Асфальто-мінеральні композиції

Реферат: Винахід стосується асфальтових і асфальто-мінеральних композицій, що містять щонайменше одну катіонну кремнійорганічну сполуку у кількості 0,001-5 % мас. UA 105510 C2 (12) UA 105510 C2 UA 105510 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ГАЛУЗЬ ТЕХНІКИ Даний винахід належить до асфальту і асфальто-мінеральних композицій, прийнятних для дорожніх покриттів або нанесення покриттів на поверхню споруд. Композиції включають щонайменше одну катіонну кремнійорганічну сполуку і виявляють поліпшену адгезію асфальтового зв'язуючого до заповнювачів. РІВЕНЬ ТЕХНІКИ Асфальт є звичайним матеріалом, що застосовується для отримання дорожнього покриття і покрівельних матеріалів. Широкий ряд сполук додають до асфальтових покривних композицій при спробах поліпшити адгезію/змочування асфальту до заповнювача. Широкий ряд кремнієвих сполук, в тому числі силани, використовували для просочування і поверхневої обробки скловолокна, щоб стимулювати адгезію різних органічних смол, таких як поліефірні смоли, епоксидні смоли або фенолформальдегідні смоли, і для поверхневої обробки тканин, шкіри, кераміки і скляних матеріалів. Встановлено, що адгезія асфальту до кремнеземистих поверхонь могла б бути значно поліпшена за рахунок попередньої обробки поверхонь парами суміші метилхлорсиланів. Однак такий екзотичний спосіб нанесення силанів на поверхню заповнювача не практичний при широкомасштабних варіантах застосування. (Sanderson F.C., "Methylchlorosilanes as Antistripping Agents". Proceedings, Highway Research Board, 31, 288 (1952)). У патенті США № 2570185 розкрито, що покривна здатність і перешкоджаючі відшаруванню характеристики асфальту поліпшуються за рахунок додавання до асфальту продукту реакції аміноалкоксисиланів і високомолекулярних аліфатичних первинних амінів, що містить щонайменше 6 атомів вуглецю. Єдиним прикладом силану, показаним в патенті США № 2570185, є ди-трет-бутоксидіаміносилан. У патенті США № 2985678 розкрито, що вищі алкільні або арильні радикали в кремнієвій сполуці поступово знижують стабільність сполук. Однак третинний бутильний радикал, як показано, підвищує стабільність кремнієвих сполук, навіть в кремнієвих сполуках, які містять довголанцюжковий алкіл, такий як лаурилова група. Патент Німеччини № 800685 вказує на силани формули SiRmXn як адгезійні добавки до асфальту, де Х являє собою атом галогену або алкоксигрупу, R являє собою органічний залишок і m і n являють собою ціле число від 1 до 3. Конкретними прикладами R є метил, феніл і 2-хлоретилен. У патенті США № 4036661 розкрите використання ряду органофункціональних силанів як активаторів адгезії для асфальто-мінеральних композицій. У патенті США № 5130354 розкрито застосування функціоналізованих силаном полімерів як підсилювачів адгезії для асфальтобетонних сумішей для дорожніх покриттів. У патентах США №№ 4170484 і 4038096 розкрито використання силанів для поліпшення адгезії асфальтових зв'язуючих до мінерального заповнювача. Термічна стабільність кремнієвих сполук, однак, також має першорядне значення. Тобто, надто бажано, щоб сполуки не тільки стимулювали адгезію асфальту до мінерального заповнювача, але також залишалися стабільними в широкому температурному інтервалі і протягом тривалого періоду часу. Крім цього надто бажано, щоб активатори адгезії можна було використати без екзотичних способів застосування. Щоб бути прийнятними для матеріалів дорожнього покриття, суміші асфальт-(кремнієва сполука) повинні бути змішуваними в асфальті і повинні залишатися змішаними під час подальшої переробки. Сполука повинна бути стійка до окиснення під час переробки і в процесі довготривалого старіння внаслідок руйнування під впливом атмосферних впливів. Стабільність при температурі понад 180 °C модифікованого кремнієвою сполукою асфальту є значною для розгляду. Нижчий тиск парів, вища температура кипіння і стійкість до окиснення при 150-180 °C мають велике значення для поліпшених експлуатаційних характеристик. Одним з недоліків застосування органосиланів є їх нездатність використовуватися і реагувати повністю з поверхнями заповнювачів, якщо вони змішані з асфальтом. Наприклад, попередня обробка заповнювачів силаном потрібна завжди для досягнення бажаної ефективності підсилювачів адгезії. Попередня обробка заповнювачів є непрактичною і дуже дорогою при реалізації. Крім силанів довголанцюжкові третинні аміни і четвертинні аміни традиційно використовують як добавки в асфальт, щоб поліпшити адгезію асфальтобетону. Такі продукти виконують свою функцію відповідним чином при 0,5-3 % мас. з розрахунку на асфальт. Такі сполуки, однак, мають недолік в тому, що підвищують утворення колії, мають погану утомну міцність і працюють за рахунок механізму змочування і фізичного скріплення. Крім того, внаслідок доступності і стійкості результату і необхідності мінімізувати витрати і зростаючу нестачу заповнювачів хорошої якості і асфальту залишається потреба в асфальто-мінеральних композиціях, які мають додатково поліпшену адгезію і/або знижену чутливість до вологи. 