專利名稱：包含固體顆粒和粘合劑的固態(tài)組合物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及包含固體顆粒和烴粘合劑的固態(tài)組合物。另外，本發(fā)明還涉及所述組合物的制備方法，包含所述組合物的構件，以及包含所述構件的結構。
背景技術：
已知可以將碳顆粒如石油焦炭，炭黑或無煙煤與粘合劑物質如煤焦油瀝青和石油瀝青混合，借助模塑或擠塑形成這些混合物并在800-1400℃于爐中對混合物進行烘焙(Kirk-Othmer Encyclopedia ofChemical Technology，第三版，第4卷，第557頁)。
US-A-4,961,837描述了一種粘合炭黑用的特殊石油瀝青，以便制備用于鋁業(yè)和鋼鐵工業(yè)的電極，所述石油瀝青借助如下步驟得到(1)對原料進行預熱，(2)將預熱的原料送至裂化反應室以便促進縮合和聚合，和(3)分離出其質量適用作制備電極用粘合劑的石油瀝青。
上述文獻的教導僅局限于這些粘合劑與碳顆粒的用途。
US-A-5,759,250描述了用于路床基的十分硬的瀝青粘合劑。瀝青優(yōu)選是由下列物質得到的瀝青混合物，直接蒸餾生產的且滲透性從15-25的硬基和通過對粗石油或借助如催化裂化或熱裂化方法得到的產物的蒸餾而得到的重質部分。該專利文獻指出這些瀝青粘合劑僅能夠用于路床基層，這是因為它們沒有足夠的粘性并且由其制得的柏油在沒有孔和粗糙的情況下不會有緊密、平滑的表面。此外，該專利還描述了這些基層必須被頂層復蓋，以便保證良好的熱保護作用。
令人驚奇的是，我們已找到了在具有良好粘結性的同時仍然是固的粘合劑。
日本專利公開JP61-89215描述了一種選擇性地從萘熱裂解產生的殘余油中分離高分子量聚環(huán)芳族聚合物的方法。所述聚合物適用作用于型砂的輔助材料，以便克服存在的石英粉末所帶來的缺點。
在型砂中，最佳模型的結合作用是顆粒界面處的楔入和嵌入結合。結合作用不是使顆粒彼此結合的膠或粘合劑(Kirk-OthmerEncyclopedia of Chemical Technology，第三版，第6卷，第213頁)。因此，型砂的撓曲強度接近ON/mm2。根據(jù)本發(fā)明的組合物不同于所述型砂，其中本發(fā)明的組合物的撓曲強度至少為0.5N/mm2。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)組合物具有至少0.5N/mm2的撓曲強度并且包含70-99％重量的固體顆粒和30-1％重量的烴粘合劑，所述粘合劑包含(i)以粘合劑總量計15-95％重量的瀝青質，所述瀝青質至少包含60％的芳香碳和(ii)以粘合劑總量計5-85％重量另外的烴，前提條件是，固體顆粒不僅僅是碳顆粒。固體顆粒和烴粘合劑的含量以組合物總量為基礎。
根據(jù)本發(fā)明的烴粘合劑通常認為是廢料。除了作為陽極粘合劑或燃料油一部分以外，它們通常認為不適用于任何有吸收力的應用。
令人驚奇的是，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的組合物具有良好的撓曲強度。另外，本發(fā)明的組合物在暴露至含或不含鹽和/或酸的水中之后，能夠相當好地保持其撓曲強度。
另外還發(fā)現(xiàn)，借助專用的熱處理使本發(fā)明的組合物保持在高溫下或在制備和/或熱儲存期間使本發(fā)明的組合物保持在高溫下，能夠使之變得更為堅硬。此外，還發(fā)現(xiàn)這將增加所述組合物的撓曲強度。
撓曲強度是根據(jù)NEN 7014“Nederlands Normalisatie Instituut”(第二版，8/1974)進行測量的。
根據(jù)IP 143/96，測量烴粘合劑中瀝青質的量。
借助如IP 413/96中所述分離粘合劑中的瀝青質；將瀝青質試樣溶解于二硫化碳或氯仿中；并通過H和13CNMR估測芳族碳的百分數(shù)；而測量存在于瀝青質中芳族碳原子的百分比。
