<B>Composition comprenant une matière asphaltique.</B> La présente invention est relative à une composition comprenant une matière asphal tique, composition possédant une adhérence améliorée aux solides, même en présence d'hu midité. Cette composition est spécialement utile dans la production de produits de pave ment, de revêtement pour routes, planchers, comme peinture, antirouille, etc.
Par matière asphaltique , on entend les matières contenant des asphaltènes ou cons tituants goudronneux, par exemple les rési dus de pétrole, brais, bitumes, asphaltes albino, asphaltes naturels, asphaltes obtenus par distillation directe ou asphaltes crackés, roches asphaltiques naturelles, goudrons et brais provenant de la distillation ou extrac tion de charbons, schistes, lignites, bois, etc.
La présente composition peut se présenter sous la forme d' asphaltes-cutbacks ou de solutions ou dispersions aqueuses.
On sait que les asphaltes possèdent des propriétés adhésives et couvrantes relative ment bonnes vis-à-vis des solides secs, tels que roches, pierres, sable, ciment, fer, verre, etc. Toutefois, lorsque le solide est humide ou mouillé, il devient souvent difficile, voire même impossible, d'obtenir un joint satisfai sant entre l'agrégat et le bitume. De plus, lorsqu'un solide recouvert d'une couche d'as phalte est exposé à l'eau, il arrive souvent que l'eau déplace plus ou moins rapidement l'as phalte du solide et puisse même séparer com- plètement cet asphalte du solide qu'il re couvre.
Pour remédier à ces inconvénients, on a proposé, à multiples reprises, d'améliorer l'adhérence des asphaltes à des solides en pré sence d'humidité par l'addition de quantités relativement petites de diverses substances parfois appelées agents liants.
Ainsi, l'addition de cire paraffinique, de cire de lignite et de matières similaires est parfois recommandée pour empêcher l'enlève ment de l'asphalte de l'agrégat, mais, en gé néral, ces matières ne sont pas très efficaces.
L'addition d'agents tensioactifs anioni- ques, tels que des acides organiques lipophi- les, a été préconisée aussi et quelques-uns de ces agents ont, en effet, des propriétés lientes. Toutefois, leur degré d'efficacité varie nota blement suivant leur nature. Ainsi, les acides gras saturés supérieurs, c'est-à-dire les acides gras à plus de 12 atomes de carbone, sont parmi les agents les plus efficaces. Les acides aromatiques et les acides non saturés n'ont, par contre, que peu ou pas de pouvoir liant, même s'ils sont fortement tensioactifs.
Les agents liants tensioactifs anioni- ques améliorent notablement l'adhérence des asphaltes à des roches basiques, telles que la pierre calcaire, certains dolomites et basaltes, mais n'ont aucun effet sur l'adhérence des asphaltes à des roches acides, telles que le gra nit. Le traitement des roches acides à l'aide d'hydroxydes ou de sels de métaux polyva- lents, comme le calcium, avant de les revêtir d'un asphalte contenant des agents liants tels que spécifiés ci-dessus, améliore parfois les résultats, mais ce traitement a l'inconvénient de compliquer grandement le procédé et d'être incertain quand à son effet.
Des agents tensioactifs cationiques ont également été proposés pour améliorer l'ad hérence des asphaltes aux agrégats acides.
Un agent liant tensioactif cationique très satisfaisant est le produit qui est obtenu par chloruration et ammonolyse de cire, la chlo- ruration se faisant à une température de 110 C environ, jusqu'à l'obtention d'une te neur en chlore d'environ 30 %, et l'ammono- lyse se faisant à 150 C environ, en présence d'un solvant tel que l'alcool. Dans la descrip tion suivante, les agents liants tension-actifs cationiques ainsi obtenus seront appelés amine de cire paraffinique ou en bref amine de cire .
D'autre part, d'autres agents tensioactifs cationiques, notamment des arylamines, telles que la naphtylamine ou l'aniline, ainsi que des composés azocycliques, tels que la py ri- dine ou les bases azotées. naturellement pré sentes dans de nombreux asphaltes, n'amélio rent pas notablement l'adhérence des asphal tes aux surfaces sur lesquelles ils sont appli qués. Il est également à noter que le pouvoir liant de certains asphaltes peut ne pas être appréciablement amélioré par des agents liants tensioactifs cationiques ou que l'amé lioration peut n'être que temporaire.
