Un proceso para la preparación de cemento de azufre o un compuesto del agregado de cemento de azufre que comprende mezclar azufre elemental a una temperatura a la que el azufre es líquido con (i) un relleno y/o agregado inorgánico que ha reaccionado con un organosilano que contiene polisulfuro de la fórmula molecular general (X3Si)mH(2n+1-m)Cn-Sa-Cn,

H (2n'-1-m') (SiX'3)m' (1)

en la que a es un número entero en el intervalo comprendido entre 2 y 8, X y X' son cada uno, independientemente, un grupo hidrolizable, n y n' son cada uno, independientemente, un número entero en el intervalo comprendido entre 1 a 4, y m y m' son cada uno, independientemente, un número entero en el intervalo comprendido entre 1 y (2n+1), para obtener una mezcla que comprende azufre fundido y relleno y/o agregado inorgánico reaccionado; o (ii) al menos un relleno y/o agregado inorgánico y un organosilano que contiene polisulfuro de la fórmula molecular general (1), y dejar que el organosilano reaccione con el relleno y/o agregado inorgánico para obtener una mezcla que comprende azufre fundido y relleno y/o agregado inorgánico; y solidificar la mezcla para obtener cemento de azufre o un compuesto del agregado de cemento de azufre.

Proceso para la preparación de cemento de azufre o un compuesto del agregado de cemento de azufre

Campo de la invención

La presente invención proporciona un proceso para la preparación de cemento de azufre o un compuesto del agregado de cemento de azufre, cemento de azufre o un compuesto del agregado de cemento de azufre que se obtiene mediante tal proceso y el uso de un organosilano que contiene polisulfuro que tiene al menos dos grupos organosililos como agente de enlace en el cemento de azufre o un compuesto del agregado de cemento de azufre.

Antecedentes de la invención

El cemento de azufre generalmente se refiere a un producto que comprende al menos azufre, normalmente en una cantidad de al menos 50% del peso, y un relleno. El cemento de azufre puede plastificarse mediante la adición de un modificador de cemento de azufre en el proceso de preparación de cemento de azufre. Tales modificadores son conocidos en la técnica. Los ejemplos de tales modificadores son polisulfuros alifáticos o aromáticos o compuestos que forman polisulfuros tras la reacción con azufre. Los ejemplos de compuestos que forman polisulfuros son naftaleno o compuestos olefínicos tales como diciclopentadieno, limoneno o estireno. Los modificadores normalmente se añaden en una cantidad que se encuentra en el intervalo comprendido entre 0, 1 y 10% del peso en base al peso del azufre. Los rellenos habituales de cemento de azufre son materiales inorgánicos particulados con un tamaño medio de partícula en el intervalo comprendido entre 0, 1 μm y 0, 1 mm. Los ejemplos de tales rellenos de cemento de azufre son ceniza volante, piedra caliza, cuarzo, óxido de hierro, alúmina, titanio, grafito, yeso, talco, mica o combinaciones de los mismos. El contenido de relleno del cemento de azufre puede variar en gran medida, pero típicamente se encuentra en el intervalo comprendido entre 5 y 50% del peso, en base al peso total del cemento.

Los compuestos del agregado del cemento de azufre generalmente se refieren a un compuesto que comprende tanto cemento de azufre como agregado. Los ejemplos de compuestos del agregado de cemento de azufre son argamasa de azufre, hormigón de azufre y asfalto de azufre extendido. La argamasa comprende agregado fino, típicamente con partículas que tienen un diámetro medio de entre 0, 1 y 5 mm, por ejemplo arena. El hormigón comprende agregado de grano grueso, típicamente con partículas que tienen un diámetro medio de entre 5 y 40 mm, por ejemplo grava o roca. El asfalto de azufre extendido es asfalto, es decir, típicamente agregado con un aglutinante que contiene relleno y una fracción de hidrocarburo residual en el que parte del aglutinante se ha sustituido por azufre, normalmente azufre modificado.

Se conoce el uso de organosilano como un agente estabilizador en cemento de azufre o en composiciones del agregado de cemento de azufre para mejorar la estabilidad en agua. En el documento US 4, 164, 428 por ejemplo, se desvela una composición de azufre plastificado que comprende al menos 50% del peso de azufre, un plastificante de azufre, un agente suspensor de mineral particulado finamente dividido, y un agente estabilizador de organosilano. Se menciona que los organosilanos adecuados tiene la fórmula molecular general R-Si (OR’) 3, en la que R’ es un grupo alquilo de bajo peso molecular y R es un radical orgánico que tiene al menos un grupo funcional, normalmente unido al átomo de silicio mediante un alquilo de cadena corta. Gamma-mercaptopropiltrimetoxisilano se menciona como un organosilano preferente.