另外，本發(fā)明還涉及一種制備本發(fā)明組合物的方法，所述方法包括將70-99％重量的固體顆粒和30-1％重量熔融的烴粘合劑混合，并使得到的混合物固化，其中所述粘合劑包含(i)以粘合劑總量計15-95％重量的瀝青質，所述瀝青質至少包含60％的芳香碳；和(ii)以粘合劑總量計5-85％重量另外的烴，前提條件是，固體顆粒不僅僅是碳顆粒。
另外，本發(fā)明還涉及本發(fā)明的組合物在結構中的用途，涉及包含所述組合物的構件和涉及包含所述構件的結構。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)組合物包含有烴粘合劑，當根據(jù)IP 413/96進行測量時，所述烴粘合劑包含以粘合劑總量計15-95％重量的瀝青質。所述瀝青質包含氫，碳和可有可無的其它原子。具體地說，瀝青質可以包含以瀝青質計，至多15％重量的除氫和碳以外的原子，更具體地說為硫，氮和氧，優(yōu)選的是包含最多12％重量，更優(yōu)選包含最多10％重量。
烴粘合劑包含5-85％重量另外的烴。當根據(jù)IP 413/96進行測量時，另外的烴為除瀝青質以外的化合物。另外的烴包含氫，碳和可有可無的其它原子。通常，另外的烴可以包含以另外的烴計，至多15％重量的除氫和碳以外的原子，更具體地說為硫，氮和氧，優(yōu)選的是包含最多12％重量，更優(yōu)選包含最多10％重量。
優(yōu)選的是，所述粘合劑包含以總粘合劑計至少20％重量的瀝青質。更優(yōu)選的是，烴粘合劑包含至少25％重量的瀝青質。瀝青質的量至多為95％重量，優(yōu)選至多70％重量，更優(yōu)選至多60％重量，更優(yōu)選至多50％重量，更優(yōu)選至多45％重量，最優(yōu)選至多40％重量。該烴粘合劑的剩余部分是另外的烴。
所述烴粘合劑不僅僅由如在全碳化作用后產生的碳組成，例如，通過對煤焦油或熱裂解殘余部分的熱處理。
煤焦油瀝青不同于本發(fā)明的烴粘合劑，其中，煤焦油瀝青包含有限量的瀝青質。煤焦油瀝青中瀝青質的含量通常低于10％重量。此外，煤焦油瀝青包含大量包含4個或5個芳香環(huán)的有害多芳烴化合物。本發(fā)明的粘合劑通常包含十分有限量的包含4個或5個芳香環(huán)的多芳烴化合物。通常，本發(fā)明的粘合劑包含低于2％重量包含4個或5個芳香環(huán)的有害多芳烴化合物。更具體地說低于1％重量，更優(yōu)選的是低于0.5％重量。這些多芳烴化合物的含量是以粘合劑的含量為基礎的并且通過如J.Blomberg等人的文章“Journal of Chromatography A”(849(1999)，第483-494頁)中所述的高分辨率氣相色譜法進行測量。
烴粘合劑的含量從1-30％重量。優(yōu)選的是，所述烴粘合劑的含量至少為2％重量，更優(yōu)選的是至少3％重量，最優(yōu)選的是，至少4％重量。優(yōu)選的是，所述烴粘合劑的含量至多為15％重量，更優(yōu)選至多為10％重量，最優(yōu)選至多為8％。
所希望的是，所述烴粘合劑是在20℃和更低溫度下為固體的粘合劑。通常，烴粘合劑具有粘彈特性，該粘彈特性以能夠根據(jù)ASTM D 5于25℃能夠測量其滲透為準。優(yōu)選的是，該粘合劑的滲透在25℃時至多為30dmm，更優(yōu)選至多20，更優(yōu)選至多15，更優(yōu)選至多10dmm，最優(yōu)選的是低于10dmm。此外，該粘合劑的滲透在25℃至少為0.1dmm，更優(yōu)選至少為1dmm，更優(yōu)選至少為2dmm，最優(yōu)選至少為4dmm。
低于2dmm的滲透值可以借助在40℃進行測量，然后將結果外推而測量。
根據(jù)本發(fā)明的烴粘合劑優(yōu)選有至多160℃，更優(yōu)選至多150℃，更優(yōu)選至多120℃，最優(yōu)選至多100℃的軟化點，所述軟化點根據(jù)ASTM D 36的環(huán)球法試驗進行測量。
所述烴粘合劑可以用本領域普通技術人員顯而易見的方法來制備，前提條件是，所得到的粘合劑能夠滿足上面的要求。
所述烴粘合劑可以通過使烴經受熱裂解而制備。優(yōu)選的是，使殘余烴部分經受熱裂解。因此，只要滿足上面的要求，可以照此使用熱裂解產物，或與其它烴部分結合使用。
