Bitumen modification by reactive isocyanate prepolymers

Los materiales bituminosos presentan una serie de propiedades, tales como ductilidad, adhesividad, resistencia al efecto de los factores ambientales y químicos, etc. Estas características permiten su utilización en el desarrollo de diversas aplicaciones que incluyen desde su uso en construcción de pavimentos hasta la utilización como impermeabilizantes en la industria de recubrimientos. La eficacia de los betunes ha sido mejorada mediante la modificación física con aditivos poliméricos. Esta modificación física requiere altas temperaturas de mezcla para una dispersión efectiva de los polímeros, lo cual implica degradación oxidativa y alto coste. Además, el producto modificado es normalmente termodinámicamente inestable y tiende a la separación de fases durante el almacenamiento a alta temperatura. En este contexto, la modificación reactiva es una prometedora alternativa para disminuir el coste y mejorar las propiedades ingenieriles de los modificados bituminosos. Los polímeros reactivos son moléculas funcionalizadas capaces de formar enlaces químicos con los componentes del betún, mejorando así la compatibilidad betún-polímero, el comportamiento mecánico, la estabilidad al almacenamiento y la susceptibilidad térmica del ligante. Esta tesis estudia la formulación, las condiciones de procesado y las propiedades mecánicas de los ligantes bituminosos preparados mediante modificación reactiva de betunes convencionales con prepolímeros de isocianato, con el objetivo de desarrollar productos competitivos para las industrias de pavimentación y recubrimientos impermeabilizantes.Bituminous materials present a large set of interesting properties such as impermeability, ductility, adhesivity, resistance to the effect of weathering and chemicals, etc. They all have favoured the development of a wide field of applications that range from the construction of road pavements to more specialized purposes, such as waterproof membranes for the roofing industry. The performance of bitumen has been improved by physical modification with polymeric additives. Physical modification involves high mixing temperatures to effectively disperse the additives. This fact implies oxidative degradation and high cost. In addition, polymer-modified bitumen is usually thermodynamically unstable, and phase separation readily occurs during high temperature storage. In this context, reactive modification is a promising alternative to improve both economic and engineering performance of bituminous products. Reactive polymers are functionalized molecules capable of forming chemical bonds with some bitumen compounds, improving bitumen-polymer compatibility, mechanical behaviour, storage stability and temperature susceptibility of the resulting binders. This work studies the formulation, processing conditions and mechanical properties of bituminous binders prepared by reactive modification of neat bitumen with isocyanate prepolymers, in order to develop competitive bituminous products for both paving and roofing industry