Способ получения вяжущего

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ) )09

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

l (4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4845740/05 (22) 29.06.90 (46) 07..07.92. Бюл. Р 25 (71) Кемеровский государственный университет (72) В.В.Бычкова, А.Т.Говорков, Е,А.Демина, И.Я.Петров и +.Н.Санников (53) 691. 16 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 711069, кл. С 08 L 95/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

N - 1479476, кл. С 08 I, 95/00, 1987. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЯ) (У)ПЕГО (57) Использование: способ предназначен для получения вяжущего, которое может быть использовано для получения

Изобретение относится к производству вяжущих для дорожно-строительных материалов и может быть использовано при устройстве и ремонте покрытий и

I оснований RBTQMOGHJIbHblx popor и аэродромов.

Известно вяжущее для дорожного строительства, получаемое путем леремешивания при 90 — 1000С 80- 95мас. Ж нефтяного гудрона и 5 — 20 мас.7. древесного пека.

Недостатком данного вяжущего является то, что дорожные покрытия на его основе обладают относительно низкой водоустойчивостью (коэффициент водоCTOffKQCTH .0,71 — 0,78).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получе„„SU„„1 45739 А1 (У)5 С 08 L 95/00//Ñ 08 Е 95/00 23:12

М ф „ я

2 асфальтобетона. Сущность изобретения: способ îсуг ествляют путем смешения композиции следующего состава, мас.7.: нефтяной битум 78 — 93, атактический полипропилен 1 — 3, модификатор 5—

20. В качестве модификатора используют кубовый остаток производства красителя кислотного ярко-красного антрахинонового Н8С после стадии вакуумразгонки уайт-спирита. Сначала смешивают нефтяной битум с атактическим полипропиленом при 160-170 С в течение 40-50 мин, затем вводят модификатор и продолжают перемешивание при

90-100 С в течение 10 — 20 мин до получения однородной массы, 3 табл.. ния битумно-полимерного вяжущего путем смещения при нагревании нефтяного битума, атактического полипропилена 14юЬ и синтетического изопренового каучу- 1(,, Я ка, при этом сначала смешивают при .3

160 С в течение 3 ч 40 — 55 мас.ч. иэо каучука с 45 — 60 мас.ч. ц" атактического полипропилена и 5 мас.ч. нефтяного битума, а затем 2 — 10 мас.У. полученного продукта совмещают с нефтяным битумом при 110 — 120 С при интенсивном перемешивании в течение

2 ч. Полученное при этом вяжущее имеет температуру размягчения 46 — 59 C и пенетрацию при 25 С 88 — 107 Йм.

Недостатком известного способа яв.ляется больщая продолжительность проведения процесса смешения компонентов вяжут его (5 ч).

174

Цель изобретения - сокращение продолжительности технологического процесса при сохранении эксплуатационных характеристик вяжущего. Утилизация отходов промышленности, в частности отхода производства анилиновых красителей, позволяет решить проблему эко логии.

Поставленная цель достигается тем, что согласно предлагаемому способу к смеси нефтяного битума и атактического полипропилена добавляют модификатор, в качестве которого используют кубовый остаток производства красителя кислотного ярко-красного антрахинонового Н8С после стадии вакуум-разгонки уайт-спирита, при этом сначала смешивают при 160 — 170оС в течение

40 — 50 мин 78 — 93 мас.ч. нефтяного битума и 1 - 3 мас.ч. атактического полипропилена, а затем полученную смесь совмещают при перемешивании в течение 10 — 20 мин при 90 — 100 С с модификатором до получения однородной массы при следующем соотношении компонентов, мас.7.:

Атактический полипропилен 1-3

Иодификатор 5-20

Нефтяной битум Остальное

В процессе используют нефтяной битум повышенной вязкости, который по своим основным свойствам (температура о Ю размягчения 47 С, пенетрация при 25 С

55 м, дуктильность при 25 С 79 см, температура вспышки 265 С, содержание водорастворимых соединений 0,. 17 мас.Ж) близок к вязким нефтяным битумам марок БНД-40/60 и БН-40/60.

