Отверждающаяся битумная композиция (варианты)

 

Изобретение относится к битумным композициям, используемым в качестве изолирующего и герметизирующего материала при заливке кабельных муфт. Изобретение направлено на получение композиции холодного нанесения, а также на снижение усадки композиции и ускорение времени перехода в нетекучее состояние. Отверждающаяся композиция содержит порошкообразный битумный компонент с температурой размягчения по КиШ 125-165^oC, характеризуемый размером частиц не более 1 мм в количестве 90-100%. Количество этого компонента 35-55 мас.%. Остальное количество до 100 мас. % составляют нефтепродукты для его набухания, в качестве нефтепродуктов битумная композиция содержит смесь дистиллятных и остаточных нефтяных фракций или смесь дистиллятных и окисленных нефтяных фракций с содержанием дистиллятных нефтяных фракций 40-70 мас. %, смесь имеет вязкость условную по ВЗ-4 при 20^oC 5-10 с, а нефтяные фракции характеризуются температурой выкипания в пределах 200 - ≥ 500^oC. Битумная композиция по второму варианту дополнительно содержит не более 0,01 мас.% от массы отверждающейся композиции кремнийорганической жидкости ПМС-200 А. 2 с. п.ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к битумным композициям, используемым в качестве изолирующего и герметизирующего материала при заливке кабельных муфт.

Известен битум или битумный компаунд в качестве заливки для соединительных чугунных муфт [1].

Однако битум или битумный компаунд перед заливкой приходится разогревать до 100-120^oC. При такой высокой температуре операции разогрева и заливки битума являются опасными в пожарном отношении и из-за возможных ожогов горячим битумом.

Кроме того, при охлаждении битум дает значительную усадку (порядка 9%), что требует двукратной дозаливки и приводит к появлению дефектов (раковин и т.п.) и снижению надежности работы кабельных муфт.

Наиболее близкой к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому эффекту является композиция набухшего в нефтепродуктах угольного порошка, содержащая угольный порошок со средним диаметром частиц 0,005-0,1 мм - 5-60 мас.%, нефтепродукты для набухания: асфальтовый битум ≅ 50 мас.%, тяжелое масло, асфальты и/или битум прямой перегонки - 20-80 мас.%. Для получения этой композиции проводят термическую обработку смеси [2].

Однако необходимость проведения термической обработки смеси ограничивает возможность использования композиции в полевых условиях. Кроме того, для этой композиции характерны большая усадка и длительное время перехода в нетекучее состояние.

Изобретение направлено на получение композиции холодного нанесения, а также на снижение усадки композиции и ускорение времени перехода в нетекучее состояние.

Это достигается тем, что отверждающаяся битумная композиция, включающая дисперсный порошкообразный компонент и смесь нефтепродуктов для набухания, в качестве дисперсного порошкообразного компонента содержит порошкообразный битумный компонент с температурой размягчения по КиШ 125-165^oC с размером частиц не более 1 мм - 90-100%, а в качестве смеси нефтепродуктов для набухания - смесь дистиллятных и остаточных или окисленных нефтяных фракций (т.е. битумов) с температурами выкипания 200-≥500^oC и вязкостью условной при 20^oC (ВУ₂₀^o) по ВЗ-4 (ГОСТ 8420-74) 5-10 с, взятых в соотношении дистиллятные: остаточные или окисленные фракции 40-70 : 60-30, и дополнительно по одному из вариантов содержит поверхностно-активное вещество - ПМС-200А при следующем соотношении компонентов, мас.%: Порошкообразный битумный компонент - 35-55 Смесь нефтепродуктов для набухания с T выкипания 200-≥500^oC и с ВУ₂₀^o по ВЗ-4 5-10 с - 45-65 В том числе: Дистиллятных фракций - 22-39 Остаточных или окисленных нефтяных фракций - 15-33 Поверхностно-активное вещество ПМС-200А не более 0,01% от массы первых двух компонентов.

Композицию готовят следующим образом. В смеситель вводят жидкий нефтепродукт - смесь дистиллятных и остаточных или окисленных фракций, затем в 2-3 приема вводят порошкообразный компонент, обработанный ПАВ либо без обработки, и перемешивают все в течение 5-15 мин до полного смачивания и равномерного распределения порошка. Композиция сохраняет хорошую текучесть при свободном наливе, хорошо заполняет формы сложной конфигурации из металла, чугуна, пластмассы. Время перехода в нетекучее состояние - не менее 30 мин и не более 24 ч.

Согласно этой технологии были приготовлены композиции с различным содержанием компонентов. В качестве порошкообразного битумного компонента были использованы: - лаковый битум по ГОСТ 21822-87 с температурой размягчения по КиШ 125^oC с размером частиц не более 1 мм - 100%; - асфальто-смолистый мягчитель гранулированный по ТУ 38 УССР 20193-78 (АСМГ) с температурой размягчения по КиШ 131^oC и размером частиц не более 1 мм - 90%; АСМГ с температурой размягчения по КиШ 131^oC и размером частиц не более 1 мм - 100% (из них размер частиц не более 0,5 мм - 80%);
- асфальт "Добен", т.е. продукт деасфальтизации нефтяных остатков бензина, с температурой размягчения по КиШ 165^oC, размером частиц не более 1 мм - 100% (из них размер частиц не более 0,4 мм - 80%);
- асфальт "Добен" с температурой размягчения по КиШ 155^oC, размером частиц не более 1 мм - 100%.