Ce man que éventuel d'amélioration est dû à la pré sence dans ces asphaltes d'alcalis solubles dans l'eau ou de certains sels alcalins solubles dans l'eau. Lorsque le pouvoir liant d'un asphalte est amélioré par un agent liant et que leur mélange est stable, ces deux produits sont dits compatibles . si le mélange n'est pas stable, ces deux produits sont dits incompatibles .
Or, on a constaté que l'addition d'agents tensioactifs anioniques, en particulieed'acides lipophiles, à des asphaltes contenant un agent liant tensioactif cationique augmente l'effica cité de ce dernier vis-à-vis de surfaces acides. Ceci est surprenant, en raison du fait que l'in- troduction d'un groupe carboxylique libre dans un agent liant tensioactif cationique diminue normalement son efficacité de façon notable et en raison du fait que l'effet d'agents liants tensioactifs cationiques sur des agents liants tensioactifs anioniques, est, en général, une tendance à faire diminuer l'efficacité de ces derniers agents liants vis-à-vis de roches ba siques.
La composition selon l'invention est. donc caractérisée en ce qu'elle contient, en outre, une faible quantité d'un agent liant tensio- actif cationique et d'un agent tensioactif anionique, en vue de favoriser l'adhérence de la matière asphaltique à des solides.
Les solides, vis-à-vis desquels l'adhérence de la composition est améliorée, comprennent des agrégats acides , tels que le granit, le quartz, le feldspath et nombre d'autres roches ignées, les sables siliceux, les terres de diato mées, les argiles, le mica, l'asbeste, le verre, le ciment Portland, le fer et nombre d'autres métaux, le bois, les résines synthétiques, telles que les résines phénoliques, les résines glyp- tal, etc.
L'adhérence de la composition vis-à-vis des solides basiques est, aussi notablement amélio rée si l'agent tensioactif anionique possède lui même un pouvoir liant et est présent en pro portion relativement grande par rapport à la quantité d'agent liant tensioactif cationique. Dans ces conditions, on peut obtenir des com positions d'asphalte à pouvoir liant fort, non seulement vis-à-vis des solides acides, mais aussi vis-à-vis des surfaces basiques et spécia lement vis-à-vis des agrégats comprenant à la fois des composants acides et basiques, tels que, par exemple, le sable quartzeux mélangé à. des fines de pierre calcaire on des roches qui possèdent à la fois des surfaces acides et des surfaces basiques.
Il est évident que les deux agents tensio- actifs doivent être compatibles l'un avec. l'au tre, c'est-à-dire qu'ils ne doivent pas agir l'un sur l'autre, ni se détruire ou se modifier l'un l'autre de façon appréciable, par exemple par oxydation, réduction, hydrolyse, décomposi tion catalytique, etc. Un avantage de la combinaison d'un agent liant tensioactif cationique et d'un agent tensioactif anionique réside dans le fait que l'agent tensioactif anionique, de nature acide, neutralise dans une mesure plus ou moins grande l'alcali libre, qui peut être présent dans certains asphaltes, en sorte que ces der niers peuvent être rendus plus compatibles vis-à-vis de l'agent liant cationique.
L'agent liant tensioactif cationique et L'agent tensioactif anionique peuvent être incorporés à l'asphalte, soit directement par agitation vigoureuse, soit en dissolvant d'abord ces agents dans un solvant approprié et en mélangeant la solution obtenue à l'as phalte, qui a été liquéfié. soit par chauffage, soit par dissolution dans un solvant appro prié. 1;n chauffage modéré peut être utile. Les deux agents peuvent être incorporés sé parément ou peuvent être introduits ensem ble après avoir été mélangés l'un à l'autre.
lies proportions de ces agents varient sui vant la nature de la surface à revêtir, la na ture de l'asphalte, la nature de chacun d'eux, la destination de la composition et le degré d'amélioration désiré.
Ordinairement, 0,01- à 2,5 % en poids d'agent liant tensioactif cationique et 0,01 à 5 % en poids d'agent tensio-actif anioni- que (pourcentages calculés par rapport à la quantité de la matière asphaltique) sont incorporés dans la matière asphaltique.
Si L'agent anionique possède des propriétés liantes et si on désire obtenir une liaison amé liorée vis-à-vis de surfaces basiques, la quan tité d'agent tensioactif anionique doit être supérieure à celle requise lorsque seul le pou voir liant vis-à-vis de surfaces acides doit. être amélioré.
