CH643282A5 - Procede de preparation de compositions de bitumes polymeres. - Google Patents

Description

La présente invention a pour but d'étendre le procédé à la préparation de bitumes-polymères, dans lesquels les copolymères sont choisis dans le groupe des styrène-isoprène et sty-rène-butadiène carboxylé, les propriétés élastomériques et/ou les phénomènes de réticulation de ces produits en présence du soufre élémentaire permettant éventuellement de réduire la proportion de copolymères séquencés à introduire dans les compositions bitumes polymères de l'invention.

Les copolymères di-séquencés polystyrène-polyisoprène ou polystyrène - polybutadiène carboxylé ont un taux de polystyrène compris de préférence entre 15 et 25%.

Leur masse moléculaire est comprise de préférence entre 70 000 et 90 000.

Le taux en groupes carboxyliques est faible, et de préférence compris entre 0,05 et 0,1% par rapport au polymère.

Leur position se situe de préférence en bout des chaînes polydiéniques et peut être acquise, soit par réaction de terminaison au CO2 des polymérisations anioniques impliquées, soit par réaction de maléïnisation ou greffage d'acide acrylique du polymère non carboxylé.

La vulcanisation in situ dans un bitume d'un copolymère diséquencé polystyrène polybutadiène carboxylé présente l'avantage d'apporter à celui-ci des propriétés élastomériques améliorées à froid, tout en conservant au produit une viscosité à chaud sensiblement identique à celle d'un bitume à base de copolymère diséquencé polystyrène polybutadiène.

Ces améliorations peuvent s'expliquer par le fait d'une double réticulation qui s'opère entre chaînes de polymère.

L'une, réversible, est apportée par les groupes carboxyliques du polymère qui se salifient sur les ions métalliques présents dans le bitume (Fe, Ni, V) quand la température du mélange décroit en transformant les chaînes di-blocs non élastomériques en chaînes polyblocs élastomériques.

L'autre, irréversible, est apportée par les ponts soufre cova-lents créés entre chaînes de polymères dont la présence se maintient à température élevée.

La double réticulation, en améliorant les propriétés élastomériques du bitume, permet donc d'envisager de diminuer le taux de polymères de manière à obtenir les propriétés juste suffisantes pour satisfaire au cahier des charges de l'utilisation envisagée, et donc d'avoir une incidence directe sur le prix de revient du produit.

La réversibilité de la réticulation ionique permet une mise en œuvre facilitée du produit à chaud grâce au maintien d'une viscosité identique à celle obtenue avec un copolymère diséquencé non carboxylé utilisé au même taux.

Les exemples suivants donnés à titre non limitatif permettent d'apprécier l'amélioration des propriétés obtenues par l'addition des copolymères styrène-isoprène et styrène butadiène carboxylé.

Exemple I

On mélange 100 parties d'un bitume 80-100, ayant une température Bille et Anneau de 48°C et un point de Fraass de - 18°C et 10 parties d'un copolymère isoprène styrène diséquencé de masse moléculaire moyenne 80 000 et de rapport Inégal à 3.

On maintient le mélange à 170°C pendant 3h 30 minutes sous agitation, on ajoute 0,2 partie de soufre élémentaire et on prolonge l'agitation une demi-heure.

Les caractéristiques du bitume-polymères obtenu sont données dans le tableau I

Exemple II

On reproduit l'exemple I en omettant d'ajouter le soufre, et en maintenant le mélange sous agitation pendant 4 heures. On constate que la composition est fragile dès les essais de traction à -10°C 10 mm/mn.

Exemple III

On procède comme dans l'exemple 1, mais en remplaçant dans le copolymère diséquence la séquence isoprène par la séquence butadiène carboxylé ce qui améliore les propriétés élastiques, comme on peut le voir Tableau I.

Exemple IX

Cet exemple est comparatif avec l'exemple III qu'il reproduit sans vulcanisation in situ, c'est-à-dire avec omission de l'addition de soufre élémentaire.

On constate que la fragilité apparaît pour les essais de traction à -10°C 500 mm/mn.

