Aglutinantes de asfalto modificado y composiciones de pavimentación de asfalto.

Un proceso para preparar una composición de aglutinante de asfalto modificado,

comprendiendo el proceso:

mezclar asfalto, un polímero insaturado y pentasulfuro de fósforo para formar una composición de asfalto modificado, donde el polímero insaturado y el pentasulfuro de fósforo se añaden directamente al aglutinante de asfalto antes de cualquier premezcla o pre-combinación del polímero insaturado y el pentasulfuro de fósforo, donde la proporción en peso de polímero a pentasulfuro de fósforo es al menos 1,3:1 y menor de 5:1.

Aglutinantes de asfalto modificado y composiciones de pavimentación de asfalto Campo de la invención Una o más realizaciones de la presente invención se refieren a composiciones de aglutinante de asfalto modificado que se preparan empleando pentasulfuro de fósforo y polímero, así como a composiciones de pavimentación de asfalto que usan estas composiciones de aglutinante.

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 proceso para preparar una composición de aglutinante de asfalto modificado, comprendiendo el proceso mezclar asfalto, un polímero insaturado y pentasulfuro de fósforo para formar una composición de asfalto modificado, donde el polímero insaturado y el pentasulfuro de fósforo se añaden directamente al aglutinante de asfalto antes de cualquier premezcla o pre-combinación del

polímero insaturado y el pentasulfuro de fósforo, donde la proporción en peso del polímero a pentasulfuro de fósforo es al menos 1, 3:1 y menor de 5:1.

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. En las realizaciones, la composición de aglutinante de asfalto modificado se forma introduciendo y mezclando asfalto, un polímero insaturado 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 incluiruna 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 pueden tener un peso molecular promedio en número de aproximadamente 0, 8 a aproximadamente 2 kg/mol, pero hay una amplia distribución molecular. Este componente puede constituir aproximadamente del 15 a aproximadamente el 25% del peso de los asfaltos.

Los compuestos cíclicos (naftenos aromáticos) incluyen los compuestos de menor peso... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para preparar una composición de aglutinante de asfalto modificado, comprendiendo el proceso:

mezclar asfalto, un polímero insaturado y pentasulfuro de fósforo para formar una composición de asfalto modificado, donde el polímero insaturado y el pentasulfuro de fósforo se añaden directamente al aglutinante de 5 asfalto antes de cualquier premezcla o pre-combinación del polímero insaturado y el pentasulfuro de fósforo, donde la proporción en peso de polímero a pentasulfuro de fósforo es al menos 1, 3:1 y menor de 5:1.

2. Una composición de pavimentación de asfalto preparada introduciendo y mezclando la composición de aglutinante de asfalto modificado de la reivindicación 1 con agregado.

3. Una superficie de carretera preparada a partir de la composición de pavimentación de asfalto de la reivindicación

2.

4. La superficie de carretera de la reivindicación 3, donde la composición de aglutinante de asfalto modificado incluye menos de 4 partes en peso de polímero por 100 partes en peso de aglutinante de asfalto.

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

6. El proceso de la reivindicación 1, donde el pentasulfuro de fósforo se introduce en el aglutinante de asfalto por adición directa del pentasulfuro de fósforo al asfalto.

7. El proceso de la reivindicación 1, donde el pentasulfuro de fósforo se introduce como un material particulado sólido que incluye menos del 5 por ciento en peso de material de hidrocarburo.

8. El proceso de la reivindicación 1, donde la composición de asfalto modificado incluye de aproximadamente 0, 001 20 a aproximadamente 10 partes en peso de pentasulfuro de fósforo por 100 partes en peso de aglutinante de asfalto.

9. El proceso de la reivindicación 1, donde la composición de asfalto modificado incluye de aproximadamente 0, 05 a aproximadamente 5 partes en peso de pentasulfuro de fósforo por 100 partes en peso de aglutinante de asfalto.