專利名稱：粘度降低的多聚磷酸組合物的制作方法
粘度降低的多聚磷酸組合物在先申請(qǐng)本申請(qǐng)要求2010年6月I日提交的U.S.臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/396，670的權(quán)利，所述申請(qǐng)?jiān)诖艘云淙囊鲄⒖肌?br> 背景技術(shù)：
通常是經(jīng)由熱縮合法通過(guò)磷酸的聚合來(lái)制備多聚磷酸(PPA)。所得PPA產(chǎn)物具有用H3PO4含量表示的高達(dá)118重量％的濃度。PPA由具有不同鏈長(zhǎng)的聚合物構(gòu)成，并且PPA的組成隨其濃度而變化。PPA被用于許多需要溫和的強(qiáng)酸性和脫水性質(zhì)的應(yīng)用中。然而，PPA的一個(gè)缺點(diǎn)在于，隨著其濃度的增加，其粘度也增加。PPA粘度增加的結(jié)果是，為了便于將PPA用于多種工藝中，必須將PPA加熱到足夠的溫度以使其粘度降低至更易于操作和使用的水平，例如通過(guò)泵送來(lái)操作和使用。然而在一些工藝中，可能不期望增加PPA的溫度。此外，PPA有時(shí)被儲(chǔ)存在塑料容器中，其不能承受允許泵送PPA所要求的較高溫度。因此，希望有這樣一種PPA組合物，其能夠提供所期望的PPA濃度，同時(shí)其粘度允許在低于現(xiàn)有PPA產(chǎn)物所需 的溫度下容易地進(jìn)行操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要涉及相對(duì)于純多聚磷酸具有降低的粘度的多聚磷酸組合物。通過(guò)將多聚磷酸與降低多聚磷酸組合物粘度的添加劑組合來(lái)降低多聚磷酸的粘度。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以采用不添加水就能夠?qū)е翽PA溶劑化和/或部分中和的添加劑。多聚磷酸組合物的優(yōu)勢(shì)之一在于只需少量加熱或無(wú)需加熱來(lái)降低多聚磷酸的粘度就可以使用該多聚磷酸。


圖1表明了純PPA(115重量％ )與PPA(115重量％ )和0.1重量％的磷酸三丁酯組合所得組合物在30 °C至100 V的溫度下的旋轉(zhuǎn)粘度的對(duì)比。圖2表明了純PPA(115重量％ )與PPA(115重量％)和0.1重量％的妥爾油多胺(Evotherm)組合所得組合物在30°C至100°C的溫度下的旋轉(zhuǎn)粘度的對(duì)比。圖3表明了 PPA(105重量％ )與磷酸三丁酯和丁基膦酸二丁酯的各種混合物的粘度隨溫度的變化。六個(gè)測(cè)試中兩個(gè)采用了“陳年”的PPA而剩余的四個(gè)測(cè)試采用了新近生產(chǎn)的PPA。圖4表明了 PPA(115重量％ )與磷酸三丁酯和丁基膦酸二丁酯的各種混合物的粘度隨溫度的變化。
具體實(shí)施例方式多聚磷酸(PPA)是磷酸(H3PO4)在95%以上的濃縮后品級(jí)。在這些高濃度下，PO4單元發(fā)生聚合。PPA具有用H3PO4含量表示的高達(dá)118重量％的濃度。隨著PPA濃度和聚合度的增加，粘度也隨之增加。結(jié)果是，以純的形式存在的PPA在環(huán)境溫度下難以操作。為了在一些應(yīng)用中使用PPA，可能需要將PPA從儲(chǔ)存容器中泵送至混合容器中。由于PPA的高粘度，為了泵送經(jīng)常需要加熱PPA。這是昂貴的并且可能是困難的，特別是在塑料儲(chǔ)存容器中供應(yīng)PPA時(shí)。PPA的粘度隨其濃度而增加是由分子水平上的PPA聚合物和殘留單體的相互作用而導(dǎo)致的。發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過(guò)減少這些相互作用而不改變PPA的酸度，依據(jù)所使用的添加劑將低溫下PPA的粘度降低80%以上是可行的?？梢允褂萌魏尾惶砑铀湍軌?qū)е翽PA溶劑化和/或部分中和的添加劑。這些類型的添加劑可以防止可能會(huì)導(dǎo)致PPA粘度增加的