Иодификатор (кубовый остаток производства красителя кислотного яркокрасного антрахинонового. Н8С после стадии вакуум-разгонки уайт-спирта) твердое смолообразное вещество черного цвета с фиолетовым оттенком — представляет собой сложную смесь высококипящих (т.кип. ) 200 С) компонентов уайт-спирита (до 82,5 мас.Х), побочных и промежуточных продуктов синтеза

НЗС, таких как 1,4-бис«(4-н-бутиланилино)антрахинон, 1 4-бис-(N-ацетил.4-н-бутиланилино}антрахинон и других веществ с продуктами их конденсации (до 10,32 мас.Ж) и до 7,17 мас.Х

1 минеральных примесей, состоящих в основном иэ ацетатов и боратов натрия H цинка, хлорида натрия и гидроксида натрия. Плотность кубового остатка

d 1 0111 г/см (остальные его свой+ %

5739 4 ства приведены в табл. 2) . Введение модификатора в состав битумно-полимерных композиций позволяет повысить их пенетрацию, т.е. модификатор действует как разжижитель битумных материалов (табл. 2)„

С целью лучшего перемешивания нефтяного битума с атактическим полипро1О пиленом последний следуе т вводить в битум в расплавленном состоянии. Поэтому температурный интервал 1-й стадии смешения в процессе получения битумно-полимерного вяжущего составляет

160 — 170 С что соответствует верхЭ нему пределу температурного интервала плавления атактического полипропилена. Более высокие температуры на стадии смешения нефтяного битума с атактическим полипропиленом нежелательны, поскольку в этом случае резко ухудшаются свойства вяжущего (снижается его пенетрация и, особенно, дуктильность).

Благодаря хорошей смешиваемости

25 модификатора с битумно-полипропиленовым вяжущим продолжительность второй стадии смешения в предлагаемом процессе составляет 10 — 20 мин. Температурный интервал этой стадии смешивания (90 — 100 С) выбран из следуюЗО щих соображений: при температурах ниже 90 С смесь битумно-пропиленового вяжущего с модификатором получается недостаточно однородной из-за высокой вязкости модификатора (температура его размягчения 87 С), а при температурах выше 100 С смешение производить не рекомендуется в связи с повышенной пожароопасностью модификатора (темпео ратура вспышки 106 С) .

40 Концентрационные интервалы модификатора (5 — 20 мас.7) н атактического полипропилена (1 — 3 мас.Х) в предлагаемом способе получения битумно-полимерного вяжущего выбраны по следую-.

4 щим основаниям. При содержаниях модификатора и атактического полипропилена ниже 5 и 1 мас.X соответственно существенных изменений в свойствах получаемых битумно-полимерных компо р зиций не наблюдают. При концентрациях модификатора выше 20 мас.7. резко возрастает пенетрация битумно-полимерных композиций, тогда как температура их размягчения снижается. Кро" ме того значительно снижается тем» пература вспышки и резко растет количество водорастворимых соединений (табл. 2, пример 7), что исключает возможность применения укаэанных вя5 174 жущих в дорожном строительстве. При- сутствие атактического полипропилена в составе битумно-полимерных композиций позволяет повысить температуру размягчения образцов при сохранении остальных качественных показателей в соответствии с требованиями (табл. 2, примеры 1 — 3, 5, 6 и 8). Однако увеличение содержания атактического полипропилена выше 3 мас.X заметно повышает продолжительность стадии перемешивания его с нефтяным битумом вследствие плохой смешиваемости этих компонентов, не приводя к существенному повышению температуры размягчения образцов.

Пример 1. К 93 г нагретого до 160 С нефтяного битума добавляют

2 r расплавленного атактического полипропилена, затем указанные компоненты тщательно перемешивают при той же температуре в течение 50 мин до образования однородной. массы, после чего полученный продукт совмещают в о течение 10 мин при 90 С и непрерывном перемешивании с 5 мас. расплавленного модификатора. Получают битумно-полимерное вяжущее с температурой размягчения ч7 С, пенетрацией при 25 С

58,5 мм, дуктильностью при 25 С о

70,0 мм, температурой вспышки 260 С и содержанием водорастворимых соединений 0,19 мас.X.

