PROCEDE DE RETICULATION DE COMPOSITIONS PROCESS FOR CROSSLINKING COMPOSITIONS
BITUME/POLYMERE PRESENTANT DES EMISSIONS REDUITESBITUMEN / POLYMER HAVING REDUCED EMISSIONS
D'HYDROGENE SULFUREHYDROGEN SULFIDE
DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA
La présente invention appartient au domaine des bitumes. Plus spécifiquement, elle concerne un procédé de préparation de compositions bitume/polymère réticulées présentant des émissions réduites d'hydrogène sulfuré.The present invention belongs to the field of bitumens. More specifically, it relates to a process for preparing crosslinked bitumen / polymer compositions having reduced hydrogen sulfide emissions.
L'invention concerne également des compositions bitume/polymère comprenant un agent réticulant permettant d'obtenir des compositions bitume/polymère réticulées avec des émissions réduites d'hydrogène sulfuré.The invention also relates to bitumen / polymer compositions comprising a crosslinking agent making it possible to obtain crosslinked bitumen / polymer compositions with reduced hydrogen sulphide emissions.
L'invention concerne aussi l'utilisation d'agents réticulants pour réticuler des compositions bitume/polymère en limitant les émissions d'hydrogène sulfuré. CONTEXTE TECHNIQUE L'utilisation du bitume dans la fabrication de matériaux pour applications routières et industrielles est connue de longue date : le bitume est le principal liant hydrocarboné utilisé dans le domaine de la construction routière ou du génie civil.The invention also relates to the use of crosslinking agents for crosslinking bitumen / polymer compositions by limiting hydrogen sulphide emissions. TECHNICAL BACKGROUND The use of bitumen in the manufacture of materials for road and industrial applications is known for a long time: bitumen is the main hydrocarbon binder used in the field of road construction or civil engineering.
Pour pouvoir être utilisé comme liant dans ces différentes applications, le bitume doit présenter certaines propriétés physico-chimiques et mécaniques. Il est bien connu que les propriétés mécaniques des bitumes purs peuvent être modifiées par l'addition de polymères.To be used as a binder in these different applications, the bitumen must have certain physicochemical and mechanical properties. It is well known that the mechanical properties of pure bitumens can be modified by the addition of polymers.
De nombreux polymères ont été utilisés dans des compositions bitume/polymère, comme par exemple les copolymères de styrène et de butadiène, pour améliorer les propriétés rhéologiques des bitumes purs. Il est également bien connu que les propriétés physico-chimiques des compositions bitume/polymère sont encore améliorées lorsque les polymères sont réticulés au soufre par exemple.Many polymers have been used in bitumen / polymer compositions, such as styrene and butadiene copolymers, to improve the rheological properties of pure bitumens. It is also well known that the physico-chemical properties of the bitumen / polymer compositions are further improved when the polymers are crosslinked with sulfur, for example.
Cependant, lors de la préparation des compositions bitume/polymère réticulées au soufre, la réticulation s'accompagne d'émissions d'hydrogène sulfuré (H2S ou encore sulfure d'hydrogène). Le sulfure d'hydrogène est un gaz incolore et toxique, présentant une odeur caractéristique à très basse concentration. Les contraintes d'ordre environnemental rendent nécessaire la réduction voire la suppression des émissions de sulfure d'hydrogène lors notamment de la réticulation des polymères dans les compositions bitume/polymère.
ART ANTERIEURHowever, during the preparation of sulfur-crosslinked bitumen / polymer compositions, the crosslinking is accompanied by emissions of hydrogen sulfide (H 2 S or hydrogen sulfide). Hydrogen sulfide is a colorless and toxic gas with a characteristic odor at very low concentration. Environmental constraints make it necessary to reduce or even eliminate hydrogen sulphide emissions especially in the crosslinking of polymers in the bitumen / polymer compositions. PRIOR ART
Pour réduire les émissions d'hydrogène sulfuré, de nombreux brevets décrivent l'ajout d'inhibiteurs lors de la réticulation au soufre de compositions bitume/polymère. Dans le brevet FR2254609, un procédé pour réduire l'émission d'hydrogène sulfuré par des mélanges chauds contenant du soufre et du bitume est revendiqué. Pour réduire les émissions d'hydrogène sulfuré, un agent de suppression de l'hydrogène sulfuré est ajouté à un mélange bitume/soufre. Cet agent de suppression est choisi parmi des inhibiteurs à radicaux libres et des catalyseurs rédox.To reduce hydrogen sulphide emissions, numerous patents describe the addition of inhibitors during the sulfur crosslinking of bitumen / polymer compositions. In FR2254609, a process for reducing the emission of hydrogen sulfide by hot mixtures containing sulfur and bitumen is claimed. To reduce hydrogen sulphide emissions, a hydrogen sulphide removal agent is added to a bitumen / sulfur mixture. This suppressing agent is chosen from free radical inhibitors and redox catalysts.
On peut citer par exemple comme inhibiteur à radicaux libres le disulfure de tétraméthylthiuram et comme catalyseur rédox le chlorure de fer.For example, tetramethylthiuram disulfide may be mentioned as free radical inhibitor and iron chloride as redox catalyst.
Dans le brevet EPOl 21377, un procédé de préparation d'un mélange comprenant du bitume et du soufre élémentaire permettant de diminuer le dégagement de sulfure d'hydrogène est décrit. Dans ce procédé, l'agent permettant de diminuer le dégagement de sulfure est un carboxylate ou un naphthénate de métal. Le stéarate de zinc est un des composés préférés.In EP01 21377, a process for preparing a mixture comprising bitumen and elemental sulfur to reduce the evolution of hydrogen sulfide is described. In this process, the agent for decreasing the release of sulfide is a carboxylate or a metal naphthenate. Zinc stearate is one of the preferred compounds.
Dans la demande WO2005059016, des granulés de soufre comprenant un agent supprimant le sulfure d'hydrogène sont décrits. L'agent est choisi parmi des inhibiteurs à radicaux libres et des catalyseurs rédox. L'agent préféré est le chlorure de fer. Dans la demande WO2005065177, un procédé de réduction des émissions de sulfure d'hydrogène est décrit. Dans ce procédé, un sel métallique est ajouté au bitume et au soufre. L'oxyde de zinc est un des composés préférés.In the application WO2005059016, sulfur granules comprising a hydrogen sulfide suppressing agent are described. The agent is selected from free radical inhibitors and redox catalysts. The preferred agent is iron chloride. In the application WO2005065177, a process for reducing hydrogen sulphide emissions is described. In this process, a metal salt is added to the bitumen and sulfur. Zinc oxide is one of the preferred compounds.
Dans le brevet EP0907687, on décrit un procédé de réticulation de compositions bitume/polymère où différents agents de fonctionnalisation sont utilisés. Ces agents de fonctionnalisations sont choisis parmi des polythiolesters carboxyliques et/ou des polythioéthers, rien n'indique que les agents de fonctionnalisation décrits permettent de réduire les émissions d'hydrogène sulfuré. RESUME DE L'INVENTIONPatent EP0907687 describes a process for crosslinking bitumen / polymer compositions in which different functionalization agents are used. These functionalizing agents are chosen from carboxylic polythiolesters and / or polythioethers, there being no indication that the functionalising agents described make it possible to reduce hydrogen sulphide emissions. SUMMARY OF THE INVENTION
Dans ces circonstances, le but de la présente invention est de proposer un nouveau procédé de préparation de compositions bitume/polymère réticulées présentant des émissions réduites d'hydrogène sulfuré, notamment une diminution des émissions d'hydrogène sulfuré dans la première phase du procédé, ledit procédé étant basé sur l'utilisation de nouveaux agents réticulants.In these circumstances, the object of the present invention is to propose a new process for the preparation of crosslinked bitumen / polymer compositions having reduced hydrogen sulphide emissions, in particular a reduction of hydrogen sulphide emissions in the first phase of the process, said method being based on the use of new crosslinking agents.
