NO153060B - Fremgangsmaate ved fremstilling av bitumen-polymerblandinger - Google Patents

Description

Norsk utlegningsskrift nr. 151089 beskriver en fremgangs-

måte ved fremstilling av blandinger av bitumen og polymerer som består av å bringe i kontakt ved en temperatur mellom 130 og 230^C 80-98 vekt-% av et bitumen med penetrasjon mellom 30 og 220 og 2-20 vekt-0/ av en styren/konjugert dien-blokk-kopolymer med midlere molekylvekt mellom 30 000

og 300 000, holde den oppnådde blanding under røring i minst 2 timer, deretter tilsette 0,1-3 vekt-% elementært svovel i forhold til bitumenet og opprettholde røringen av blandingen som derved er oppnådd, i minst 20 min. for å

oppnå vulkanisering in situ av kopolymeren.

Dienkomponenten i kopolymerene som beskrives i dette utleggningsskrift, er hovedsaklig butadien.

Foreliggende oppfinnelse utgjør en forbedring av denne fremgangsmåte ved fremstilling av bitumen-polymer-

blandinger, hvorved 80-98 vekt-% av et bitumen blandes med 2-20 vekt-% av en styren/konjugert dien-blokk-kopolymer under tilsetning av 0,1-3 vekt-% elementært svovel i forhold til bitumen, og fremgangsmåten er karakterisert ved at man som dienkomponent anvender karboksylert butadien eller karboksylert isopren.

De karboksylerte polystyren-polyisopren- eller karboksylerte polystyren-polubutadien-blokk-kopolymerer er fortrinnsvis disekvens-kopolymerer med et innhold av polystyren som ligger mellom 15 og 25 vekt%.

Deres molekylvekt er fortrinnsvis mellom 70 000 og 90 000.

Innholdet av karboksylgrupper ligger fortrinnsvis mellom

0.05 og 0,1 vekt-% i forhold til polymeren.

Karboksylgruppene sitter fortrinnsvis i endene av polydienkjedene og kan innføres enten gjennom omsetning av endene med CO^ ved anionisk polymerisasjon eller ved maleinreaksjon eller oppvarming av den ikke-karboksylerte

polymer med akrylsyre.

Vulkaniseringen in situ av en karboksylert disekvens-polystyren-polybutadien-kopolymer i bitumen gir forbedrede elastomere egenskaper ved kulde samtidig som produktet beholder en viskositet ved varme som er nær identisk med et bitumen-produkt på basis av disekvens-polystyren-polybutadien-kopolymer.

Disse forbedringer kan forklares ved at den doble kryssbinding som foreligger mellom polymerkjedene. Den ene, som er reversibel, kommer av karboksylgruppene i polymeren som danner salter med metall-ionene som foreligger i bitumenet (Fe, Ni, V) når blandingstemperaturen svekker overføringen av ikke-elastomere di-blokk-kjeder til elastomere poly-blokk-kjeder.

Den andre, som er irreversibel, fremkommer ved de svovelbroer som skapes mellom polymerkjedene hvis nærvær bibeholdes ved høyere temperaturer.

Den doble kryssbinding som fremskynder bitumenets elastomere egenskaper tillater således å redusere andelen av polymerer som skal til for å oppnå nødvendige egenskaper for å tilfredstille driftsbetingelsene ved den tilsiktede bruk og vil derfor ha en direkte innflytelse på produktets fabrikasjonspris.

Reversibiliteten av den ioniske kryssbindingen muliggjør en lettere benyttelse av produktet fordi det bibeholdes en viskositet som er identisk med den som oppnås ved en ikke-karboksylisk disekvenskopolymer som anvendes i samme mengde.

De følgende eksempler belyser forbedringen av egenskaper som oppnås ved å tilsette karboksylerte styren-isopren-

og styren-butadien-kopolymere.