優(yōu)選的是，烴粘合劑至少部分由使烴經受熱裂解得到的產物所組成。最優(yōu)選的是，烴粘合劑由使烴經受熱裂解得到的產物所組成。盡管在這種情況下能夠使用熱裂解產物部分，但粘合劑僅僅包含已熱裂解的產物。
優(yōu)選的是，借助下列步驟進行熱裂解將烴部預熱至350-500℃，將預熱的油保持在所述的條件下以便進行熱裂解，然后分離出一種或多種輕質餾分。殘余餾分的熱裂解通常涉及300和600℃之間的溫度。壓力范圍可以從1-100×105N/m2(巴)，優(yōu)選的是從2-20×105N/m2(巴)。優(yōu)選的是，在裂化反應室中進行熱裂解。這樣的裂解產物可以用作粘合劑，或者所述粘合劑可以僅僅是熱裂解產物的一部分。在后者的情況下，以任何合適的方法，從熱裂解產物分離出粘合劑。優(yōu)選的是，借助閃蒸，更優(yōu)選的是借助真空閃蒸，通過分離出輕質餾分而生產粘合劑。
借此能夠得到烴粘合劑的另一種方法包括在200-450℃的溫度和50-200×105N/m2(巴)的壓力下使殘余餾分經受加氫轉化(hydroconversion)，有或沒有事前的氫化脫金屬作用。優(yōu)選的是，加氫轉化是加氫脫硫作用。
此外，烴粘合劑可以借助將不同烴餾分的混合而得到。一種有吸收力的方法包括將包含固體顆粒和烴的組合物，例如包含焦油砂的油污染的土壤或固體，與另外的烴混合，以致使最終的組合物為根據(jù)本發(fā)明的組合物。油污染的土壤可以包含砂，石子和/或木材。
原則上，任何合適的固體顆粒均能夠用于本發(fā)明的組合物中。所述固體顆粒必須不同于烴粘合劑。此外，固體顆粒不僅僅是碳顆粒。
能夠使用的非窮舉的固體顆粒包含礦物顆粒，水泥，混凝土(concrete dush)，回用瀝青，回用輪胎，粘土，舊砂，多孔顆粒如沸石和珍珠巖，貝殼，破碎的貝殼，廢催化劑，有機廢料如樹葉和骨頭，飛灰，橡膠，聚合物和木材顆粒如木片，薄片和/或纖維以及金屬顆粒如氧化鋁。能夠給出特別好結果的固體顆粒是貝殼，礦物顆粒和/或木材顆粒。
優(yōu)選的是，固體顆粒包含以固體顆粒計至少5％重量的無機化合物，該化合物不含碳，優(yōu)選至少10％重量。最優(yōu)選固體顆粒是無機化合物。
優(yōu)選的是，固體顆粒為粒徑至多63微米的顆粒(所謂填料)和粒徑在63微米至2毫米的顆粒(所謂砂)以及粒徑在2-8毫米，優(yōu)選4-8毫米的顆粒(所謂石子)的混合物，其中混有或沒有更大粒徑的顆粒。借助具有標明開孔大小的篩的篩選而測量粒徑。優(yōu)選的是，以固體顆粒總量計，填料，砂和石子的含量分別從10-50％的范圍內(混合物的總量為100％)。如果制備更大的物體的話，優(yōu)選包含有大于8毫米粒徑的固體顆粒。
利用包含二氧化硅和/或氧化鋁固體顆粒的組合物，將得到特別好的結果。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，包含二氧化硅的固體顆粒將得到具有高撓曲強度的組合物。另外還發(fā)現(xiàn)，包含氧化鋁固體顆粒的組合物將得到高的壓縮強度。優(yōu)選的是，以固體顆粒計，所述組合物包含從1-100％重量的二氧化硅和/或氧化鋁，優(yōu)選從1-100％重量的二氧化硅，更優(yōu)選從5-90％二氧化硅，更優(yōu)選從10-70％二氧化硅。
尤其優(yōu)選的是，固體顆粒包含石英。石英由二氧化硅組成。優(yōu)選的是，組合物包含以固體顆粒計從20-95％重量的石英，更優(yōu)選從30-90％重量。
為了制備導電組合物，所述組合物另外可以包含導電固體顆粒，優(yōu)選的是石墨顆粒如石墨片或石墨纖維。優(yōu)選的是，組合物包含以組合物總量計，從0-40％重量的導電固體顆粒，更優(yōu)選從5-20％重量。借助調節(jié)導電材料在組合物中的含量，可能制備電阻性組合物至導電組合物。
另外，根據(jù)本發(fā)明的組合物能夠包含磁性材料，如鐵顆粒。這樣，能夠得到磁性組合物。
