Битумный шлам

 

СОГОЗ СОП(!СКИХ

ГОЦИЛЛИС!И lt С1:ИХ

РЕ СПУГ> ЧИК (si)s С 04 В 26/26

ГОСУДЛРСТЕ>ЕННЫЙ KQMNl ÅT

ПО ИЗОБРЕ! ЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4

О ,Q1, Э

Ql 0

1 (21) 4805771/33 (22) 08.02.90 (46) 15.01.92. Бюл. N 2 (71) Институт химической физики им Н,Н. Семенова (72) С.М. Межиковский, Е.И, Васильченко, С,Н. Наджарян, С.А. Ярошевский, А.В. Котова и Б.Г. Задонцев (53) 691.16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1219557, кл. С 04 В 26/26, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 1350148, кл. С 04 В 26/26, 1986. (54) БИТУМНЫЙ ШЛАМ

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления водо- и теплоизоляционных покрытий, защитных слоев дорог и покрытий спортивных площадок на основе нефтяных битумов, Известен битумный шлам, включающий битум, воду, минеральный наполнитель и в качестве полимерной компоненты реакционноспособную полистирольную нефтеполимерную смолу с мол. массой 1100-1300.

Недостатками данного шлама являются его низкая коллоидная устойчивость, высокая обьемная масса и низкие упругопрочностные свойства при повышении температуры эксплуатации.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является битумный шлам, включающий битум, воду, минеральный. Ж „, 1705259 А1 (57) Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления водо- и теплоизоляционных покрытий защитных слоев дорог и покрытий спортивных площадок на основе нефтяных битумов. Цель изобретения — повышение устойчивости к энакопеременным температурным воздействиям получаемого материала, Битумный шлам содержит, мас. : битум 4-22; олигоэфиракрилат 0,2 — 4,0; олигоэпоксиакрилат 0,1 — 1,0; твердый эмульгатор 1-5; перлит 8 — 40; вода остальное. Количество переходов через 0 С 130142. 1 табл, наполнитель, твердый эмульгатор и в качестве полимерной компоненты блок-сополимер окисей этилена и пропилена.

Недостатком известного шлама является большое содержание полимерной компоненты по отношению к битуму и наполнителю, что значительно удорожает покрытия. Кроме того, высокий удельный вес используемых наполнителей приводит к высоким значениям величины обьемной массы. Данный шлам имеет также недостаточно высокие упругопрочностные свойства покрытий при высоких температурах и при колебании температуры (при переходе через 0 С). что препятствует использованию изделий иэ шлама в регионах с жарким и реэкоконтинентальным климатом.

Цель изобретения — повышение устойчивости к знакопеременным температурам получаемого материала.

1705259

Поставленная цель достигается тем, что битумный шлам, включающий битум, перлит, твердый эмульгатор, полимерный компонент и воду, в качестве полимерного компонента содержит смесь реакционноспособных олигомеров олигоэфиракрилата и олигоэпоксиакрилата в соотношении от 2;1 до 4:1 при следующем содержании компонентов. мас.7ь: битум 4 — 22: олигоэфиракрилат 0,2 — 4,0; олигоэпоксиакрилат 0,1-1,0; перлит 8-40; твердый эмульгатор 1-5; вода остальное.

Сущность изобретения состоит в подборе таких условий, при которых реализуется полифункциональность действия предлагаемых олигомеров по отношению к битуму и наполнителю, Сначала олигомеры выполняют функцию растворителей отдельных фракций битума (асфальтеновой, смоляной и углеводородной), повышая его коллоидную стабильность, так как каждый из двух жидких олигомеров — олигоэфиракрилат и олигоэпоксиакрилат — конкретно растворяет (растворяется) каждую (в каждой) иэ фракций вплоть до установления равновесных концентраций в фазах. Полярность молекул обоих олигомеров способствует усилению межфазного взаимодействия и, следовательно, повышению устойчивости битумно-олигомерной коллоидной системы.

Другая специфическая роль предлагаемых олигомеров, проявляемая ими в составе шлама, состоит в конкурентной и селективной адсорбции на наполнителе. Суммарное количество олигомеров подобрано так, что оно превышает предельные концентрации растворимости, поэтому после введения наполнителя в битумно-олигомерную систему избыточная (не растворившаяся) часть олигоэфиракрилата и олигоэпоксиакрилата селективно (каждый на "подходящем" центре) адсорбируется на поверхности перлита, закрывая поры, капилляры и другие разнообразные по геометрии пустоты и полости вспученного минерального наполнителя.