Пример ы 2 — 9. Образцы битумно-полимерных вяжущих с другими содержаниями компонентов, а также различными температурами и продолжительностью стадий смешения готовятся по методике, аналогичной приведенной в примере 1. Условия приготовления и составы полученных образцов битумно-полимерных композиций представлены в табл. 1.

В табл. 2 приведены свойства приготовленных битумно-полимерных композиций в сравнении с требованиями на битумы нефтяные дорожные вязкие и со свойствами вяжущих, полученных по известному способу.

Результаты, представленные в табл. 2, показывают, что битумно-полимерные композиции с содержанием модификатора 5 — 20 мас.X и атактического полипропилена 1 — 3 мас.X no своим основным показателям удовлетворяют или очень близки к требованиям на вязкие нефтяные дорожные битумы марок БНД-90/130, БНД-.60/90, БН-

90/130 и БН-60/90, широко применяю5739

55 щиеся в дорожном строительстве в зонах с умеренным и холодным климатом.

Сравнение свойств битумно-полимерных композиций, полученных по предлагаемому способу, со свойствами композиций, полученных по известному способу, показывает, что предлагаемый способ позволяет значительно (в 5 раз) сократить продолжительность процесса приготовления вяжущего.

Кроме того, использование в предлагаемом способе отхода производства кислотного ярко-красного антрахинонового красителя Н8С после стадии вакуум-разгонки уайт-спирита позволяет также улучшить экологическую обстановку в районе аналино-красочного производства за счет утилизации указанного отхода.

На вяжущем, полученном по примеру 6 (в дальнейшем — "модифицированный битум" ), готовят горячую асйальтобетонную смесь, содержащую минеральный материал (907. гравийно-песчаной смеси +10% минерального порошка), по своему зерновому составу соответствующий минеральному материалу, предназначенному для мелкозернистых асфальтобетонов типа "Б". Обфйй расход модифицированного битума при приготовлении асфальтобетонной смеси составляет 7 от массы минерального материала.

В качестве сравнения были приготовлены также образцы асфальтобетона на аналогичном минеральном материале с использованием в качестве вяжущего исходного (нейодифицированного) неф- . тяного битума и нефтяного битума с добавкой 2 мас.X. атактического полипропилена (расход вящщего в обоих случаях также составляет 7 от массы минерального материала).

Результаты испытаний физико-механических свойств приготовленных образцов асфальтобетонов в сравнении с требованиями для образцов горячего асфальтобетона типа Б Š— III марок, предназначенного для II — III дорожно-климатических зон, приведены в табл. 3.

Как видно из представленных в табл. 3 данных, применение нефтяного битума, модифицированного кубовым остатком производства кислотного яркокрасного антрахинонового красителя

НЗС после стадии вакуум-разгонки уайт-спирита и добавками атактического полипропилена в качестве органи174

Таблица 1

Данные ло лримеру

Показатели

1 2 3 4 5 6 7к 8к 9к

Количество нефтяного битума, г

88 83 78 89

92 48

5 50

85 . 98

15 0

Количество кубового остатка, г

10 15 20 10

Количество атактического лолипропилена, г

3, 2

2 2 2 1

0 2

Продолжительность сме)яения, мии:

1-я стадия

2-я стадия

45 45 . 40 45 45 50 — 45

15 15

1О

Температура сме)))ения, с:

160 160 160 170 165 165 160 - 160

1-я стадия

2-я стадия

90 90 100 90 95 . 95

100 95 . ческого вяжущего, позволяет получать дорожные покрытия, удовлетворяющие требованиям, причем более высокого качества по сравнению с аналогичными покрытиями, получаемыми на основе исходного (немоднфицированного) нефтяного битума и нефтяного битума с добавкой атактического полипропилена.