Lorsqu'on emploie un agent tensio- actif cationique et un agent tensioactif anio- nique qui tous deux ont un bon pouvoir liant, l'incorporation de 0,1 à. 1,5 % de cha- cun de ces agents sur la base du poids de la matière asphaltique donne de bons résultats.
Parmi les agents liants tensioactifs catio- niques, pouvant être employés en combinai son avec des agents tensioactifs anioniques, on peut citer, par exemple, la plupart des composés d'ammonium quaternaire, des mono- ou poly amines primaires, secondaires ou ter tiaires aliphatiques ou cycliques (nucléaire ou extra-nucléaire), pourvu que ces amines et composés d'ammonium quaternaires aient une chaîne aliphatique saturée à 12 ou plus de 12 atomes de carbone.
Les composés susdits peuvent avoir des substituants tels qu'un atome de chlore, des groupes hydroxyle, éther, ester et sulfo. Des composés analogues de soufre, de phosphore, d'arsenic, d'anti moine peuvent, être employés aussi. Parmi les composés spécifiés ci-avant, on peut citer, par exemple, les amines de cire, les sels de tri- méthyl-cétyl-ammonium, les sels de laury 1- py ridinium; la méthyl-stéarylamine, la chloro- palmitylamine, l'ester stéarique d'éthanol amine, etc.
La plupart de ces derniers com posés possèdent toutefois certains inconvé nients, qui les rendent inférieurs aux amines de cire susindiquées.
Pour déterminer si un agent tensioactif cationique possède des propriétés liantes, il est en général suffisant de réaliser l'essai d'immersion totale dans l'eau ci-dessous dé crit, sur du granit.
Parmi les composés tensioactifs anioni- ques, qui peuvent être employés pour réaliser l'invention, il faut distinguer ceux qui possè dent des propriétés liantes et ceux qui n'en possèdent point. Les premiers sont requis, lorsqu'on désire un asphalte à pouvoir liant amélioré aussi bien vis-à-vis de solides basi ques qu'acides.
Parmi les agents tensioactifs anioniques à propriétés liantes, on peut citer, par exemple, les acides naphténiques, les aci des verts ou acajous tels que ceux qui se for ment lors du traitement d'huiles lubrifiantes à l'aide d'acide sulfurique concentré, les aci des poly carboxyliques supérieurs, spéciale ment des acides dicarboxyliques alcoylés, tels que les acides alcoylsucciniques, alcoylsébaci- (lues, etc., les acides gras saturés supérieurs pos sédant au moins 12 atomes de carbone, les com posés aliphatiques ou araliphatiques,
sulfonés ou sulfatés, l'huile de ricin sulfatée, etc. Les agents tensioactifs anioniques à pouvoir liant faible ou nul sont, par exemple, des acides gras non saturés inférieurs, des acides car boxyliques aromatiques, des acides alpha- amino-carboxyliques, des acides polyhydroxy- carboxyliques, etc.
Quelques-uns des compo sés tensioactifs anioniques susmentionnés, qui n'ont pas de pouvoir liant par eux-mêmes, acquièrent quelque peu un tel pouvoir par addition d'un agent liant tensio-actif catio- nique. Ce pouvoir liant acquis reste, toute fois, généralement inférieur à celui des bons agents liants tensioactifs anioniques seuls.
Pour déterminer la tensio-activité d'un composé, il est en général suffisant de me surer la tension interfaciale entre l'eau et une huile hydrocarbonée en sa présence. Dans le présent mémoire, on attribue à un agent une tensio-activité cationique ou anionique suivant que le cation ou l'anion est hydro phobe.
Le pouvoir liant des matières asphaltiques peut être déterminé par un essai connu sous le nom d'essai d'immersion totale dans l'eau.
500 g d'un agrégat passant au travers d'un tamis à mailles de 3,8 cm, mais ne pas sant pas au travers d'un tamis à mailles de 1,9 cm sont immergés pendant30minutes dans de l'eau, égouttés et mélangés pendant cinq minutes à 35 g d'asphalte cutback dans un grand têt en porcelaine, à l'aide d'une grande cuillère en aluminium. Les pierres recouvertes d'asphalte sont placées dans une fiole à large col et à cou vercle à visser. Après fermeture du couvercle et repos de 30 minutes, le contenu de la fiole est recouvert d'eau distillée, puis la fiole est fermée et placée dans un bain thermostatique à 40 C pendant 3 heures.
A la fin de cette période, les pierres sont inspectées une à une, tout en étant mainte nues sous eau, et la surface restée revêtue d'asphalte est évaluée à vue et une moyenne est calculée pour toutes les pierres. Le résul tat est exprimé en dixièmes de la surface, arrondi au nombre entier le phis proche.