1 UA 105510 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 СУТЬ ВИНАХОДУ Даний винахід виконує щонайменше деякі із згаданих вище вимог за рахунок створення асфальтових композицій і асфальто-мінеральних композицій, які мають поліпшену адгезію між асфальтом і заповнювачем. Асфальтові композиції і асфальто-мінеральні композиції включають щонайменше одну катіонну кремнійорганічну сполуку. Катіонна кремнійорганічна сполука переважно присутня в композиції в інтервалі від 0,001 до 5 % мас. з розрахунку на асфальт. У одному з аспектів даний винахід пропонує асфальтову композицію, яка включає щонайменше одну катіонну кремнійорганічну сполуку, перемішену з асфальтом. Асфальтові композиції виявляють поліпшене зчеплення з великим рядом заповнювачів. У деяких варіантах здійснення катіонна кремнійорганічна сполука має формулу, вибрану з групи, яка включає: 1 2 + 3 4 5 Y3-aSi(Ra )R N R R R X , 1 2 + 3 4 5 Y3-aSi(Ra )R P R R R X і 1 2 Y3-aSi(Ra )R ZX ; або їх суміші, де в кожній з формул: Y незалежно один від одного вибирають з групи, яка включає OR, O(CH 2CH2O)nH, (CH3OCH2CH2O) і (CH3CH2OCH2CH2O); а має значення, вибране з 0, 1 або 2; n приймає значення 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 або 10; R являє собою С1-С4-алкіл; 1 R являє собою або метил або етил; 2 R являє собою С1-С4-алкіленову групу; 3 4 5 R , R і R кожний незалежно один від одного вибирають з групи, яка включає C1-C22-алкіл, де щонайменше одна така група має більше ніж 8 С-атомів, -СН2С6Н5, -СН2СН2ОН, -СН2ОН і 6 6 (СН2)yNHC(O)R , де у має значення від 2 до 10 і R являє собою С1-С12-перфторалкільний радикал; Х являє собою хлорид, бромід, фторид, йодид, ацетат або тозилат; і +. Z являє собою піридинове кільце формули С5Н5N У іншому аспекті даний винахід пропонує асфальто-мінеральні композиції, які включають мінеральний заповнювач, асфальт і щонайменше одну катіонну кремнійорганічну сполуку. У одному з варіантів здійснення асфальто-мінеральні композиції включають 100 масових частин мінерального заповнювача, від 3 до 20 масових частин асфальту і від 0,001 до 5 % мас. щонайменше однієї катіонної кремнійорганічної сполуки з розрахунку на масу асфальту. У деяких варіантах здійснення катіонну кремнійорганічну сполуку, присутню в асфальтомінеральній композиції, вибирають з групи, яка включає: 1 2 + 3 4 5 Y3-aSi(Ra )R N R R R X , 1 2 + 3 4 5 Y3-aSi(Ra )R P R R R X і 1 2 Y3-aSi(Ra )R ZX ; або їх суміші, де в кожній з формул: Y незалежно один від одного вибирають з групи, яка включає OR, O(CH 2CH2O)nH, (CH3OCH2CH2O) і (CH3CH2OCH2CH2O); а має значення, вибране з 0, 1 або 2; n приймає значення 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 або 10; R являє собою С1-С4-алкіл; 1 R являє собою або метил або етил; 2 R являє собою С1-С4-алкіленову групу; 3 4 5 R , R і R кожний незалежно один від одного вибирають з групи, яка включає C 1-C22-алкіл, де щонайменше одна така група має більше ніж 8 С-атомів, -СН2С6Н5, -СН2СН2ОН, -СН2ОН і 6 6 (СН2)yNHC(O)R , де у має значення від 2 до 10 і R являє собою С1-С12-перфторалкільний радикал; Х являє собою хлорид, бромід, фторид, йодид, ацетат або тозилат; і + Z являє собою піридинове кільце формули С5Н5N . КОРОТКИЙ ОПИС КРЕСЛЕНЬ З урахуванням описаного таким чином винаходу далі в загальних термінах розглядаються супроводжуючі креслення, які не обов'язково виконані в масштабі, і де: Фіг. 1А показує контрольний зразок асфальтобетону після випробування кип'ятінням; Фіг. 1В показує зразок асфальтобетону, що містить катіонну кремнійорганічну сполуку відповідно до одного з варіантів здійснення даного винаходу, після випробування кип'ятінням; Фіг. 2А показує залишкову воду з контрольного зразка після 6-годинного випробування кип'ятінням; 2 UA 105510 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Фіг. 2В показує залишкову воду із зразка асфальтобетону, що містить катіонну кремнійорганічну сполуку відповідно до одного з варіантів здійснення даного винаходу, після 6годинного випробування кип'ятінням; Фіг. 3А показує залишкову воду з контрольного зразка після випробування кип'ятінням; і Фіг. 3В показує залишкову воду із зразка асфальтобетону, що містить катіонну кремнійорганічну сполуку відповідно до одного з варіантів здійснення даного винаходу, після випробування кип'ятінням. ДОКЛАДНИЙ ОПИС ВИНАХОДУ Даний винахід далі описаний більш детально. Дійсно, винахід може бути здійснений в багатьох різних формах, ійого не треба розглядати як обмежений варіантами здійснення, представленими в ньому; такі варіанти здійснення представлені так, що даний опис буде задовольняти юридичні вимоги, що застосовуються. У даному описі і в прикладеній формулі винаходу форми однини включають і множину об'єктів посилання, якщо контекст однозначно не вказує на інше. Асфальт звичайно використовують в композиціях