Un autre objectif de l'invention est de proposer un procédé simple de préparation de compositions bitume/polymère réticulées sans émissions d'hydrogène sulfuré permettant l'obtention de compositions présentant des caractéristiques rhéologiques satisfaisantes notamment au niveau de l'élasticité et de la consistance.Another object of the invention is to provide a simple process for preparing crosslinked bitumen / polymer compositions without hydrogen sulphide emissions making it possible to obtain compositions having satisfactory rheological characteristics, in particular with regard to elasticity and consistency.
Un autre objectif de l'invention est l'utilisation d'agents réticulants permettant la réticulation de compositions bitume/polymère avec des émissions
minimales d'hydrogène sulfuré tout en obtenant des compositions présentant des caractéristiques rhéologiques satisfaisantes notamment au niveau de l'élasticité et de la consistance.Another objective of the invention is the use of crosslinking agents allowing the crosslinking of bitumen / polymer compositions with emissions. of hydrogen sulfide while obtaining compositions having satisfactory rheological characteristics including elasticity and consistency.
Un objectif de l'invention est de proposer de nouvelles compositions bitume/polymère réticulées présentant des caractéristiques rhéologiques équivalentes à des compositions bitume/polymère réticulées au soufre, notamment au niveau de l'élasticité et de la consistance, et présentant des émissions réduites voire nulles d'hydrogène sulfuré, lors de leur réticulation.An object of the invention is to provide novel crosslinked bitumen / polymer compositions having rheological characteristics equivalent to sulfur-crosslinked bitumen / polymer compositions, in particular with regard to elasticity and consistency, and having reduced or even zero emissions. of hydrogen sulphide, during their crosslinking.
L'invention vise un procédé de préparation de compositions bitume/polymère réticulées à émissions réduites d'hydrogène sulfuré, dans lequel on met en contact, en opérant à des températures comprises entre 100°C et 230°C et sous agitation, pendant une durée d'au moins dix minutes, au moins un bitume ou mélange de bitumes avec au moins un polymère et au moins un agent réticulant, ledit agent réticulant étant représenté par la formule générale HS-R-SH où R représente un groupe hydrocarboné, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié, cyclique et/ou aromatique, de 2 à 40 atomes de carbones, comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes, et ne comprenant pas de fonction carbonyle C=O et/ou de fonction carboxylate O-C=O.The invention relates to a process for the preparation of crosslinked bitumen / polymer compositions with reduced emissions of hydrogen sulphide, in which is brought into contact, operating at temperatures between 100 ° C and 230 ° C and with stirring, for a period of time. at least ten minutes, at least one bitumen or mixture of bitumens with at least one polymer and at least one crosslinking agent, said crosslinking agent being represented by the general formula HS-R-SH where R represents a hydrocarbon group, saturated or unsaturated, linear or branched, cyclic and / or aromatic, of 2 to 40 carbon atoms, optionally comprising one or more heteroatoms, and not comprising a carbonyl function C = O and / or carboxylate function OC = O.
De préférence, les hétéroatomes sont des atomes d'oxygène. De préférence, le nombre d'atomes d'oxygène varie de 0 à 5, de préférence dePreferably, the heteroatoms are oxygen atoms. Preferably, the number of oxygen atoms ranges from 0 to 5, preferably from
1 à 4, de préférence de 2 à 3.1 to 4, preferably 2 to 3.
De préférence, le groupe R représente un groupe hydrocarboné, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié, cyclique et/ou aromatique, de 4 à 20 atomes de carbones, de préférence de 6 à 18 atomes de carbones, de préférence de 8 à 12 atomes de carbones.Preferably, the group R represents a hydrocarbon group, saturated or unsaturated, linear or branched, cyclic and / or aromatic, of 4 to 20 carbon atoms, preferably 6 to 18 carbon atoms, preferably 8 to 12 atoms of carbons.
Dans un premier mode de réalisation, le groupe R représente un groupe exclusivement hydrocarboné, saturé, linéaire, de 2 à 40 atomes de carbones, de préférence de 4 à 20 atomes de carbones, de préférence de 6 à 18 atomes de carbones, de préférence de 8 à 12 atomes de carbones. Dans un deuxième mode de réalisation, le groupe R représente un groupe hydrocarboné, saturé, linéaire, comprenant un ou plusieurs hétéroatomes.In a first embodiment, the group R represents an exclusively hydrocarbon-based, saturated, linear group of 2 to 40 carbon atoms, preferably 4 to 20 carbon atoms, preferably 6 to 18 carbon atoms, preferably from 8 to 12 carbon atoms. In a second embodiment, the R group represents a linear saturated hydrocarbon group comprising one or more heteroatoms.
De préférence, le groupe R a pour formule générale -(CH2)m-O-(CH2)n- avec m et n des entiers variant de 1 à 20, de préférence de 2 à 10.Preferably, the group R has the general formula - (CH 2 ) m -O- (CH 2 ) n - with m and n integers varying from 1 to 20, preferably from 2 to 10.
De préférence, le groupe R a pour formule générale -(CH2)p-O-(CH2)q-O- (CH2)r- avec p, q et r des entiers variant de 1 à 10, de préférence de 2 à 6.Preferably, the group R has for the general formula - (CH 2 ) p -O- (CH 2 ) q -O- (CH 2 ) r - with p, q and r integers varying from 1 to 10, preferably from 2 to 6.
Dans un troisième mode de réalisation, le groupe R représente un groupe insaturé, comprenant au moins un noyau aromatique, de préférence au moins deux noyaux aromatiques.
La quantité d'agent réticulant de formule générale HS-R-SH est comprise entre 0,05 et 5% en masse.In a third embodiment, the group R represents an unsaturated group, comprising at least one aromatic ring, preferably at least two aromatic rings. The amount of crosslinking agent of general formula HS-R-SH is between 0.05 and 5% by weight.
Le polymère est un copolymère à base de motifs diène conjugué et de motifs hydrocarbure monovinyl aromatique. Le motif diène conjugué est choisi parmi ceux comportant de 4 à 8 atomes de carbone par monomère, par exemple le butadiène, le 2-méthyl-l,3-butadiène (isoprène), le 2,3-diméthyl-l,3-butadiène, le 1,3-pentadiène et le 1,2-hexadiène, chloroprène, butadiène carboxylé, isoprène carboxylé, en particulier le butadiène et l'isoprène, et leurs mélanges. Le motif hydrocarbure monovinyl aromatique est choisi parmi le styrène, Po- méthyl styrène, le p-méthyl styrène, le p-tert-butyl styrène, le 2,3 diméthyl- styrène, l'α-méthyl styrène, le vinyl naphtalène, le vinyl toluène, le vinyl xylène, et analogues ou leurs mélanges, en particulier le styrène.The polymer is a copolymer based on conjugated diene units and monovinyl aromatic hydrocarbon units. The conjugated diene unit is chosen from those comprising from 4 to 8 carbon atoms per monomer, for example butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene (isoprene), 2,3-dimethyl-1,3-butadiene 1,3-pentadiene and 1,2-hexadiene, chloroprene, carboxylated butadiene, carboxylated isoprene, in particular butadiene and isoprene, and mixtures thereof. The monovinyl aromatic hydrocarbon unit is selected from styrene, p-methyl styrene, p-methyl styrene, p-tert-butyl styrene, 2,3-dimethyl styrene, α-methyl styrene, vinyl naphthalene, vinyl toluene, vinyl xylene, and the like or mixtures thereof, in particular styrene.
La quantité de polymère est comprise entre 0,5 et 20% en masse, de préférence entre 1 et 10%, de préférence entre 2 et 5%.The amount of polymer is between 0.5 and 20% by weight, preferably between 1 and 10%, preferably between 2 and 5%.
