Способ получения водной битумной эмульсии

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДНОЙ БИТУМНОЙ ЭМУЛЬСИИ, включающей битум, блок-сополимер полибутадиена и полистирола , амииный эмульгатор, неорганическую кислоту и воду, заключающийся в предварительном смешении битума с каучуком и затем с другими компонентами , отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности эмульсии, битум с температурой размягчения 42°С к глубиной проникновения 30-200 смешивают с блок-сополимером полибутадиена и полистирола радиального типа с молекулярной массой 150000-250000 при 145-190°С, в полученную смесь вводят 60-70% от общей массы используемого аминного эмульгатора - эмульгатор из ряда: алифатический диамин, являкадийся смесью диаминов общей формулы NHj -CHj -СНг -CHj -NH-CnH, .j , где , включающей, мас.%: алифат ический полиамин, являющийся смесью полиаминов общей формулы NHj-(CHj-CHj-CHj-NH) CnH 2M 4 2 где n 14-18; X 2-3 включающер, мае . %: 5 Полиамин с n 14 30 Полиамин с n 16 65 СО Полиамин с n 18 или амидоамин - продукт реакции смолообразной кислоты Hjq COOK с триэтилентетрамином при молярном соотношении соответственно 1:1, затем полученную смесь эмульгируют при 145-. ,90°С с водной фазой, включающей ос тальную часть указанного аминного эмульгатора, соляную или фосфорную CD О (кислоту и воду при следующем соотношений компонентов, мас.%: сл 50,52-64,75 Битум со Блок-сополимер полибутадиена и полистирола радиального .типа с молекулярной массой 150000-250000 3,3 - 9,0 Аминный эмульгатор из указанного ряда 0,375-0 800 Соляная или фосфорная кислота 0,272-0,800 Остальное Вода

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Э(я) С 08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К llATEHTY

Диамин с n = 14

Диамин с и = 16 30 где и = 14-18;

Х = 2-3 включающей, мас.7:

Полиамин с n = 14

Полиамин с п = 18

50,52-64,75

Битум

Соляная или фосфорная кислота

NH СН2 СН СН НН С Н

0,272-0,800

Остальное где n=14-18, включающей, мас.7.:

Вода (21) 2646406/23 — 05 (22) 10.08.78 (31) 780468.3 (32) 20.02.78 (33) Франция (46) 15.08.84. Бюл. М 30 (72) Франс Дефор (Франция), (71) Лябофина С.A. (Бельгия) и Скрег Рут Э Траво Пюблик (Франция) (53) 691..16(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 527460, кл. С 08 L 95/00, 1975.

2. Патент Великобритании

Ф 1338477, кл. В IV, опублик. 1973 (прототип). г (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДНОЙ

БИТУМНОЙ ЭМУЛЬСИИ, включающей битум, блок-сополимер полибутадиена и полистирола, аминный эмульгатор, неорганическую кислоту и воду, заключающийся в предварительном смешении битума с каучуком и затем с другими компонентами, отличающийся тем, что, с целью повышения-стабильности эмульсии, битум с температурой размягчения 42 С и глубиной проникновения 30-200 смешивают с блок-сополимером полибутадиена и полистирола радиального типа с молекулярной массой 150000-250000 при 145-190 С, в полученную смесь вводят 60-702 от общей массы используемого аминного эмульгатора — эмульгатор из ряда: алифатический диамин, являющийся смесью диаминов общей формулы

Диамин с n = 18 65, алифатический полиамин, являющийся смесью полиаминов общей формулы

НН, -(СН, -СН, -СН -ИН)„С„Н2, + y

Полиамин с п = 16 30 или амидоамин — продукт реакции смолообразной кислоты С„ Н ) СООН с триэтилентетрамином при молярном соот- Я ношении соответственно 1:1, затем полученную смесь эмульгируют при 145-., 190 С с водной фазой, включающей ос тальную часть укаэанного аминного эмульгатора, соляную или фосфорную кислоту и воду при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Блок-сополимер полибутадиена и полистирола радиального .типа с молекулярной массой