Exemple V

Du fait de l'amélioration des propriétés élastiques apportée par le butadiène carboxylé en bout de chaîne, on procédé comme dans les exemples précédents mais en introduisant une proportion moindre de copolymère : 3% seulement.

Exemple VI

On opère comparativement avec l'exemple V avec une pro5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

portion de 3% d'un copolymère styrène-butadiène non carboxylé.

Les produits tels que ceux auxquels on aboutit dans le cadre de la présente invention, produits qui présentent un fort caractère élastique et un intervalle de plasticité important, conduisent à des performances particulièrement intéressantes, que ce soit lorsqu'on les utilise:

3 643 282

- pour la fabrication de revêtement de chaussées et de revêtements industriels (enrobés, enduits superficiels, chapes asphaltiques,

- pour des applications dites industrielles telles que l'étan-5 chéïté (chapes, feutres, bardeaux, peintures, produits pour dessous de caisse pour voitures automobiles, produits pour isolation thermique électrique et phonique.

ileau I

Ex. Caractéristiques Essais de traction No

P(l) TestB+A Pointde +20°C500mm/mn -10°C 10 mm/mn 10°C500mm/mn

°C (2) Fraas °C

bars bars % % bars bars % % bars bars % %

8s 5r es er 8s 8r es Er 5s 8r es Er

I

II

III

IV

V

VI

53 40 36 39

59

60

71.5 76 120 101 61 57.5

-31

-23

-28.5

-21

-22

-21

2.14 1.17 100 625

8.5 8 200 320

4.93 2.25

2.25 4.25

2.8 1.68

1.4 0.97

1.44 0.74

25 200 30 30 30

900 900 900 900 800

10

19.4 18.8

27.5

22.9 50 700

10.9 30 210

9.6 16.3 583

9.6 12.5 200

24.6 22.3 38 90 31 45.5 125 540

(-) Fragile non mesurable

(1) P=pénétration

(2) B+A=BiIle et Anneau

B

Claims (4)

643282

1. Procédé de préparation de compositions de bitume-polymères consistant à mélanger sous agitation à une température de 130 à 230°C, 80 à 98% en poids d'un bitume de pénétration comprise entre 30 et 220, et, 2 à 20% en poids d'un copolymère polyséquencé de masse moléculaire moyenne comprise entre 30 000 et 300 000 choisi dans le groupe styrène-diène conjugué et à maintenir ce mélange au moins 2 heures à cette température puis à ajouter 0,1 à 3% de soufre élémentaire par rapport au bitume en maitenant les mêmes conditions d'agitation et de température 20 minutes au moins, caractérisé en ce que la séquence diène conjugué est choisie dans le groupe du butadiène carboxylé et de l'isoprène.

2. Procédé selon revendication 1 caractérisé en ce que les copolymères ajoutés au bitume sont des copolymères di-séquencés: polystyrène-polyisoprène et polystyrène-polybu-tadiène carboxylé ayant un taux de polystyrène compris de préférence entre 15 et 25%, une masse moléculaire allant de préférence de 70 000 à 90 000 et un taux en groupes carboxyli-ques variant de 0,05 à 0,1% par rapport au polymère.

2

REVENDICATIONS

3. Composition préparée par le procédé selon la revendication 1.

4. Utilisation de la composition préparée par le procédé selon la revendication 1 comme constituant de revêtements routiers ou de produits d'étanchéité.

La demande de brevet française 76 39 233 décrit et revendique un procédé de préparation de compositions de bitumes-polymères consistant à mettre en contact à une température comprise entre 130 et 230°C, 80 à 98% en poids d'un bitume de pénétration comprise entre 30 et 220 et 2 à 20% en poids d'un copolymère-séquencé, styrène-diène conjugué de masse moléculaire moyenne comprise entre 30 000 et 300 000, à maintenir sous agitation le mélange obtenu pendant au moins 2 heures, puis à ajouter de 0,1 à 3% de soufre élémentaire par rapport au bitume et à maintenir l'agitation du mélange ainsi obtenu pendant au moins 20 minutes pour obtenir la vulcanisation in situ du copolymère séquencé.

La séquence diénique des copolymères di ou polysé-quencés décrits dans cette demande comporte essentiellement du butadiène.