дорожнього покриття як клей або зв'язуюче для частинок заповнювача. Тобто, асфальт використовують для нанесення покриття і скріплення частинок заповнювача разом. Такі подібні термопластику матеріали, які розм'якшуються при нагріванні і тверднуть при охолоджуванні, також виявляють в'язкопружні властивості (тобто, виявляють механічні характеристики в'язкої течії і пружної деформації) в межах певного температурного інтервалу. Однак асфальти є досить складними і погано описаними матеріалами, що містять ряд насичених і ненасичених аліфатичних і ароматичних сполук. Такі сполуки часто включають до 150 атомів вуглецю. Конкретні асфальтові композиції міняються залежно від джерела сирої нафти. Багато із сполук містять кисень, азот, сірку і іншу гетероатоми. Асфальт, як правило, містить приблизно 80 % мас. вуглецю, близько 10 % водню, до 6 % сірки, невеликі кількості кисню і азоту і слідові кількості металів, таких як залізо, нікель і ванадій. Молекулярна маса складових сполук знаходиться в інтервалі від декількох сотень до багатьох тисяч. Широка множина асфальтів може бути використана для приготування асфальтових і асфальто-мінеральних композицій відповідно до даного винаходу. У загальному випадку будьяке дорожнє асфальтове зв'язуюче, що відповідає композиціям дорожнього покриття, розглядається як корисне. Дорожні асфальти можуть мати широкий інтервал значень показника пенетрації від значень до 30 або 40 дмм для більш твердих асфальтів і до значень від 200 до 300 дмм при 25 °C (100 г, сек) для більш м'яких асфальтів. Дорожні асфальти, що найбільш широко використовуються відповідно до варіантів здійснення даного винаходу звичайно мають пенетрацію при 25 °C приблизно від 60 до 100 дмм (наприклад, 60-70, 70-80 або 80-90 дмм). Однак в переважних варіантах здійснення асфальт залишається в'язкопружним при всіх погодних умовах. У деяких варіантах здійснення даного винаходу асфальт може включати бітум, природний асфальт, нафтові залишки дорожньої якості, пластичний залишок від перегонки дьогтю, нафтовий пек і дьоготь. Підсилювачі адгезії являють собою добавки або модифікатори, що використовуються для поліпшення адгезії до заповнювачів (наприклад, стійкість до відшарування). Підсилювачі адгезії відповідно до даного винаходу являють собою катіонні кремнійорганічні сполуки відповідно до наступних формул: 1 2 + 3 4 5 Y3-aSi(Ra )R N R R R X , 1 2 + 3 4 5 Y3-aSi(Ra )R P R R R X і 1 2 Y3-aSi(Ra )R ZX ; або їх суміші, де в кожній з формул: Y незалежно один від одного вибирають з групи, яка включає OR, O(CH 2CH2O)nH, (CH3OCH2CH2O) і (CH3CH2OCH2CH2O); а має значення, вибране з 0, 1 або 2; n приймає значення 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 або 10; R являє собою С1-С4-алкіл; 1 R являє собою або метил або етил; 2 R являє собою С1-С4-алкіленову групу; 3 4 5 R , R і R кожний незалежно один від одного вибирають з групи, яка включає C 1-C22-алкіл, де щонайменше одна така група має більше ніж 8 С-атомів, -СН2С6Н5, -СН2СН2ОН, -СН2ОН і 6 6 (СН2)yNHC(O)R , де у має значення від 2 до 10 і R являє собою С1-С12-перфторалкільний радикал; Х являє собою хлорид, бромід, фторид, йодид, ацетат або тозилат; і 3 UA 105510 C2 +. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Z являє собою піридинове кільце формули С5Н5N Заповнювачі або мінеральні заповнювачі являють собою матеріали у вигляді грубих макрочастинок, які використовують в споруді, включаючи пісок, гравій, подрібнений камінь, ґрунт, шлак, перероблений бетон або їх суміші. Мінеральні наповнювачі також є заповнювачами, які, як правило, включають доломіт, граніти, річковий подрібнений гравій, пісковик, вапно, базальт і інші неорганічні камені, які можуть бути додані до системи. Конкретні заповнювачі, пісок, ґрунт і т. д., що використовується для отримання асфальтомінеральних композицій даного винаходу, не є критичними, доки вони мають функціональні групи або реакційні сайти (наприклад, силанольні групи) на поверхні, які будуть зв'язуватися з силанолами, що виникають за рахунок гідролізу алкоксигруп силану. У одному з аспектів даний винахід пропонує асфальтові композиції, які можуть бути нанесені на ряд заповнювачів, щоб зв'язати їх разом. Асфальтові композиції відповідно до варіантів здійснення даного винаходу виявляють поліпшену адгезію до широкого ряду частинок заповнювачів. Тобто, кількість асфальтових композицій відповідно до варіантів здійснення даного винаходу, що залишається на поверхні заповнювачів після повторюваного впливу або занурення у воду, значно підвищується внаслідок введення катіонної кремнійорганічної сполуки відповідно до варіантів здійснення даного винаходу. У деяких варіантах здійснення асфальтові композиції включають асфальт і від 0,001 до 5 % мас. щонайменше однієї катіонної кремнійорганічної сполуки з розрахунку на масу асфальту. У одному з варіантів здійснення катіонну кремнійорганічну сполуку вибирають із сполук наступних формул: 1 2 + 3 4 5 Y3-aSi(Ra )R N