150000-250000 3,3 — 9,0

Аминный эмульгатор из указанного ряда 0,375-0,-800

9053 з

СНр НН бНую » э

»О где n = 14-18, включающей, ма с . Ж:

Диамин с n = 14 где n = 14-18; х 2-3, включающей, мас . Ж:

Полиамин с п = 14

Полиамин с n = 16

Полиамин с п = 18

65 или амидоамин — продукт реакции смолообразной кислоты С4» Нд9 СООН с трит

25 этилентетрамином пои молярном соотношении соответственно 1:1, затем полученную смесь эмульгируют при 145-190 С с водной фазой, включающей остальную часть указанного аминного эмульгатора, соляную или фосфорную кислоту и воду при следующем соотношении компонентов, мас.X:

50,52-64,75

Битум

Блок-сополимер полибутадиена и полистирола радиального типа с молекулярной массой 150000-250000

3,3 — 9,0

Остальное

Вода

30Х НН СН СН СН НН,gg Ну е

55 . 2 2 2 2

65X NH -СН -CH -СН -NH-С8 Hgg

2) алифатический полиамин, представляющий собой смесь, содержащую, вес.Ж:

Изобретение относится к получению битумных эмульсий, которые могут быть использованы в строительстве.

Известен способ получения водной битумной эмульсии, заключающийся в смешении эмульсии битума, эмульсии нерастворимого в воде полимера и других компонентов

Однако данная эмульсия характеризуется недостаточно высоким показа- 10 телем стабильности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ получения водной битумной эмульсии, вклю- 1g чающей битум, статистический блоксополимер полибутадиена и полистирола, аминный эмульгатор (алкилпропипендиамин С -С@ ), неорганическую кислоту (соляная кислота) и воду, за- 2О ключающийся в предварительном смешивании расплавленного битума с блоксополимером полибутадиена и полистирола и в последующем переводе полученной смеси в эмульсию с водой, содержащей аминный эмульгатср и соляную кислоту Г2).

Однако при получении данной композиции очень трудно перевести в эмульсию всю битумно-каучуковую смесь. Кроме того, этот способ не позволяет получить эмульсию с высокой стабильностью.

По известному способу получают эмульсии с размером частиц 20035

500 mp, и при этом через 15 дней хранения происходит коагуляция частиц и распад эмульсии.

Целью изобретения является повышение стабильности эмульсии. 4О

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения водной битумной эмульсии, включающему битум, блок-сополимер полибутадиена и полистиРола, аминный эмуль- 45 гатор, неорганическую кислоту и воду, путем предварительного смешения битума с каучуком и затем с другими компонентами битум с температурой размягчения 42 С и глубиной проникновения 30-200 смешивают с блок-сопо- О

-50 лимером полибутадиена и полистирола радиального типа с молекулярной массой 150000-250000 при 145-190 С, в полученную смесь вводят 60-70Х от общей массы используемого аминыого эмульгатора — эмульгатор из ряда: алифатический диамин, являющийся сме с ью д, аминов общей формулы

Диамин с n = 16 30

Диамин с n = 18 65, алифатический полиамин, являющийся смесью полиаминов общей формулы

ЯН -(СН, -СН, -СН -НН) х С„Н,„

Аминный эмульгатор из указанного ряда 0,375-0,800

Соляная или фосфорная кислота 0,272-0,800

В предлагаемом способе используют эмульгаторы катионного типа из ряда:

1)-.алифатический диамин, представляющий собой смесь, содержащую, вес.X:

5Е NH2 -сн2 -СН2 -СН2 -NH-С4М НЗО

1109053

О, 198

Жирный диамин

33,4645

Битум

64,75.61,7925

Битум

Каучук

Каучук

3,96

4,9

5Х ИН,-/СНт -СН СН, -NH/õ — С„„Н„

ЗОХ NH /СН СН2 СН МН/к С46 Нуг

65Х NH2-/СН -СН -СН -NH/ó- СщН 8 при Х = 2-3

3) амидоамин смолообразной кислоты — продукт реакции смолообразной кислоты С,г> Н СООН с триэтилентетрамином при их мольном соотношении 1:1. 1О

В качестве неорганической кислоты используют кислоты; обладающие наименьшей летучестью.