Этим предотвращается возможность "впитывания" наполнителем углеводородной фракции битума. Следовательно, повышается коллоидная устойчивость системы, так как в дисперсионной среде, роль которой после введения наполнителя выполняет битумно-олигомерная смесь, сохраняется та фазовая организация, которая сложилась к моменту добавления в шлам перлита. В отсутствие данных олигомеров в шламе неизбежно происходит процесс поглощения пористым наполнителем углеводородной и смоляной фракций битума. что вызывает потерю коллоидной стабильности. В известном битуме (введение в битумный шлам

55 блок-сополимера окисей этилена и пропилена) близкий уровень коллоидной устойчивости достигается при соотношении (битум + полимерный компонент); перлит > 2, т.е. при значительно большем расходе дефицитных и дорогостоящих битума и блок-сополимера. Высокая стабильность смеси достигается при соотношении (битум + полимерный компонент): перлит < 0,5.

Таким образом, применение смеси олигоэфиракрилата и олигоэпоксиакрилата. способных к селективной адсорбции на поверхности наполнителя, позволяет использовать в качестве последних вещества с высокоразвитой поверхностью, в частности высокопористый легкий перлит, причем вводить его в шлам нужно в больших количествах (в 2-10 раэ превышающих массу битума), что обеспечивает получение покрытий с большой объемной массой.

Третья функция олигомеров, которую удается реализовать в предлагаемом изобретении, традиционна для реакционноспособных олигомеров. После термического отверждения, при котором протекает трехмерная полимеризация олигомеров как растворенных в битуме, так и находящихся на поверхности наполнителя, образуется трехмерная сетка, выполняющая роль каркаса.

Это обеспечивает повышение коллоидной стабильности системы как целого (затормаживается и даже подавляется межфаэное разделение), а также повышение температуры размягчения высоконаполненного битумного покрытия. Особенностью процесса отверждения олигомеров при реализации изобретения является то, что олигоэфиракрилат в выбранных условиях полимеризуется до глубоких степеней конверсии (эа счет этого достигается необходимая жесткость при комнатных температурах и высокая прочность при повышенных температурах), а олигоэпоксиакрилат полимеризуется частично и поэтому не только входит в сетку, но и выполняет роль внутреннего пластификатора, своеобразного демпфера (за счет этого снижается вероятность хрупкого разрушения при низких температурах и обеспечивается устойчивость при знакопеременных температурных воздействиях), Таким образом, предлагаемый битумный шлам отличается от известного составом и соотношением компонентов и позволяет одновременно решать взаимоисключающие задачи, Пример ы. В битум, разогретый до

80 С, в любой последовательности вводят заданные количества олигоэфиракрилата и олигоэпоксиакрилата и выдерживают смесь

40 мин. Отдельно готовят суспензию иэ во1705259 ды, минерального наполнителя и твердого эмульгатора, в которую при интенсивном перемешивании добавляют битумно-олигомерную смесь. Время смешения 8-10 мин.

Полученный wnaM наносят на подложку, 5 прогревают при 105-110 С до полного удаления влаги, затем повышают температуру до 140 С и греют еще в течение 15 мин, Аналогичным образом готовят шлам известным способом. Шламы и покрытия испыты- 10 вают на коллоидную стабильность, деформационную и температурную устойчивость по методикам согласно ГОСТ 186581, ГОСТ 11501-73 и ГОСТ 11506-73.

Сырьевыми материалами являются би- 15 тум БНД 90/130 (ГОСТ 22245-76); олигоэфиракрилаты промышленных марок ТГМ-3 (ТУ

6-01-845-73) и МГФ-9 (ТУ 6-01-450,76); олигоэпоксиакрилат марки ЭАС-22А, полученный акрилирîванием диглицидилового 20 эфира дифениленпропана (ТУ 52-0094.025); измельченный перлит с удельной поверхностью 2000 см /г; известь и каолинитовая глина — твердые эмульгаторы, В таблице представлены составы шла- 25 мов и результаты испытаний.

В примерах 1-7 приведены предлагаемые шламы. По сравнению с известными объемная масса готовых покрытий уменьшается на 30-45 ь, а прочностные характе- 30 ристики, особенно устойчивость к действию высоких температур и к изменению температуры в знакопеременном режиме, повышаются. В примерах 8-10 дозировки компонентов меньше и больше рекоменду- 35 емых, что, как следует из таблицы, приводит не только к снижению стабильности шлама, Битум

Олигоэфиракрилат

Олигоэпоксиакрилат

Твердый эмульгатор

Перлит

Вода

4 — 22

0.2-4,0

0.1 — 1,0

1 — 5

8 — 40

Остальное но и ухудшению устойчивости покрытий к температурным воздействиям. К нежелательному результату приводит также изменение предлагаемых соотношений олигоэфиракрилат + олигоэкосиакрилат, даже при соблюдении общих количеств этих олигомеров, рекомендуемых в изобретении (примеры 11 и 12). Исключение из состава шлама хотя бы одного из компонентов смеси (примеры 13-15) также не позволяет достичь цели изобретения.

