COMPOSICIONES BITUMINOSAS MODIFICADAS Y PROCEDIMIENTO PARA LA PREPARACIÓN DE LAS MISMAS.

Composiciones bituminosas modificadas y procedimiento para la preparación de las mismas. La presente invención se refiere a composiciones bituminosas modificadas y al procedimiento para su preparación. El bitumen es una mezcla que está compuesta principalmente de hidrocarburos alifáticos, aromáticos y nafténicos, cantidades más pequeñas de ácidos y bases orgánicos y compuestos heterocíclicos que contienen nitrógeno y azufre. Es una sustancia con características coloidales, compuesta por micelas de asfaltenos revestidas por una capa estabilizante de resinas polares dispersadas en una fase aceitosa. La naturaleza química de las diversas fases no puede definirse unívocamente. Durante centenares de años, el bitumen se utilizó como un aglutinante y agente impermeable al agua en muchas aplicaciones. Entre las recientes aplicaciones, como pavimento para carreteras es la más importante. El bitumen se extrajo inicialmente de depósitos naturales en la superficie de la tierra y se aplicaba tal cual. Actualmente, el bitumen y los materiales bituminosos se producen a partir del aceite, principalmente como residuo pesado de la destilación a vacío del crudo de petróleo. El bitumen es un material muy apropiado para la pavimentación y el aislamiento del agua como se mencionó anteriormente, debido a sus propiedades y bajo costo, aunque según el clima de la zona, la temperatura del pavimento de la carretera puede estar comprendido entre unas pocas decenas de grados centígrados bajo cero y 60 a 70 grados centígrados sobre cero y con frecuencia no es posible utilizar bitumen tal cual como resultado de su excesiva fragilidad a baja temperatura y escasa consistencia a altas temperaturas. Para superar estos inconvenientes y alterar sus propiedades reológicas, se añaden por lo tanto a los bitúmenes varios tipos de materiales, entre los cuales materiales poliméricos y en particular elastómeros termoplásticos. En este último caso, se obtienen los denominados bitúmenes modificados con polímeros (PMB). Para ser utilizado como agente modificador, un polímero debe cumplir un amplio número de requisitos. En primer lugar, debe cambiar las propiedades reológicas del bitumen, reduciendo su sensibilidad térmica y aumentando sus propiedades mecánicas y elásticas. A la vez, sin embargo, el polímero no debe ocasionar un aumento excesivo de la viscosidad del bitumen en estado fundido, de modo que, en funcionamiento, las máquinas colocadoras convencionales pueden utilizarse sin inconvenientes. Además, el polímero debe ser suficientemente compatible con el asfalto para que los PBM no estén sometidos a fenómenos de separación de fases durante el almacenamiento con calor. La mezcla polímero-bitumen es inestable al almacenamiento con calor si, durante un tiempo de residencia largo a alta temperatura en condiciones estáticas, tiende a formar una fase rica en polímero y una fase con un contenido bajo en polímero, pero rico en asfaltenos. Debido a la diferencia de densidad, el anterior se acumula generalmente en la parte superior del recipiente de almacenamiento mientras que este último en la parte inferior. Esto conduce a problemas considerables en relación con la procesabilidad y falta de homogeneidad del producto final. Por último, la utilización de polímeros debe ser conveniente desde un punto de vista económico, en el sentido de que la mayor inversión inicial prevista por su utilización, debe ser compensada por la posibilidad de obtener mejores rendimientos en asfalto, pero también por una reducción en los costes de mantenimiento y reasfaltado, así como, si es posible, por la posibilidad de reciclar el producto molido al final de su vida. Se han utilizado muchos tipos de materiales poliméricos para producir PMB, cada uno con sus ventajas y desventajas dependiendo de las características físico-químicas. Por ejemplo, pueden utilizarse poliolefinas, tales como polietileno, polipropileno y sus copolímeros para aumentar la consistencia del bitumen; pueden utilizarse elastómeros tales como copolímeros de bloque de estireno para aumentar la recuperación elástica y la viscosidad a altas temperaturas. El polímero más utilizado actualmente es el elastómero termoplástico de bloque estirenobutadieno-estireno (SBS), añadido generalmente en porcentajes comprendidos entre el 3 y el 8% en peso con respecto a la fase bituminosa en función de la base bituminosa y de los rendimientos requeridos del producto final. SIS (estireno-isopreno-estireno) y SB (estireno-butadieno), que pertenecen al mismo grupo de copolímeros, se utilizan también muy frecuentemente. Estos copolímeros pueden habitualmente proporcionar PMB estable para el almacenamiento y conveniente desde un punto de vista económico. El SBS presenta una estructura bifásica constituida por microdominios ricos en bloques de poliestireno interconectados por medio de segmentos de polibutadieno. A temperaturas ordinarias, los dominios de poliestireno están bajo su temperatura de reblandecimiento (aproximadamente 80ºC), mientras que la fase dispersante del butadieno está en estado de goma, es decir flexible y es el que permite que el material se deforme de forma significativa. Esto conduce a una estructura de reticulación de tipo físico que proporciona a los polímeros características típicas de materiales elásticos. Cuando el SBS se pone en contacto con el bitumen, a alta temperatura, éste último hace que el polímero se hinche y se distribuya en su interior. Las interacciones entre el bitumen y SBS tienen lugar inicialmente, implicando preferentemente la fase flexible del polímero, ya