Пример 1. При 175 С готовят смесь битума, имеющего глубину про- 15 никновения около 200 и температуру о размягчения 42 С с блок-сополимером радиального типа полистирола и полибутадиена с молекулярным весом

250000; при этом количество блок-со- 20 полимера составляет 6 вес.Х от общего веса смеси. Время смешения битума и каучука составляет 2 ч 30 мин. В полученную смесь вводят 0,3 вес.Х (из расчета на общий вес каучука и би- 25 .тума) жирного диамина и 0,075 вес.Х (из расчета на общий вес каучука, и битума)жирного полиамина. Вязкость полученной смеси, измеренная при помощи вискозиметра Брукфильда при 30

175 С, составляет 1 500 сП. Получен.ную смесь эмульгируют при атмосогерном давлении и температуре 175 С в о коллоидной мельнице Харрела совместно с водной фазой, содержащей кроме воды еще и 0,3 вес.Х жирного диамина, 0,075 вес.Х жирного полиамина и

1,2 вес.Х соляной кислоты плотностью

1, 19 (приведенные процентные отношения рассчитаны на общий вес воды). 4р

Водная база имеет при этом темперао туру 60 С, весовое соотношение битумно-каучуковой смеси и воды равно

66:34. Из полученной смеси получают эмульсию, которая обладает следующими свойствами: средний размер мицелл3-5 my„ коэффициент. седиментации (по АСТИ-Д-244-75) 3Х; индекс разрушения 35 г SiO, на 100 г эмульсии; время разрушения на дорожном покрытии 30 мин. Рецептура .композиции по примеру 1 представлена в следующем виде:

Фаза битум — каучук: 66 вес.Х по отношению к общему весу эмульсии

55 содержит, вес.X.

Жирный полиамин 0,0495

Водная фаза: 34 вес.Х по отношению к общему весу эмульсии, содержит вес.Х:

Вода

Жирный диамин О, 102

Жирный полиамин 0,0255

Соляная кислота 0,408

Пример 2. При 145ОС готовят смесь битума с глубиной проникновения около 180 и температурой размягD чения 42 С с блок-сополимером радиального тигга полистирола и полибутадиена, обладающего молекулярным весом, равным 250000. Количество блок-со- полимера составляет при этом 7 вес.Х от общего веса смеси, время смешивания ка.""учука и битума 3 ч. В полученную смесь вводят 0,4 вес.Х (из расчета на общий вес каучука и битума) жирного диамина и О, 1 вес.X (из расчета на общий вес каучука и битума) жирного полиамина. Вязкость полученной смеси, измеренная при помощи вискозиметра Брукфильда при 145 С составляет 2500 сП. Эту смесь эмульгируют при атмосферном давлении и температуре 145оС в коллоидной мельнице

Харрела совместно с водной фазой, содержащей кроме воды еще и 0,4 вес.Х жирного диамина. 0,1 вес.Х жирного полиамина и 2 вес.Х соляной кислоты плотности 1,19 (приведенные процентные отношения рассчитаны на общий вес воды). Водная фракция имеет при этом температуру 60 С, весовое соот" ношение битумно-каучуковой смеси и водной фазы равно 70:30. Из полученный таким способом смеси образуется эмульсия, которая обладает следующими свойствами: средний размер мицелл 15-35 ш1г1 коэффициент седиментации (по

АСТИ-П-244-75) 20Х; индекс разрушения: 90 г окиси кремния на 100 r эмульсии.