R R R X , 1 2 + 3 4 5 Y3-aSi(Ra )R P R R R X і 1 2 Y3-aSi(Ra )R ZX ; або їх суміші, де в кожній з формул: Y незалежно один від одного вибирають з групи, яка включає OR, O(CH 2CH2O)nH, (CH3OCH2CH2O) і (CH3CH2OCH2CH2O); а має значення, вибране з 0, 1 або 2; n приймає будь-яке значення від 1 до 10; R являє собою С1-С4-алкіл; 1 R являє собою або метил або етил; 2 R являє собою С1-С4-алкіленову групу; 3 4 5 R , R і R кожний незалежно один від одного вибирають з групи, яка включає C1-C22-алкіл, де щонайменше одна така група має більше ніж 8 С-атомів, -СН2С6Н5, -СН2СН2ОН, -СН2ОН і 6 6 (СН2)yNHC(O)R , де у має значення від 2 до 10 і R являє собою С1-С12-перфторалкільний радикал; Х являє собою хлорид, бромід, фторид, йодид, ацетат або тозилат; і +. Z являє собою піридинове кільце формули С5Н5N У інших варіантах здійснення асфальтові композиції включають від 0,01 до 5 %, або від 0,01 до 3 % мас., або від 0,02 до 1 % мас. щонайменше однієї катіонної кремнійорганічної сполуки з розрахунку на масу асфальту. У одному з варіантів здійснення асфальтові композиції включають від 0,02 до 0,1 % мас. щонайменше однієї катіонної кремнійорганічної сполуки з розрахунку на масу асфальту. У іншому аспекті даний винахід пропонує асфальто-мінеральну композицію, що містить мінеральний заповнювач, асфальт і катіонну кремнійорганічну сполуку. У одному з варіантів здійснення композиція містить 100 масових частин мінерального заповнювача і від 3 до 20 масових частин асфальту, що містить від 0,001 до 5 % мас. щонайменше однієї катіонної кремнійорганічної сполуки з розрахунку на масу асфальту. У деяких варіантах здійснення катіонну кремнійорганічну сполуку в композиції вибирають з групи, яка включає: 1 2 + 3 4 5 Y3-aSi(Ra )R N R R R X , 1 2 + 3 4 5 Y3-aSi(Ra )R P R R R X і 1 2 Y3-aSi(Ra )R ZX ; або їх суміші, де в кожній з формул: Y незалежно один від одного вибирають з групи, яка включає OR, O(CH 2CH2O)nH, (CH3OCH2CH2O) і (CH3CH2OCH2CH2O); а має значення, вибране з 0, 1 або 2; n приймає будь-яке значення від 1 до 10; R являє собою С1-С4-алкіл; 1 R являє собою або метил або етил; 2 R являє собою С1-С4-алкіленову групу; 4 UA 105510 C2 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 4 5 R , R і R кожний незалежно один від одного вибирають з групи, яка включає C 1-C22-алкіл, де щонайменше одна така група має більше ніж 8 С-атомів, -СН2С6Н5, -СН2СН2ОН, -СН2ОН і 6 6 (СН2)yNHC(O)R , де у має значення від 2 до 10 і R являє собою С1-С12-перфторалкільний радикал; Х являє собою хлорид, бромід, фторид, йодид, ацетат або тозилат; і +. Z являє собою піридинове кільце формули С5Н5N У одному з варіантів здійснення катіонна кремнійорганічна сполука являє собою сполуку формули: 1 2 + 3 4 5 Y3-aSi(Ra )R N R R R X , де в формулі: Y незалежно один від одного вибирають з групи, яка включає OR, O(CH 2CH2O)nH, (CH3OCH2CH2O) і (CH3CH2OCH2CH2O); а має значення, вибране з 0, 1 або 2; n приймає будь-яке значення від 1 до 10; R являє собою С1-С4-алкіл; 1 R являє собою або метил або етил; 2 R являє собою С1-С4-алкіленову групу; 3 4 5 R , R і R кожний незалежно один від одного вибирають з групи, яка включає C 1-C22-алкіл, де щонайменше одна така група має більше ніж 8 С-атомів, -СН2С6Н5, -СН2СН2ОН, -СН2ОН і 6 6 (СН2)yNHC(O)R , де у має значення від 2 до 10 і R являє собою С1-С12-перфторалкільний радикал; і Х являє собою хлорид, бромід, фторид, йодид, ацетат або тозилат. 2 У іншому варіанті здійснення замісник R в наступних сполуках: 1 2 + 3 4 5 Y3-aSi(Ra )R N R R R X , 1 2 + 3 4 5 Y3-aSi(Ra )R P R R R X і 1 2 Y3-aSi(Ra )R ZX ; або в їх сумішах, являє собою С4-алкіленову групу. У ще одному варіанті здійснення катіонна кремнійорганічна сполука в композиції являє собою щонайменше одну сполуку, вибрану з 3-(триметоксисиліл)пропілдиметилоктадециламонійхлорид, 3-(триметоксисиліл)пропілметилдидециламонійхлорид, 3-(триметоксисиліл)пропілдиметилгексадециламонійхлорид і 3-[диметокси(2гідроксіетокси)силіл]пропілоктадецилдиметиламонійхлорид. Катіонні кремнійорганічні сполуки присутні в композиції для нанесення покриття на поверхні (наприклад, в асфальтових і асфальто-мінеральних композиціях) в кількості, ефективній, щоб істотно підвищити кількість асфальту, що втримується на поверхнях заповнювача після випробування зануренням у воду, описаного у винаході. У загальному випадку кількість катіонної кремнійорганічної сполуки, необхідна, щоб істотно підвищити утримане асфальтове покриття заповнювача, піску, ґрунту і т. д. після випробування на відшарування, знаходиться в інтервалі приблизно від 0,001 до 5 масових частин на 100 частин асфальту. Переважно катіонні кремнійорганічні сполуки присутні в кількостях в інтервалі приблизно від 0,05 до 0,1 масової частини на 100 частин асфальту. Катіонні кремнійорганічні сполуки можуть бути введені в композиції для нанесення покриття на поверхню (наприклад, в асфальтові і асфальто-мінеральні композиції) різними способами під час їх