно изменяется от содержания винила менее 15 мол.% на первом конце, смежном с моновинилароматическим блоком (S), до содержания винила, которое составляет более 25 мол.% на втором конце, который является самым дальним от моновинилароматического блока (S), n является целым числом от 2 до 6 и Х является остатком связующего вещества и в которой блок-сополимер (S-B4)_nX имеет максимальную молекулярную массу, которая в 1,5-6,0 раз больше максимальной молекулярной массы блок-сополимера S-B4; и

когда в композиции блок-сополимера присутствует как S-B4, так и (S-B4)_nX, отношение S-B4 к (S-B4)_nX составляет более 1:1.

В еще одной дополнительной модификации данного варианта блоксополимеры будут содержать необязательный полибутадиеновый блок, чтобы формулы, представленные в вышеуказанных разделах (i) и (ii), соответственно представляли собой S-B4-B5 и (S-B4-B5)_nX, в которых каждый В4 является таким, как он определен выше и каждый В5 представляет собой полибутадиеновый блок, имеющий содержание винила менее 15 мол.%. В таком варианте максимальная молекулярная масса блока В5 будет находиться в диапазоне от примерно 1000 до примерно 25000 и общие максимальные молекулярные массы блок-сополимеров будут находиться в таком же диапазоне, который определен выше.

При использовании любого из вышеуказанных вариантов композиция блок-сополимера настоящего изобретения может, кроме того, еще содержать один или более дополнительных блок-сополимеров.

В настоящем изобретении предлагается также альтернативный способ, включающий стадии:

(а) нагрева битумного компонента в баке с мешалкой до достижения им расплавленного состояния;

(b) добавления композиции блок-сополимера к битумному компоненту;

(с) повышения температуры битумного компонента и композиции блок-сополимера от примерно 160 до примерно 221°С с одновременным перемешиванием битумного компонента и композиции блок-сополимера с образованием, вследствие этого, гомогенный смеси битумного компонента и композиции блок-сополимера;

(d) продолжения перемешивания гомогенной смеси при температуре от примерно 180 до примерно 221°С в течение общего периода времени от примерно 2 до примерно 30 часов до получения отвержденной композиции битумного вяжущего, модифицированной полимером;

при условии, что, когда температура на стадии (d) составляет более 199°С, гомогенная смесь продолжает перемешиваться в течение общего периода времени от 2 до 15 часов и в котором указанная композиция блок-сополимера является одним из вышеуказанных вариантов. Представленный дополнительный способ может, кроме того, необязательно включать стадию разбавления гомогенной смеси до меньшей концентрации или во время или после отверждения модифицированной полимером композиции битумного вяжущего.

Настоящее изобретение дополнительно относится к отдельному классу композиций битумного вяжущего и концентратам битумного вяжущего, которые содержат битумный компонент и одну из вышеуказанных композиций блок-сополимера, а также к отдельным используемым композициям блок-сополимера.

Подробное описание

Способ настоящего изобретения в особенности применим для получения модифицированных полимером композиций битумного вяжущего, используемых для нанесения дорожных/тротуарных покрытий в районах с зимами от холодных до суровых, поскольку композиции битумного вяжущего настоящего изобретения имеют повышенную пластичность и не требуют добавления серосодержащих сшивающих агентов. При использовании способа настоящего изобретения, в котором не требуется применение сшивающих агентов, возможно получение модифицированных полимером композиций битумного вяжущего, которые показывают не только хорошую, если не лучшую, пластичность по сравнению с модифицированными полимером композициями битумного вяжущего предшествующего уровня техники, в особенности при низких температурах, но также являются более безопасными и более благоприятными для окружающей среды вследствие устранения сшивающих агентов. Кроме повышенной пластичности, модифицированные полимером композиции битумного вяжущего настоящего изобретения показывают также превосходную обрабатываемость и время отверждения, а также уменьшение разделения фаз.

