Composiciones de asfalto mineral que contienen un compuesto catiónico de silicio orgánico.

Una composición de asfalto que comprende: (a) un asfalto y (b) del 0,

001 al 5 % en peso de al menos un compuesto catiónico de silicio orgánico con respecto al peso del asfalto.

Composiciones de asfalto mineral que contienen un compuesto catiónico de silicio orgánico

Campo de la invención La presente invención se refiere a composiciones de asfalto adecuadas para pavimentaciones y revestimientos. Las composiciones de asfalto incluyen un asfalto y del 0, 001 al 5 % en peso del peso del asfalto de al menos un compuesto catiónico de silicio orgánico, y presentan una mejor adherencia del ligante asfáltico a los materiales inertes.

Antecedentes de la invención El asfalto es un material común utilizado para la preparación de materiales de pavimentación y techado. Se ha añadido una amplia variedad de compuestos a composiciones de pavimentación asfálticas en un intento por mejorar la adherencia/humectación del asfalto al material inerte.

Se ha usado una amplia variedad de compuestos de silicio, incluyendo los silanos, para la impregnación y el tratamiento superficial de las fibras de vidrio con el fin de potenciar la adherencia de diversas resinas orgánicas tales como resinas de poliéster, resinas epoxi o resinas de fenol-formaldehído, y para el tratamiento superficial de productos textiles, cueros, cerámica y materiales de vidrio.

Se ha encontrado que se podría mejorar notablemente la adherencia del asfalto a las superficies silíceas tratando antes las superficies con vapores de una mezcla de metilclorosilanos. Sin embargo, este método tan poco común de aplicación de silanos a la superficie del material inerte no es práctico en aplicaciones a gran escala. Sanderson, F. C., "Methylchlorosilanes as Anti-stripping Agents". Proceedings, Highway Research Board, 31, 288 (1952) .

La patente de EE.UU. Nº 2.570.185 desvela que las propiedades de revestimiento y las propiedades contra el desprendimiento del asfalto se mejoran mediante la adición al asfalto del producto de reacción de aminoalcoxisilanos y aminas primarias alifáticas de alto peso molecular que contienen al menos 6 átomos de carbono.

El único ejemplo de silano mostrado en la patente de EE.UU. Nº 2.570.185 es el di-t-butoxi-diamino-silano. La patente de EE.UU. Nº 2.985.678 desvela que los radicales alquilo o arilo superiores de los compuestos de silicio reducen progresivamente la estabilidad de los compuestos. Sin embargo, se muestra que el radical butilo terciario aumenta la estabilidad de los compuestos de silicio, incluso en los compuestos de silicio que contienen alquilo de cadena larga tal como un grupo laurilo.

La patente alemana Nº 800.685 enseña silanos de fórmula SiRmXn como agentes de adherencia de asfalto, en la que X representa un halógeno o un alcoxi, R representa un residuo orgánico, y m y n representan números enteros de 1 a 3. Los ejemplos específicos de R incluyen metilo, fenilo y 2-cloroetileno. La patente de EE.UU. Nº 4.036.661 desvela el uso de varios silanos organofuncionales como promotores de la adherencia para composiciones de asfalto mineral. La patente de EE.UU. Nº 5.130.354 desvela el uso de polímeros con funcionalidad silano como promotores de la adherencia para mezclas de hormigón asfáltico para la pavimentación. Las patentes de EE.UU. Nº

4.170.484 y 4.038.096 desvelan el uso de silanos para mejorar la adherencia de los ligantes asfálticos al material 45 inerte mineral.

Sin embargo, la estabilidad térmica de los compuestos de silicio también es de una importancia primordial. Es decir, es muy deseable que los compuestos no solo potencien la adherencia del asfalto al material inerte mineral, sino que también permanezcan estables en un amplio intervalo de temperaturas y durante un período prolongado de tiempo. Además de esto, es muy deseable que los promotores de la adherencia se puedan usar sin métodos de aplicación poco comunes. Para que sean adecuadas para los materiales de pavimentación, las mezclas de compuestos de silicio asfáltico deben ser miscibles en el asfalto y permanecer mezcladas durante su posterior procesamiento. El compuesto debe ser estable a la oxidación durante el procesamiento y durante el desgaste a largo plazo debido a la alterabilidad a la intemperie. La estabilidad a temperaturas superiores a 180 ºC del asfalto modificado con 55 compuestos de silicio es algo importante a tener en cuenta. Una menor presión de vapor, un mayor punto de ebullición y la estabilidad oxidativa a 150 ºC-180 ºC son importantes para mejorar el rendimiento.