виробництва. Наприклад, катіонні кремнійорганічні композиції можуть бути додані до розплавленого асфальту або асфальтової емульсії як переважний спосіб до змішування із заповнювачем. Якщо бажано по деяких причинах, то катіонні кремнійорганічні сполуки можуть бути застосовані або нанесені у вигляді покриття на поверхні заповнювачів до змішування асфальту і заповнювачів. З іншого боку, катіонні кремнійорганічні сполуки можуть бути додані до заздалегідь змішаної композиції, що містить асфальт і заповнювач. Крім згаданих вище інгредієнтів ряд інших матеріалів може бути присутнім відповідно до деяких варіантів здійснення даного винаходу. Вони можуть являти собою матеріали, які впливають на фізичні властивості кінцевої поверхневої композиції. У загальному випадку будьякі добавки, які звичайно використовують для поліпшення отриманих покриваючих композицій і які сумісні з катіонною кремнійорганічною сполукою, можуть бути додані відповідно до варіантів здійснення даного винаходу. У випадку емульгованих асфальтів, які можуть бути аніонними, катіонними або неіонними, холодні суміші можуть бути отримані шляхом змішування з дрібними заповнювачами, корисними для суспензійного герметика, нанесення на поверхню мікропокриття, герметизуючого покриття і т. д., для консервації штучного покриття і для ремонту. У таких випадках катіонну 5 UA 105510 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 кремнійорганічну сполуку додають до емульсії перед змішуванням із заповнювачами. Випробування на сумісність запропонованих добавок з катіонними кремнійорганічними сполуками відповідно до даного винаходу є простим і легкоздійснимим. Наприклад, може бути приготований невеликий зразок і перевірений на мінімальну емульсійну стабільність протягом від 12 до 24 годин. Інший аспект даного винаходу пропонує водну асфальтову композицію, що включає емульсію, яка містить асфальт, диспергований у воді, і від 0,001 до 5 % мас. щонайменше однієї катіонної кремнійорганічної сполуки з розрахунку на масу асфальту. У переважних варіантах здійснення катіонну кремнійорганічну сполуку вибирають з групи, яка включає: 1 2 + 3 4 5 Y3-aSi(Ra )R N R R R X , 1 2 + 3 4 5 Y3-aSi(Ra )R P R R R X і 1 2 Y3-aSi(Ra )R ZX ; або їх суміші, де в кожній з формул: Y незалежно один від одного вибирають з групи, яка включає OR, O(CH 2CH2O)nH, (CH3OCH2CH2O) і (CH3CH2OCH2CH2O); а має значення, вибране з 0, 1 або 2; n приймає будь-яке значення від 1 до 10; R являє собою С1-С4-алкіл; 1 R являє собою або метил або етил; 2 R являє собою С1-С4-алкіленову групу; 3 4 5 R , R і R кожний незалежно один від одного вибирають з групи, яка включає C 1-C22-алкіл, де щонайменше одна така група має більше ніж 8 С-атомів, -СН2С6Н5, -СН2СН2ОН, -СН2ОН і 6 6 (СН2)yNHC(O)R , де у має значення від 2 до 10 і R являє собою С1-С12-перфторалкільний радикал; Х являє собою хлорид, бромід, фторид, йодид, ацетат або тозилат; і +. Z являє собою піридинове кільце формули С5Н5N У деяких варіантах здійснення водні асфальтові композиції необов'язково також можуть включати один або декілька органічних співрозчинників. Відповідні органічні розчинники, переважно, не повинні негативно впливати на стабільність катіонних кремнійорганічних сполук в композиції. Прийнятними розчинниками звичайно можуть бути, але не обов'язково обмежуються ними, спирти (переважно гліколі), кетон, розчинники на основі складного ефіру і полярні ацетатні розчинники. Прикладами спиртів є метанол, етанол, ізопропанол і гліколі; прикладами гліколей, які можуть бути використані відповідно до деяких варіантів здійснення даного винаходу, є, але не обмежуються ними, етиленгліколь, пропіленгліколь, ефіроспирти, такі як етиленгліколь, моноетиловий ефір етиленгліколю і монобутиловий ефір етиленгліколю; діалкілові ефіри етиленгліколю, моноетиловий ефір етиленгліколю, монобутиловий ефір етиленгліколю, дибутиловий ефір етиленгліколю, ацетат моноетилового ефіру етиленгліколю, ацетат моногексилового ефіру етиленгліколю, моноетиловий ефір пропіленгліколю і дибутиловий ефір пропіленгліколю; моно- і діалкілові ефіри діетиленгліколю, такий як моноетиловий ефір діетиленгліколю, дибутиловий ефір діетиленгліколю, діетиловий ефір діетиленгліколю і ацетат монобутилового ефіру діетиленгліколю. Прикладами кетон, які можуть бути використані відповідно до деяких варіантів здійснення даного винаходу, є, але не обмежуються ними, ацетон, ацетофенон, бутанон, циклогексанон, етилізопропілкетон, діацетон, ізофорон, метилізобутилкетон, метилізопропілкетон, метилетилкетон, метиламілкетон і 3-пентанон. Прикладами розчинників на основі складних ефірів і ацетатних розчинників, які можуть бути використані відповідно до деяких варіантів здійснення даного винаходу, є, але не обмежуються ними, бензил-бензоат, бутилацетат, метилацетат, етилацетат, н-пропілацетат, ізобутилацетат, ізоамілацетат, ізопропілацетат, н-бутилацетат, ізобутилацетат, амілацетат, втор-бутилацетат, трет-бутилацетат, етилацетат