Le bitume est choisi parmi les résidus de distillation atmosphérique, les résidus de distillation sous vide, les résidus viscoréduits, les résidus soufflés, les résidus désasphaltés leurs mélanges et leurs combinaisons.The bitumen is selected from atmospheric distillation residues, vacuum distillation residues, visbroken residues, blown residues, deasphalted residues, and mixtures thereof.
Le bitume comprend en outre au moins un fluxant. L'invention concerne aussi, l'utilisation d'un agent réticulant de formule générale HS-R-SH, tel que définit ci-dessus, pour réduire les émissions d'hydrogène sulfuré lors de la préparation de compositions bitume/polymère réticulées.The bitumen further comprises at least one fluxing agent. The invention also relates to the use of a crosslinking agent of general formula HS-R-SH, as defined above, for reducing hydrogen sulphide emissions during the preparation of crosslinked bitumen / polymer compositions.
L'invention concerne aussi, l'utilisation des compositions bitume/polymère réticulées obtenues par le procédé, tel que définit ci-dessus, pour fabriquer un liant bitumineux sous forme anhydre ou sous forme d'une émulsion.The invention also relates to the use of the crosslinked bitumen / polymer compositions obtained by the process, as defined above, for producing a bituminous binder in anhydrous form or in the form of an emulsion.
L'invention concerne aussi, l'utilisation des compositions bitume/polymère réticulées obtenues par le procédé, tel que définit ci-dessus, en mélange avec des granulats pour fabriquer un enduit superficiel, un enrobé à chaud, un enrobé à froid, un enrobé coulé à froid, une grave émulsion, utilisables en tant que couche de base, couche de liaison et/ ou couche de roulement.The invention also relates to the use of the crosslinked bitumen / polymer compositions obtained by the process, as defined above, in admixture with aggregates for producing a surface coating, a hot mix, a cold mix, an asphalt mix. cold cast, a severe emulsion, usable as a base layer, tie layer and / or wearing course.
L'invention concerne aussi, l'utilisation des compositions bitume/polymère réticulées obtenues par le procédé, tel que définit ci-dessus, pour fabriquer un revêtement d'étanchéité, une membrane ou une couche d'imprégnation.The invention also relates to the use of the crosslinked bitumen / polymer compositions obtained by the process, as defined above, for producing a sealing coating, a membrane or an impregnating layer.
L'invention concerne enfin, une composition bitume/polymère comprenant au moins un bitume, au moins un polymère et au moins un agent réticulant de formule générale HS-R-SH où R représente un groupe hydrocarboné, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié, de 2 à 40 atomes de carbones, comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes, de préférence un ou plusieurs atomes d'oxygène, ledit
groupe R excluant la présence d'une fonction carbonyle C=O et/ou carboxylate O- C=O.The invention finally relates to a bitumen / polymer composition comprising at least one bitumen, at least one polymer and at least one crosslinking agent of general formula HS-R-SH where R represents a linear or branched, saturated or unsaturated hydrocarbon-based group, from 2 to 40 carbon atoms, optionally comprising one or more heteroatoms, preferably one or more oxygen atoms, said group R excluding the presence of a carbonyl function C = O and / or carboxylate O-C = O.
De préférence, le nombre d'atomes d'oxygène varie de 0 à 5, de préférence de 1 à 4, de préférence de 2 à 3. De préférence, le groupe R est tel que défini ci-dessus.Preferably, the number of oxygen atoms ranges from 0 to 5, preferably from 1 to 4, preferably from 2 to 3. Preferably, the group R is as defined above.
De préférence, la quantité d'agent réticulant de formule générale HS-R-SH est comprise entre 0,05 et 5% en masse.Preferably, the amount of crosslinking agent of general formula HS-R-SH is between 0.05 and 5% by weight.
De préférence, le polymère est un copolymère à base de motifs diène conjugué et de motifs hydrocarbure monovinyl aromatique. De préférence, le motif diène conjugué est choisi parmi ceux comportant de 4 àPreferably, the polymer is a copolymer based on conjugated diene units and monovinyl aromatic hydrocarbon units. Preferably, the conjugated diene unit is chosen from those comprising from 4 to
8 atomes de carbone par monomère, par exemple le butadiène, le 2-méthyl-l,3- butadiène (isoprène), le 2,3-diméthyl-l,3-butadiène, le 1 ,3-pentadiène et le 1,2- hexadiène, chloroprène, butadiène carboxylé, isoprène carboxylé, en particulier le butadiène et l'isoprène, et leurs mélanges. De préférence, le motif hydrocarbure monovinyl aromatique est choisi parmi le styrène, l'o-méthyl styrène, le p-méthyl styrène, le p-tert-butylstyrène, le 2,3 diméthyl- styrène, l'α-méthyl styrène, le vinyl naphtalène, le vinyl toluène, le vinyl xylène, et analogues ou leurs mélanges, en particulier le styrène.8 carbon atoms per monomer, for example butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene (isoprene), 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene and 1,2 hexadiene, chloroprene, carboxylated butadiene, carboxylated isoprene, in particular butadiene and isoprene, and mixtures thereof. Preferably, the monovinyl aromatic hydrocarbon unit is chosen from styrene, o-methyl styrene, p-methyl styrene, p-tert-butylstyrene, 2,3-dimethylstyrene, α-methylstyrene, vinyl naphthalene, vinyl toluene, vinyl xylene, and the like or mixtures thereof, in particular styrene.
De préférence, la quantité de polymère est comprise entre 0,5 et 20% en masse, de préférence entre 1 et 10%, de préférence entre 2 et 5%.Preferably, the amount of polymer is between 0.5 and 20% by weight, preferably between 1 and 10%, preferably between 2 and 5%.
De préférence, le bitume est choisi parmi les résidus de distillation atmosphérique, les résidus de distillation sous vide, les résidus viscoréduits, les résidus soufflés, les résidus désasphaltés, leurs mélanges et leurs combinaisons.Preferably, the bitumen is selected from atmospheric distillation residues, vacuum distillation residues, visbroken residues, blown residues, deasphalted residues, mixtures thereof and combinations thereof.
De préférence, le bitume comprend en outre au moins un fluxant. DESCRIPTION DETAILLEEPreferably, the bitumen further comprises at least one fluxing agent. DETAILED DESCRIPTION
L'agent réticulant utilisé dans le procédé selon l'invention a pour formule générale HS-R-SH où R représente un groupe hydrocarboné, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié, cyclique et/ou aromatique, de 2 à 40 atomes de carbones, comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes, tels que l'oxygène et ne comprenant pas de fonction carbonyle C=O et/ou de fonction carboxylate O-C=O. L'agent réticulant selon l'invention possède à chacune de ses extrémités, une fonction thiol, permettant de lier les polymères entre eux, séparées par le groupe R définit précédemment.The crosslinking agent used in the process according to the invention has the general formula HS-R-SH where R represents a hydrocarbon group, saturated or unsaturated, linear or branched, cyclic and / or aromatic, of 2 to 40 carbon atoms, optionally comprising one or more heteroatoms, such as oxygen and not comprising a carbonyl function C = O and / or carboxylate function OC = O. The crosslinking agent according to the invention has, at each of its ends, a thiol function, making it possible to bind the polymers together, separated by the group R defined above.
Le groupe R est de préférence un groupe hydrocarboné, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié, cyclique et/ou aromatique, comprenant de 4 à 20 atomes de carbones, de préférence de 6 à 18 atomes de carbones, de préférence de 8 à 12 atomes de carbones.The group R is preferably a hydrocarbon group, saturated or unsaturated, linear or branched, cyclic and / or aromatic, comprising from 4 to 20 carbon atoms, preferably from 6 to 18 carbon atoms, preferably from 8 to 12 atoms. of carbons.