Un inconveniente del uso de silanos orgánicos es su incapacidad para agotarse y reaccionar completamente con las superficies de los materiales inertes al mezclarlo con el asfalto. Como tal, siempre se requiere el tratamiento previo de los materiales inertes con un silano para lograr la eficacia deseada de los promotores de la adherencia. En la práctica, el tratamiento previo de los materiales inertes no es práctico y resulta muy caro.

Además de los silanos, tradicionalmente, en el asfalto, se han usado aminas terciarias y aminas cuaternarias de cadena larga como aditivos para mejorar la adherencia del hormigón asfáltico. Estos productos funcionan 65 adecuadamente al 0, 5 %-3 % en peso del asfalto. Estos compuestos, sin embargo, tienen la desventaja de aumentar la formación de surcos y tener una mala resistencia a la fatiga, así como de funcionar mediante un mecanismo de humectación y unión física. Además, debido a los problemas de disponibilidad y sostenibilidad, y a la necesidad de reducir al mínimo el consumo y la creciente falta de buena calidad de los materiales inertes y el asfalto, sigue habiendo necesidad de composiciones de asfalto mineral que tengan una mejor adherencia y/o una menor susceptibilidad a la humedad.

Sumario de la invención La presente invención satisface al menos algunas de las necesidades mencionadas anteriormente proporcionando composiciones de asfalto y composiciones de asfalto mineral que tienen una mejor adherencia entre el asfalto y el

material inerte. Las composiciones de asfalto incluyen un asfalto y al menos un compuesto catiónico de silicio orgánico. El compuesto catiónico de silicio orgánico está presente en las composiciones en un intervalo del 0, 001 al 5 % en peso del asfalto.

En un aspecto, la presente invención proporciona una composición de asfalto que incluye al menos un compuesto catiónico de silicio orgánico mezclado con asfalto, en la que la cantidad del al menos un compuesto catiónico de silicio orgánico es del 0, 001 al 5 % en peso del peso del asfalto. Las composiciones de asfalto presentan una mejor adherencia a una amplia variedad de materiales inertes. En ciertas realizaciones, el compuesto catiónico de silicio orgánico tiene una fórmula seleccionada del grupo que consiste en:

Y3-aSi (R1a) R2N+R3R4R5X-; Y3-aSi (R1a) R2P+R3R4R5X-; y Y3-aSi (R1a) R2ZX-; o mezclas de las mismas,

en el que en cada fórmula:

Y se selecciona, de manera independiente, de un grupo que consiste en OR, O (CH2CH2O) nH, (CH3OCH2CH2O) y (CH3CH2OCH2CH2O) ; a tiene un valor seleccionado de entre 0, 1 o 2; n es 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 o 10;

R es alquilo C1-C4; R1 es bien metilo o etilo; R2 es un grupo alquileno C1-C4; cada R3, R4 y R5 se selecciona, de manera independiente, de un grupo que consiste en alquilo C1-C22 en el que al menos uno de dichos grupos tiene más de 8 átomos de C, -CH2C6H5, -CH2CH2OH, -CH2OH y

(CH2) yNHC (O) R5, en el que y tiene un valor de 2 a 10 y R6 es un radical perfluoroalquilo C1-C12; X es cloruro, bromuro, fluoruro, yoduro, acetato o tosilato; y Z es anillo de piridinio de fórmula C5N5N+.

En otro aspecto, la presente invención proporciona composiciones de asfalto mineral que incluyen material inerte mineral, un asfalto y al menos un compuesto catiónico de silicio orgánico. En una realización, las composiciones de asfalto mineral incluyen 100 partes en peso de un material inerte mineral, y de 3 a 20 partes en peso de una composición de asfalto como se ha descrito anteriormente en el presente documento. En ciertas realizaciones, el compuesto catiónico de silicio orgánico presente en la composición de asfalto mineral se selecciona del grupo que consiste en:

Y3-aSi (R1a) R2N+R3R4R5X-; Y3-aSi (R1a) R2P+R3R4R5X-; y Y3-aSi (R1a) R2ZX-; o mezclas de los mismos,

en el que en cada fórmula:

Y se selecciona, de manera independiente, de un grupo que consiste en OR, O (CH2CH2O) nH, (CH3OCH2CH2O) y (CH3CH2OCH2CH2O) ; a tiene un valor seleccionado de entre 0, 1 o 2;

n es 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 o 10; R es alquilo C1-C4; R1 es bien metilo o etilo; R2 es un grupo alquileno C1-C4; cada R3, R4 y R5 se selecciona, de manera independiente, de un grupo que consiste en alquilo C1-C22 en el que 60 al menos uno de dichos grupos tiene más de 8 átomos de C, -CH2C6H5, -CH2CH2OH, -CH2OH y - (CH2) yNHC (O) R6, en el que y tiene un valor... [Seguir leyendo]