如果將組合物用于熱絕緣的話，該組合物能夠包含增加其熱絕緣性能的固體顆粒。如果將組合物用于導熱，該組合物能夠包含增加其導熱性能的固體顆粒。如果組合物用于聲絕緣或消音，該組合物能夠包含增加其聲絕緣和/或消音性能的固體顆粒。
如果木材存在于根據(jù)本發(fā)明的組合物中的話，該組合物優(yōu)選包含以組合物總量計1-97％重量的木顆粒。所述木顆?？梢蕴幚砘蛭刺幚淼睦w維，木片，薄片和/或粉末的形式存在。這樣的組合物尤其適用于制備板材。優(yōu)選的是，以組合物總量計，所述組合物包含至少5％重量的木顆粒，優(yōu)選為纖維，更優(yōu)選至少為10％重量。優(yōu)選的是，以組合物總量計，所述組合物包含至多80％重量的木顆粒，優(yōu)選為纖維，更優(yōu)選至多為70％重量。
本發(fā)明的組合物在室溫為固體。優(yōu)選的是，固體顆粒和烴粘合劑的混合物，在80℃或更高，更優(yōu)選在110℃或更高的溫度下為液體。
本發(fā)明組合物的撓曲強度至少為0.5N/mm2。當將該組合物用于構件中時，良好的撓曲強度將是有利的。優(yōu)選的是，撓曲強度至少為3N/mm2，更優(yōu)選至少為4N/mm2，更優(yōu)選至少為5N/mm2，最優(yōu)選至少為6N/mm2。撓曲強度是根據(jù)NEN 7014“Nederlands NormalisatieInstituut”(第二版，8/1974)進行測量的。對于許多應用，低撓曲強度至少應當為0.5N/mm2。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，通過使用本發(fā)明的組合物，能夠得到良好的壓縮強度。當將該組合物用于構件中時，這將是十分有利的。當根據(jù)耐火產品制造商歐洲聯(lián)邦的ISO/R 836(如1990年修訂的，PRE/R 14-1)進行測量時，能夠得到的壓縮強度為5N/mm2或更高，優(yōu)選為10N/mm2或更高，更優(yōu)選為15N/mm2或更高。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，存在石墨將增加壓縮強度。然而，對于許多應用，這樣的高壓縮強度不是必需的。
根據(jù)本發(fā)明的組合物，其空隙量至多為3％，更優(yōu)選至多2.5％，最優(yōu)選至多2.0％?？障读扛鶕?jù)“Standaard Regelgeving AdviseringWegenbouw”(1995，test 67)進行測量。然而，對于許多應用，這樣的低空隙量不是必需的。其中根據(jù)本發(fā)明的組合物具有高空隙量的應用之一是低密度組合物。這些特定的組合物的密度至多為1000kg/m3。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，借助專用的熱處理使本發(fā)明的組合物保持在高溫下或在制備和/或熱儲存期間使本發(fā)明的組合物保持在高溫下，能夠使之變得更為堅硬。用于這種特定硬化的試驗是RTFOT(ASTM D 2872)。在某些試驗中，根據(jù)本發(fā)明組合物的滲透值為起始滲透值的50％或更低。此外，還發(fā)現(xiàn)，通過熱處理將增加撓曲強度。
所述熱處理包括在至少0.25小時，更優(yōu)選至少0.5小時，更優(yōu)選至少1小時的時間內，將所述組合物加熱至至少70℃，優(yōu)選至少100℃，更優(yōu)選至少130℃，更優(yōu)選至少150℃，更優(yōu)選至少200℃。所述溫度優(yōu)選至多為300℃，時間優(yōu)選至多為3小時。盡管能夠應用更高的溫度和更長的時間，但出于經濟的原因，這通常是沒有吸收力的。
為了進一步改善烴粘合劑的性能，本發(fā)明的組合物能夠包含用于增加硬度，撓曲強度和/或粘結力的常規(guī)添加劑。優(yōu)選的是，根據(jù)本發(fā)明的組合物包含以烴粘合劑量計至多3％重量的鐵和/或一種或多種含鐵化合物，更優(yōu)選的是0.001-1％重量。最優(yōu)選的是，鐵鹽為氧化鐵。鐵和/或鐵化合物能夠同時起顏料的作用。