Lorsque le groupe R est substitué par des hétéroatomes, on préfère les atomes d'oxygène. Lorsque le groupe R est substitué par des atomes d'oxygène, le nombre
d'atomes d'oxygène peut varier de un à cinq, de préférence de un à quatre, de préférence de deux à trois.When the R group is substituted by hetero atoms, the oxygen atoms are preferred. When the R group is substituted by oxygen atoms, the number Oxygen atoms can vary from one to five, preferably from one to four, preferably from two to three.
On préfère aussi les groupes R ne comprenant pas de fonctions carbonyle C=O et/ou de fonctions carboxylate O-C=O, comme on peut en trouver par exemple dans les acides carboxyliques ou les esters. En effet, la présence de ces fonctions peut entraîner et/ou augmenter la formation d'hydrogène sulfuré. L'absence de fonctions carbonyle C=O et/ou de fonctions carboxylate O-C=O permet d'obtenir des compositions bitume/polymère réticulées ayant de bonnes propriétés élastiques, notamment en termes de retour élastique et de traction, tout en minimisant les quantités d'hydrogène sulfuré dégagées lors du procédé de préparation desdites compositions bitume/polymère réticulées.Also preferred are R groups which do not include C carbO carbonyl functions and / or O-C =O carboxylate functions, as can be found, for example, in carboxylic acids or esters. Indeed, the presence of these functions can lead to and / or increase the formation of hydrogen sulphide. The absence of carbonyl functional groups C = O and / or carboxylate functions OC = O makes it possible to obtain crosslinked bitumen / polymer compositions having good elastic properties, in particular in terms of springback and traction, while minimizing the amounts of hydrogen sulfide released during the process for preparing said crosslinked bitumen / polymer compositions.
Dans un premier mode de réalisation, le groupe R est un groupe hydrocarboné saturé, ne comportant aucune double liaison. Le groupe R pourra être saturé et linéaire ou saturé et ramifié ; on préfère les groupes R saturés et linéaires. Lorsque le groupe R est un groupe saturé et linéaire, il peut comporter ou non des hétéroatomes, tels que l'oxygène. Lorsque le groupe R ne comporte pas d'hétéroatomes, le groupe R est un groupe saturé, exclusivement hydrocarboné.In a first embodiment, the group R is a saturated hydrocarbon group having no double bond. The R group may be saturated and linear or saturated and branched; saturated and linear R groups are preferred. When the R group is a saturated and linear group, it may or may not include heteroatoms, such as oxygen. When the group R does not contain heteroatoms, the group R is a saturated, exclusively hydrocarbon group.
On préfère d'une part, les groupes R saturés, linéaires, exclusivement hydrocarbonés, de 2 à 40 atomes de carbones, de préférence de 4 à 20 atomes de carbones, de préférence de 6 à 18 atomes de carbones, de préférence de 8 à 12 atomes de carbones. Lorsque R est un groupe exclusivement hydrocarboné, saturé, linéaire, les agents réticulants selon l'invention sont par exemple, le 1,2 éthanedithiol, le 1,3 propanedithiol, le 1,4 butanedithiol, le 1,5 pentanedithiol, le 1,6 hexanedithiol, le 1,7 heptanedithiol, le 1,8 octanedithiol. L'agent réticulant préféré est le 1,8 octanedithiol où R est un groupe exclusivement hydrocarboné, saturé, linéaire de 8 atomes de carbones.On the one hand, saturated, linear, exclusively hydrocarbon-based R groups of 2 to 40 carbon atoms, preferably 4 to 20 carbon atoms, preferably 6 to 18 carbon atoms, preferably 8 to 18 carbon atoms, are preferred. 12 carbon atoms. When R is a hydrocarbon-only, saturated, linear group, the crosslinking agents according to the invention are, for example, 1,2-ethanedithiol, 1,3-propanedithiol, 1,4-butanedithiol, 1,5-pentanedithiol, 1, Hexanedithiol, 1,7 heptanedithiol, 1,8 octanedithiol. The preferred crosslinking agent is 1.8 octanedithiol where R is a saturated, linear hydrocarbon-only group of 8 carbon atoms.
On préfère d'autre part, les groupes R saturés, linéaires, comprenant un ou plusieurs hétéroatomes, tels que l'oxygène. De préférence, le groupe R est substitué par un atome ou deux atomes d'oxygène. Lorsque le groupe R est substitué par un seul atome d'oxygène, l'agent réticulant HS-R-SH a pour formule générale HS-(CH2)m-O-(CH2)n-SH avec R représentant le groupe -(CH2)m-O-(CH2)n- avec n et m des entiers variant de 1 à 20, de préférence de 2 à 10. On peut citer par exemple le bis-(2-mercaptoéthyl)éther, le bis-(3-mercaptoéthyl)éther, le bis-(4-mercaptoéthyl)éther respectivement avec m et n ayant une valeur de 2, 3 et 4. On peut aussi citer par exemple le (2-mercaptoéthyl) (3-mercaptobutyl)éther avec m ayant une valeur de 2 et mn une valeur de 3 ; le (2- mercaptoéthyl) (4-mercaptobutyl)éther avec m ayant une valeur de 2 et n une valeur de 4.
Lorsque le groupe R est substitué par deux atomes d'oxygène l'agent réticulant HS-R-SH a pour formule générale HS-(CH2)p-O-(CH2)q-O-(CH2)r-SH avec R représentant le groupe -(CH2)p-O-(CH2)q-O-(CH2)r- avec p, q et r des entiers variant de 1 à 10, de préférence de 2 à 6. Des agents réticulants préférés sont tels que p et r ont une valeur de 2 et q une valeur de 1 , ou p, q et r ont une valeur de 2 (comme par exemple dans le l,8-dimercapto-3,6-dioxaoctane).On the other hand, saturated, linear R groups comprising one or more heteroatoms, such as oxygen, are preferred. Preferably, the group R is substituted by one or two oxygen atoms. When the group R is substituted by a single oxygen atom, the crosslinking agent HS-R-SH has the general formula HS- (CH 2 ) m -O- (CH 2 ) n -SH with R representing the group - (CH 2 ) m -O- (CH 2 ) n - with n and m integers varying from 1 to 20, preferably from 2 to 10. For example, bis (2-mercaptoethyl) ether, bis - (3-mercaptoethyl) ether, bis- (4-mercaptoethyl) ether with m and n respectively having a value of 2, 3 and 4. Mention may also be made, for example, of (2-mercaptoethyl) (3-mercaptobutyl) ether with m having a value of 2 and min a value of 3; (2-mercaptoethyl) (4-mercaptobutyl) ether with m having a value of 2 and n being a value of 4. When the group R is substituted by two oxygen atoms, the crosslinking agent HS-R-SH has the general formula HS- (CH 2 ) pO- (CH 2 ) q -O- (CH 2 ) r -SH with R representing the group - (CH 2 ) p -O- (CH 2 ) q -O- (CH 2) r - with p, q and r integers varying from 1 to 10, preferably from 2 to 6. Preferred crosslinking agents are such that p and r are 2 and q are 1, or p, q and r are 2 (as for example in 1,8-dimercapto-3,6-dioxaoctane).
Dans un deuxième mode de réalisation, le groupe R est un groupe insaturé. Le groupe R peut comporter une ou plusieurs doubles liaisons, le long d'une chaîne carbonée ou bien dans des cycles de 5 à 6 atomes de carbones par exemple. Le groupe R peut aussi être aromatique, c'est-à-dire comprendre au moins un noyau aromatique. Le groupe R comprend au moins un noyau aromatique, de préférence au moins deux noyaux aromatiques.In a second embodiment, the group R is an unsaturated group. The group R can comprise one or more double bonds, along a carbon chain or in rings of 5 to 6 carbon atoms, for example. The R group may also be aromatic, that is to say comprise at least one aromatic ring. The group R comprises at least one aromatic ring, preferably at least two aromatic rings.