Формула и в о б р е т е н и я

Способ получения вяжущего путем смешения нефтяного битума, атактичесКого полипропилена и модификатора при нагревании, отличающийся тем, что, с целью утилизации отходов н сокращения времени получения вяжу5739 8 щего, в качестве модификатора используют кубовый остаток производства красителя кислотного ярко-красного ! антрахинонового Н8С после стадии вакуум-разгонки уайт-спирита, при этом сначала смешивают нефтяной битум с атактическим полипропиленом при 160170 С в течение 40 — 50 мин, а затем полученную смесь совмещают при перемешивании с модификатором при 90100 С в течение 10 « «20 мин до получения однородной массы при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Атактический полипропилен 1-3

Иодификатор 5- 20

Нефтяной битум 78 — 93

20 15 . 15 . 10 15

С>

Ю

С >

ttf I

1 f з

1 Р

С>

С4

С4

Ю

С>

С> м!

Э

Ю

С 4

С >

tO Ct> 1) t>l 11 х х

}! е> Ю 1!.ttf Х С > If

I 1 Ф 1 I II а С1 fl

ttf «Э йЮ>

1-о1 о11

C>O l !О и

О .1-- И

ХЦ>ХЮ If х !й х э .1

Э 2 1 ф Х 1

О Х D

lO !" 1 1 О

Э Я Ц аэ хю (с х CQ Ф м с

D

С4

С>

Ц

1 О м. C>

С>

С 4 м л

Ю

СЧ

СЧ

С>

»> СЧ

Т

Ю

CO

С 4

>С>

l

1 ! !

>С>

I

С>

Ч>

С 4 м>

rl

° м

Ю О

О

С 4

С 1

Ю

Ю

Ф

С C>

С \

С>

С м

СЧ

>С !

CO

С >

С> 1

Ч. >

Ю

С 4

° О

С>

>С>

О>

СС>

>С \

СЧ

Ю

О л

Ч>

С4

СЧ л

С>

>С>

Ю .О

Ю

Ю

С

СЧ

О>

CO

>С>

С> м л

Ю

СЧ

Ю

СО

Ц>

О м

>О

О>

С4 л

СО

С 4

СЧ °

О

CO со

СЧ

СЧ л

Ю

Ф

>О

tA л

>С>

Cl л

С> л

I х l

> о х ! — — —1 . I

ы о

>4>х в ъ, 3 х л л

С>

Ю л

>> >

tt>

Ю

О> л

0> со

g O I

О3 5» tt> оех

О 1- о ло а мок

tIj !

».

С>

ct v о со щ х

Ю

Ch

Ю С> О сСЪ

С/\

1

И к о

1 I 1 ф

С>

Э о

ЕЛ о х

4>. С>

gv

МЭ

, >С>

О СЧ

tO а

ЭО к с> л

t» х !.4 Х а !

» л э о хэ

ttl ttl

Х СЧ

l Э о

1 х э

t6 1 I Э

Э K (6 х э

tt>

>л

О

Э

F.

2, I К

1 с

I

t Э х х

Э

С;

1

1 ! !

С>

f х ю

tt»O !! I

И

О 1 !!

z o I

1 I

СЧ

l 1!

tt1

О

О

ЭС> а с х

63 х а х

Э Э х

t» э х

1745739

1 I

ttf Э

О, Х о х

В 11 о tf> д о и

Э э о й(фх о 1 х о с> х

I с о а* к х

2 1 ф л

tI> х

О, Х

1745739

Таблица 3

Асфальто" бетон на

Показатели ческого полимера

2,30

2,2 : 2,0

2,09

2,71 2,5

1,28 1,1

20 .

0,98 1,09

1,0

0,9

Коэффициент водостойкости

0,76 0,87

0,88

0 90

0,85 0,75

Набухание, Ж

0,36

2,12

Ов26 Оэ50 1э0 1,0

1,54 1,5-4,0 1,5-4,0 1,5-4,0

0,22

2,90

Водонасьицение, Х

Составитель Г. Овчинникова

Техред М.Моргентал Корректор И. Эрдейи

Редактор М.Дербак

Заказ 2364 Тираж Подписное .ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент, г.ужгород, ул. Гагарина, 101

Предел прочности, ИПа, при сжатии р при температуре, С: основе исходного нефтяного битума

Асфальтобетон на основе нефтяного битума с

2 мас.7. атактиАсфапьтобетон на основе модифици рованного битума.

Требования стандарта для горячего асфальтобетона типа

"Б" (II-III дорожноклиматические зоны) марки