Способ получения катионоактивной адгезионной присадки к битумам

 

Изобретение относится к катионоактивным адгезионным присадкам, к битумам и может найти применение при устройстве автомобильных дорог, аэродромов и т.п. Задачей изобретения является улучшение адгезионных свойств битума к поверхности минерального материала как кислого, так и основного характера. Это решается путем разработки способа получения катионоактивной адгезионной присадки к битумам для основных и кислых материалов, включающий взаимодействие функционально замещенных углеводородов с аминами при нагревании. В качестве функционально замещенных углеводородов используют хлорпарафины общей формулы С_nН_2n+2-xCl_x, где n= 10-30; х=1-7, с мол.м. 200-600, а в качестве аминов - амины общей формулы H₂N(CH₂CH₂NH)_уH, где у>1, при соотношении углеводороды : амины (2,3-5,6):1. Способ позволяет значительно улучшить показатель сцепления битума с поверхностью минерального материала. 1 табл.

Изобретение относится к катионоактивным адгезионным присадкам к битумам и может найти применение при устройстве автомобильных дорог, аэродромов и т. п.

Известен способ получения адгезионной добавки смешением кубового остатка производства синтетических жирных кислот (СЖК) с кубовыми остатками кислот хлопкового соапстока [авт. св. СССР 1787994, кл. С 08 L 95/00, БИ 2, 1993]. Однако применение данной добавки дает незначительный эффект, к тому же этот эффект проявляется только при применении карбонатных минеральных материалов. Кроме того, добавка вносится в битум в сравнительно больших количествах (4-6 мас.%).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения адгезионной добавки к битуму для основных и кислых материалов, путем взаимодействия кубового остатка производства СЖК, содержащих 20-40 атомов углерода в молекуле, с кубовым остатком производства этилендиамина при их молярном соотношении 1: 6 и 90-95^oС, с последующим выделением целевого продукта или его модификацией 2-4 мас.% концентрированной соляной кислоты [авт. св. СССР 1362737, кл. С 08 L 95/00, БИ 48, 1987].

В описании способа указывается на высокую адгезионную активность битума с разработанной адгезионной добавкой. Однако в способе адгезионная активность определялась не по установленному ГОСТ 11508-74. Проведенные нами определения по ГОСТ 11508-74 показали, что битум, модифицированный добавкой - прототипом в количестве 0,5 мас.%, соответствует всего лишь контрольному образцу 3, то есть адгезия низкая.

Задачей изобретения является улучшение адгезиионных свойств битума к поверхности минерального материала как кислого, так и основного характера.

Задача решается путем разработки способа получения катионоактивной адгезионной присадки к битумам для основных и кислых материалов, включающего взаимодействие функционально замещенных углеводородов с аминами при нагревании, отличающегося тем, что в качестве функционально замещенных углеводородов используют хлорпарафины общей формулы С_nH_2n+2-xCl_x, где n=10-30, х=1-7 с молекулярной массой 200-600, а в качестве аминов - амины общей формулы H₂N(CH₂CH₂NH)_yH, где y>1, при соотношении углеводороды : амины (2,3-5,6):1.

В способе используются хлорпарафины различных марок.

ХП-418 соответствует ТУ 24-93-01713164401-95. В соответствии с данными, приведенными производителем, ХП-418 имеет следующую химическую формулу: С_nН_2n+2-xСl_x, где n=10-30, х=1-7 с молекулярной массой 300-600.

ХП-470 соответствует ТУ 6-01-16-90. В соответствии с данными, приведенными производителем, ХП-470 имеет следующую химическую формулу: C_nH_2n+2-xCl_x, где n=10-30; х=1-7 с молекулярной массой 300-600.

ХП-30Т соответствует ТУ 6-01-5-63-94. В соответствии с данными, приведенными производителем, ХП-30Т имеет следующую химическую формулу: С_nН_2n+2-xCl_x, где n=13-18; х=2-3 с молекулярной массой 200-300.