En el documento 4, 376, 830 se desvelan una composición del agregado de cemento de azufre que comprende cemento de azufre y un agregado que contiene una arcilla expansiva y procesos para preparar tales composiciones. Los procesos, y las composiciones resultantes, se caracterizan por la adición de ciertos organosilanos en la composición antes de solidificar (enfriar) la composición. La composición solidificada resultante tiene una mejor estabilidad en agua. Se menciona que los organosilanos adecuados tienen la fórmula Z-Si (R1R2R3) , en la que R1, R2 y R3 pueden ser grupos alcoxi bajos y Z es un radical orgánico unido a Si por medio de un átomo de carbono y tiene al menos un grupo reactivo de azufre fundido. Z puede ser por ejemplo mercaptoalquilo. Gammamercaptopropiltrimetoxisilano se menciona como un organosilano preferente.

Los inconvenientes de luso de gamma-mercaptopropiltrimetoxisilano son que es muy tóxico y que tiene un olor muy desagradable.

Resumen de la invención

Ahora se ha descubierto que el uso de un grupo diferente de organosilanos, es decir, organosilanos que contienen polisulfuro que tienen al menos dos grupos organosililos, en la preparación de cemento de azufre o compuestos del agregado de cemento de azufre, da como resultado un cemento de azufre o compuestos del agregado de cemento de azufre con propiedades mejoradas.

Por consiguiente, la presente invención proporciona un proceso para la preparación de cemento de azufre o un compuesto del agregado de cemento de azufre que comprende mezclar azufre elemental a una temperatura a la que

(X3Si) mH (2n+1-m) Cn-Sa-Cn, H (2n’-1-m’) (SiX’3) m’ (1)

en la que a es un número entero en el intervalo comprendido entre 2 y 8, X y X’ son cada uno, independientemente, un grupo hidrolizable, n y n’ son cada uno, independientemente, un número entero en el intervalo comprendido entre 1 a 4, y m y m’ son cada uno, independientemente, un número entero en el intervalo comprendido entre 1 y (2n+1) , para obtener una mezcla que comprende azufre fundido y relleno y/o agregado inorgánico reaccionado; o (ii) al menos un relleno y/o agregado inorgánico y un organosilano que contiene polisulfuro de la fórmula molecular general (1) , y dejar que el organosilano reaccione con el relleno y/o agregado inorgánico para obtener una mezcla que comprende azufre fundido y relleno y/o agregado inorgánico; y solidificar la mezcla para obtener cemento de azufre o un compuesto del agregado de cemento de azufre.

De acuerdo con una realización, la presente invención proporciona un proceso para la preparación de cemento de azufre o un compuesto del agregado de cemento de azufre que comprende las siguientes etapas:

(a) mezclar al menos un relleno y/o agregado inorgánico y un organosilano que contiene polisulfuro de la

fórmula molecular general (X3Si) mH (2n+1-m) Cn-Sa-Cn, H (2n’-1-m’) (SiX’3) m’ (1)

en la que a es un número entero en el intervalo comprendido entre 2 y 8, X y X’ son cada uno, independientemente, un grupo hidrolizable, n y n’ son cada uno, independientemente, un número entero en el intervalo comprendido entre 1 y 4, y m y m’ son cada uno, independientemente, un número entero en el intervalo comprendido entre 1 y (2n+1) , y dejar que el organosilano reaccione con el relleno y/o agregado inorgánico;

(b) mezclar durante o después de la etapa (a) el azufre elemental con el relleno y/o agregado inorgánico a una temperatura a la que el azufre es líquido para obtener una mezcla que comprende azufre fundido y relleno y/o agregado inorgánico; y

(c) solidificar la mezcla para obtener cemento de azufre o un compuesto del agregado de cemento de azufre.

La invención proporciona además cemento de azufre o un compuesto del agregado de cemento de azufre que se obtiene mediante un proceso como el definido anteriormente.

Todavía en otro aspecto adicional, la invención proporciona el uso de un organosilano que contiene polisulfuro de la fórmula molecular general (1) como la definida anteriormente como un agente de enlace en cemento de azufre o un compuesto de agregado de cemento de azufre.