En conséquence, si les pierres restent en moyenne recouvertes à 95 % ou plus par l'asphalte à la fin de l'essai, la valeur de l'essai est 10; si 45 à 55 % de la surface des pierres restent revêtus d'asphalte, la valeur de l'essai est 5.
Les valeurs de 1 à 3 peuvent être considérés comme représentant un pouvoir liant peu sa tisfaisant, tandis que les valeurs de 4 à 8 signifient un bon pouvoir liant et les valeurs 9 et 10 un excellent pouvoir liant. Exemple <I>1:</I> Un agrégat de granit et de pierre calcaire est soumis à une série d'essais par immersion totale dans l'eau, cet agrégat étant recouvert d'échantillons d'asphalte cutback contenant divers agents d'addition. Les résultats des essais sont indiqués dans le tableau ci-dessous.
EMI0004.0035
'Valeur <SEP> de <SEP> l'essai <SEP> par <SEP> immersion
<tb> Agent <SEP> d'addition <SEP> totale <SEP> dans <SEP> l'eau
<tb> Granit <SEP> Pierre <SEP> calcaire
<tb> Néant <SEP> 0 <SEP> 2
<tb> 1/2 <SEP> % <SEP> amine <SEP> de <SEP> cire <SEP> 7 <SEP> 3
<tb> 1 <SEP> % <SEP> acide <SEP> benzoïque <SEP> 0 <SEP> 2
<tb> 1/2 <SEP> % <SEP> amine <SEP> de <SEP> cire <SEP> + <SEP> 1% <SEP> acide <SEP> benzoïque <SEP> 8 <SEP> 6
<tb> 1/2 <SEP> % <SEP> acide <SEP> stéarique <SEP> 0 <SEP> 10
<tb> 1/2 <SEP> % <SEP> amine <SEP> de <SEP> cire <SEP> + <SEP> 1% <SEP> acide <SEP> stéarique <SEP> 10 <SEP> 8
<tb> 3 <SEP> % <SEP> bêta-naphtylamine <SEP> 0 <SEP> 2
<tb> 3 <SEP> % <SEP> bêta-naphtylamine <SEP> + <SEP> 1/2 <SEP> % <SEP> d'acide <SEP> stéa rique <SEP> 1 <SEP> 7
<tb> 1 <SEP> % <SEP> acide <SEP> alpha-amino-caprylique <SEP> 1 <SEP> 2 Ces
résultats montrent que la présence simultanée d'un agent liant tensioactif catio- nique (amine de cire) et d'un agent tensio- actif anionique (acide benzoïque) ou d'un agent liant tensioactif anionique (acide stéa rique) donne des valeurs plus élevées pour l'essai sur granit par immersion totale dans l'eau, que celles qui peuvent être obtenues, lorsque chacun des types précités d'agents est employé seul, et que les essais réalisés sur la pierre calcaire donnent des valeurs plus éle vées, que lorsque seul. un agent liant tensio- actif cationique est employé.
<I>Exemple 2:</I> L'essai par immersion totale dans l'eau est réalisé avec différents solides, en em ployant: 1 un eutback, 2 le même eutback additionné de 1% d'amine de cire, 3 le même cutback contenant 1% d'acide stéarique et 4:
le même cutback contenant 1% d'amine de cire et 1% d'acide stéarique. Les résultats sont les suivants:
EMI0005.0036
valeurs <SEP> de <SEP> l'essai <SEP> par <SEP> immersion <SEP> totale <SEP> dans <SEP> l'eau
<tb> avec <SEP> cutback
<tb> Solide <SEP> + <SEP> 1 <SEP> % <SEP> amine
<tb> seul <SEP> + <SEP> 1 <SEP> <B>%</B> <SEP> amine <SEP> -E-1 <SEP> /a <SEP> acide <SEP> de <SEP> cire <SEP> + <SEP> 1 <SEP> %
<tb> de <SEP> cire <SEP> stéarique <SEP> acide <SEP> stéa rique
<tb> Perles <SEP> de <SEP> verre <SEP> 1 <SEP> 9 <SEP> 1 <SEP> 10
<tb> Béton <SEP> concassé <SEP> 1 <SEP> 7 <SEP> 7 <SEP> 10
<tb> Billes <SEP> d'acier <SEP> 1 <SEP> 6 <SEP> 7 <SEP> 10
<tb> Bois <SEP> 2 <SEP> 4 <SEP> 3 <SEP> 5 Ce tableau montre à nouveau que les ré sultats obtenus avec la combinaison d'agents propre à l'invention sont supérieurs à ceux obtenus avec chacun de ces agents seul.
