Un método para formar una composición de aglutinante de asfalto modificado,

comprendiendo el método:

preparar un concentrado de aglutinante de pentasulfuro de fósforo introduciendo y mezclando el pentasulfuro de fósforo y el aglutinante de asfalto, donde el concentrado de aglutinante de pentasulfuro de fósforo incluye más de 0,5 partes en peso de pentasulfuro de fósforo por 100 partes en peso de asfalto;

preparar un concentrado polímero-aglutinante introduciendo y mezclando el polímero y el aglutinante de asfalto, donde el concentrado polímero-aglutinante incluye más de 5 partes en peso de polímero por 100 partes en peso de asfalto; e

introducir y mezclar el concentrado de aglutinante de pentasulfuro de fósforo con el concentrado de aglutinante de polímero para formar una composición de aglutinante de asfalto modificado

Proceso para formar aglutinantes de asfalto modificado y composiciones de pavimentación de asfalto.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un método para formar composiciones de aglutinante de asfalto modificado.

Antecedentes de la invención

Las composiciones de pavimentación de asfalto, que incluyen una mezcla de aglutinante de asfalto y agregado, se han empleado desde hace mucho tiempo en la fabricación de pavimentos. El desafío tecnológico a largo plazo con estos pavimentos ha sido su comportamiento a temperaturas extremas. Es decir, a altas temperaturas, los pavimentos se ablandan; y a bajas temperaturas, los pavimentos se hacen quebradizos.

Durante décadas, se han empleado aditivos para aliviar los problemas experimentados a temperaturas extremas. Por ejemplo, se han añadido polímeros a las composiciones de aglutinante de asfalto. La Patente de Estados Unidos Nº 4.145.322 muestra composiciones bituminosas modificadas con polímero que incluyen elastómeros (por ejemplo, poliisopreno, goma de butilo, goma SBR) que pueden emplearse para mejorar las propiedades mecánicas de los bitúmenes, especialmente las propiedades elastoméricas. Y, el uso de copolímeros de bloque particulares de monómero de estireno y dieno en estas composiciones bituminosas proporciona composiciones que tienen propiedades mecánicas deseables incluso a bajas temperaturas.

De una manera similar, el documento JP 51-149312 (1976) muestra composiciones de asfalto modificado que incluyen un compuesto de fósforo, tal como pentóxido de fósforo, ácido polifosfórico o pentasulfuro de fósforo. Se sugiere que estos compuestos de fósforo pueden modificar el asfalto porque se unen al asfalteno del asfalto para reforzar adicionalmente la estructura del gel. Para superar los aspectos de dispersabilidad y manipulación asociados con estos compuestos de fósforo, los compuestos de fósforo se mezclan con composiciones de petróleo, y la mezcla se añade a la composición de asfalto. Las composiciones de petróleo se caracterizan por un punto de ignición de 150ºC o mayor e incluyen un 0,5-4% de asfaltenos. Los compuestos de fósforo pueden incluirse en la composición de petróleo en una cantidad del 0,5 al 50% en peso, y la cantidad de compuesto de fósforo añadido al asfalto a modificar puede ser del 0,2 al 5,0% en peso.

La Patente de Estados Unidos Nº 6.569.351 muestra composiciones de asfalto modificado con polímero preparadas combinando un aditivo acelerador en gel con el polímero y el asfalto, y curando el asfalto modificado con polímero a una temperatura entre 93,3ºC y 260,0ºC (200ºF y 500ºF). Los aditivos aceleradores en gel incluyen un 2-75% de acelerador, un 25-88% de aceite de procesado y un 0,5- 10% de arcilla. El acelerador puede incluir azufre, 4,4'-ditiodimorfolina, derivados de tiazol, ditiocarbonatos, pentasulfuro de fósforo, pentóxido de fósforo, estearato de cinc, estearato de amonio, hidróxido sódico, hidróxido potásico, hidróxido cálcico, óxido de aluminio, o combinaciones de éstos u otros vulcanizadores o aceleradores. El aditivo acelerador en gel puede añadirse a los concentrados entre aproximadamente 1-25% de polímero.

