Битумно-резиновая композиция и способ ее получения

 

Изобретение относится к битумно-резиновым композициям и может быть использовано в дорожном, промышленном, гражданском и гидротехническом строительстве. Задачей изобретения является разработка битумно-резиновой композиции с улучшенными эластичными и адгезионными свойствами при упрощении процесса получения за счет более мягкого температурного режима. Поставленная задача решается созданием битумно-резиновой композиции, содержащей битум, резиновую крошку и мягчитель. Причем в качестве резиновой крошки она содержит невулканизированную резиновую крошку, а в качестве мягчителя и дополнительно пластификатора содержит тяжелую смолу пиролиза или полиалкилбензольную смолу, или смолу древесную лиственных пород. Задача решается также способом получения битумно-резиновой композиции, включающим нагревание битума, резиновой крошки и мягчителя, причем предварительно приготовленную смесь 1,5-25 мас.% невулканизированной резиновой крошки с 2,5-45 мас.% вышеуказанного мягчителя-пластификатора выдерживают в течение суток, перемешивают при 100-130^oC до получения однородной массы и вводят при перемешивании в нагретый до 100-130°С битум. 2 с.п.ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к битумно-резиновым композициям и может быть использовано в дорожном, промышленном, гражданском и гидротехническом строительстве.

Известен способ приготовления резинобитумного вяжущего, содержащего битум, резиновую крошку и пластификатор, путем смешения битума с термообработанной (в течение 1,0-5,0 ч при 190-260^oC) смесью резиновой крошки с пластификатором в соотношении 1,0 : (0,7 - 1,8) при 150-180^oC (АС СССР N 1289872, кл. C 08 L 95/00, C 04 B 26/26, 1987). В качестве пластификатора используют сланцевое масло или антраценовое масло, или экстракт селективной очистки масел, а в качестве структурообразователя - полиэтиленовый воск или элементарную серу, или нитрат аммония.

Способ позволяет снизить температуру хрупкости композиции. Однако при этом пятая часть резины остается в нерастворенном виде с размером частиц более или равном 1,25 мм, что приводит к снижению прочности вяжущего.

Наиболее близким предлагаемому изобретению является способ получения битумно-резиновой композиции (АС СССР N 1705322, кл. C 08 L 95/00, 1992) путем нагревания битума, резиновой крошки и мягчителя - сульфатного мыла или омыленного таллового пека, при этом смесь битума и резиновой крошки выдерживают в течение 1,5-3,5 ч при 220-250^oC, затем вводят мягчитель, после чего смесь при постоянном перемешивании охлаждают до 40-70^oC и дополнительно вводят при перемешивании в течение 0,5-1,0 ч щелочной сток производства капролактама при следующем соотношении компонентов, мас.%: Битум - 30 - 89 Резиновая крошка - 10 - 60 Сульфатное мыло или омыленный талловый пек - 0,5 - 5,0 Указанный щелочной сток производства капролактама - 0,5-5,0 Способ позволяет повысить адгезию, эластичность, теплоустойчивость и прочность на разрыв битумно-резиновой композиции.

Недостатком известного способа является длительное выдерживание при высокой температуре (до 250^oC) смеси битума с резиновой крошкой, поскольку известно, что при температурах выше 230^oC в резиновой крошке преобладают деструктивные процессы по свободно-радикальному механизму, что вызывает также и деструкцию углеводородных компонентов битума, приводящую к ухудшению качества композиций.

Задачей изобретения является разработка битумно-резиновой композиции с улучшенными эластичными и адгезионными свойствами при упрощении процесса получения за счет более мягкого температурного режима.