氫與氫的相互作用。組合物中使用的PPA具有用H3PO4含量表示的在95重量％至118重量％之間的濃度?？梢酝ㄟ^(guò)任何可行的方法制備PPA，并且其可具有典型應(yīng)用所需的純度。在一個(gè)實(shí)施方案中，采用PPA作為添加劑以改善在道路鋪筑應(yīng)用中使用的浙青的性能。用于降低PPA粘度的添加劑以足以使PPA的粘度降低至期望值的濃度存在?？捎糜诮档蚉PA粘度的添加劑的示例包括多胺、胺、酰胺基咪唑啉(amidazoline)、酰氨基胺、磷酸二酯、磷酸三酯、膦酸鹽、亞膦酸鹽、硫代磷酸二酯、硫代磷酸三酯、膦酸酯、亞膦酸酯、有機(jī)溶劑、或其組合。此外，用于浙青乳液的表面活性劑，例如Evotherm 、Cecabase也可用于制備粘度降低的PPA。在一個(gè)實(shí)施方案中，添加劑具有0.01重量％和10重量％之間的濃度。在其它實(shí)施方案中，添加劑具有0.02重量％和5重量％之間的濃度。在PPA中添加的添加劑可以達(dá)到0.1重量％的濃度。

可將本發(fā)明粘度降低的PPA用于任何可使用純PPA的用途。在一個(gè)實(shí)施方案中，將粘度降低的PPA加入浙青中以制備用于道路鋪筑的改良浙青。按照用作浙青鋪筑添加劑的典型用量將粘度降低的PPA加入純PPA中，并基于最終的浙青產(chǎn)物所需的性質(zhì)確定此用量。在一個(gè)實(shí)施方案中，加入粘度降低的PPA以達(dá)到PPA在0.05重量％和5重量％之間的PPA濃度。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，將粘度降低的PPA加入到浙青中以實(shí)現(xiàn)PPA在浙青中約I %的濃度。本發(fā)明實(shí)施方案的以下實(shí)施例證明了上文所述各種類型的添加劑能夠在低至300C的溫度下將PPA的粘度降低至不加熱就能使PPA易于操作和泵送的水平。這些實(shí)施例將不會(huì)以任何方式限定本發(fā)明的整個(gè)范圍。實(shí)施例1在該實(shí)施例中，將磷酸三丁酯(TBP)加入到WH3PO4含量表示的濃度為115重量％的PPA中以達(dá)到0.1重量％的TBP濃度。在30°C至100°C的溫度范圍內(nèi)測(cè)量純PPA (即115重量％的PPA)的粘度并與TBP/PPA混合物的粘度進(jìn)行比較。結(jié)果如圖1所示。從圖1中可以看出，在低溫下TBP的加入略微降低了 PPA的粘度，而在較高高溫度下其對(duì)粘度并無(wú)顯著影響。實(shí)施例2在該實(shí)施例中，將Evotherm Jl，一種妥爾油多胺加入到以H3PO4含量表示的濃度為115重量％的PPA中以達(dá)到在PPA中0.1重量％的Evotherm濃度。在30°C至100°C的溫度范圍內(nèi)測(cè)量純PPA(即115重量^^^PPA)的粘度并與0.l%Ev0therm/PPA混合物的粘度進(jìn)行比較。結(jié)果如圖2的圖表所示。
從圖2中可以看出，與純PPA相比，Evotherm/PPA混合物的粘度在所有溫度下都極大的降低。實(shí)施例3在 該實(shí)施例中，將TBP和/或DBBP ( 丁基膦酸二丁酯)加入到以H3PO4含量表示的濃度為105重量％的PPA中。在30°C至100°C的溫度范圍內(nèi)測(cè)量純PPA( SP 105重量％的PPA)的粘度，并與PPA和TBPJP DBBP、或者和TBP及DBBP的組合的各種混合物的粘度進(jìn)行比較。測(cè)試中的兩個(gè)采用了“陳年”的PPA，即生產(chǎn)于2007年12月的PPA，而剩余的測(cè)試則采用了最近生產(chǎn)的PPA。結(jié)果如圖3的圖表所示。這些數(shù)據(jù)表明TBP對(duì)PPA粘度的影響取決于溫度和PPA的年齡。如圖3所示，在采用“陳年” PPA的測(cè)試中添加TBP和DBBP的效果更好。實(shí)施例4在該實(shí)施例中，將TBP和/或DBBP加入到以H3PO4含量表示的濃度為115重量％的PPA中。在30°C至100°C的溫度范圍內(nèi)測(cè)量純PPA(即115重量^^^PPA)的粘度，并與PPA和TBPJP DBBP、或者和TBP及DBBP的組合的各種混合物的粘度進(jìn)行比較。結(jié)果如圖4的圖表所示。如圖4所示，在低溫下(例如70V以下)，TBP和/或DBBP的添加降低了 115%PPA的粘度，使其明顯低于純的115% PPA的粘度。實(shí)施例5進(jìn)行測(cè)試以評(píng)估通過(guò)添加上文討論的添加劑所生產(chǎn)的低粘度PPA是否影響PPA在特定應(yīng)用中的性能。PPA通常用于提高純浙青的軟化點(diǎn)。制備第一組合物，其由組合了標(biāo)準(zhǔn)的115% PPA的純浙青構(gòu)成，產(chǎn)生具有I重量％ PPA的組合物。制備第二組合物，其由組合了粘度降低的PPA的純浙青構(gòu)成，通過(guò)添加0.1%的Evotherm Jl產(chǎn)生所述粘度降低的PPA。浙青組合物的軟化點(diǎn)總結(jié)在下面的表I中。表I