La Patente de Estados Unidos Nº 5.990.206 muestra una mezcla de polímero y compuesto de fósforo (composición modificadora) para usar en composiciones de asfalto. El polímero puede incluir polímeros basados en goma (modificador) y/o un polímero basado en resina (modificador). Los compuestos de fósforo pueden incluir anhídrido fosfórico (P₂O₅), ácido polifosfórico, ácido ortofosfórico, oxitricloruro de fósforo (POCl₃), tricloruro de fósforo (PCl₃), y pentasulfuro de fósforo (P₂S₅). La mezcla puede contener de aproximadamente el 0,1 a aproximadamente el 10% en peso del compuesto de fósforo y pueden prepararse composiciones de asfalto que contienen del 0,1 al 30% en peso de la mezcla polímero/compuesto de fósforo (composición modificadora). Se cree que el compuesto de fósforo inorgánico funciona como un agente de reticulación entre la base de goma y/o el modificador a base de resina, y una estructura de red de mayor orden (asfalteno) en el asfalto, y es útil para reforzar la estructura de gel en el asfalto.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es un diagrama de flujo que muestra una realización particular de la presente invención.

Sumario de la invención

Una o más realizaciones de la presente invención proporcionan un método para formar una composición de aglutinante de asfalto modificado, comprendiendo el método preparar un concentrado de aglutinante de pentasulfuro de fósforo introduciendo y mezclando pentasulfuro de fósforo y aglutinante de asfalto, donde el concentrado de aglutinante de pentasulfuro de fósforo incluye más de 0,5 partes en peso de pentasulfuro de fósforo por 100 partes en peso de asfalto, preparar un concentrado de aglutinante de polímero introduciendo y mezclando el polímero y el aglutinante de asfalto, donde el concentrado de aglutinante de polímero incluye más de 5 partes en peso de polímero por 100 partes en peso de asfalto, e introducir y mezclar el concentrado de aglutinante de pentasulfuro de fósforo con el concentrado de aglutinante de polímero para formar una composición de aglutinante de asfalto modificado.

Descripción detallada de las realizaciones ilustrativas

Una o más realizaciones de la presente invención proporcionan un método para formar una composición de aglutinante de asfalto modificado que es útil para preparar composiciones de pavimentación de asfalto. La composición de aglutinante de asfalto modificado puede formarse introduciendo y mezclando un aglutinante de asfalto, un polímero y pentasulfuro de fósforo. La composición de aglutinante de asfalto modificado puede combinarse con un agregado para formar una composición de pavimentación de asfalto. En las realizaciones particulares, la composición de pavimentación de asfalto puede dar lugar a pavimentos.

El término "aglutinante de asfalto" se usa como lo entienden los expertos en la materia y es consistente con el significado proporcionado por AASHTO M320. Donde el aglutinante de asfalto se ha combinado con el agregado, se emplea la expresión "composición de pavimentación de asfalto". Como se usa en esta memoria descriptiva, los términos "asfalto" y "aglutinante de asfalto" pueden usarse como sinónimos. El material aglutinante de asfalto puede obtenerse de cualquier fuente de asfalto, tal como asfalto natural, asfalto de roca, producirse a partir de arenas de alquitrán o del asfalto de petróleo obtenido en el proceso de refinado del petróleo. El aglutinante de asfalto puede seleccionarse entre aquellos clasificados actualmente como AASHTO M320 y ASTM D-6373, incluyendo Aglutinantes de Asfalto de Rendimiento Graduado. En otras realizaciones, los aglutinantes de asfalto pueden incluir una mezcla de diversos asfaltos que no satisface ninguna definición de calidad específica. Éstos incluyen asfalto soplado con aire, asfalto destilado al vacío, asfalto destilado con vapor, asfalto líquido o asfalto para revestimiento. Como alternativa, puede seleccionarse gilsonita, natural o sintética, usada sola o mezclada con asfalto de petróleo. Las mezclas de asfalto sintético adecuadas para usar en la presente invención se describen, por ejemplo, en la Patente de Estados Unidos Nº 4.437.896. En una o más realizaciones, el asfalto incluye asfalto obtenido de petróleo y residuos asfálticos. Estas composiciones pueden incluir asfaltenos, resinas, compuestos cíclicos, y saturados. El porcentaje de estos constituyentes en la composición de aglutinante de asfalto global puede variar en base a la fuente del asfalto.