此外，形成游離基的化合物可以摻入本發(fā)明的組合物中，以便加速固化。可以摻入的化合物是聚合物，如聚乙烯和(廢)催化劑粉末。
另外，本發(fā)明的組合物還能夠包含改變最終產品性能和/或有利于制備組合物和/可最終產品的化合物?？梢源嬖诘姆歉F舉的另外化合物包含重質石蠟烴，硫，聚乙烯，聚丙烯，乙烯/乙酸乙烯酯，彈性體和包含有效環(huán)氧基團的聚合物，如WO96/28513中所述。
本發(fā)明組合物的外觀可以根據(jù)其用作而改變。為了改變組合物的顏色，可以使用任何常規(guī)的顏料。為了得到平滑的表面，可以用火焰對組合物的表面進行處理或調節(jié)固體顆粒的大小，這些均為本領域普通技術人員已知的。為了改善組合物的外觀，更具體地說，為了改善構件的外觀，可以用蠟或蠟狀材料，如蜂蠟，石油蠟，合成蠟或含硅氧烷的拋光劑對表面進行處理。
本發(fā)明的組合物可以用任何合適的方法進行制備。烴粘合劑可以非強制性地制成懸浮液或乳液，然后與固體顆粒進行混合。優(yōu)選的是，將固體顆粒與熔融的烴粘合劑混合，例如，使包含所需瀝青質的烴粘合劑熔融，然后與冷的或溫的固體顆?；旌希蛘邔岬墓腆w顆粒與熱的或冷的烴粘合劑混合。另外，熔融烴粘合劑可以與固體顆?；旌?，然后，在對該混合物進行熱處理期間，就地形成所需的瀝青質。
根據(jù)本發(fā)明的組合物或構件有利的制備方法包括以包含顆粒的粘合劑的形式，更具體地說以包含顆?；蚍勰┑恼澈蟿┑男问剑褂脽N粘合劑，其中可以與固體顆粒一起使用或不一起使用。所述固體顆?？梢圆淮嬖凇⒉糠执嬖诨蛉看嬖谟诎w粒的粘合劑中。包含顆粒的粘合劑在運輸和制備期間易于使用。如果粘合劑相對較硬，即具有相對低的滲透值，那么，使用含顆粒的粘合劑將是特別有利的，在這種情況下，顆粒不會粘附至一起。這樣的含顆粒的粘合劑另外還可包含添加劑，如顏料。
本發(fā)明的組合物尤其適用于結構，包括建筑物。因此，本發(fā)明另外還涉及包含本發(fā)明組合物的構件。根據(jù)本發(fā)明的組合物尤其適合于替代混凝土。構件是用于結構中的、固定尺寸的自含式部件。構件包括建筑元件。優(yōu)選的構件是管，瓦片，屋頂瓦，道路石子(鋪路材料)，石板，磚，底座，板，溝槽和/或導管。路面，地面和屋頂不是構件。優(yōu)選的是，構件具有至多5米×5米×至多40米的尺寸，更優(yōu)選的尺寸為至多1米×至多1米×至多2米。優(yōu)選的是，構件尺寸為至多1米×至多1米×至多0.5米。最優(yōu)選的是，構件尺寸為至多20厘米×至多20厘米×至多10厘米。構件優(yōu)選為塊狀物。由于本發(fā)明組合物良好的撓曲強度，尤其是在暴露至含或不含鹽和/或(強)酸的水中，特別是在高溫暴露至其中之后，因此，根據(jù)本發(fā)明的組合物特別適用于道路石子。
包含本發(fā)明組合物的構件另外的優(yōu)點在于它們能回用。
另外，本發(fā)明還涉及結構，包括建筑物，所述結構包含本發(fā)明的構件。
由于其穩(wěn)定性，因此，本發(fā)明的組合物和構件尤其適用于戶外。
為了增加負載性能，本發(fā)明的組合物可包含增強材料，如鋼條，鋼絲織物，聚合物，玻璃纖維，碳纖維，碳粉和/或碳織物。
實施例在所有實施例中，撓曲強度根據(jù)NEN 7014“NederlandsNormalisatie Instituut”(第二版，8/1974)進行測量。
壓縮強度根據(jù)耐火產品制造商歐洲聯(lián)邦的ISO/R 836(如1990年修訂的，PRE/R 14-1)進行測量。
空隙量根據(jù)“Standaard Regelgeving Advisering Wegenbouw”(1995，test 67)進行測量。
所應用的“Marshall法”描述于“Standaard RegelgevingAdvsering Wegenbouw”(1995，test47(111-119頁))中，不同之處在于測量固體顆粒各批料的粒徑分布并將不同的批料結合以得到希望的粒徑分布；來替代將無機聚集體分離成獨立的餾分。
如IP 143/96中所述，分離瀝青質。
在瀝青質中芳香碳的含量借助H和13CNMR測量來確定。
根據(jù)ASTM D 5，在25℃測量滲透值。