В одном варианте настоящего способа битумный компонент нагревают в баке с мешалкой до температуры от примерно 160 до примерно 221°С. Используемый в способе в соответствии с настоящим изобретением битумный компонент может представлять собой любой встречающийся в природе битум, или он может быть извлечен из нефти. Кроме того, в качестве битумного компонента могут быть использованы нефтяные пеки, полученные крекинг-процессом, и каменноугольный деготь, а также смеси различных битумных материалов. Примеры подходящих компонентов включают, но без ограничения, дистилляционные или «битумы прямой перегонки», осажденные битумы (например, пропановые битумы), продутые битумы (например, каталитически продутые битумы), многосортные битумы и их смеси. Другие подходящие битумные компоненты включают, но без ограничения, смеси одного или нескольких из указанных битумов с наполнителями (разжижителями), такими как нефтяные экстракты, например, ароматические экстракты, дистилляты или остатки, или с маслами. Подходящие битумные компоненты (или «битумы прямой перегонки» или «размягченные битумы») являются такими, которые имеют при 25°С индекс пенетрации в диапазоне от примерно 25 до примерно 400 единиц; следовательно, могут быть использованы довольно твердые битумы с индексом пенетрации от примерно 60 до примерно 70 единиц, но в большинстве случаев наиболее подходящими для использования являются битумы прямой перегонки или дистилляционные битумы, имеющие индекс пенетрации от примерно 110 до примерно 250 единиц. Могут быть использованы как совместимые, так и несовместимые битумы.

Успех способа настоящего изобретения не зависит от типа бака (или сосуда), используемого для получения модифицированной полимером композиции битумного вяжущего. Соответственно, может быть использован любой известный бак или сосуд, используемый в получении битумных композиций, при условии, что в таком баке или сосуде возможно перемешивание (агитация) и нагрев. Используемое в области настоящего изобретения выражение «бак с мешалкой» относится к таким бакам и сосудам, которые имеют средства для перемешивания (агитации) и нагрева. Подходящие средства для перемешивания или агитации включают, но без ограничения, вертикальные мешалки, мешалки с боковой лопастью и циркуляционный насос. При осуществлении способа настоящего изобретения битумный компонент обычно помещают в бак с мешалкой и постепенно нагревают до температуры в диапазоне от примерно 160 до примерно 221°С, альтернативно, от примерно 170 до примерно 210°С и в наиболее предпочтительном альтернативном варианте от примерно 180 до примерно 200°С. Во время стадии нагрева битумный компонент обычно перемешивают или агитируют. Хотя присутствие воздуха не является вредным для способа настоящего изобретения (т.е. использование сосуда на наружном воздухе, которое приводит к его появлению на поверхности смеси при контакте с воздухом), намеренное введение воздуха (как в случае отвержденного на воздухе или продутого битума) не является необходимым для способа настоящего изобретения и в действительности не одобряется, поскольку его добавление в большинстве случаев будет, вероятно, приводить к затвердеванию битумного компонента.

В настоящем варианте после достижения требуемой температуры битумного компонента сразу добавляют композицию блок-сополимера (раскрыта ниже) с одновременным перемешиванием битумного компонента для образования гомогенной смеси битумного компонента и композиции блок-сополимера.

Способ и форма, в которой композицию блок-сополимера добавляют к битумному компоненту, также не являются критическими для изобретения. Поэтому композиции блок-сополимера в форме порошков, пористых гранул, и/или крошки могут быть добавлены сразу целиком или разделены на небольшие количества или порции и добавлены с промежутками в течение короткого периода времени (например, в течение периода времени от 5 до 60 минут, хотя рассматриваются также чуть более короткие или более длинные периоды времени). В большинстве случаев композицию блок-сополимера добавляют сразу целиком в форме пористых гранул. Добавление композиции блок-сополимера в течение еще более длительного периода времени является также возможным, но не является неизбежно необходимым с экономической точки зрения. Во время добавления композиции блок-сополимера смесь перемешивают и поддерживают температуру, до которой нагревают битумный компонент (от примерно 160 до примерно 221°С).