Lorsque le groupe R comprend un seul noyau aromatique, les agents réticulants préférés sont le benzène- 1,2-dithiol, le benzène-l,3-dithiol, le benzène- 1,4-dithiol ou le toluène-3 ,4-dithiol .When the R group comprises a single aromatic ring, the preferred crosslinking agents are benzene-1,2-dithiol, benzene-1,3-dithiol, benzene-1,4-dithiol or toluene-3,4-dithiol. .
Le groupe R peut aussi comprendre au moins 2 noyaux aromatiques. Les noyaux aromatiques du groupe R pourront être condensés ou non, ils sont de préférence vicinaux. Ils pourront être éventuellement substitués par des groupes alkyles ou alkoxy. Lorsque le groupe R comprend deux noyaux aromatiques vicinaux, un des agents réticulants préféré est le biphenyl-4,4'-dithiol.The group R may also comprise at least 2 aromatic rings. The aromatic nuclei of the R group may be condensed or not, they are preferably vicinal. They may be optionally substituted with alkyl or alkoxy groups. When the group R comprises two vicinal aromatic rings, one of the preferred crosslinking agents is biphenyl-4,4'-dithiol.
La quantité d'agent réticulant mise en oeuvre dans le procédé de l'invention est comprise entre 0,05 et 5% en masse, de préférence entre 0,1 et 2%, de préférence entre 0,2 et 1 %, de préférence entre 0,3 et 0,5% en masse.The amount of crosslinking agent used in the process of the invention is between 0.05 and 5% by weight, preferably between 0.1 and 2%, preferably between 0.2 and 1%, preferably between 0.3 and 0.5% by weight.
On pourra envisager d'utiliser les agents réticulants tels que définis ci-dessus pris seuls ou en mélange.It is possible to envisage using the crosslinking agents as defined above, taken alone or as a mixture.
Les polymères utilisables dans le procédé selon l'invention sont les polymères classiquement utilisables dans le domaine des bitumes/polymères comme par exemple les polybutadiènes, les polyisoprènes, les caoutchoucs butyle, les polyacrylates, les polyméthacrylates, les polychloroprènes, les polynorbomènes, les polybutènes, les polyisobutènes, les polyoléfines telles que les polyéthylènes ou les polyéthylènes haute densité, les polypropylènes, les copolymères d'éthylène et d'acétate de vinyle, les copolymères d'éthylène et d'acrylate de méthyle, les copolymères d'éthylène et d'acrylate de butyle, les copolymères d'éthylène et d'anhydride maléique, les copolymères d'éthylène et de métacrylate de glycidyle, les copolymères d'éthylène et d'acrylate de glycidyle, les copolymères d'éthylène et de propène, les terpolymères éthylène/propène/diène (EPDM), les terpolymères acrylonitrile/butadiène/styrène (ABS), les terpolymères éthylène/acrylate ou méthacrylate d'alkyle/acrylate ou méthacrylate de glycidyle et notamment terpolymère éthylène/acrylate de méthyle/méthacrylate de glycidyle et terpolymères
éthylène /acrylate ou méthacrylate d'alkyle/anhydride maléique et notamment terpolymère éthylène/acrylate de butyle/anhydride maléique.The polymers that can be used in the process according to the invention are the polymers that can be used in the field of bitumens / polymers, such as, for example, polybutadienes, polyisoprenes, butyl rubbers, polyacrylates, polymethacrylates, polychloroprenes, polynorbomenes, polybutenes, polyisobutenes, polyolefins such as polyethylenes or high density polyethylenes, polypropylenes, copolymers of ethylene and vinyl acetate, copolymers of ethylene and methyl acrylate, copolymers of ethylene and butyl acrylate, copolymers of ethylene and maleic anhydride, copolymers of ethylene and glycidyl methacrylate, copolymers of ethylene and glycidyl acrylate, copolymers of ethylene and propene, ethylene terpolymers / propene / diene (EPDM), acrylonitrile / butadiene / styrene terpolymers (ABS), ethylene / acr terpolymers alkyl ylate or methacrylate / acrylate or glycidyl methacrylate and especially ethylene terpolymer / methyl acrylate / glycidyl methacrylate and terpolymers ethylene / alkyl acrylate or methacrylate / maleic anhydride and especially ethylene terpolymer / butyl acrylate / maleic anhydride.
Les polymères peuvent également être les polymères décrits dans les brevets EPl 572807, EP0837909 et EPl 576058 de la société demanderesse. Les polymères préférés sont les copolymères à base de motifs diène conjugué et de motifs hydrocarbure monovinyl aromatique. Les polymères selon l'invention comprennent un ou plusieurs copolymères à base de motifs diène conjugué et de motifs hydrocarbure monovinyl aromatique.The polymers may also be the polymers described in EPl 572807, EP0837909 and EPl 576058 of the applicant company. Preferred polymers are copolymers based on conjugated diene units and monovinyl aromatic hydrocarbon units. The polymers according to the invention comprise one or more copolymers based on conjugated diene units and monovinyl aromatic hydrocarbon units.
Le diène conjugué est choisi parmi ceux comportant de 4 à 8 atomes de carbone par monomère, par exemple le butadiène, le 2-méthyl-l,3-butadiène (isoprène), leThe conjugated diene is chosen from those comprising from 4 to 8 carbon atoms per monomer, for example butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene (isoprene),
2,3-diméthyl-l,3-butadiène, le 1,3-pentadiène et le 1 ,2-hexadiène, chloroprène, butadiène carboxylé, isoprène carboxylé, en particulier le butadiène et l' isoprène, et leurs mélanges.2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene and 1,2-hexadiene, chloroprene, carboxylated butadiene, carboxylated isoprene, especially butadiene and isoprene, and mixtures thereof.
L'hydrocarbure monovinyl aromatique est choisi parmi le styrène, l'o-méthyl styrène, le p-méthyl styrène, le p-tert-butylstyrène, le 2,3 diméthyl- styrène, Pa- méthyl styrène, le vinyl naphtalène, le vinyl toluène, le vinyl xylène, et analogues ou leurs mélanges, en particulier le styrène.The monovinyl aromatic hydrocarbon is selected from styrene, o-methyl styrene, p-methyl styrene, p-tert-butyl styrene, 2,3-dimethyl styrene, p-methyl styrene, vinyl naphthalene, vinyl toluene, vinyl xylene, and the like or mixtures thereof, in particular styrene.
Plus particulièrement, le polymère consiste en un ou plusieurs copolymères choisis parmi les copolymères séquences, de styrène et de butadiène, de styrène et d'isoprène, de styrène et de chloroprène, de styrène et de butadiène carboxylé ou encore de styrène et d'isoprène carboxylé. Un polymère préféré est un copolymère à base de motifs butadiène et de motifs styrène tel que le copolymère bloc styrène/butadiène SB ou le copolymère bloc styrène/butadiène/styrène SBS.More particularly, the polymer consists of one or more copolymers chosen from block copolymers of styrene and butadiene, styrene and isoprene, styrene and chloroprene, styrene and carboxylated butadiene or even styrene and isoprene. carboxyl. A preferred polymer is a copolymer based on butadiene units and styrene units such as styrene / butadiene block copolymer SB or styrene / butadiene / styrene block copolymer SBS.
Le copolymère de styrène et de diène conjugué, en particulier le copolymère de styrène et de butadiène, possède avantageusement une teneur pondérale en styrène allant de 5 à 50%, de préférence de 20 à 50%.The styrene-conjugated diene copolymer, in particular the styrene-butadiene copolymer, advantageously has a weight content of styrene ranging from 5 to 50%, preferably from 20 to 50%.