В качестве дистиллятных фракций было использовано дизельное топливо с пределами выкипания 200-360^oC, а в качестве остаточных нефтяных фракций - мазут (температура выкипания - выше 350^oC), гудрон (температура выкипания - выше 480^oC), в качестве окисленных нефтяных фракций - битум по ГОСТ 22245-90 (температура начала кипения выше 500^oC). Поверхностно-активное вещество ПМС-200 A производится по ТУ 6-02-20-79.

Степень отверждения полученных компаундов оценивалась по нарастанию температуры размягчения по КиШ во времени.

Содержание компонентов в полученных композициях приведено в табл. 1, показатели качества полученных отверждающихся битумных композиций - в табл. 2.

Для сравнения показателей качества предлагаемой композиции с прототипом была получена композиция по прототипу следующим образом: 20 г (20 мас.%) угольного порошка с частицами размером ≅0,009 мм - 60% перемешивали при 110^oC с 80 г нефтепродуктов для набухания, а именно с 30 г (30 мас.%) затемненной фракции (тяжелого масла) и 50 г (50 мас.%) битума прямой перегонки с температурой размягчения по КиШ 38^oC и пенетрацией 240 дмм.

Показатели качества полученной по прототипу композиции сведены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, композиции, полученные по изобретению, представляют собой композиции холодного нанесения и имеют более высокую температуру размягчения по сравнению с прототипом через сутки и по истечении 30 суток. Это обеспечит более быстрое затвердевание композиции - 0,5-24 ч (в прототипе - около 400 ч). Малая усадка по сравнению с прототипом позволит ускорить процесс заливки кабельных муфт, так как не потребуется дополнительная дозаливка.

К преимуществам предлагаемой композиции следует отнести технологичность ее получения: порошкообразный битум указанного гранулометрического и физико-химического состава обеспечит его диспергирование в короткий промежуток времени при температуре окружающей среды (18-25^oC), при этом смесь дизельного топлива с остаточными фракциями перегонки нефти в указанном соотношении в течение достаточного для заливки времени (≈ 30 мин) обеспечивают хорошую текучесть композиции, что особенно важно при ее заливке в небольшие отверстия кабельных муфт или других изделий.

Еще одно преимущество заявляемой композиции - отсутствие необходимости термообработки смеси.

При введении порошкообразного компонента в количестве менее 35 мас.% не обеспечивается твердение композици, смесь остается жидкообразной. Если порошка более 55%, композиция сразу после смешения становится практически нетекучей и не может заливаться в форму. Использование порошкообразных битумных компонентов с температурой размягчения по КиШ ниже 125^oC также не обеспечивает необходимую степень отверждения композиции (T_разм. по КиШ таких композиций ниже 30-35^oC, т.е. ниже температуры окружающей среды в летнее время). Битумные порошки с T_разм. выше 165^oC плохо смачиваются и распределяются в жидком растворителе (смеси нефтепродуктов), что не позволяет достичь необходимого качества композиции. При вязкости растворителя ВУ₂₀^o выше 10 с (что обычно наблюдается при содержании дизтоплива в смеси нефтепродуктов менее 22 мас.%) не обеспечивается хорошая текучесть полученных композиций. При вязкости смеси нефтепродуктов ВУ₂₀^o менее 5 с (обычно при содержании дизтоплива более 39%) порошок комкуется.

Если порошок содержит много крупных частиц (фракция ≥ 1 мм - более 10%), порошок при смешении с растворителем комкуется и образует плохотекучие смеси.

Если в порошке содержатся мелкие частицы с диаметром частиц < 0,2 мм, то порошок хуже распределяется в смеси нефтепродуктов.

Формула изобретения

1. Отверждающаяся битумная композиция, включающая дисперсный порошкообразный компонент и нефтепродукты для его набухания, отличающаяся тем, что в качестве дисперсного порошкообразного компонента она содержит битумный компонент с температурой размягчения по КиШ 125 - 165^oC с размером частиц не более 1 мм - 90 - 100%, а в качестве нефтепродуктов для набухания - смесь дистиллятных и остаточных или окисленных нефтяных фракций, выкипающих в пределах 200 - ≥ 500 ^oC, имеющую вязкость условную по В3 - 4 при 20^oC 5 - 10 с, при этом содержание в смеси дистиллятных нефтяных фракций составляет 40 - 70 мас.% при следующем соотношении компонентов композиции, мас.%:
Указанный порошкообразный битумный компонент - 35 - 55
Указанная смесь дистиллятных и остаточных или окисленных нефтяных фракций - 46 - 65
2. Отверждающаяся битумная композиция, включающая дисперсный порошкообразный компонент и нефтепродукты для его набухания, отличающаяся тем, что в качестве дисперсного порошкообразного компонента она содержит битумный компонент в температурой размягчения по КиШ 125 - 165^oC с размером части не более 1мм - 90 - 100%, а в качестве нефтепродуктов для набухания - смесь дистиллятных и остаточных или окисленных нефтяных фракций, выкипающих в пределах 200 - ≥ 500^oC, имеющую вязкость условную по В3 - 4 при 20^oC 5 - 10 с, при этом содержание в смеси дистиллятных нефтяных фракций составляет 40 - 70 мас. % и дополнительно содержит в качестве поверхностно-активного вещества кремнийорганическую жидкость ПМС-200А в количестве не более 0,01% от массы отверждающейся битумной композиции при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Указанный порошкообразный битумный компонент - 35 - 55
Указанная смесь дистиллятных и остаточных или окисленных нефтяных фракций - 45 - 65k

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3