<I>Exemple '3:</I> Un agrégat constitué de sable siliceux et de pierre calcaire en poudre est mélangé à 7 % de cutback et recouvert d'eau. Après quelques minutes de repos à température am biante, il se sépare du cutback pur de l'agré gat et ce cutbaek vient flotter à la surface.
Après trois mois, le même asphalte cutback contenant 1% d'amine de cire se détache quelque peu de l'agrégat,
mais lorsque le cut- back contient à la fois 1 % d'amine de cire et 1 % d'acide stéarique, on obtient un béton asphaltique solide et cohérent, dont aucune séparation d'asphalte ne s'est manifestée après 6 mois.
Exemple <I>4:</I> Des échantillons d'un asphalte de pavage ayant à 25 C une pénétration de 60 et con- tenant divers agents d'addition sont artifi ciellement vieillis dans un four par chauf fage à 163 C pendant une semaine. Après ce traitement, la pénétration est tombée à 10. Les échantillons sont soumis avant et après chauffage à l'essai suivant.
Un agrégat de rhyolite, passant au tra vers d'un tamis à mailles de 0,63 cm, mais retenu par un tamis à mailles de 0,25 cm, et de l'asphalte sont chauffés à 163 C, après quoi l'agrégat est rapidement revêtu de 5 % en poids d'asphalte; 50 grammes du mélange sont introduits dans de l'eau bouillante. On agite le bain au moyen d'une baguette en verre tournant en raison d'un tour par se conde et après trois minutes d'ébullition inin terrompue, .on verse le mélange sur un pa pier filtre.
Les pierres sont alors inspectées et évaluées comme dans l'essai par immer sion totale dans l'eau. Les résultats obtenus sont indiqués dans le tableau ci-dessous.
EMI0005.0080
Agent <SEP> d'addition <SEP> Essai <SEP> avant <SEP> chauffage <SEP> Essai <SEP> après <SEP> chauffage
<tb> Néant <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 1 <SEP> % <SEP> amine <SEP> de <SEP> cire <SEP> 10 <SEP> 5
<tb> 3/4 <SEP> % <SEP> amine <SEP> de <SEP> cire <SEP> + <SEP> 1/4 <SEP> % <SEP> acide <SEP> stéarique <SEP> 10 <SEP> 10
<B> Composition comprising an asphaltic material. </B> The present invention relates to a composition comprising an asphaltic material, which composition has improved adhesion to solids, even in the presence of moisture. This composition is especially useful in the production of paving products, coatings for roads, floors, such as paint, rust remover, etc.
Asphaltic material is understood to mean materials containing asphaltenes or tarry constituents, for example petroleum residues, pitches, bitumens, albino asphalts, natural asphalts, asphalts obtained by direct distillation or cracked asphalts, natural asphaltic rocks, tars and pitches from the distillation or extraction of coal, shale, lignite, wood, etc.
The present composition can be in the form of asphalts-cutbacks or aqueous solutions or dispersions.
It is known that asphalts have relatively good adhesive and covering properties with respect to dry solids, such as rocks, stones, sand, cement, iron, glass, etc. However, when the solid is damp or wet, it often becomes difficult, if not impossible, to obtain a satisfactory seal between the aggregate and the bitumen. In addition, when a solid covered with a layer of asphalt is exposed to water, it often happens that the water more or less rapidly displaces the asphalt from the solid and can even completely separate this asphalt. of the solid that it covers.
To overcome these drawbacks, it has repeatedly been proposed to improve the adhesion of asphalts to solids in the presence of moisture by the addition of relatively small amounts of various substances sometimes called binding agents.
Thus, the addition of paraffin wax, lignite wax and the like is sometimes recommended to prevent the removal of the asphalt from the aggregate, but, in general, these materials are not very effective.
The addition of anionic surfactants, such as lipophilic organic acids, has also been advocated and some of these agents do indeed have binding properties. However, their degree of effectiveness varies considerably according to their nature. Thus, higher saturated fatty acids, i.e. fatty acids with more than 12 carbon atoms, are among the most effective agents. Aromatic acids and unsaturated acids, on the other hand, have little or no binding power, even if they are highly surfactants.