1. Una composición de asfalto que comprende: (a) un asfalto y (b) del 0, 001 al 5 % en peso de al menos un compuesto catiónico de silicio orgánico con respecto al peso del asfalto. 5

2. La composición de la reivindicación 1, en la que el al menos un compuesto catiónico de silicio orgánico es seleccionado del grupo que consiste en:

Y3-aSi (R1a) R2N+R3R4R5X-; Y3-aSi (R1a) R2P+R3R4R5X-; Y3-aSi (R1a) R2ZX-; y mezclas de los mismos,

en el que en cada fórmula:

Y es seleccionado, de manera independiente, de un grupo que consiste en OR, O (CH2CH2O) nH, (CH3OCH2CH2O) y (CH3CH2OCH2CH2O) ; a tiene un valor seleccionado de entre 0, 1 o 2; n es un valor de 1 a 10; R es alquilo C1-C4; R1 es bien metilo o etilo; R2 es un grupo alquileno C1-C4; cada R3, R4 y R5 es seleccionado, de manera independiente, de un grupo que consiste en alquilo C1-C22 en el que al menos uno de dichos grupos tiene más de 8 átomos de C, -CH2C6H5, -CH2CH2OH, -CH2OH y - (CH2) yNHC (O) R6, en donde y tiene un valor de 2 a 10 y R6 es un radical perfluoroalquilo C1-C12;

X es cloruro, bromuro, fluoruro, yoduro, acetato o tosilato; y Z es anillo de piridinio de fórmula C5N5N+.

3. La composición de la reivindicación 1 o 2, que comprende del 0, 01 al 3 % en peso de al menos un compuesto catiónico de silicio orgánico con respecto al peso del asfalto.

4. Una composición de asfalto a base de agua que comprende una emulsión de una composición asfáltica según lo definido en las reivindicaciones 1 o 2 dispersada en agua.

5. Una composición de asfalto mineral que comprende: 35

(a) 100 partes en peso de un material inerte mineral; y

(b) de 3 a 20 partes en peso de una composición asfáltica según lo definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3.

6. La composición de la reivindicación 5, en la que el compuesto catiónico de silicio orgánico tiene la fórmula:

Y3-aSi (R1a) R2N+R3R4R5X-,

en el que:

Y es seleccionado, de manera independiente, de un grupo que consiste en OR, O (CH2CH2O) nH, (CH3OCH2CH2O) y (CH3CH2OCH2CH2O) ; a tiene un valor seleccionado de entre 0, 1 y 2; n es un valor de 1 a 10; R es alquilo C1-C4; R1 es bien metilo o etilo; R2 es un grupo alquileno C1-C4; cada R3, R4 y R5 es seleccionado, de manera independiente, de un grupo que consiste en alquilo C1-C22 en el que al menos uno de dichos grupos tiene más de 8 átomos de C, -CH2C6H5, -CH2CH2OH, -CH2OH y

- (CH2) yNHC (O) R6, en donde y tiene un valor de 2 a 10 y R6 es un radical perfluoroalquilo C1-C12;y X se selecciona de entre cloruro, bromuro, fluoruro, yoduro, acetato y tosilato.

7. La composición de la reivindicación 5, en la que el al menos un compuesto catiónico de silicio orgánico es seleccionado del grupo que consiste en cloruro de 3- (trimetoxisilil) propildimetiloctadecilamonio, cloruro de 3 (trimetoxisilil) propilmetildidecilamonio, cloruro de 3- (trimetoxisilil) propildimetilhexadecilamonio y cloruro de 3[dimetoxi (2-hidroxietoxi) silil]propiloctadecildimetilamonio

8. La composición de la reivindicación 5, en la que R2 es un grupo alquileno C4.

9. Una composición de asfalto mineral a base de agua que comprende una emulsión de una composición de asfalto mineral según lo definido en la reivindicación 5 dispersada en agua.

10. Una membrana asfáltica que comprende:

(a) una composición de asfalto según lo definido en las reivindicaciones 1 o 2; y

(b) carga mineral.

11. La membrana asfáltica de la reivindicación 10, que comprende además una malla de refuerzo de fibra para su uso como sistemas asfálticos de techado.