етилацетоацетат, метилацетат, пропілацетат, ацетат монометилового ефіру етиленгліколю і ацетат моноетилового ефіру етиленгліколю. Даний винахід також пропонує водну асфальто-мінеральну композицію, що включає емульсію, яка містить асфальт, диспергований у воді щонайменше один мінеральний заповнювач і від 0,001 до 5 % мас. щонайменше однієї катіонної кремнійорганічної сполуки з розрахунку на масу асфальту. Водні асфальто-мінеральні композиції відповідно до деяких варіантів здійснення даного винаходу необов'язково також можуть включати один або декілька органічних розчинників, що раніше обговорювалися. У переважних варіантах здійснення катіонну кремнійорганічну сполуку вибирають з групи, яка включає: 6 UA 105510 C2 1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2 + 3 4 5 Y3-aSi(Ra )R N R R R X , 1 2 + 3 4 5 Y3-aSi(Ra )R P R R R X і 1 2 Y3-aSi(Ra )R ZX ; або їх суміші, де в кожній з формул: Y незалежно один від одного вибирають з групи, яка включає OR, O(CH 2CH2O)nH, (CH3OCH2CH2O) і (CH3CH2OCH2CH2O); а має значення, вибране з 0, 1 або 2; n приймає будь-яке значення від 1 до або 10; R являє собою С1-С4-алкіл; 1 R являє собою або метил або етил; 2 R являє собою С1-С4-алкіленову групу; 3 4 5 R , R і R кожний незалежно один від одного вибирають з групи, яка включає C 1-C22-алкіл, де щонайменше одна така група має більше ніж 8 С-атомів, -СН2С6Н5, -СН2СН2ОН, -СН2ОН і 6 6 (СН2)yNHC(O)R , де у має значення від 2 до 10 і R являє собою С1-С12-перфторалкільний радикал; Х являє собою хлорид, бромід, фторид, йодид, ацетат або тозилат; і +. Z являє собою піридинове кільце формули С5Н5N Водні асфальтові емульсії відповідно до деяких варіантів здійснення даного винаходу містять краплі або деформовані частинки асфальту, дисперговані у воді. Як правило, асфальт утримують в дисперсній фазі за допомогою добавок, відомих як хімічні стабілізатори (наприклад, емульгатори). Водні асфальтові емульсії відповідно до варіантів здійснення винаходу можуть бути отримані за допомогою зсувної деформації розплавленого асфальту в дрібні краплі в системі з високим зсувним зусиллям, такому як колоїдний млин. Асфальт може бути введений в тісний контакт з розчином хімічного стабілізатора відповідно до варіантів здійснення даного винаходу. При вивантаженні з млина емульсія містить воду з дрібними частинками асфальту, диспергованими в ній. Прикладами емульгаторів, які можуть бути використані для систем асфальт-вода (наприклад, емульсій) відповідно до варіантів здійснення даного винаходу, є, але не обмежуються ними, октадециламін, тверді аміни, лаурилсульфат натрію, алкілфенолетоксилати, такі як нонілфенольні, октилфенольні конденсати етиленоксиду. Відповідно до деяких варіантів здійснення такі емульгатори (10-20 молей) можуть бути використані при приготуванні емульсій відповідно до варіантів здійснення даного винаходу для отримання стабільних емульсій. У деяких варіантах здійснення концентрація емульгатора може знаходитися в інтервалі 0,2-2,0 % мас. з розрахунку на кінцеву емульсію або 0,2-1,0 %, або 0,20,5 % мас. з розрахунку на кінцеву емульсію. Декілька переваг, що реалізовуються за рахунок використання водних асфальтових емульсій відповідно до варіантів здійснення даного винаходу, включають контроль забруднення за рахунок виключення випаровування звичайно використовуваних "розріджуючих асфальт" матеріалів (наприклад, парів гасу і газойлю), підвищену безпеку, оскільки композиції не є займистими або вибухаючими, і простоту застосування. Наприклад, водні асфальтові емульсії відповідно до варіантів здійснення даного винаходу можуть бути просто розбризкані на поверхню для обробки або нанесені вручну безпосередньо з барабана шляхом розливання або розподілу руками або інструментом (наприклад, совком або щитом). Крім того, оскільки емульсії є водними, немає необхідності сушити заповнювачі для їх застосування. У деяких варіантах здійснення асфальто-мінеральні композиції або в ГСА (НМА, Hot Mix Asphalt, гаряча суміш асфальту) або в емульсійній формі відповідно до варіантів здійснення даного винаходу є ідеальними для застосування як асфальтової мембрани, для настилання покрівлі покрівельною плиткою або як підстилаючі шари. Різні варіанти здійснення є ідеальними для застосування як "перекриваючого полотна" і/або "несучого полотна". "Перекриваючі полотна" мають одну поверхню, на яку впливає навколишнє середовище, тоді як "несучі полотна" не призначені для впливу елементів навколишнього середовища. Перекриваючі полотна або покрівельні плитки звичайно наносять поверх несучих полотен. Підстилаючі шари, які звичайно посилюють скловолокном (наприклад), але які також можуть не містити посилюючого матеріалу, звичайно використовують під покрівельною плиткою. У таких варіантах здійснення композиція необов'язково може містити різні полімерні і/або неполімерні добавки, які звичайно використовують в таких варіантах застосування. Наприклад, деякі полімери, що звичайно