SAMMENLIGNINGSEKSEMPEL 1

Man blander 100 deler av en bitumen 80-100 med en Bille et Anneau-temperatur på 48°C og et Fraass-punkt på -18°C og 10 deler av en isopren-styren-disekvenskopolymer med midlere molekylvekt 80 000 og forhold isopren , ., 3.

_, J_ lic j •

styren

Man holder blandingen på 17 0°C i 3 timer 3 0 min. under røring, tilsetter 0,2 deler elementært svovel og fortsetter røringen i en halv time.

De karakteristiske egenskaper hos den erholdte bitumen-polymer fremgår av tabell I.

SAMMENLIGNINGSEKSEMPEL 2

Man gjentar sammenligningseksempel 1 under utelatelse av tilsetning av svovel og holder blandingen under røring i 4 timer. Man fastslår at blandingen er ubestandig ved strekk-prøver ved -10°C i 10 mm/mn.

EKSEMPEL I

Man går frem som i sammenligningseksempel 1, men erstatter

i disekvenskopolymeren isoprensekvensen med en karboksylert butadiensekvens, hvilket bedrer de elastiske egenskaper som man kan se av tabell I. Karboksyl-gruppeinnholdet ligger mellom 0,05 og 0,1 vekt-% i forhold til polymeren.

SAMMENLIGNINGSEKSEMPEL 3

Dette eksempelet er en sammenligning med eksempel I, hvor sistnevnte gjentas uten vulkanisering in situ, dvs. ved utelatelse av tilsetting av elementært svovel.

Man fastslår som tilsynelatende ubestandighet for strekk-

prøver ved -10°C 500 mrr/mn.

EKSEMPEL II

Fordi de forbedrede elastiske egenskaper oppnås ved karboksylert butadien i enden av kjeden, går man frem som i de foregående eksempler men innfører en mindre andel av ko-

A S M A.-S 15.000 6 84

polymer: bare 3 %.

SAMMENLIGNINGSEKSEMPEL 4

Man arbeider i sammenligning med eksempel II med en andel

på 3 % av en ikke-karboksylert styren-butadien-kopolymer.

Slike produkter som man oppnår innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse er produkter med en sterk elastisk karakter og et betydelig plastisitetsinterval hvilket fører til spesielt inter-essante egenskaper slik at man kan bruke dem: - for fremstilling av skotøy og industriell bekledning (over-trekk, overflatebelegg, asfaltbelegg, - for nevnte industrielle applikasjoner slik som tetninger (be-legg, filt, takspon, maling, produkter for bilunderstell, produkter for termisk-, elektrisk- og lydisolasjon.)

EKSEMPEL III

Man fremstiller en blanding av 100 deler bitumen 80-100 med

en Ball og Ring temperatur på 48°C og Fraas-punkt på

-18°C, og 10 deler av en styreri/karboksyler isopren-

kopolymer inneholdende 0,55 vekt-% karboksylgrupper (i forhold til kopolymerens vekt) og med et vektforhold lik 3

mellom karboksylert isopren og styren. Blandingen blir viderebehandlet som i sammenligningseksempel 1.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av blandinger av bitumen og polymerer bestående i å blande under røring ved en temperatur fra 130-230°C 80-98 vekt-% av et bitumen med penetrasjon mellom 30 og 220 og 2-20 vekt-% av en styren/kon-jugert dien-blokk-kopolymer med midlere molekylvekt mellom 30 000 og 300 000, og å holde denne blanding i minst 2 timer ved denne temperatur, hvoretter det tilsettes 0,1-3 vekt-% elementært svovel i forhold til bitumenet under opp-rettholdelse av de samme røre- og temperaturbetingelser i minst 20 min, karakterisert ved at man anvender en blokk-kopolymer der det konjugerte dien er karboksylert butadien eller karboksylert isopren.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at man som blokk-kopolymerer anvender disekvens-kopolymerer med en polystyrenmengde mellom 15 og 25 vekt-%, en molekylvekt fra 70 000 til 90 000 og et innhold karboksylgrupper som varierer fra 0,05-0,1 vekt-% i forhold til polymeren.