Los asfaltenos incluyen sólidos amorfos negros que contienen, además de carbono e hidrogeno, algo de nitrógeno, azufre y oxígeno. También pueden estar presentes elementos traza tales como níquel y vanadio. Los asfaltenos se consideran en general como materiales aromáticos altamente polares, de un peso molecular promedio en número de aproximadamente 2000 a aproximadamente 5000 g/mol, y pueden constituir de aproximadamente el 5 a aproximadamente el 25% del peso del asfalto.

Las resinas (aromáticas polares) incluyen fracciones de color oscuro, sólidas y semisólida, muy adhesivas, de peso molecular relativamente alto, presentes en los maltenos. Pueden incluir agentes dispersantes de tipo peptizantes para los asfaltenos, y la proporción de resinas a asfaltenos gobierna, hasta un cierto grado, el carácter de tipo sol o gel de los asfaltos. Las resinas separadas de los bitúmenes...

1. Un método para formar una composición de aglutinante de asfalto modificado, comprendiendo el método:

preparar un concentrado de aglutinante de pentasulfuro de fósforo introduciendo y mezclando el pentasulfuro de fósforo y el aglutinante de asfalto, donde el concentrado de aglutinante de pentasulfuro de fósforo incluye más de 0,5 partes en peso de pentasulfuro de fósforo por 100 partes en peso de asfalto;

preparar un concentrado polímero-aglutinante introduciendo y mezclando el polímero y el aglutinante de asfalto, donde el concentrado polímero-aglutinante incluye más de 5 partes en peso de polímero por 100 partes en peso de asfalto; e

introducir y mezclar el concentrado de aglutinante de pentasulfuro de fósforo con el concentrado de aglutinante de polímero para formar una composición de aglutinante de asfalto modificado.

2. El método de la reivindicación 1, donde el concentrado de aglutinante de pentasulfuro de fósforo incluye más de 2,0 partes en peso de pentasulfuro de fósforo por 100 partes en peso de aglutinante de asfalto y el concentrado de aglutinante de polímero incluye más de 10 partes en peso de polímero por 100 partes en peso de aglutinante de asfalto.

3. El método de la reivindicación 2, donde el concentrado de aglutinante de pentasulfuro de fósforo incluye más de 5,0 partes en peso de pentasulfuro de fósforo por 100 partes en peso de aglutinante de asfalto y el concentrado de aglutinante de polímero incluye más de 15 partes en peso de polímero por 100 partes en peso de aglutinante de asfalto.

4. El método de la reivindicación 2, donde el concentrado de aglutinante de pentasulfuro de fósforo incluye más de 8,0 partes en peso de pentasulfuro de fósforo por 100 partes en peso de aglutinante de asfalto y el concentrado de aglutinante de polímero incluye más de 18 partes en peso de polímero por 100 partes en peso de aglutinante de asfalto.

5. El método de la reivindicación 1, donde el concentrado de aglutinante de pentasulfuro de fósforo y el concentrado de aglutinante de polímero se preparan en una o más instalaciones y donde dicha etapa de introducción y mezcla del concentrado de pentasulfuro de fósforo y el concentrado de aglutinante de polímero tiene lugar en una instalación distinta de la una o más instalaciones donde se preparan el aglutinante de pentasulfuro de fósforo y el concentrado de aglutinante de polímero.

6. El método de la reivindicación 1, donde el concentrado de aglutinante de pentasulfuro de fósforo y el concentrado de aglutinante de polímero se transportan antes de dicha etapa de introducción.

7. El método de la reivindicación 5, donde la composición de aglutinante de asfalto modificado se introduce con el agregado para formar una composición de pavimentación.

8. El método de la reivindicación 1, donde el polímero es un polímero insaturado que incluye al menos 5 dobles enlaces no conjugados por cada 100 átomos de carbono en el polímero.

9. El método de la reivindicación 8, donde el polímero es un polímero insaturado que incluye al menos 7 dobles enlaces no conjugados por cada 100 átomos de carbono en el polímero.

10. El método de la reivindicación 9, donde el polímero es un polímero insaturado que incluye al menos 12 dobles enlaces no conjugados por cada 100 átomos de carbono en el polímero.

11. El método de la reivindicación 1, donde el concentrado de aglutinante de pentasulfuro de fósforo y el concentrado de aglutinante de polímero se diluyen con asfalto adicional antes de dicha etapa de introducción y mezcla.

12. El método de la reivindicación 1, donde la composición del aglutinante de asfalto modificado se diluye con asfalto adicional después de dicha etapa de introducción y mezcla.