實施例1通過沸點為520℃或更高的、中東原料(Middle east origin)殘余餾分的熱裂解，然后通過使產物經受真空閃蒸除去輕質餾分，而得到烴粘合劑。在大氣條件下，得到的粘合劑的沸點為520℃或更高。
所述烴粘合劑包含24.9％重量的瀝青質。瀝青質含有64.6％重量芳香環(huán)中的碳原子。烴粘合劑包含75.1％重量另外的烴。烴粘合劑的滲透值為7dmm。
使烴粘合劑熔融并加熱至180℃，然后與20.27％重量的填料(粒徑小于63微米的顆粒)，39.86％重量的砂(粒徑在63微米和2毫米之間的顆粒)，和39.87％重量的石子(粒徑在4-8毫米之間的顆粒)混合，所有含量均以固體顆粒總重量計。將無機顆粒預熱至180℃。
在180℃，利用混合裝置(mixing apparatus ex Hobart)，進行混合。
將1.1kg180℃的該混合物放置于8厘米高和10.5厘米直徑的預熱(180℃)模具中，并根據(jù)Marshall法制備圓柱塊。
由這些圓柱塊鋸開的8毫米厚圓片用來進行試驗。
圓片的撓曲強度為7.4N/mm2?？障读繛?.3％。
通過將另外的圓片儲存于1M HCl或1M NaCl溶液中為時1-9周，而使其進行老化。
在室溫1M HCl溶液中儲存3周后，撓曲強度為4.7N/mm2。
在室溫1M HCl溶液中儲存9周后，撓曲強度為4.3N/mm2。
在60℃，在室溫1M NaCl溶液中儲存1周后，撓曲強度為4.7N/mm2。
實施例2如實施例1中所述，將烴粘合劑與預熱的無機顆粒混合，所不同的是，混合物的溫度為210℃。
如Marshall法所述，制備塊料。
撓曲強度為4N/mm2。
塊料的壓縮強度為19N/mm2。
實施例3A將4kg如實施例1所述制得的且在180℃下的烴粘合劑和無機顆粒的混合物放置于常規(guī)水泥混凝土瓦(石板)模具(200×200×80mm)中，模具溫度為室溫。利用常規(guī)的產瓦機，以12秒的壓實時間而制備瓦。
瓦的撓曲強度為8.1N/mm2。空隙量為2.4％。
實施例3B將4kg如實施例1所述制得的烴粘合劑和無機顆粒的混合物放置于常規(guī)水泥混凝土鋪路石(鋪路材料)模具(200×200×80mm)中，模具溫度為室溫；所不同的是混合物溫度為200℃。利用常規(guī)的鋪路石生產機械，以12秒的壓實時間而制備鋪路石。
瓦的撓曲強度為6.1N/mm2。
實施例3C根據(jù)實施例3B所述的方法，再次將如實施例3B所述制得的鋪路石加熱至200℃，混合并放置于鋪路石模具中，再次制備鋪路石。結果發(fā)現(xiàn)，撓曲強度為6.3N/mm2。
再次重復該步驟，兩次循環(huán)鋪路石，結果撓曲強度為6.7N/mm2。
實施例4(對比例)通過使中東原料的粗油在大氣壓下經受蒸餾，然后使得到的殘余物在減壓下蒸餾，而得到瀝青粘合劑。在減壓蒸餾之后得到的殘余物，其沸點在大氣條件下為520℃或更高，滲透值為80-100dmm，瀝青質的含量為11％。所述瀝青質包含53％的芳香碳。使該粘合劑熔融并在150-160℃的溫度下用于制備混合物。所述混合物包含7.1％重量的填料，36.8％重量的砂，56.1％重量的石子和5.8％重量的粘合劑，所有含量均以固體顆?？傊亓坑?。
通過Marshall法，用1.1kg該混合物制備圓柱塊料。
由這些圓柱塊鋸開的8毫米厚圓片的撓曲強度為1.3N/mm2。
塊料的壓縮強度為3.7N/mm2。
實施例5(對比例)通過使美國原料的粗油在大氣壓下經受蒸餾，然后使得到的殘余物在減壓下蒸餾，而得到瀝青粘合劑。在減壓蒸餾之后得到的殘余物，其沸點在大氣條件下為520℃或更高，滲透值為23dmm，瀝青質的含量為11％。所述瀝青質包含35％的芳香碳。
如實施例1所述，使該粘合劑熔融并用于制備混合物，所不同的是，混合物的溫度為170℃。根據(jù)Marshall法，用1.1kg該混合物標準化制備圓柱塊料。
由該圓柱塊鋸開的8毫米厚圓片的撓曲強度為3.2N/mm2。空隙量為2.8％。