Поставленная задача решается получением битумно-резиновой композиции, содержащей битум, резиновую крошку и мягчитель. Причем в качестве резиновой крошки берут крошку невулканизированной резины, а в качестве мягчителя и дополнительно пластификатора - отходы нефтехимической и лесной промышленности: тяжелую смолу пиролиза или полиалкилбензольную смолу, или смолу древесную лиственных пород при следующем соотношении компонентов, мас.%: Невулканизированная резина - 1,5-25 Вышеуказанный мягчитель-пластификатор - 2,5-45 Битум - 30 - 96 Задача решается также способом получения битумно-резиновой композиции путем нагревания при перемешивании битума, резиновой крошки и мягчителя. Причем предварительно приготовленную смесь 1,5-25,0 мас.% резиновой крошки с 2,5-45,0 мас.% вышеуказанного мягчителя-пластификатора выдерживают в течение суток, перемешивают при 100-130^oC до получения однородной массы и вводят при перемешивании в нагретый до 100-130^oC битум.

Смола древесная лиственных пород (СДЛП) получается при пиролизе древесины лиственных пород и поставляется по ТУ-13-0281078-81-89 (плотность - 1080-1200 кг/м³; массовая доля воды - не более 25%; конечная температура разгонки - 260-300^oC, состоит в основном из смоляных кислот общей формулы C₂₀H₃₀O₂).

Полиалкилбензольная смола (ПАБС) - побочный продукт производства алкилбензолов, поставляется по ТУ-38-10296-83 (плотность - 900-1000 кг/м³, выкипает в интервале 238-300^oC - 20,6 мас.%, в интервале 300-370^oC - 54,35 мас. %, в интервале 370-440^oC - 12 мас.%, содержание ароматических углеводородов - 65-70 мас.%).

Тяжелая смола пиролиза (ТСП) образуется как побочный продукт при производстве этилена методом пиролиза низкооктанового бензина. Характеристики: плотность - 1160 кг/м³ состав, мас.%: парафино-нафтеновые углеводороды 5-5,5, ароматические углеводороды 62-64, смолы 16-18, асфальтены 12,5-17.

Для приготовления композиции используют битумы марок БНД по ГОСТ 22245-76, а также битум БНК 45/180 по ГОСТ 9548-74.

Невулканизированная резиновая крошка (НВРК) - отход при транспортировке сырой резины на процесс вулканизации (фр. 0-1,25 мм). Для осуществления изобретения подходит резиновая крошка каучуков, способных набухать в углеводородной части битума, а именно этиленпропиленового, дивинильного, изопренового, бутадиенметилстирольного, а также их смесей.

В табл. 1 приведены составы приготовленных образцов битумно-резиновых композиций и температурные режимы их приготовления, а в табл. 2 - их физико-механические свойства. Как видно из приведенных экспериментальных данных, предлагаемая битумно-резиновая композиция превосходит известную по эластичности - 77-86% против 65-79%, а по адгезии - 12,0-13,5 кгс/см² против 6-11,7 кгс/см², и не уступает по прочности на разрыв. При этом снижение температуры процесса не только способствует улучшению эксплуатационных характеристик композиции, но и позволяет снизить энергозатраты на ее производство.

Формула изобретения

1. Битумно-резиновая композиция, включающая битум, резиновую крошку и мягчитель, отличающаяся тем, что содержит в качестве резиновой крошки невулканизированную резиновую крошку, а в качестве мягчителя и дополнительно пластификатора - тяжелую смолу пиролиза, или полиалкилбензольную смолу, или смолу древесную лиственных пород при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Невулканизированная резиновая крошка - 1,5 - 25
Вышеуказанный мягчитель-пластификатор - 2,5 - 45
Битум - 30 - 96
2. Способ получения битумно-резиновой композиции, включающий нагревание битума, резиновой крошки и мягчителя, отличающийся тем, что в качестве резиновой крошки используют невулканизированную резиновую крошку, а в качестве мягчителя и дополнительно пластификатора - тяжелую смолу пиролиза, или полиалкилбензольную смолу, или смолу древесную лиственных пород при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Невулканизированная резиновая крошка - 1,5 - 25
Вышеуказанный мягчитель-пластификатор - 2,5 - 45
Битум - 30 - 96
при этом предварительно приготовленную смесь из невулканизированной резиновой крошки, мягчителя-пластификатора выдерживают в течение суток, перемешивают при 100 - 130^oС до получения однородной массы и вводят при перемешивании в нагретый до 100 - 130^oС битум.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2