que ésta representa su matriz y además debido a su mayor volumen libre. No puede excluirse, sin embargo, que los dominios de poliestireno también lleguen a hincharse, como resultado principalmente de la difusión en su interior, de componentes aromáticos con un menor peso molecular presente en el bitumen. El proceso de mezcla debe realizarse de tal manera que implique principalmente la fase de butadieno más flexible del polímero, con los 2 ES 2 367 438 T3 dominios de estireno sólo parcialmente hinchados y por lo tanto todavía segregados y pudiendo ejercer su función como nudos de una retícula tridimensional. De este modo, el polímero, incluso si se añade en pequeñas cantidades, puede dar propiedades elastoméricas a todo el sistema. Es importante por lo tanto para las modificaciones que deben efectuarse en condiciones de fatiga termomecánica no excesiva de modo que el sistema pueda memorizar la estructura original del polímero y por lo tanto mantener las propiedades de elasticidad y dureza más elevadas. Estas mezclas, sin embargo, no están siempre suficientemente íntimamente unidas en lo que se refiere a conservar su estructura a la temperatura de almacenamiento y en ausencia de agitación. En otras palabras, la necesidad de formar una mezcla parcial conduce a un estado termodinámicamente inestable (o metaestable) que no corresponde a un mínimo de energía y que espontáneamente tiende a evolucionar hacia la separación de fases. Estos sistemas por lo tanto están intrínsecamente unidos a una situación de riesgo en relación con la estabilidad al almacenamiento, que es siempre el aspecto crítico para su utilización. En cuanto a la estructura, y por lo tanto a las propiedades elastoméricas del polímero y del bitumen modificado, depende de una reticulación física en lugar de química, ésta puede destruirse ya sea mediante la utilización de disolventes, o por calentamiento a temperaturas superiores a la de la temperatura de reblandecimiento de los dominios del estireno. En ambos casos, el procedimiento es reversible y después de la evaporación del disolvente o del enfriamiento por debajo de la Tg, el material recupera su estructura y propiedades originales. Si, por una parte, estos polímeros mejoran en gran medida los rendimientos y la duración del bitumen, por otra parte, desgraciadamente adolecen del inconveniente de ser sensibles a las radiaciones ultravioleta y al ozono, y por lo tanto pueden reducir la resistencia al envejecimiento del conglomerado bituminoso. En el caso de SBS, pero también de SIS y SB, este problema se debe principalmente a la instauración presente en las cadenas olefínicas. Esto conduce a la necesidad de utilizar un material que conserva las propiedades físicas de estos polímeros, pero que es menos sensible y al ozono. El candidato natural para estos requisitos es el SEBS (estireno-etileno-buteno-estireno) que es producido por la hidrogenación catalítica de los dobles enlaces C=C de SBS. Con respecto a SBS y a las gomas insaturadas análogas, el SBES no presenta de hecho una resistencia mejor a UV y al ozonos, así como a los ciclos térmicos, y además presenta una permeabilidad menor a la humedad, a las grasas y a los aceites. La naturaleza saturada de la cadena alifática, sin embargo, crea un... [Seguir leyendo]

(b) copolímeros de bloque que presentan la fórmula general (A-B)n-A o (A-B)n, siendo A un bloque de polímero vinilaromático y siendo B un bloque de polímero obtenido por polimerización e hidrogenación posterior de un dieno conjugado, estando funcionalizado el copolímero de bloque anterior con uno o más acrilatos que presentan la fórmula general (I) en la que R se selecciona de entre H y CH3, n es un número entero de 0 a 4, estando funcionalizado dicho copolímero de bloque con una cantidad del compuesto que presenta la fórmula general (I) comprendida entre 0,2% y 4% en peso, estando presente dicho componente polimérico (b) en una cantidad comprendida entre 0,5 y 30% en peso con respecto al total de (a) + (b). 2. Composición bituminosa modificada según la reivindicación 1, en la que R = CH3 y n = 1. 3. Composición bituminosa modificada según la reivindicación 1, en la que A es un bloque de poliestireno y B es un bloque de polímero obtenido por polimerización y la hidrogenación posterior del 1,3-butadieno. 4. Composición bituminosa modificada según la reivindicación 1, en la que el peso molecular ponderado del polímero (b) está comprendido entre 10.000 y 1.000.000. 5. Composición bituminosa modificada según la reivindicación 4, en la que el peso molecular ponderado del polímero (b) está comprendido entre 30.000 y 500.000. 6. Composición bituminosa según la reivindicación 1, en la que el copolímero de bloque está funcionalizado con una cantidad de compuesto que presenta la fórmula general (I) comprendida entre 0,4 y 2% en peso. 7. Composición bituminosa modificada según la reivindicación 1, en la que el componente polimérico (b) está comprendido entre 3 y 10% en peso con respecto al total de (a) + (b). 8. Mezclas de bitumen y polímero según la reivindicación 1, que pueden utilizarse como ligandos para conglomerados de carreteras, para membranas impermeabilizantes y en el campo de las emulsiones bituminosas. 9. Procedimiento para la preparación de mezclas de bitumen y polímero, según las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el bitumen (a) se hace reaccionar a una temperatura comprendida entre 160º y 225ºC, durante un tiempo comprendido entre 5 minutos y 3 horas, con el copolímero de bloque (b), estando presente el componente polimérico (b) en una cantidad comprendida entre 0,5 y 30% en peso con respecto al total de (a) + (b). 13