Композиция блок-сополимера может растворяться во многих битумах и образовывать гомогенную смесь при простом перемешивании или использовании вышеуказанных средств для перемешивания. В горячих асфальтовых смесях для покрытия дорог битум образует тонкую пленку на присутствующем агрегате. В большинстве случаев приемлемо, чтобы толщина такой пленки составляла порядка примерно десяти микрон. Обычно считается, что добавки к битуму гомогенно распределены в смеси, если они полностью диспергированы в битуме в равном или меньшем масштабе, чем пленка битума на агрегате. С другой стороны, хорошо известно, что блок-сополимеры СБС, диспергированные в битуме, образуют фазовую структуру, содержащую фазу, обогащенную полимером, и фазу, обогащенную битумом. В большинстве случаев приемлемо, чтобы масштаб указанной фазовой структуры составлял порядка менее примерно десяти микрон. Соответственно, используемое в настоящем изобретении выражение «гомогенная смесь» относится к смеси, содержащей битумный компонент и композицию блок-сополимера, чтобы композиция блок-сополимера была диспергирована в битумном компоненте в масштабе, равном примерно десять микрон или менее.

В некоторых случаях может быть желательным ускорение процесса смешения пропусканием смеси в мельницу с высоким сдвигом. Хотя мельница с высоким сдвигом может быть использована для всего процесса, ее в большинстве случаев используют в течение периода времени, достаточного для образования гомогенной смеси блок-сополимера с битумным компонентом. Время образования гомогенной смеси с использованием смешивания/перемешивания с высоким сдвигом будет обычно находиться в диапазоне от примерно 0 до примерно 8,0 часов, предпочтительно от примерно 0,5 до примерно 4 часов и наиболее предпочтительно от примерно 0,5 до примерно 2 часов. Затем обычно осуществляют перемешивание с использованием смешения с низким сдвигом. Первоначальное смешение предпочтительно осуществляют с высоким сдвигом и последующее смешение (стадия (с)) осуществляют с низким сдвигом. Оба из указанных процессов хорошо известны в данной области и включены в область настоящего изобретения. Сразу после смешения композиции блок-сополимера и битума (образуется гомогенная смесь) перемешивание продолжают в течение периода времени от примерно 2 до примерно 30 часов при температуре от примерно 180 до примерно 221°С для обеспечения возможности полного отверждения смеси перед ее использованием. Температура предпочтительно составляет от примерно 180 до примерно 210°С, более предпочтительно от примерно 185 до примерно 199°С и еще более предпочтительно от примерно 185 до примерно 195°С. В альтернативных вариантах настоящего способа перемешивание на данной стадии происходит в течение периодов времени от 4 до 26 часов, предпочтительно от 5 до 24 часов, более предпочтительно от 5 до 15 часов и наиболее предпочтительно от 6 до 10 часов. Следует отметить, что, когда композицию блок-сополимера перемешивают при температуре более 199°С, продолжительность перемешивания должна быть уменьшена, потому что при нагреве при температурах выше 199°С в течение более 15 часов при указанной температуре может произойти деструкция полимера. Соответственно, когда температура составляет более 199°С, перемешивание на стадии (с) будет продолжаться в течение общего периода времени от 2 до 15 часов.