_\km__軟化點(diǎn)(°c) _
__第.次讀數(shù)第二次讀數(shù)__平均值純?yōu)r青+1% PPA54.554.454.45純?yōu)r青+1%PPA以及
54.254.354.25
0.1% Evotherm Jl從表I中的結(jié)果可以看出，采用本發(fā)明實(shí)施方案的低粘度PPA所生產(chǎn)的浙青具有與用標(biāo)準(zhǔn)PPA所生產(chǎn)的浙青幾乎相同的軟化點(diǎn)。這證明了所述低粘度PPA滿足該應(yīng)用。實(shí)施例6在該實(shí)施例中，將2-乙基己基磷酸加入到以H3PO4含量表示的濃度為115重量％的PPA中。在70°C測(cè)量純PPA(即115重量^^^PPA)的粘度并與PPA和各種濃度的乙基己基磷酸的混合物的粘度進(jìn)行比較。將四種不同批次的PPA用于測(cè)試。結(jié)果如下面的表2中所示。表 權(quán)利要求
1.粘度降低的多聚磷酸組合物，其包含以H3PO4含量表示的酸濃度在95重量％和118重量％之間的多聚磷酸，以及約0.01重量％至約10重量％的降低多聚磷酸的粘度的添加劑。
2.權(quán)利要求1的粘度降低的多聚磷酸組合物，其中添加劑選自:多胺、胺、酰胺基咪唑啉、酰氨基胺、磷酸二酯、磷酸三酯、膦酸鹽、亞膦酸鹽、硫代磷酸二酯、硫代磷酸三酯、膦酸酯、亞膦酸酯、有機(jī)溶劑、或其組合。
3.權(quán)利要求1的粘度降低的多聚磷酸組合物，其中添加劑選自:磷酸三丁酯、丁基膦酸二丁酯及其組合。
4.權(quán)利要求3的粘度降低的多聚磷酸組合物，其中添加劑在多聚磷酸中的濃度在約0.02重量％至0.2重量％之間。
5.權(quán)利要求1的粘度降低的多聚磷酸組合物，其中添加劑為妥爾油多胺。
6.權(quán)利要求5的粘度降低的多聚磷酸組合物，其中添加劑在多聚磷酸中的濃度在約0.02重量％至0.2重量％之間。
7.權(quán)利要求1的粘度降低的多聚磷酸組合物，其中添加劑為2-乙基己基磷酸。
8.權(quán)利要求7的粘度降低的多聚磷酸組合物，其中添加劑在多聚磷酸中的濃度在約0.02重量％至0.5重量％之間。
9.浙青組合物，其包含:(a)浙青；以及(b)以H3PO4含量表示的酸濃度在95重量％和118重量％之間的多聚磷酸，以及約0.01重量％至約10重量％的降低多聚磷酸的粘度的添加劑。
10.權(quán)利要求9的浙青組合物，其中添加劑選自:多胺、胺、酰胺基咪唑啉、酰氨基胺、磷酸二酯、磷酸三酯、膦酸鹽、亞膦酸鹽、硫代磷酸二酯、硫代磷酸三酯、膦酸酯、亞膦酸酯、有機(jī)溶劑、或其組合。
11.權(quán)利要求9的浙青組合物，其中添加劑選自:磷酸三丁酯、丁基膦酸二丁酯及其組口 ο
12.權(quán)利要求11的浙青組合物，其中添加劑在多聚磷酸中的濃度在約0.02重量％至0.2重量％之間。
13.權(quán)利要求9的浙青組合物，其中添加劑為妥爾油多胺。
14.權(quán)利要求13的浙青組合物，其中添加劑在多聚磷酸中的濃度在約0.02重量％至0.2重量％之間。
15.權(quán)利要求9的浙青組合物，其中添加劑為2-乙基己基磷酸。
16.權(quán)利要求15的浙青組合物，其中添加劑在多聚磷酸中的濃度在約0.02重量％至.0.5重量％之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及相對(duì)于純的多聚磷酸粘度降低的多聚磷酸組合物。通過(guò)將多聚磷酸與降低多聚磷酸組合物的粘度的添加劑組合來(lái)降低多聚磷酸的粘度。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以使用不添加水就能導(dǎo)致多聚磷酸溶劑化和/或部分中和的添加劑。粘度降低的多聚磷酸可用作例如道路鋪筑中瀝青的添加劑。
文檔編號(hào)C01B25/12GK103221337SQ201180027565
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
發(fā)明者讓-瓦萊利·馬丁 申請(qǐng)人:伊諾弗斯公司