Anionic surfactant binding agents markedly improve the adhesion of asphalts to basic rocks, such as limestone, certain dolomites and basalts, but have no effect on the adhesion of asphalts to acidic rocks, such as limestone. gra nit. Treating acidic rocks with hydroxides or salts of polyvalent metals, such as calcium, before coating them with an asphalt containing binding agents as specified above, sometimes improves results, but this treatment has the drawback of greatly complicating the process and of being uncertain as to its effect.
Cationic surfactants have also been proposed to improve the adhesion of asphalts to acidic aggregates.
A very satisfactory cationic surfactant binding agent is the product which is obtained by chlorination and ammonolysis of wax, the chlorination taking place at a temperature of about 110 ° C., until a chlorine content of about 30%, and the ammonolysis taking place at approximately 150 ° C., in the presence of a solvent such as alcohol. In the following description, the cationic tension-active binding agents thus obtained will be called paraffinic wax amine or in short wax amine.
On the other hand, other cationic surfactants, in particular arylamines, such as naphthylamine or aniline, as well as azocyclic compounds, such as pyridine or nitrogenous bases. naturally present in many asphalts, do not appreciably improve the adhesion of the asphalts to the surfaces to which they are applied. It should also be noted that the binding power of some asphalts may not be appreciably improved by cationic surfactant binding agents or that the improvement may be only temporary.
This possible improvement is due to the presence in these asphalts of water-soluble alkalis or of certain water-soluble alkali salts. When the binding power of an asphalt is improved by a binding agent and their mixture is stable, these two products are said to be compatible. if the mixture is not stable, these two products are said to be incompatible.
However, it has been found that the addition of anionic surfactants, in particular lipophilic acids, to asphalts containing a cationic surfactant binding agent increases the efficiency of the latter with respect to acidic surfaces. This is surprising in view of the fact that the introduction of a free carboxylic group in a cationic surfactant binding agent normally decreases its effectiveness significantly and in view of the fact that the effect of cationic surfactant binding agents on cationic surfactant binding agents. binding agents, anionic surfactants, is, in general, a tendency to decrease the effectiveness of the latter binding agents against basic rocks.
The composition according to the invention is. therefore characterized in that it further contains a small amount of a cationic surfactant binding agent and an anionic surfactant, in order to promote the adhesion of the asphaltic material to solids.
The solids, to which the adhesion of the composition is improved, include acidic aggregates, such as granite, quartz, feldspar and many other igneous rocks, siliceous sands, diatomaceous earths. , clays, mica, asbestos, glass, Portland cement, iron and many other metals, wood, synthetic resins, such as phenolic resins, glycation resins, etc.
The adhesion of the composition to basic solids is also markedly improved if the anionic surfactant itself has binding power and is present in a relatively large proportion relative to the amount of surfactant binding agent. cationic. Under these conditions, it is possible to obtain asphalt compositions with strong binding power, not only with respect to acidic solids, but also with respect to basic surfaces and especially with respect to aggregates comprising both acidic and basic components, such as, for example, quartz sand mixed with. limestone fines or rocks which have both acidic and basic surfaces.
Obviously, the two surfactants must be compatible with one another. the other, that is to say that they must not act on each other, nor destroy or modify each other in an appreciable way, for example by oxidation, reduction, hydrolysis, catalytic decomposition, etc. An advantage of the combination of a cationic surfactant binding agent and an anionic surfactant is that the anionic surfactant, acidic in nature, neutralizes to a greater or lesser extent the free alkali, which can be present in some asphalts, so that the latter can be made more compatible with the cationic binding agent.
The cationic surfactant binding agent and the anionic surfactant can be incorporated into the asphalt, either directly by vigorous stirring, or by first dissolving these agents in a suitable solvent and mixing the resulting solution with the asphalt, which has been liquefied. either by heating or by dissolving in a suitable solvent. 1; Moderate heating may be useful. The two agents can be incorporated separately or can be introduced together after having been mixed together.
The proportions of these agents vary depending on the nature of the surface to be coated, the nature of the asphalt, the nature of each of them, the destination of the composition and the degree of improvement desired.
Usually 0.01--2.5% by weight cationic surfactant binding agent and 0.01-5% by weight anionic surfactant (percentages calculated based on the amount of asphaltic material) are incorporated into the asphalt material.
If the anionic agent has binding properties and it is desired to obtain improved binding to basic surfaces, the amount of anionic surfactant should be greater than that required when only the binding power to basic surfaces. -vis of acidic surfaces must. be improved.