використовуються для модифікації асфальту, включають аморфний або атактичний поліпропілен (АРР, АПП), аморфний полі(альфа-олефін) (АРАО, АПАО), термопластичний поліолефін (ТРО, ТПО), стирол-бутадієн-стирол (SBS, СБС), стиролетилен-бутадієн-стирол (SEBS, СЕБС), синтетичний каучук або інші асфальтові модифікатори, 7 UA 105510 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 які посилюють властивості асфальту. Введення таких модифікаторів в асфальт розширює його інтервал робочих температур для покрівельного застосування і приводить до поліпшених механічних і в'язкопружних властивостей. У іншому аспекті даний винахід пропонує покрівельний матеріал, що складається з серцевини, яка насичена і/або покрита композицією відповідно до одного або декількох варіантів здійснення даного винаходу. Серцевина, як правило, являє собою посилюючий носій або посилену полімерними волокнами мату, виготовлену з нетканих матеріалів, тканих матеріалів, або комбінацію обох як посилення. Такі мати можуть бути виготовлені з неорганічних волокон типу скла або органічних полімерів типу поліефіру, нейлону, поліуретану, поліпропілену і т. д., або комбінації як неорганічних, так і органічних полімерів. Асфальтові мембрани відповідно до варіантів здійснення даного винаходу переважно виявляють бажаний ступінь розтяжності і конструкційної міцності. Такі мембрани з успіхом можуть бути використані для гідроізоляції або у водозахисних варіантах застосування. У таких варіантах здійснення вміст асфальту складає понад 50 % (наприклад, 50-100 %, або 50-90 %, або 50-70 %). У деяких варіантах здійснення асфальтова композиція складає понад 60 % (наприклад, 60-100 %, або 60-90 %, або 60-70 %), 70 % (наприклад, 70-100 %, або 70-90 %, або 70-80 %), 80 % (наприклад, 80-100 %, або 80-90 %) або 90 % (наприклад, 90-100 % або 9095 %). У ще одному аспекті даний винахід пропонує "концентрат" композиції, який може бути розбавлений шляхом додавання води або іншого бажаного розчинника (наприклад, органічного розчинника, якщо це бажано). У одному з варіантів здійснення "концентрат" композиції включає катіонну кремнійорганічну сполуку відповідно до даного винаходу у воді. У таких варіантах винаходу катіонна кремнійорганічна сполука, як правило, присутня в кількості приблизно від 0,01 до 5,0 % мас. У інших варіантах здійснення даний винахід пропонує "концентрат" композиції, що містить щонайменше одну катіонну кремнійорганічну сполуку в одному або в декількох органічних розчинниках, переважно вибраних з раніше згадуваних розчинників. Найбільш переважно органічним розчинником є етиленгліколь. У інших варіантах здійснення "концентрат" композиції включає щонайменше одну катіонну кремнійорганічну сполуку в суміші (наприклад, змішуваній або в дисперсії рідина-рідина) води і одного або декількох органічних розчинників. З успіхом "концентрат" композицій відповідно до варіантів здійснення даного винаходу може бути економічно упакований, транспортований і/або залишений на зберігання без необхідності великого об'єму або простору для вмісту. "Концентрат" композицій може бути розбавлений водою, наприклад, під час застосування, якщо це бажано. Співвідношення розбавлення для "концентрату" композиції водою (або іншим бажаним розчинником) може знаходитися в інтервалі від 1 частини "концентрату" композиції до 250 частин води, або від 1 частини "концентрату" до 200, 150, 100, 75, 50, 25 або 10 частин води (або іншого розчинника залежно від передбачуваного застосування). У одному з переважних варіантів здійснення "концентрат" композиції включає щонайменше одну катіонну кремнійорганічну сполуку в етиленгліколі. Переважно, вміст твердих речовин в такому варіанті здійснення знаходиться в інтервалі приблизно від 35 до 55 % або приблизно від 40 до 50 %. "Концентрат" композиції може бути розбавлений водою (наприклад), щоб отримати розбавлену композицію, яка може бути використана відповідно до варіантів здійснення даного винаходу. ПРИКЛАДИ ВИПРОБУВАННЯ АДГЕЗІЇ АСФАЛЬТ-ЗАПОВНЮВАЧ Методика приготування зразка і випробування зануренням у воду (стійкість до відшарування) Композиції для нанесення покриття на поверхню отримують шляхом змішування 3-5 частин асфальту з 100 частинами заповнювача або піску. Перед змішуванням як асфальт, так і заповнювач або пісок нагрівають до 165 °C. Суміш отверджують 15 хвилин при 135 °C. Після заданого отвердження зразки охолоджують і потім піддаються випробуванню зануренням у воду. Вивчають ряд умов занурення. Ці умови включають короткий вплив води при 80 °C від однієї години до двадцяти чотирьох годин і більш тривалий вплив при 40 °C (1, 2 і 5 днів). Процент асфальтового покриття, що залишається на заповнювачі по закінченні випробування занурюванням у воду, ранжують візуально по шкалі 0-100 %. Показники нижче 95 % утримування асфальту на заповнювачах після випробування зануренням у воду вважають поганими/невдалими. У приведених нижче прикладах всі частини є масовими, якщо не вказано інше. Варіанти здійснення даного винаходу далі проілюстровані робочими прикладами, які призначені для ілюстрації поліпшених властивостей, реалізованих за допомогою варіантів 8 UA 105510 C2 5 10 здійснення даного винаходу, і не повинні розглядатися як такі, що мають на увазі які-небудь обмеження об'єму даного винаходу. ПРИКЛАД 1 Готують зразки дорожнього асфальту (показник пенетрації 60/70 при 25 °C), щоб він містив від 0,0 до 0,1 % мас. 3-[диметокси(2-гідроксіетокси)силіл]пропілоктадецилдиметиламонійхлориду (42 % розчин в етиленгліколі). 