實施例6(對比例)使中東原料的粗油在大氣壓下經受蒸餾，然后使得到的殘余物在減壓下蒸餾。在減壓蒸餾之后得到的殘余物，其沸點在大氣條件下為520℃或更高。用丙烷萃取該殘余物。得到的粘合劑的滲透值為7dmm，瀝青質的含量為13.2％重量。使該粘合劑熔融并用于制備混合物，所述混合物包含7.1％重量的填料，36.8％重量的砂，56.1％重量的石子和5.8％重量的粘合劑，所有含量均以固體顆?？傊亓坑?。
根據(jù)Marshall法，用1.1kg該混合物制備塊料。將該塊料用來進行壓縮強度測量，其值為11.6N/mm2。
將由這些圓柱塊鋸開的8毫米厚圓片用來進行試驗。
圓片的撓曲強度為7.5N/mm2?？障读繛?.6％。
通過將另外的圓片儲存于1M HCl或1M NaCl溶液中為時1-9周，而使其進行老化。
在室溫1M HCl溶液中儲存3周后，撓曲強度為2.9N/mm2
在60℃，在室溫1M NaCl溶液中儲存1周后，撓曲強度為3N/mm2。
實施例7(對比例)將7.68％重量、實施例6中所述的粘合劑與20.4％重量的填料，40.11％重量的砂，和39.5％重量的純硅石(4-8mm)混合，所有含量均以固體顆粒的總量計。
根據(jù)Marshall法，用1.1kg該混合物制備塊料。
由塊料鋸得8毫米厚的圓片并且發(fā)現(xiàn)其撓曲強度為7N/mm2。
將另一8毫米厚的圓片偵破于60℃的海水中為時24小時，在此之后，其撓曲強度為3.7N/mm2。
實施例8將實施例1中所述的烴粘合劑用于制備實施例7所述的混合物。
根據(jù)Marshall法，用1.1kg該混合物制備塊料。
由塊料鋸得8毫米厚的圓片。該圓片的撓曲強度為7N/mm2，空隙量為1％。壓縮強度為12.8N/mm2。
將另一8毫米厚的圓片偵破于60℃的海水中為時24小時，在此之后，其撓曲強度為6.4N/mm2。
實施例9(對比例)通過使美國原料的粗油在大氣壓下經受蒸餾，然后使得到的殘余物在減壓下蒸餾，而得到瀝青粘合劑。在減壓蒸餾之后得到的殘余物，其沸點在大氣條件下為520℃或更高，滲透值為6dmm，瀝青質的含量為22％。所述瀝青質包含53.6％的芳香碳。如實施例1所述，使該粘合劑熔融并用于制備含填料，砂和石子的混合物。根據(jù)Marshall法，用1.1kg該混合物制備塊料。
由該圓柱塊鋸開的8毫米厚圓片的撓曲強度為5.6N/mm2且空隙量為2.6％。
實施例10(對比例)通過使遠東原料的粗油在大氣壓下經受蒸餾，然后使得到的殘余物在減壓下蒸餾，而得到瀝青粘合劑。在減壓蒸餾之后得到的殘余物，其沸點在大氣條件下為520℃或更高，滲透值為5dmm，瀝青質的含量為10.3％。所述瀝青質包含57.9％的芳香碳。
如實施例1所述，根據(jù)Marshall法，使1.1kg該混合物熔融并用于制備塊料。
由該圓柱塊鋸開的8毫米厚圓片的撓曲強度為2.4N/mm2且空隙量為3.3％。
實施例11將如實施例1所述的烴粘合劑用于制備包含7.5％重量粘合劑，7％重量紅色粉末(氧化鐵)，15.15％重量填料，38.92％重量砂，以及38.93％重量石子的混合物，所有含量均以實施例1中所述固體顆粒的總重量計。
根據(jù)Marshall法，用1.1kg混合物制備塊料。
由該圓柱塊鋸下8毫米厚用于撓曲強度試驗的圓片，其撓曲強度為7.3N/mm2。
圓片的空隙量為1.8％。
實施例12將如實施例1所述的烴粘合劑用于制備如實施例1中所述的混合物，其中填料被紅色粉末(20.27％重量)替代。
根據(jù)Marshall法，用1.1kg混合物制備塊料。
撓曲強度約為4N/mm2。
壓縮強度為20N/mm2。
實施例13將如實施例1所述的烴粘合劑用于制備包含7.97％重量烴粘合劑，37.6％回用瀝青，21％重量填料，和41.4％重量砂的混合物，所有含量均固體顆粒的總重量計。
根據(jù)Marshall法，用1.1kg混合物制備塊料。
由該圓柱塊鋸得的8毫米厚的圓片，其撓曲強度為7.2N/mm2，且圓片的空隙量為1.2％。
實施例14將實施例1中所述的烴粘合劑用于制備包含下列組分的混合物7.95％重量烴粘合劑，17.4％石墨粉，41.3％重量砂，以及41.3％重量石子，所有含量均以固體顆粒的總量計。根據(jù)實施例1所述的步驟進行混合，根據(jù)Marshall法，用1.1kg混合物制備塊料。