When employing a cationic surfactant and an anionic surfactant both of which have good binding power, the incorporation of 0.1 to. 1.5% of each of these agents based on the weight of the asphalt material gives good results.
Among the cationic surfactant binding agents which can be used in combination with anionic surfactants, there may be mentioned, for example, most quaternary ammonium compounds, primary, secondary or tertiary aliphatic mono- or poly amines. or cyclic (nuclear or extra-nuclear), provided that these amines and quaternary ammonium compounds have a saturated aliphatic chain of 12 or more carbon atoms.
The above compounds may have substituents such as a chlorine atom, hydroxyl, ether, ester and sulfo groups. Analogous compounds of sulfur, phosphorus, arsenic, anti-monk can also be used. Among the compounds specified above, there may be mentioned, for example, wax amines, tri-methyl-cetyl-ammonium salts, laury 1-py ridinium salts; methyl-stearylamine, chloro-palmitylamine, ethanol amine stearic ester, etc.
Most of these latter compounds, however, have certain drawbacks which make them inferior to the wax amines mentioned above.
In order to determine if a cationic surfactant has binding properties, it is generally sufficient to perform the total water immersion test described below on granite.
Among the anionic surfactant compounds which can be used to carry out the invention, it is necessary to distinguish those which possess binding properties and those which do not. The former are required when an asphalt with improved binding power is desired with respect to both basic and acidic solids.
Among the anionic surfactants with binding properties, mention may be made, for example, of naphthenic acids, aci from greens or mahogany such as those which form during the treatment of lubricating oils using concentrated sulfuric acid, aci of higher polycarboxylic acids, especially alkylated dicarboxylic acids, such as alkylsuccinic, alkylbaci- (read, etc., higher saturated fatty acids having at least 12 carbon atoms, aliphatic or araliphatic compounds,
sulfonated or sulfated, sulfated castor oil, etc. Low or no binding power anionic surfactants are, for example, lower unsaturated fatty acids, aromatic carboxylic acids, alpha-amino-carboxylic acids, polyhydroxy-carboxylic acids, etc.
Some of the above-mentioned anionic surfactant compounds, which do not have binding power by themselves, acquire some such power by addition of a cationic surfactant binding agent. This acquired binding power remains, however, generally lower than that of good anionic surfactant binding agents alone.
To determine the surface activity of a compound, it is generally sufficient to measure the interfacial tension between water and a hydrocarbon oil in its presence. In the present specification, a cationic or anionic surfactant is attributed to an agent depending on whether the cation or the anion is hydrophobic.
The binding power of asphaltic materials can be determined by a test known as the total water immersion test.
500 g of an aggregate passing through a 3.8 cm mesh sieve, but not passing through a 1.9 cm mesh sieve, is immersed for 30 minutes in water, drained and mixed for five minutes with 35 g of cutback asphalt in a large porcelain head, using a large aluminum spoon. The asphalt-covered stones are placed in a flask with a wide neck and screw cap. After closing the lid and standing for 30 minutes, the contents of the flask are covered with distilled water, then the flask is closed and placed in a thermostatic bath at 40 C for 3 hours.
At the end of this period, the stones are inspected one by one, while being kept under water, and the surface remaining covered with asphalt is evaluated on sight and an average is calculated for all the stones. The result is expressed in tenths of the area, rounded to the nearest whole number.
Therefore, if the stones remain on average 95% or more covered by the asphalt at the end of the test, the test value is 10; if 45 to 55% of the stone surface remains coated with asphalt, the test value is 5.
Values from 1 to 3 can be considered to represent poor binding power, while values 4 to 8 signify good binding power and values 9 and 10 mean excellent binding power. Example <I> 1: </I> An aggregate of granite and limestone is subjected to a series of tests by total immersion in water, this aggregate being covered with samples of cutback asphalt containing various agents of addition. The results of the tests are shown in the table below.