Количество подлежащей добавлению композиции блок-сополимера в способе настоящего изобретения может изменяться в зависимости от того, что желательно иметь: концентрат, который впоследствии будет разбавлен («разжижен») перед дальнейшим использованием, или добавляемое количество, обеспечивающее конечное разбавление, подлежащее использованию в это же время (конечный продукт). Соответственно, подлежащее добавлению количество будет таким, чтобы количество композиции блок-сополимера, добавляемое к битумному компоненту, составляло от по меньшей мере примерно 2 мас.% до примерно 36 мас.% в расчете на массу модифицированной полимером композиции битумного вяжущего. Используемый в данном описании термин «разжижение», известный специалистам в области битума, является промышленным термином, используемым для ссылки на разбавление или разжижение концентрата композиции битумного вяжущего до конечной концентрации, которая будет использоваться. Способ настоящего изобретения может быть использован, например, для получения концентрата битумного вяжущего, который будет содержать от примерно 6 до примерно 36 мас.%, предпочтительно от примерно 9 до 30% и более предпочтительно от примерно 12 до примерно 22 мас.% композиции блок-сополимера (в расчете на общую массу модифицированной полимером композиции битумного вяжущего). Указанный концентрат битумного вяжущего будет разбавлен в некоторый момент времени дополнительным количеством битума для достижения конечной концентрации, требуемой для конечного использования (обычно от примерно 2 до примерно 6 мас.% в расчете на общую массу модифицированной полимером композиции битумного вяжущего). Способ разбавления модифицированного полимером концентрата битумного вяжущего до концентрации, требуемой для использования, хорошо известен в данной области в виде экономически эффективного способа использования оборудования для смешения. Концентрат битумного вяжущего настоящего изобретения может быть разбавлен («разжижен») до конечной концентрации во время последующего процесса отверждения или сразу после указанного процесса, или в альтернативном варианте его можно хранить и/или транспортировать в другое местоположение, в котором его затем разбавляют («разжижают») до конечной концентрации. Соответственно, способ настоящего изобретения может необязательно включать дополнительные стадии в производстве модифицированных полимером композиций битумного вяжущего. Один такой вариант обеспечивает возможность получения концентрата, содержащего от 6 до 36 мас.% композиции блоксополимера, который затем разбавляют дополнительным количеством битума для достижения требуемой конечной концентрации (предпочтительно для достижения конечной концентрации от примерно 2 до примерно 6 мас.%). Указанное разбавление может происходить или во время отверждения (стадия (с)), или после стадии отверждения (с), при условии, что температуру поддерживают в течение времени, необходимого для достижения отверждения. Во время или после отверждения композицию можно транспортировать в другое местоположение при условии, что поддерживают соответствующую температуру и перемешивание. Когда разбавление проводят во время отверждения, композиция может быть разбавлена в то время, когда концентратная смесь станет гомогенной (в начале стадии (с) или когда композиция отверждается (во время стадии (с)). Данный вариант является выгодным, когда используют дорогостоящее оборудование для измельчения, чтобы можно было достигнуть более высокой производительности. Альтернативно, композиция концентрата может быть разжижена после завершения процесса отверждения. Данный вариант является выгодным для долгосрочного хранения, так как разбавляющий битум может быть введен при гораздо более низкой температуре, что обеспечивает получение конечной смеси при температуре, являющейся более подходящей для долгосрочного хранения.

В вариантах, в которых композиция асфальта вместе с тем подлежит использованию в то же самое время или когда желательны более разбавленные концентраты, композиция блок-сополимера будет предпочтительно присутствовать в количестве от примерно 2 до примерно 6 мас.% и наиболее предпочтительно от примерно 2,5 до примерно 5 мас.% в расчете на общую массу модифицированной полимером композиции битумного вяжущего.