Le copolymère de styrène et de diène conjugué, en particulier le copolymère de styrène et de butadiène, possède avantageusement une teneur pondérale en butadiène (1-2 et 1-4) allant de 50 à 95%. Le copolymère de styrène et de diène conjugué, en particulier le copolymère de styrène et de butadiène, possède avantageusement une teneur pondérale en butadiène 1-2 allant de 5 à 70%. Les motifs butadiène 1-2 sont les motifs qui résultent de la polymérisation via l'addition 1-2 des motifs butadiène.The copolymer of styrene and conjugated diene, in particular the styrene-butadiene copolymer, advantageously has a weight content of butadiene (1-2 and 1-4) ranging from 50 to 95%. The copolymer of styrene and conjugated diene, in particular the styrene-butadiene copolymer, advantageously has a weight content of butadiene 1-2 ranging from 5 to 70%. The 1,2-butadiene units are the units which result from the polymerization via the 1-2 addition of the butadiene units.
La masse moléculaire moyenne du copolymère de styrène et de diène conjugué, et notamment celle du copolymère de styrène et de butadiène, peut être comprise, par exemple, entre 10 000 et 500 000, de préférence entre 50 000 et 200 000 et plus préférentiellement de 50 000 à 150 000 daltons.
La quantité de polymère mise en oeuvre dans le procédé de l'invention est comprise entre 0,5 et 20% en masse, de préférence entre 1 et 10%, de préférence entre 2 et 5%.The average molecular weight of the styrene-conjugated diene copolymer, and in particular that of the styrene-butadiene copolymer, may be, for example, between 10,000 and 500,000, preferably between 50,000 and 200,000, and more preferably between 50,000 to 150,000 daltons. The amount of polymer used in the process of the invention is between 0.5 and 20% by weight, preferably between 1 and 10%, preferably between 2 and 5%.
Les bitumes utilisés dans le procédé de l'invention sont des bitumes issus de différentes origines. On peut citer tout d'abord les bitumes d'origine naturelle, ceux contenus dans des gisements de bitume naturel, d'asphalte naturel ou les sables bitumineux.The bitumens used in the process of the invention are bitumens from different origins. We can first mention bitumen of natural origin, those contained in deposits of natural bitumen, natural asphalt or oil sands.
Les bitumes selon l'invention sont aussi les bitumes provenant du raffinage du pétrole brut. Les bitumes proviennent de la distillation atmosphérique et/ou sous vide du pétrole. Ces bitumes pouvant être éventuellement soufflés, viscoréduits et/ou désasphaltés. Les bitumes peuvent être des bitumes de grade dur ou de grade mou. Les différents bitumes obtenus par les procédés de raffinage peuvent être combinés entre eux pour obtenir le meilleur compromis technique.The bitumens according to the invention are also bitumens derived from the refining of crude oil. Bitumens come from the atmospheric and / or vacuum distillation of oil. These bitumens can be optionally blown, vis-reduced and / or deasphalted. The bitumens may be hard grade or soft grade bitumens. The different bitumens obtained by the refining processes can be combined with one another to obtain the best technical compromise.
Les bitumes utilisés peuvent également être des bitumes fluxés par addition de solvants volatils, de fluxants d'origine pétrolière, de fluxants carbochimiques et/ou de fluxants d'origine végétale.The bitumens used may also be fluxed bitumens by addition of volatile solvents, petroleum fluxes, carbochemical fluxes and / or fluxes of vegetable origin.
On peut aussi utiliser des bitumes synthétiques également appelés bitumes clairs, pigmentables ou colorables. Ces bitumes contiennent peu ou pas d'asphaltènes et peuvent être par conséquent colorés. Ces bitumes synthétiques sont à base de résine de pétrole et/ou de résine indène-coumarone et d'huile lubrifiante comme décrit par exemple dans le brevet EPl 79510. EXEMPLES Composition bitumineuse Tj^ (témoin)It is also possible to use synthetic bitumens also called clear, pigmentable or colorable bitumens. These bitumens contain little or no asphaltenes and can therefore be colored. These synthetic bitumens are petroleum resin and / or coumarone-indene resin and lubricating oil as described for example in patent EPl 79510. EXAMPLES bituminous composition T j ^ (control)
On prépare une composition bitumineuse témoin T1 dans laquelle le polymère n'est pas réticulé (mélange physique bitume et polymère).A control bituminous composition T 1 is prepared in which the polymer is not crosslinked (physical mixture of bitumen and polymer).
La composition bitumineuse témoin Ti est préparée de la manière suivante :The bituminous control composition Ti is prepared in the following manner:
On introduit dans un réacteur hermétique de 2 litres sous agitation (300 tours/min) et à 195°C:The mixture is introduced into a hermetic reactor of 2 liters with stirring (300 rpm) and at 195 ° C:
- 95% en masse d'un bitume de distillation directe de pénétrabilité 50 1/10 mm selon la norme NF EN 1426 et- 95% by weight of a direct distillation bitumen of penetration 50 1/10 mm according to standard NF EN 1426 and
- 5% en masse d'un copolymère séquence styrène/butadiène, à 25% en poids de styrène et à 75% en poids de butadiène ayant une masse moléculaire en poids, Mw de l28 000 Dalton.5% by weight of a styrene / butadiene block copolymer, 25% by weight of styrene and 75% by weight of butadiene having a weight-average molecular weight, Mw of 128,000 Dalton.
Le mélange est agité à 300 tours/min et chauffé à 195°C pendant 2 heures. Les quantités utilisées sont les suivantes : 1772,2 grammes de bitume et 93,3 grammes de copolymère séquence styrène/butadiène. Composition bitumineuse T2 (témoin)The mixture is stirred at 300 rpm and heated at 195 ° C for 2 hours. The amounts used are as follows: 1772.2 grams of bitumen and 93.3 grams of styrene / butadiene block copolymer. Bituminous composition T 2 (control)
On prépare une composition bitumineuse témoin T2 dans laquelle le polymère est réticulé au soufre (vulcanisation).
La composition bitumineuse témoin T2 est préparée de la manière suivante : On introduit dans un réacteur hermétique de 2 litres sous agitation (300 tours/min) et à 195°C:A control bituminous composition T 2 in which the polymer is crosslinked with sulfur (vulcanization) is prepared. The bituminous control composition T 2 is prepared in the following manner: The mixture is introduced into a hermetic reactor of 2 liters with stirring (300 rpm) and at 195 ° C:
- 94,87 % en masse d'un bitume de distillation directe de pénétrabilité 50 1/10 mm selon la norme NF EN 1426 et- 94.87% by weight of a direct distillation bitumen of penetration 50 1/10 mm according to standard NF EN 1426 and
- 5 % en masse d'un copolymère séquence styrène/butadiène, à 25% en poids de styrène et à 75% en poids de butadiène ayant une masse moléculaire en poids, Mw de l28 000 Dalton.5% by weight of a styrene / butadiene block copolymer, 25% by weight of styrene and 75% by weight of butadiene having a weight-average molecular weight, Mw of 128,000 Dalton.
Le mélange bitume/polymère est agité à 300 tours/min et chauffé à 195°C pendant environ 2 heures.The bitumen / polymer mixture is stirred at 300 rpm and heated at 195 ° C for about 2 hours.
On ajoute ensuite 0,13 % en masse de soufre (soufre en fleur). Le mélange est agité à 300 tours/min et chauffé à 195°C pendant 2 heures. Les quantités utilisées sont les suivantes : 1037,1 grammes de bitume, 54,7 grammes de copolymère séquence styrène/butadiène et 1 ,42 grammes de soufre. Composition bitumineuse T^ (témoin)0.13% by weight of sulfur (flower sulfur) is then added. The mixture is stirred at 300 rpm and heated at 195 ° C for 2 hours. The amounts used are as follows: 1037.1 grams of bitumen, 54.7 grams of styrene / butadiene block copolymer and 1.42 grams of sulfur. Bituminous composition T ^ (control)
On prépare une composition bitumineuse témoin T3 dans laquelle le polymère est réticulé avec de l'acide dimercaptosuccinique de formule générale HS- CH2(COOH)-CH2(COOH)-SH.A control bituminous composition T 3 is prepared in which the polymer is crosslinked with dimercaptosuccinic acid of general formula HS-CH 2 (COOH) -CH 2 (COOH) -SH.