5 частин таких наповнених асфальтових композицій змішують з 100 частинами заповнювачів Igneous. Суміші отверджують протягом 15 хвилин при 135 °C і потім дають охолодитися до кімнатної температури. Проводять випробування зануренням у воду (при 40 °C протягом 24 годин). Результати представлені в таблиці 1. Таблиця 1 Катіонно-кремнійорганіча сполука, % Адгезія, %, через 24 години 15 20 0 92 0,02 96 0,04 98 0,06 98,5 0,08 99 0,1 99 Результати показують значне поліпшення в порівнянні з асфальтом без добавки. ПРИКЛАД 2 Готують зразки дорожнього асфальту (показник пенетрації 60/70 при 25 °C), щоб він містив 0,0 % (тобто, контроль без катіонної кремнійорганічної сполуки) і 0,08 % мас. 3-[диметокси(2гідроксіетокси)силіл]пропілоктадецилдиметил-амонійхлориду (42 % розчин в етиленгліколі). 5 частин таких наповнених асфальтових композицій змішують з 100 частинами заповнювачів Igneous. Суміші отверджують протягом 15 хвилин при 135 °C і потім дають охолодитися до кімнатної температури. Проводять випробування зануренням у воду при 40 °C протягом 5 днів. Результати представлені в таблиці 2. Таблиця 2 Дні Адгезія, %, контроль (тобто, без кремнійорганічної сполуки) Адгезія, %, з катіонною кремнійорганічною сполукою 25 30 35 1 2 3 4 5 92 90 87 85 85 99 98 98 98 98 Показники процента адгезії нижчі 95 % після випробування зануренням у воду вважають поганими/невдалими. Як видно з даних таблиці 2, композиція, що включає 0,08 % мас. 3[диметокси(2-гідроксіетокси)силіл]пропілоктадецилдиметил-амонійхлориду (42 % розчин в етиленгліколі) виявляє чудову адгезію до заповнювачів протягом всіх 5 днів. Таким чином, ці результати однозначно вказують на значне поліпшення адгезії асфальту до заповнювачів завдяки додаванню катіонної кремнійорганічної сполуки. ПРИКЛАД 3 Готують зразки дорожнього асфальту (показник пенетрації 60/70 при 25 °C), щоб він містив 0,0 % (тобто, контроль без катіонної кремнійорганічної сполуки) і 0,08 % мас. 3-[диметокси(2гідроксіетокси)силіл]пропілоктадецилдиметил-амонійхлориду (42 % розчин в етиленгліколі). 5 частин таких наповнених асфальтових композицій змішують з 100 частинами заповнювачів Igneous. Суміші отверджують протягом 15 хвилин при 135 °C і потім дають охолодитися до кімнатної температури, після чого проводять випробування зануренням у воду при 40 °C протягом 3 днів. Результати представлені в таблиці 3. Таблиця 3 Години Адгезія, %, контроль (тобто, без кремнійорганічної сполуки) Адгезія, %, з катіонною кремнійорганічною сполукою 4024 92 99 48 90 98 72 87 98 І знову показники процента адгезії нижчі 95 % після випробування зануренням у воду вважають поганими/невдалими. ПРИКЛАД 4 Готують зразки дорожнього асфальту (показник пенетрації 60/70 при 25 °C), щоб він містив 0,0 % (тобто, контроль без катіонної кремнійорганічної сполуки) і 0,08 % мас. 3-[диметокси(2 9 UA 105510 C2 5 10 15 гідроксіетокси)силіл]пропілоктадецилдиметил-амонійхлориду (42 % розчин в етиленгліколі). 5 частин таких наповнених асфальтових композицій змішують з 100 частинами заповнювачів Igneous. Суміші отверджують протягом 15 хвилин при 135 °C і потім дають охолодитися до кімнатної температури. Проводять випробування зануренням у воду при 80 °C протягом 24 годин. Результати показують 98 %-не утримання асфальтового покриття на поверхні заповнювачів у випадку асфальту, що включає катіонну кремнійорганічну сполуку, в порівнянні з менше ніж 85 % на контрольному зразку (тобто, у випадку асфальту, що не включає катіонну кремнійорганічну сполуку). ПРИКЛАД 5 Готують зразки дорожнього асфальту (показник пенетрації 60/70 при 25 °C), щоб він містив 0,0 % (тобто, контроль без катіонної кремнійорганічної сполуки) і 0,08 % мас. 3-[диметокси(2гідроксіетокси)силіл]пропілоктадецилдиметил-амонійхлориду (42 % розчин в етиленгліколі). 3 частини таких наповнених асфальтових композицій змішують з 100 частинами заповнювачів Igneous. Заповнювачі заздалегідь сортують так, щоб 100 % проходило через 22 мм стандартне сито і 100 % утримувалося на 12 мм стандартному ситі. Суміші отверджують протягом 15 хвилин при 135 °C і потім дають охолодитися до кімнатної температури. Проводять випробування зануренням у воду при 40 °C протягом 5 днів. Результати представлені в таблиці 4. 20 Таблиця 4 Дні Адгезія, %, контроль (тобто, без кремнійорганічної сполуки) Адгезія, %, з катіонною кремнійорганічною сполукою 25 30 35 40 45 50 1 2 3 4 5 92 70 60