ХП-52 соответствует ТУ 6-01-5-63-94. В соответствии с данными, приведенными производителем, ХП-52 имеет следующую химическую формулу: С_nН_2n+2-xCl_x, где n=13-18; х=3-6 с молекулярной массой 200-300.

Диэтилентриамин и полиэтиленполиамин это вторичные продукты производства этилендиамина действием аммиака на дихлорэтан.

Диэтилентриамин соответствует ТУ 6-02-914-86. В соответствии с данными, приведенными производителем, диэтилентриамин имеет следующую химическую формулу: Н₂N(СH₂СН₂NН)_yН, где y=2 (массовая доля диэтилентриамина в соответствии с техническими требованиями - не менее 96-98).

Полиэтиленполиамин используют двух марок "А" и "Б". Полиэтиленполиамин марки "А" соответствует ТУ 2413-357-00208-447-99. В соответствии с данными, приведенными производителем, полиэтиленполиамин марки "А" имеет следующую химическую формулу: H₂N(CH₂CH₂NH)_yH, где y=2-5 (в соответствии с техническими требованиями массовая доля общего азота не менее 30%, массовая доля азота, титруемого кислотой, 19,5-22%, массовая доля третичных аминов 5-9%, массовая доля воды - не более 2%). Полиэтиленполиамин марки "Б" соответствует ТУ 6-02-594-85. В соответствии с данными, приведенными производителем, полиэтиленполиамин марки "Б" имеет следующую химическую формулу: Н₂N(CH₂CH₂NH)_yH, где у=2-5.

Примеры осуществления способа Пример 1. 70 г хлорпарафина ХП-30Т и 30 г диэтилентриамина перемешивают при температуре 110-120^oC в течение 2 ч. После чего продукт реакции подвергли ИК-спектроскопическому анализу. На ИК-спектре обнаруживается полоса в области 2500-2600 см^-1, характерная для аммонийной группы. Такая полоса отсутствует в ИК-спектрах исходных продуктов.

Пример 2. 75 г хлорпарафина ХП-30Т и 25 г полиэтилеанполиамина марки "А" перемешивают при температуре 110-120^oС в течение 2 ч. После чего продукт реакции подвергли ИК-спектроскопическому анализу. На ИК-спектре обнаруживается полоса в области 2500-2600 см^-1, характерная для аммонийной группы. Такая полоса отсутствует в ИК-спектрах исходных продуктов.

Пример 3. 80 г хлорпарафина ХП-418 и 20 г диэтилентриамина перемешивают при температуре 110-120^oС в течение 2 ч. После чего продукт реакции подвергли ИК-спектроскопическому анализу. На ИК-спектре обнаруживается полоса в области 2500-2600 см^-1, характерная для аммонийной группы. Такая полоса отсутствует в ИК-спектрах исходных продуктах Пример 4. 85 г хлорпарафина ХП-418 и 15 г полиэтиленполиамина "Б" перемешивают при температуре 110-120^oC в течение 2 ч. После чего продукт реакции подвергли ИК-спектроскопическому анализу. На ИК-спектре обнаруживается полоса в области 2500-2600 см^-1, характерная для аммонийной группы. Такая полоса отсутствует в ИК-спектрах исходных продуктов.

Пример 5. 75 г хлорпарафина ХП-470 и 25 г диэтилентриамина перемешивают при температуре 110-120^oС в течение 2 ч. После чего продукт реакции подвергли ИК-спектроскопическому анализу. На ИК-спектре обнаруживается полоса в области 2500-2600 см^-1, характерная для аммонийной группы. Такая полоса отсутствует в ИК-спектрах исходных продуктов.

Пример 6. 80 г хлорпарафина ХП-470 и 20 г полиэтиленполиамина "А" перемешивают при температуре 110-120^oС в течение 2 ч. После чего продукт реакции подвергли ИК-спектроскопическому анализу. На ИК-спектре обнаруживается полоса в области 2500-2600 см^-1, характерная для аммонийной группы. Такая полоса отсутствует в ИК-спектрах исходных продуктов.