由塊料鋸得的8毫米厚的圓片，其撓曲強度為3.5N/mm2。
電阻為20Ω。
實施例15將實施例1中所述的烴粘合劑用于制備包含下列組分的混合物7.8％重量烴粘合劑，8.5％石墨粉，10.29％重量填料，40.61％重量砂，以及40.56％重量石子，所有含量均以固體顆粒的總量計。根據(jù)實施例1所述的步驟進行混合，根據(jù)Marshall法，用1.1kg混合物制備塊料。
由塊料鋸得的8毫米厚的圓片，其撓曲強度為6.2N/mm2且空隙量為3％。電阻為200Ω。
實施例16將實施例1中所述的烴粘合劑用于制備高空隙量的包含下列組分的混合物6.43％重量烴粘合劑，5.8％填料，10.13％重量砂和80.07％重量石子，所有含量均以固體顆粒的總量計。根據(jù)實施例1所述的步驟進行混合，根據(jù)Marshall法，用1.1kg混合物制備塊料。
測得其撓曲強度為2N/mm2。壓縮強度為7.6N/mm2。
實施例17(對比例)通過沸點為520℃或更高的、中東原料(Middle east origin)殘余餾分的熱裂解，然后通過使產物經受真空閃蒸除去輕質餾分，而得到烴粘合劑。在大氣條件下，得到的粘合劑的沸點為520℃或更高。
所述烴粘合劑的滲透值為47dmm并且包含12.6％重量的瀝青質。該粘合劑用于制備實施例1中所述的混合物。
根據(jù)Marshall法，用1.1kg的該混合物制備塊料。
由這些圓柱塊鋸開8毫米厚的圓片。圓片的撓曲強度為3.6N/mm2。
塊料的壓縮強度為5.9N/mm2。
根據(jù)本發(fā)明的實施例表明本發(fā)明的組合物具有良好的撓曲強度。
實施例1與實施例6(對比例)，以及實施例7(對比例)與實施例8的對比表明在暴露至含氯化鈉的水中和在暴露至含鹽酸的水中之后，與不是本發(fā)明的組合物相比，本發(fā)明的組合物能夠更好地保持其撓曲強度。
實施例3B和3C表明根據(jù)本發(fā)明的組合物，其撓曲強度將隨熱處理而增加。
權利要求
1.一種撓曲強度至少為0.5N/mm2的固態(tài)組合物，所述組合物包含70-99％重量的固體顆粒和30-1％重量的烴粘合劑，所述粘合劑包含(i)以粘合劑總量計15-95％重量的瀝青質，所述瀝青質至少包含60％的芳香碳和(ii)以粘合劑總量計5-85％重量另外的烴，前提條件是，固體顆粒不僅僅是碳顆粒。
2.根據(jù)權利要求1的組合物，所述組合物的撓曲強度至少為3N/mm2。
3.根據(jù)權利要求1或2的組合物，在該組合物中，烴粘合劑的滲透值至多為10dmm。
4.根據(jù)權利要求1-3任一項的組合物，所述烴粘合劑由使烴經受熱裂解而得到的產物組成。
5.根據(jù)權利要求1-4任一項的組合物，所述烴粘合劑由下列步驟得到的產物組成將烴油預熱至350-500℃，將預熱的油保持在所述的條件下以便進行熱裂解，然后分離出一種或多種輕質餾分。
6.根據(jù)權利要求1-5任一項的組合物，所述組合物包含以固體顆粒計從1-100％重量的二氧化硅。
7.一種制備權利要求1-6任一項的固態(tài)組合物的方法，所述方法包括將70-99％重量的固體顆粒和30-1％重量熔融的烴粘合劑混合，并使得到的混合物固化，其中所述粘合劑包含(i)以粘合劑總量計15-95％重量的瀝青質，所述瀝青質至少包含60％的芳香碳；和(ii)以粘合劑總量計5-85％重量另外的烴，前提條件是，固體顆粒不僅僅是碳顆粒。
8.根據(jù)權利要求1-6任一項的組合物在結構中的用途。
9.包含權利要求1-6任一項的組合物的構件。
10.根據(jù)權利要求9的構件，其尺寸為至多1米×至多1米×至多2米。
11.包含權利要求9或10的構件的結構。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種撓曲強度至少為0.5N/mm
文檔編號C10C3/06GK1342134SQ00804648
公開日2002年3月27日 申請日期2000年1月28日 優(yōu)先權日1999年2月2日
發(fā)明者M·J·雷恩豪特 申請人:國際殼牌研究有限公司