Рецептура композиции по примеру 2 представлена в следующем виде:

Фаза битум — каучук: 70 вес.Х от общего веса эмульсии, содержит, вес.Х:

1109053

0,28

Жирный диамин

Жирнйй полиамин

0,07

Водная фаза: 30 вес.7 от общего веса эмульсии, содержит, вес.%: 5

29,250

Вода

О, 120

Жирный диамин

Жирный полиамин 0,030

Соляная кислота

0,600

Пример 3. Аналогично примеру 1, но вместо соляной кислоты используют 1,9 вес.7. (в расчете на вес воды) 85%-ного раствора фосфорной кислоты. Из полученной таким способом смеси образуется эмульсия, которая обладает следующими свойствами: средний размер мицелл 4-7 mp; коэффициент седиментации (по

АСТМ-0-244-75) 47; индекс разрушения: 35 г окиси кремния на 100 г эмульсии.

Рецептура композиции по примеру 3 представлена в следующем виде:

Фаза битум — каучук: 70 вес.7 от общего веса эмульсии, содержит, вес.%:

Битум 64,75 30

4,90

Каучук

Жирный диамин

Жирный полиамин

0,28

0,07

Водная фаза: 30 вес.% от общего

35 веса эмульсии, содержит, вес.%:

29,204

О, 120

Вода

Жирный диамин

Жирный полиамин

0,030

0,646

Фосфорная кислота

Пример 4. При 175 С готовят смесь с глубиной проникновения около

30 с блок-сополимером радиального ти45 па полистирола и полибутадиена, обладающего молекулярным весом 150000.

Количество блок-сополимера составляет 5% об общего веса смеси. время смешивания 2 ч. В полученйую смесь вводят 0,4 вес.% (в расчете на общий вес битума и сополимера) амидоамина смолообразной кислоты. Вязкость полученной таким способом смеси, измеренная при помощи вискозиметра Брукфиль-55 да, составляет 1750 сП. Эту смесь эмульгируют при атмосферном давлении и температуре 175 С в коллоидной мельнице Харрела совместно с водной фазой, содержащей помимо воды еще и

0,4 вес.% (из расчета на вес воды) того же эмульгатора и 0,8 нес.7 (из расчета на вес воды) соляной кислоты плотности 1,.19. Водная фаза находится при температуре ЬО С; весовое соотношение битумно-каучуковой смеси и водной фазы составляет 66;34. Из полученной таким образом смеси плотностью образуется эмульсия, обладающая следующими свойствами: средний размер мицелл 3-5 mph коэффициент седиментации (по

АСТМ-П-244-75) 3%; индекс разрушения 40 г МО,:на

100 r эмульсии.

Рецептура композиции по примеру 4 представлена в следующем виде:

Фаза битум — каучук: 66 вес.7. от общего веса эмульсии, содержит, вес.7:

Битум

62,436

3,300 Каучук

Амидоамин смолообразной кислоты

0,264

Водная фаза: 34 вес.% об общего реса эмульсии, содержит, вес.%:

33,592

Вода

Амидоамин смолообразной кислоты

Соляная кислота

О, 136

0,272

Пример 5. Аналогично примеру 1, однако в битумно-каучуковую смесь вводят 0,4 вес.7 жирного диамина. Вязкость полученной. смеси, измеренная при помощи вискозиметра

Брукфильда, составляет 1500 сП при

175оС Эту смесь переводят в эмульсию при атмосферном давлении и температуре 175 С в коллоидной мельнице

Харрела совместно с водной фазой, содержащей помимо воды еще и

0,4 вес.% (в расчеге на вес воды) жирного диамина.и 1,2 вес.7 (в расчете на вес воды) соляной кислоты плотности 1, 19. Водная фаза находится при этом при температуре 60 С, весовое соотношение битумно-каучуковой смеси и водной фазы составляет 68:32.