Битумный шлам предлагаемого состава обладает удовлетворительной коллоидной стабильностью при значительно меньшем расходе полимерного компонента, а изделия, изготовленные из него, имеют низкую объемную массу, а также хорошую Устойчивость к воздействию знакопеременных температур, Формула изобретения

Битумный шлам, включающий битум, полимерный компонент, твердый эмульгатор,перлитиводу,отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости к знакопеременным температурным воздействиям получаемого материала, он содержит в качестве полимерного компонента смесь олигоэфиракрилата с олигоэпоксиакрилатом в соотношении 2-4:1 при следующем соотношении компонетов, мас. :

1705259

° Ъ

О м в а

О .О о м м

v л о о м м о

О а! 1 1 I 1 о о

О еч а сО

v м о со м сс ю

CO м !с а

Ос о V

CO

CO м м л аА а а

° О аА о аА

Ос

v сО

CO

С с \ а а

О 1

CO

CO а м ч сОФ о

1 Ф 1 1 1

an о о а

CO е с! сО ъО а ео о о .т о м

I I I 1 а а

Фее

ОФ е о о а

an cX а еч

О

an аА

О а

СЪ

О an о an

I I 1 I 1

1 1О аА

° A

IA

° О а л о о а а о о м

CO аА

1 I 1 1 I а

1 сО

О а о а а о сч

an сч

1 I Ф 1 I аА О о о

О а о а о м л аА м а о о

-О

О о а с ъ о

-э an

I n1 сч о о л в о .т о м

1 CO

1 CO с

lC

И

X с

1

Й эФ

u ° r ч и

9 и

D фе

CI о

° 11 и Й

9 Ф

l

° Ф а и

4 О х

Ф. с

Х х

83

° С

° - а и ч с с

Ф

35 ао о с. с ае с

Э

l- u и

O c

Я X

С Фс ф о о

T

34 О

ФЕ X СО

nI сч м

1 1

LI X:

ФО. t Lc

l I Ф

1 1 1

1

1

1

1

I !

I

1

1

I !

1 !

1

1

I

1

1

I

1

I !

I

1

I

I

I

1

1 !

1

1 !

1 !

1 ! !

1 !

1

1 !

1

1

I !

1

1 !

I

I

1

I

1

I

I !

I

Ф о I

1 1

1 4 1 ! 1 с X 1

1 I

1

1 !

1

1 !

v

I N I СЧ

1 I

1 I

1---Л

1 1

1 1

1 I ! м Фч

1 1

ФФ

1 1

1 1

1 1 еч еч ! 1

I 1

1 1

1 1

I 1 еч !

1 1

1 Ф

Ф е

1 1

1 I ! О

I I CO ! 1

1 I

I 1

1 1

1 Ос 1 CCI

1 1

1 1

Ф 1 м

I Л !CO

3 Фс ф I

g!Ô I CO

3 — 1

1 1

1 1

1 1ФЧ

1сч 1сч

Ф 1

1 1

Г

1 1

1 1

1 1

1 !.О

° Ф

° Ф. 4 I X г

1 CO о

I М 1

I 1 м о

1 ее\ м с ° о о м м

С1

1 сп Ф

CO

° an м еч м о

1 с\ сп, °

О !Ос X V 8 х а 4

V X изс счс з рго v и! ос о.э о м а

1 1 1

I Е !

I 1 I

1 1 1

1 1 1

l 1 1

I 1

1 1 I! I I

r ФФ з с

1 X X

X $ 4 а

4 С сХ ф Я о о о

I

1

ЕС М 1

М lo 1

1 еВ м!!

I л

° с \ I Ф

Ф

1 о

О 1 1

1 еч о

О In 1

СС М 1!

ЮО 1

1 м о

О -О I

I

1 м I

° О 1

° 1

О 1

1 м Ф

О сО I се м 1

1 а,О

1 сч с 1

1 м а!

° !

an м.т О!

1 сО 41 I

° 1!

Ч ФЧ I

° !

1 л

1 а еч

1! сО 1

О О

-О О !

CO ее 1

1 с \ с I

О -О 1

О !

В о 1

--О ° с

I

4 6, о о с м an

X X 1

l