Пример 7. 70 г хлорпарафина ХП-52 и 30 г диэтилентриамина перемешивают при температуре 110-120^oС в течение 2 ч. После чего продукт реакции подвергли ИК-спектроскопическому анализу. На ИК-спектре обнаруживается полоса в области 2500-2600 см^-1, характерная для аммонийной группы. Такая полоса отсутствует в ИК-спектрах исходных продуктов.

Пример 8. 85 г хлорпарафина ХП-52 и 15 г полиэтиленполиамина марки "Б" перемешивают при температуре 110-120^oС в течение 2 ч. После чего продукт реакции подвергли ИК-спектроскопическому анализу. На ИК-спектре обнаруживается полоса в области 2500-2600 см^-1, характерная для аммонийной группы. Такая полоса отсутствует в ИК-спектрах исходных продуктов.

Полученные по примеру 1-8 вещества испытали в качестве адгезионной присадки к битуму по ГОСТ-11508-74. Катионоактивные адгезионные присадки вводили в количестве 0,5 мас.% в битум, имеющий низкий показатель адгезии с поверхностью минерального материала. Аналогичный показатель определяли и для битума с адгезионной добавкой - прототипом в количестве 0,5 мас.%.

Метод определения адгезии заключается в следующем. В две фарфоровые чашки взвешивают по 30 г минерального материала и по 1,2 г испытуемого образца битума (содержащий 0,5 мас.% адгезионной присадки). Чашки выдерживают в течение 20 мин в термостате при 130-140^oС, затем чашки вынимают из термостата и перемешивают минеральный материал с битумом металлической ложкой до покрытия всей поверхности минерального материала. После чего смесь выдерживают при комнатной температуре в течение 20 мин. На металлическую сетку с проволочными дужками выкладывают из одной чашки примерно половину подготовленной битумоминеральной смеси, распределяют ее на сетки равномерным слоем и опускают сетку в стакан с кипящей дистиллированной водой (высота слоя под сеткой и над смесью должна быть по 40-50 мм). Аналогичную операцию производят с битумоминеральной смесью из второй чашки. Сетки с испытуемыми образцами выдерживают в кипящей воде в течение 30 мин. Кипение воды не должно быть бурным. Битум, отделившийся от смеси и всплывший на поверхность воды в процессе кипячения, снимают фильтровальной бумагой. Сетки с испытуемыми образцами сразу по окончании кипячения переносят в стаканы с холодной водой, где выдерживают в течение 3-5 мин, после этого образцы переносят на фильтровальную бумагу. Точно таким же образом испытывают контрольный образец битума, не содержащего адгезионной присадки.

Оценку адгезии битума к поверхности минерального материала производят визуально, сравнением с контрольными образцами, которые приведены в стандарте. В соответствии со стандартом адгезия считается соответствующей контрольному образцу 1, если испытуемый битум равномерно покрывает минеральный материал, и соответствующей контрольному образцу 3, если имеется большое количество пятен, не покрытых битумом, в остальных случаях принимается, что испытуемый образец соответствует контрольному образцу 2.

Данные испытаний приведены в таблице, из которых следует, что синтезированные катионоактивные адгезионные присадки по примерам 1-8 значительно улучшают показатель адгезии исходного битума, а адгезионная добавка - прототип не улучшает показатель адгезии исходного битума.

Формула изобретения

Способ получения катионоактивной адгезионной присадки к битумам для основных и кислых материалов, включающий взаимодействие функционально замещенных углеводородов с аминами при нагревании, отличающийся тем, что в качестве функционально замещенных углеводородов используют хлорпарафины общей формулы С_nН_2n+2xCl_x, где n=10-30; х=1-7, с мол.м. 200-600, а в качестве аминов - амины общей формулы Н₂N(СН₂СН₂NH)_yH, где у>1,
при соотношении углеводороды:амины (2,3-5,6):1.

РИСУНКИ

Рисунок 1