La composition bitumineuse témoin T3 est préparée de la manière suivante : On introduit dans un réacteur hermétique de 2 litres sous agitation (300 tours/min) et à 195°C:The bituminous control composition T 3 is prepared in the following manner: The following is introduced into a hermetic reactor of 2 liters with stirring (300 rpm) and at 195 ° C:
- 94,87 % en masse d'un bitume de distillation directe de pénétrabilité 50 1/10 mm selon la norme NF EN 1426 et- 94.87% by weight of a direct distillation bitumen of penetration 50 1/10 mm according to standard NF EN 1426 and
- 5 % en masse d'un copolymère séquence styrène/butadiène, à 25% en poids de styrène et à 75% en poids de butadiène ayant une masse moléculaire en poids,5% by weight of a styrene / butadiene block copolymer, 25% by weight of styrene and 75% by weight of butadiene having a weight-average molecular weight,
Mw de l28 000 Dalton.Mw of l28,000 Dalton.
Le mélange bitume/polymère est agité à 300 tours/min et chauffé à 195°C pendant environ 2 heures.The bitumen / polymer mixture is stirred at 300 rpm and heated at 195 ° C for about 2 hours.
On ajoute ensuite 0,13 % en masse d'acide dimercaptosuccinique. Le mélange est agité à 300 tours/min et chauffé à 195°C pendant 2 heures.0.13% by weight of dimercaptosuccinic acid is then added. The mixture is stirred at 300 rpm and heated at 195 ° C for 2 hours.
Les quantités utilisées sont les suivantes : 1082,4 grammes de bitume, 57,05 grammes de copolymère séquence styrène/butadiène et 1,47 grammes d'acide dimercaptosuccinique. Composition bitumineuse T4 (témoin) On prépare une composition bitumineuse témoin T4 dans laquelle le polymère est réticulé avec du β-mercaptoproprionate de pentaerythrityle de formule générale C[CH2OOCCH2CH2SH]4.The amounts used were as follows: 1082.4 grams of bitumen, 57.05 grams of styrene / butadiene block copolymer, and 1.47 grams of dimercaptosuccinic acid. Bituminous composition T 4 (control) a bituminous composition indicator T 4 is prepared in which the polymer is crosslinked with β-mercaptoproprionate pentaerythrityl of general formula C [CH 2 OOCCH 2 CH 2 SH] 4.
La composition bitumineuse témoin T4 est préparée de la manière suivante :
On introduit dans un réacteur hermétique de 2 litres sous agitation (300 tours/min) et à 195°C:The bituminous control composition T 4 is prepared as follows: The mixture is introduced into a hermetic reactor of 2 liters with stirring (300 rpm) and at 195 ° C:
- 94,87 % en masse d'un bitume de distillation directe de pénétrabilité 50 1/10 mm selon la norme NF EN 1426 et - 5 % en masse d'un copolymère séquence styrène/butadiène, à 25% en poids de styrène et à 75% en poids de butadiène ayant une masse moléculaire en poids, Mw de l28 000 Dalton.94.87% by weight of a direct distillation bitumen with a penetration of 50 1/10 mm according to standard NF EN 1426 and -5% by weight of a styrene / butadiene block copolymer at 25% by weight of styrene and to 75% by weight of butadiene having a weight average molecular weight, M w of 128,000 Dalton.
Le mélange bitume/polymère est agité à 300 tours/min et chauffé à 195°C pendant environ 2 heures. On ajoute ensuite 0,13 % en masse β-mercaptoproprionate de pentaerythrityle.The bitumen / polymer mixture is stirred at 300 rpm and heated at 195 ° C for about 2 hours. 0.13% by mass β-mercaptoproprionate pentaerythrityl is then added.
Le mélange est agité à 300 tours/min et chauffé à 195°C pendant 2 heures. Les quantités utilisées sont les suivantes : 1101,96 grammes de bitume, 58,08 grammes de copolymère séquence styrène/butadiène et 1,51 grammes de β- mercaptoproprionate de pentaerythrityle. Compositions bitumineuses selon l'invention Cj- à CsThe mixture is stirred at 300 rpm and heated at 195 ° C for 2 hours. The amounts used are as follows: 1101.96 grams of bitumen, 58.08 grams of styrene / butadiene block copolymer and 1.51 grams of pentaerythrityl β-mercaptopropionate. Bituminous compositions according to the invention Cj-Cs
On prépare plusieurs compositions bitumineuses selon l'invention Ci à Cg en utilisant différents agents réticulants (avec différents groupes R), à différentes concentrations.Several bituminous compositions according to the invention are prepared using different crosslinking agents (with different R groups) at different concentrations.
Les compositions bitumineuses selon l'invention Ci à C8 sont préparées de la manière suivante :The bituminous compositions according to the invention Ci to C 8 are prepared in the following manner:
On introduit dans un réacteur hermétique de 2 litres sous agitation (300 tours/min) et à 195°C:The mixture is introduced into a hermetic reactor of 2 liters with stirring (300 rpm) and at 195 ° C:
- le bitume de distillation directe de pénétrabilité 50 1/10 mm selon la norme NF EN 1426 et - le copolymère séquence styrène/butadiène, à 25% en poids de styrène et àthe direct distillation bitumen of penetration 50 1/10 mm according to the standard NF EN 1426 and the block copolymer styrene / butadiene, at 25% by weight of styrene and at
75% en poids de butadiène ayant une masse moléculaire en poids, Mw de 128 000 Dalton.75% by weight of butadiene having a weight-average molecular weight, Mw of 128,000 Dalton.
Le mélange est agité à 300 tours/min et chauffé à 195°C pendant environ 2 heures. On ajoute ensuite l'agent réticulant HS-R-SH.The mixture is stirred at 300 rpm and heated at 195 ° C for about 2 hours. The crosslinking agent HS-R-SH is then added.
Le mélange est agité à 300 tours/min et chauffé à 195°C pendant 2 heures. Dans le tableau I ci-dessous, sont indiquées les natures chimiques des différents agents réticulants HS-R-SH utilisés :
Tableau IThe mixture is stirred at 300 rpm and heated at 195 ° C for 2 hours. In Table I below, the chemical natures of the different HS-R-SH crosslinking agents used are indicated: Table I
L'agent réticulant est introduit à différentes concentrations (de 0,05 % à 0,3% en masse). Le copolymère séquence styrène/butadiène est toujours introduit à raison de 5% en masse. Le bitume étant introduit pour arriver à un total de 100% en masse. Les quantités en pourcentages (pour l'agent réticulant) et en grammes (pour les trois constituants) utilisées sont indiquées dans le tableau II ci-dessous :The crosslinking agent is introduced at different concentrations (from 0.05% to 0.3% by weight). The styrene / butadiene block copolymer is always introduced at a rate of 5% by weight. The bitumen being introduced to arrive at a total of 100% by mass. The amounts in percentages (for the crosslinking agent) and in grams (for the three constituents) used are shown in Table II below:
Tableau IITable II
Le Tableau III ci-après présente les caractéristiques physiques des compositions bitume/polymère réticulées selon l'invention Cj à C8 et le Tableau IV ci-après présente les caractéristiques physiques des compositions bitume/polymère témoins Ti à T4.
Table III below presents the physical characteristics of the crosslinked bitumen / polymer compositions according to the invention Cj to C 8 and Table IV below shows the physical characteristics of the bitumen / polymer control compositions Ti to T 4 .
Tableau IIITable III
(1) Selon la norme NF EN 1426. (1) According to standard NF EN 1426.
^2) Température Bille et Anneau, selon la norme NF ENl 427.^ 2) Ball and Ring temperature, according to NF ENl 427 standard.
(3) Retour élastique à 25°C selon la norme NF EN 13398. (3) Elastic return at 25 ° C according to standard NF EN 13398.