В качестве альтернативы вышеуказанному способу в настоящем изобретении предлагается способ, который отличается от вышеуказанного тем, что битум сначала нагревают до расплавленного состояния, добавляют композицию блок-сополимера и затем поднимают температуру до уровня, необходимого для отверждения, а именно от примерно 180 до примерно 221°С. Соответственно, настоящий альтернативный способ включает изменения только в самих стадиях способа, а не в типах используемых материалов (например, битум и композиция блок-сополимера) или средствах для осуществления стадий (например, тип используемого оборудования). Более конкретно, в данном альтернативном способе вышеуказанный битумный компонент нагревают в баке с мешалкой до тех пор, пока битумный компонент будет находиться в расплавленном состоянии. Используемое в данном описании выражение «расплавленное состояние» относится к моменту времени, в котором битумный компонент становится жидким. Специалистам в данной области известно, что большинство битумов достигает «расплавленного состояния» в температурном диапазоне от примерно 87 до примерно 121°С, более конкретно от примерно 93 до примерно 105°С. Во время данной стадии битумный компонент необязательно перемешивают. После достижения битумным компонентом расплавленного состояния можно добавить композицию блок-сополимера, следуя вышеуказанной методике. Целесообразно отметить, что, хотя полимер может быть добавлен при указанной температуре, обычно предпочтительно добавление блок-сополимера, когда битум нагрет до температуры по меньшей мере 160°С. Если в данный момент времени смесь еще не перемешана, можно начать активное перемешивание, хотя оно не является необходимым. После добавления композиции блок-сополимера температуру поднимают до значений от примерно 180 до примерно 221°С, альтернативно, от примерно 180 до примерно 210°С, более альтернативно от примерно 185 до примерно 199°С и в еще одном альтернативном варианте от примерно 185 до примерно 195°С (как указано выше) с одновременным активным перемешиванием битумного компонента и композиции блок-сополимера для образования гомогенной смеси двух компонентов. Полученную смесь продолжают перемешивать при указанной температуре в течение общего периода времени от примерно 2 до примерно 30 часов до получения модифицированной полимером отвержденной композиции битумного вяжущего. В альтернативном варианте гомогенную смесь следует затем разжижить, как указывалось выше, или во время или после отверждения модифицированной полимером композиции битумного вяжущего. Как отмечалось выше, если температура, при которой перемешивают смесь, составляет более 199°С, смесь предпочтительно перемешивают в течение общего периода времени от 2 до 15 часов для сведения к минимуму возможной деструкции полимера. Для температур менее 199°С время перемешивания может составлять до 30 часов.

При использовании композиций, имеющих блок-сополимеры, которые имеют блок с низким содержанием винила и последующий блок с высоким содержанием винила, а также высокое количество (>50%) блок-сополимера S-B1-B2, или, альтернативно, композиций, имеющих блок-сополимеры, которые имеют блок с содержанием винила, которое конусообразно изменяется от низкого до высокого, а также высокое количество (>50%) блок-сополимера S-B4, возможно получение продукта, который показывает повышенную пластичность, в особенности при низких температурах, при этом в получении модифицированного полимером битума отсутствует потребность в добавлении сшивающих агентов. Соответственно, с использованием настоящего изобретения возможно получение модифицированной полимером композиции битумного вяжущего или концентрата битумного вяжущего, имеющего высокую пластичность, по существу в отсутствие сшивающих агентов. Используемое в данном описании выражение «по существу в отсутствие сшивающих агентов» означает, что добавление сшивающих или отверждающих агентов во время процесса подготовки не является необходимым. Выражение «по существу не содержащий сшивающих агентов» в отношении композиции битумного вяжущего и концентрата битумного вяжущего, кроме того, означает, что в продукте не присутствует значительное количество сшивающего агента. Однако могут присутствовать следы сшивающих или отверждающих агентов вследствие активного добавления незначительных количеств сшивающего или отверждающего агента или остаточных количеств из другого источника, например, при добавлении измельченного каучука и/или такого, который встречается в природном битуме. Такое количество будет рассматриваться как несущественное количество, при условии, что оно не оказывает значительное влияние на конечные свойства композиции битумного вяжущего и обычно составляет менее примерно 0,01% в расчете на общую массу модифицированной полимером композиции битумного вяжущего или концентрата битумного вяжущего. Кроме повышенной пластичности, в особенности при низких температурах, полученная смесь показывает также устойчивость при хранении (она не разделяется) и высокие традиционные свойства.