EMI0004.0035
'<SEP> value of <SEP> test <SEP> by <SEP> immersion
<tb> Total <SEP> addition <SEP> agent <SEP> in <SEP> water
<tb> Granite <SEP> Stone <SEP> limestone
<tb> None <SEP> 0 <SEP> 2
<tb> 1/2 <SEP>% <SEP> amine <SEP> of <SEP> wax <SEP> 7 <SEP> 3
<tb> 1 <SEP>% <SEP> <SEP> benzoic acid <SEP> 0 <SEP> 2
<tb> 1/2 <SEP>% <SEP> amine <SEP> of <SEP> wax <SEP> + <SEP> 1% <SEP> <SEP> benzoic acid <SEP> 8 <SEP> 6
<tb> 1/2 <SEP>% <SEP> stearic <SEP> acid <SEP> 0 <SEP> 10
<tb> 1/2 <SEP>% <SEP> amine <SEP> of <SEP> wax <SEP> + <SEP> 1% <SEP> <SEP> stearic acid <SEP> 10 <SEP> 8
<tb> 3 <SEP>% <SEP> beta-naphthylamine <SEP> 0 <SEP> 2
<tb> 3 <SEP>% <SEP> beta-naphthylamine <SEP> + <SEP> 1/2 <SEP>% <SEP> of <SEP> stearic acid <SEP> 1 <SEP> 7
<tb> 1 <SEP>% <SEP> alpha-amino-caprylic acid <SEP> <SEP> 1 <SEP> 2 These
The results show that the simultaneous presence of a cationic surfactant binding agent (wax amine) and an anionic surfactant (benzoic acid) or an anionic surfactant binding agent (stearic acid) gives higher values. higher for the test on granite by total immersion in water, than those which can be obtained, when each of the above types of agent is used alone, and when the tests carried out on limestone give higher values, only when alone. a cationic surfactant binding agent is employed.
<I> Example 2: </I> The test by total immersion in water is carried out with different solids, using: 1 a eutback, 2 the same eutback supplemented with 1% wax amine, 3 the same cutback containing 1% stearic acid and 4:
the same cutback containing 1% wax amine and 1% stearic acid. The results are as follows:
EMI0005.0036
<SEP> values of <SEP> test <SEP> by <SEP> total <SEP> immersion <SEP> in <SEP> water
<tb> with <SEP> cutback
<tb> Solid <SEP> + <SEP> 1 <SEP>% <SEP> amine
<tb> alone <SEP> + <SEP> 1 <SEP> <B>% </B> <SEP> amine <SEP> -E-1 <SEP> / a <SEP> acid <SEP> of <SEP> wax <SEP> + <SEP> 1 <SEP>%
<tb> of <SEP> wax <SEP> stearic <SEP> stearic acid <SEP>
<tb> Beads <SEP> of <SEP> glass <SEP> 1 <SEP> 9 <SEP> 1 <SEP> 10
<tb> Concrete <SEP> crushed <SEP> 1 <SEP> 7 <SEP> 7 <SEP> 10
<tb> Steel balls <SEP> <SEP> 1 <SEP> 6 <SEP> 7 <SEP> 10
<tb> Wood <SEP> 2 <SEP> 4 <SEP> 3 <SEP> 5 This table shows again that the results obtained with the combination of agents specific to the invention are superior to those obtained with each of these agents alone.
<I> Example '3: </I> An aggregate consisting of silica sand and powdered limestone is mixed with 7% cutback and covered with water. After standing for a few minutes at room temperature, it separates from the pure cutback of the aggregate and this cutbaek floats on the surface.
After three months, the same cutback asphalt containing 1% wax amine loosens somewhat from the aggregate,
however, when the cutback contains both 1% wax amine and 1% stearic acid, a solid and cohesive asphalt concrete is obtained, in which no asphalt separation has occurred after 6 months.
Example <I> 4: </I> Samples of a paving asphalt having a penetration of 60 at 25 C and containing various additives are artificially aged in a kiln by heating at 163 C for a period of time. week. After this treatment, the penetration fell to 10. The samples were subjected before and after heating to the following test.
Rhyolite aggregate, passing through a 0.63 cm mesh sieve, but retained by a 0.25 cm mesh sieve, and asphalt are heated to 163 C, after which the aggregate is quickly coated with 5% by weight asphalt; 50 grams of the mixture are introduced into boiling water. The bath is stirred by means of a glass rod rotating one turn per second and after three minutes of uninterrupted boiling, the mixture is poured onto a filter paper.
The stones are then inspected and evaluated as in the total water immersion test. The results obtained are shown in the table below.
EMI0005.0080
Addition agent <SEP> <SEP> Test <SEP> before <SEP> heating <SEP> Test <SEP> after <SEP> heating
<tb> None <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 1 <SEP>% <SEP> amine <SEP> of <SEP> wax <SEP> 10 <SEP> 5
<tb> 3/4 <SEP>% <SEP> amine <SEP> of <SEP> wax <SEP> + <SEP> 1/4 <SEP>% <SEP> stearic acid <SEP> <SEP> 10 <SEP > 10