Una ventaja del uso de un organosilano que contiene polisulfuro con al menos dos grupos organosililos en comparación con el uso conocido de gamma-mercaptopropiltrimetoxisilano como agente de enlace en cemento de azufre o compuestos del agregado de cemento de azufre es que el consumo de agua del cemento de azufre o del compuesto del agregado de cemento de azufre es considerablemente más bajo.

Otra ventaja del uso de un organosilano que contiene polisulfuro con al menos dos grupos organosililos es que también actúa como un modificador de azufre. Por lo tanto, es posible preparar cemento de azufre o un compuesto del agregado de cemento de azufre con menos modificador... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para la preparación de cemento de azufre o un compuesto del agregado de cemento de azufre que comprende mezclar azufre elemental a una temperatura a la que el azufre es líquido con (i) un relleno y/o agregado inorgánico que ha reaccionado con un organosilano que contiene polisulfuro de la fórmula molecular general

(X3Si) mH (2n+1-m) Cn-Sa-Cn, H (2n’-1-m’) (SiX’3) m’ (1)

en la que a es un número entero en el intervalo comprendido entre 2 y 8, X y X’ son cada uno, independientemente, un grupo hidrolizable, n y n’ son cada uno, independientemente, un número entero en el intervalo comprendido entre 1 a 4, y m y m’ son cada uno, independientemente, un número entero en el intervalo comprendido entre 1 y (2n+1) , para obtener una mezcla que comprende azufre fundido y relleno y/o agregado inorgánico reaccionado; o (ii) al menos un relleno y/o agregado inorgánico y un organosilano que contiene polisulfuro de la fórmula molecular general (1) , y dejar que el organosilano reaccione con el relleno y/o agregado inorgánico para obtener una mezcla que comprende azufre fundido y relleno y/o agregado inorgánico; y solidificar la mezcla para obtener cemento de azufre o un compuesto del agregado de cemento de azufre.

2. Un proceso para la preparación de un cemento de azufre o un compuesto del agregado de cemento de azufre de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende las siguientes etapas:

(a) mezclar al menos un relleno y/o agregado inorgánico y un organosilano que contiene polisulfuro de la fórmula molecular general (1) como la definida en la reivindicación 1, y dejar que el organosilano reaccione con el relleno y/o agregado inorgánico;

(b) mezclar durante o después de la etapa (a) el azufre elemental con el relleno y/o agregado inorgánico a una temperatura a la que el azufre es líquido para obtener una mezcla que comprende azufre fundido y relleno y/o agregado inorgánico; y

(c) solidificar la mezcla para obtener cemento de azufre o un compuesto del agregado de cemento de azufre.

3. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la etapa (a) se realiza antes de la etapa (b) .

4. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, en el que el organosilano se disuelve en un disolvente, preferentemente etanol, cuando se mezcla con el relleno y/o agregado inorgánico en la etapa (a) .

5. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la cantidad de organosilano de acuerdo con la fórmula molecular general (1) está en el intervalo comprendido entre 0, 01 y 0, 2% de peso, preferentemente entre 0, 02 y 0, 1% de peso, en base al peso del relleno o agregado inorgánico.

6. Un proceso para la preparación de cemento de azufre o un compuesto del agregado de cemento de azufre de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende mezclar azufre elemental con un relleno y/o agregado inorgánico que ha reaccionado con un organosilano que contiene polisulfuro de la fórmula molecular general (1) como la definida en la reivindicación 1 a una temperatura a la que el azufre es líquido para obtener una mezcla que comprende azufre líquido y relleno y/o agregado inorgánico reaccionado, y solidificar la mezcla para obtener cemento de azufre o un compuesto del agregado de cemento de azufre.

7. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que m y m’ son cada uno, independientemente, 1 ó 2, preferentemente m y m’ son 1.

8. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que X y X’ son un grupo alcoxi con 1 a 4 átomos de carbono.

9. Un proceso de acuerdo con las reivindicaciones 7 y 8, en el que el organosilano que contiene polisulfuro es bis (3trietoxisilil-propil) tetrasulfuro.

10. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el relleno o agregado tiene grupos óxidos o hidroxilos sobre su superficie.

11. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 10, en el que el relleno y/o agregado es un silicato.

12. Cemento de azufre o un compuesto del agregado de cemento de azufre que se obtiene mediante un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

13. El uso de un organosilano que contiene polisulfuro de la fórmula molecular general (1) como el definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 7 a 9 como un agente de enlace en cemento de azufre o un compuesto del agregado de cemento de azufre.