Для достижения указанных желательных результатов в вышеуказанных способах настоящего изобретения могут быть использованы два варианта композиций блок-сополимера. Первый из таких вариантов раскрыт более детально в абзацах [0028]-[0039] и второй из указанных вариантов раскрыт более подробно в абзацах [0040]-[0047]. Два варианта подобны в том, что они оба включают один или более блок-сополимеров, которые имеют по меньшей мере один моновинилароматический блок и структуру полибутадиена (которая может быть или в форме одного отдельного блока или двух различных блоков), при этом структура полибутадиена имеет такое содержание винила, чтобы на одном конце структуры полибутадиена (конец, смежный с моновинилароматическим блоком) оно составляло менее 15 мол.% и чтобы на другом конце структуры полибутадиена (конец, который наиболее удален от моновинилароматического блока) содержание винила составляло более 25 мол.%. Иными словами, содержание винила в структуре полибутадиена (независимо от того, является она одноблочной или двухблочной) считается конусообразно изменяющимся от низкого содержания винила (<15 мол.%) до более высокого содержания винила (>25 мол.%). Это может быть осуществлено или синтезом дискретных полибутадиеновых блоков с низким содержанием винила и более высоким содержанием винила, или непрерывным конусообразным изменением содержания винила от низкого к высокому в одном блоке. Следует иметь в виду, что по существу такой же конечный результат будет давать комбинация двух указанных методик.

Первый из указанных вариантов содержит один или более блок-сополимеров, имеющих по меньшей мере один моновинилароматический блок, по меньшей мере один полибутадиеновый блок, имеющий содержание винила менее 15 мол.%, и по меньшей мере один полибутадиеновый блок, имеющий содержание винила более 25 мол.%. Более конкретно, используемые в настоящем изобретении композиции блок-сополимера содержат:

(i) блок-сополимер формулы S-B1-B2, в которой S представляет собой моновинилароматический углеводородный блок, имеющий максимальную молекулярную массу от примерно 10000 до примерно 25000, В1 представляет собой полибутадиеновый блок, имеющий содержание винила менее 15 мол.%, В2 представляет собой полибутадиеновый блок, имеющий содержание винила более 25 мол.%, отношение В1 к В2 составляет более или равно 1:1 и в которой блок-сополимер S-B1-B2 имеет максимальную молекулярную массу от примерно 40000 до примерно 200000; и

(ii) необязательно один или более блок-сополимеров, выбранных из (S-B1-B2)_nX, где каждый S представляет собой моновинилароматический углеводородный блок, имеющий максимальную молекулярную массу от примерно 10000 до примерно 25000, каждый В1 представляет собой полибутадиеновый блок, имеющий содержание винила менее 15 мол.%, каждый В2 представляет собой полибутадиеновый блок, имеющий содержание винила более 25 мол.%, n является целым числом от 2 до 6 и Х является остатком связующего вещества, отношение В1 к В2 составляет более или равно 1:1 и в которой блок-сополимер (S-B1-B2)_nX имеет максимальную молекулярную массу, которая в 1,5-6,0 раз больше максимальной молекулярной массы блок-сополимера S-B1-B2; и

когда в композиции блок-сополимера присутствует как S-B1-B2, так и (S-B1-B2)_nX, отношение S-B1-B2 к (S-B1-B2)_nX составляет более 1:1.

Хотя моновинилароматические углеводородные блоки в S-B1-B2 или (S-B1-B2)_nX могут быть любым моновинилароматическим углеводородом, известным для использования в получении блок-сополимеров, таким как стирол, о-метилстирол, пара-метилстирол, пара-трет-бутилстирол, 2,4-диметилстирол, альфа-метилстирол, винилнафталин, винилтолуол и винилксилол или их смеси, наиболее предпочтительный моновинилароматический углеводород для использования в полимерах, подлежащих использованию в способе настоящего изобретения, является стиролом, который используется в виде по существу чистого мономера ил