Полученная таким образом смесь поль ностью переходит в эмульсию, обладаюш ую свойствами: средний размер мицелл 4-6 щц, коэффициент седиментации (по

АСТМ-П-244-75) 3%, 7 1109053 8 показатель разрушения 33 г Si0, и приблизительно 20Х мицелл — от на 100 r эмульсии. 30,до 50 my;

Рецептура композиции по примеру 5 коэффициент седиментации 40Х ° представлена в следующем виде: индекс разрушения: 90 r SiO на

Фаза битум — каучук: 68 вес.Х от g 100 r эмульсии. общего веса эмульсии, содержит, Рецептура композиции по примеру 6 вес.Х: представлена в следующем виде:

Фаза битум - каучук: 60 вес.Х

Битум. от общего веса эмульсии, содержит, Каучук 10 вес. Х:

63,648

4,080

0,272

50,52

Битум

Каучук

Жирный диамин

9,00

Жирный днами% 0,,24

Жирный полиамин 0,24

Жирный диамин 0,128

Соляная кислота 0,384

Водная фаза: 40 вес.Х от общего веса эмульсии: содержит, вес.Х:

38, 88

Вода

Жирный диамин 0,16

Жирный полиамин 0,16

Соляная кислота 0,80

ЗНИИПИ . Заказ .5897/45 Тираж 469 Подписное

Фнпиал ЮШ "Яатект", r.Óìãîðîä, уа.йроахтыая, 4

Водная фаза: 32 вес.Х от общего веса эмульсии, содержит, вес Х:

Ф И

Вода 31,488 20

Пример 6. При 190 С готовят смесь битума с глубиной проникновения около 180 с блок-сополимером радиального типа полистирола и полибутадиена, обладающего молекуляр-25 ным весом 150000. Количество блок сополимера составляет 15 вес.X от, общего веса смеси, время смешивания сополимера и битума 3 ч.. В полученную смесь вводят 0,4 вес.Х (в расчеЗО те. на общий вес битума и сополимера) жирного диамина и 0,4 вес.X (в расчете на общий вес битума и сополимера) жирного полиамина. Вязкость полученной таким способом смеси, изме,ренная при помощи вискозиметра Брук- З5 фильда, составляет 4500 сП при 190 С.

Эту смесь змульгируют при атмосферном давлении и температуре 190 С в . коллоидной мельнице Харреля совмест40 но с водной фазой, содержащей помимо воды еще 0,4 вес.X жирного диамина, .0,4 вес.Х жирного полиамина и

2,0 вес.Х соляной кислоты плотности .1, 19 (все процентные отношения отнесе4$ иы к весу воды). Водная фаза находит ся при температуре 60ОС, весовое соотношение битумной смеси и водной фазы .:составляет 60:40.Полученная таким способом смесь полностью переходит в эмульсию, обладающую следующими свой, ствами: средний размер мицелл: приблизи. тельно 80Х мицелл — от 5.до 10 mp.

При хранении эмульсий, полученных способом по примерам 1-6, в течение

6 месяцев не происходит коагуляции частиц и распада эмульсий.

Пример 7 (контрольный), характеризующий использование блоксополимера по:известному способу t23.

Повторяется последовательность операций по примерам 5, за исключением того, что использован блок-сополимер линейного типа с последовательностью блоков полистирол - полибутадиен-полистирол, при этом молекулярный- вес блоков полистирола составляет:14000, а блока полибутадиена

65000. Вся полученная смесь переходит в эмульсию, обладающую следующими свойствами:. средний размер мицелл: 20 — 30 mp, однако отмечено присутствие частиц с размерами 200 — 500 ° коэффициент седиментации (по

АСТМ-П-244-75) 45Х; индекс разрушенйя 30 r МО, на

100 г эмульсии.

- Из представленных .примеров следует, что предлагаемый способ позволяет получить эмульсии, характеризующиеся высокой стабильностью.