(4) Test de traction à 5°C, selon la norme NF EN 13587, avec une vitesse d'étirement de 500 mm/min. (4) Tensile test at 5 ° C, according to standard NF EN 13587, with a stretching speed of 500 mm / min.
(5) L'essai de gélification consiste à laisser une boite de lkg de liant à 180°C pendant 14 jours. A chaque temps de mesure, on plonge une baguette de bois dans la boite et on examine la façon dont s'écoule le liant. Une échelle de 0 à 4 permet de décrire l'état du liant. (5) The gelling test consists in leaving a box of 1 kg of binder at 180 ° C. for 14 days. At each measurement time, a wooden stick is dipped into the box and the way in which the binder flows is examined. A scale of 0 to 4 is used to describe the state of the binder.
- SO: liant fluide, s'écoule goutte à goutte- SO: fluid binder, flows drip
- Sl : liant liquide, s'écoule en un mince filet continu- Sl: liquid binder, flows in a thin continuous stream
- S2: liant visqueux, s'écoule en un large filet continu- S2: viscous binder, flows in a large continuous stream
- S3: liant très visqueux, s'écoule en une nappe- S3: very viscous binder, flows into a tablecloth
- S4: liant solide
Tableau IV- S4: solid binder Table IV
(1) à (5) Voir Tableau III (1) to (5) See Table III
Au vu des résultats rassemblés dans les tableaux IH et IV, nous pouvons faire les remarques suivantes :In view of the results gathered in Tables 1H and IV, we can make the following remarks:
L'ensemble des agents réticulants décrits selon l'invention permet de réticuler les compositions bitume/polymère. En effet les valeurs de Température Bille et Anneau, pénétrabilité, retour élastique, traction des compositions Ci à C8 sont proches de celles du témoin T2. La réticulation des compositions C] à C8 conduit à une augmentation de la consistance (augmentation de la température Bille et Anneau et diminution de la pénétrabilité).The set of crosslinking agents described according to the invention makes it possible to crosslink the bitumen / polymer compositions. Indeed the values of Ball and Ring Temperature, penetrability, springback, tensile compositions Ci to C 8 are close to those of the control T 2 . The crosslinking of the compositions C 1 to C 8 leads to an increase in the consistency (increase of the ball and ring temperature and decrease of the penetrability).
La réticulation des compositions Ci à C8 conduit à une amélioration des caractéristiques d'élasticité (augmentation de l'élongation en traction et de la contrainte à l'élongation maximale, augmentation du retour élastique). La réticulation des compositions T3 et T» n'est pas optimale comme en témoignent les valeurs de retour élastique proches de celle de la composition T]. Les compositions C1 à C8 sont stables et ne gélifient pas. Lorsqu'on introduit l'agent réticulant dans le mélange bitume/polymère, la réticulation du copolymère dans le bitume démarre. Elle s'accompagne pour la réticulation au soufre de dégagements d'hydrogène sulfuré. Pour évaluer la quantité d'hydrogène sulfuré dégagées lors de la réticulation avec les agents HS-R-SH selon l'invention, les dégagements d'hydrogène sulfuré sont mesurés en phase gazeuse à l'aide d'une sonde placée dans le milieu réactionnel, pendant 2 heures. A des temps donnés (5 min, 10 min, 20 min, 60 min, 120 min), on calcule en pourcentage les diminutions d'émissions d'H2S obtenues lors de la réticulation de
deux compositions bitumineuses selon l'invention (Ci et C5) par rapport au témoin T2 et les diminutions d'émissions d'H2S obtenues lors de la réticulation des deux compositions bitumineuses témoin T3 et T4 par rapport au témoin T2 (Tableau V).The crosslinking of the compositions C 1 to C 8 leads to an improvement of the elasticity characteristics (increase of the tensile elongation and of the stress at the maximum elongation, increase of the elastic return). The crosslinking of compositions T 3 and T 2 is not optimal, as evidenced by the springback values close to that of composition T 1. Compositions C 1 to C 8 are stable and do not gel. When introducing the crosslinking agent into the bitumen / polymer mixture, the crosslinking of the copolymer in the bitumen starts. It is accompanied for the sulfur crosslinking releases of hydrogen sulfide. To evaluate the amount of hydrogen sulphide released during the crosslinking with the HS-R-SH agents according to the invention, the hydrogen sulphide releases are measured in the gas phase using a probe placed in the reaction medium. , during 2 hours. At given times (5 min, 10 min, 20 min, 60 min, 120 min), the decreases in H 2 S emissions obtained during crosslinking are calculated as a percentage. two bituminous compositions according to the invention (Ci and C 5 ) relative to the control T 2 and the decreases in H 2 S emissions obtained during the crosslinking of the two control bituminous compositions T 3 and T 4 relative to the control T 2 (Table V).
Tableau VTable V
On constate une diminution importante des dégagements d'H2S pour les compositions C1 et C5. Ainsi par exemple pour Cj et C5 à 10 minutes, la diminution des émissions d'H2S est de 97% par rapport au témoin T2. Les compositions C6, C7 et C8 testées dans les mêmes conditions montrent de la même façon une très nette diminution des dégagements d' H2S par rapport à la composition T2.There is a significant decrease in releases of H 2 S for compositions C 1 and C 5 . Thus for example for Cj and C 5 to 10 minutes, the reduction of H 2 S emissions is 97% compared to the control T 2 . Compositions C 6, C 7 and C 8 tested under the same conditions show the same way a sharp decrease in clearance of H 2 S with respect to the composition T 2.
Les dégagements d'H2S sont par contre beaucoup plus importants dans le procédé de préparation de la composition T3 (il n'y a pas une diminution des quantités d'hydrogène sulfuré, mais une augmentation par rapport à T2). Les dégagements d'H2S dans le procédé de préparation de la composition T4 sont moins importants que dans celui de T2 de 5 minutes à 20 minutes comme pour le procédé selon l'invention, mais de 60 minutes à 120 minutes, le procédé selon l'invention permet de diminuer plus nettement les dégagements d'H2S. De plus, il semble que, d'après la valeur du retour élastique de la composition C4, celle-ci ne soit pas aussi bien réticulée que les compositions Ci à C8 (valeur de 57 % contre de valeurs de 73% à 85%).The releases of H 2 S are, on the other hand, much more important in the process for preparing the composition T 3 (there is not a decrease in the amounts of hydrogen sulphide, but an increase with respect to T 2 ). The clearances of H 2 S in the process for the preparation of the composition T 4 are less important than in that of T 2 from 5 minutes to 20 minutes as for the process according to the invention, but from 60 minutes to 120 minutes, the The process according to the invention makes it possible to reduce the H 2 S clearances more clearly. Furthermore, it seems that, according to the value of the elastic return of the composition C 4 , it is not as well cross-linked as the compositions C 1 to C 8 (value of 57% compared with values of 73% to 85%).
Les agents réticulants du procédé mis en œuvre selon l'invention permettent donc d'obtenir des compositions bitume/polymère réticulées ayant de bonnes propriétés notamment au niveau de l'élasticité sans avoir le désavantage du réticulant classique (le soufre) au niveau des dégagements d'hydrogène sulfuré. Notamment les agents réticulants du procédé mis en œuvre selon l'invention permettent de diminuer de manière substantielle les dégagements d'hydrogène sulfuré lors du procédé de réticulation des compositions bitume/polymère tout en conservant de bonnes propriétés élastiques.
The crosslinking agents of the process implemented according to the invention thus make it possible to obtain crosslinked bitumen / polymer compositions having good properties, in particular with regard to elasticity, without having the disadvantage of the conventional crosslinking agent (sulfur) at the level of the clearances. hydrogen sulfide. In particular, the crosslinking agents of the process implemented according to the invention make it possible to substantially reduce the evolution of hydrogen sulfide during the crosslinking process of the bitumen / polymer compositions while retaining good elastic properties.