Модифицированный битум


 


Владельцы патента RU 2461594:

Гайдар Сергей Михайлович (RU)
Конова Марина Марковна (RU)
Громов Евгений Владимирович (RU)

Изобретение относится к новому составу битума, который может быть использован в дорожном строительстве, при строительстве фундаментов зданий и сооружений, изготовлении кровельных и гидроизоляционных материалов, прокладке трубопроводов. Модифицированный битум содержит аминный активатор адгезии. Соотношение компонентов следующее, мас.%: аминный активатор адгезии - 0,5-2,0, битум - до 100. В качестве аминного активатора адгезии используют продукт взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина и смеси жирных кислот растительных масел фракции С620 при мольном соотношении реагентов 1:3:(0,5-2,5) соответственно. Использование модифицированного битума позволяет получать гидрофобные строительные материалы и защитные покрытия с высокой биостойкостью. 5 табл., 5 пр.

 

Изобретение относится к новому составу битума, который может быть использован в дорожном строительстве, при строительстве фундаментов зданий и сооружений, изготовлении кровельных и гидроизоляционных материалов, прокладке трубопроводов.

Известен модифицированный битум для дорожного строительства, включающий аминный активатор адгезии - отход производства анилина - анилиновую смолу с аминным числом не ниже 150 в количестве 1,0-1,5 мас.%. Вяжущее получают путем смешения битума и смолы при температуре 120-140°С в течение 40-60 мин (RU 2063990 С1, кл. С08L 95/00, С04В 26/26, 20.07.1996).

Недостатком известного вяжущего является то, что оно содержит отход производства анилина, состав которого варьируется в широком диапазоне, что не позволяет получить готовый битум стандартного качества.

Наиболее близким аналогом предложенного технического решения является модифицированный битум, включающий в качестве аминного активатора адгезии гексаметилентетрамин и дополнительно продукт полукоксования углей при следующем соотношении компонентов, мас.%: битум - 80,00-92,00, продукт полукоксования углей - 8,00-20,00, гексаметилентетрамин сверх 100% - 0,35-1,00. Модифицированный битум получают путем смешения исходного битума с продуктом полукоксования углей при 110°С до получения однородной смеси, в которую вводят гексаметилентетрамин, с последующим ее нагреванием до 160°С и изотермической выдержкой смеси в течение 30 мин при непрерывном перемешивании (RU 2241011 С1, кл. С08L 95/00, С08К 5/17, С04В 26/26, 27.11.2004).

Недостатком данного битума является его относительно низкая стойкость к воздействию плесневых грибов. Кроме того, модифицированный битум подвержен достаточно быстрому процессу старения, о чем свидетельствуют изменения массы и температуры размягчения после прогрева.

Техническим результатом изобретения является повышение качества и грибостойкости битума.

Данный результат достигается тем, что модифицированный битум, включающий аминный активатор адгезии, в качестве аминного активатора содержит продукт взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина и смеси жирных кислот растительных масел фракции C6-C20 при мольном соотношении реагентов 1:3:(0,5-2,5) соответственно при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Указанный аминный активатор адгезии 0,5-2,0
Битум до 100

Отличительной особенностью предложенного вяжущего является то, что введение в него продукта взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина и смеси жирных кислот растительных масел фракции C6-C20 при мольном соотношении реагентов 1:3:(0,5-2,5) в количестве 0,5-2,0 мас.% (далее - продукт взаимодействия) позволяет повысить стойкость битума к воздействию плесневых грибов, адгезию к каменным материалам, металлам, дереву и др. Кроме того, продукт взаимодействия замедляет процесс старения битума, так как его масса и температура размягчения после прогрева практически не изменяются.

Введение предложенного битума в асфальтобетонные смеси, строительные, кровельные и изоляционные материалы дает возможность повысить их водоотталкивающие свойства и биостойкость.

Введение продукта взаимодействия в количестве менее 0,5% не позволяет существенно повысить качество битума. Введение его более 2% нецелесообразно, так как дальнейшего влияния на показатели качества он не оказывает.

Проведение процесса взаимодействия борной кислоты с диэтаноламином и смесью жирных кислот растительных масел фракции C6-C20 при других мольных соотношениях реагентов, кроме заявленных, не позволяет получить продукт, растворимый в битуме.

Жирные кислоты выделяют из растительных масел (подсолнечного, кокосового, льняного, соевого и т.д.) путем расщепления триглицеридов, например омылением масла щелочью с последующей обработкой образовавшегося мыла минеральной кислотой для выделения смеси кислот фракции C6-C20 (Сырье и полупродукты для лакокрасочных материалов: Справочное пособие. / Под ред. М.М.Гольдберга. - М.: Химия, 1978. - С.230, 234).

При синтезе используют борную кислоту, соответствующую ГОСТ 18704-78, диэтаноламин - ТУ 6-09-2652-91.

Способ получения продукта взаимодействия заключается в следующем.

В реактор, снабженный мешалкой, насадкой Дина-Старка, обратным холодильником и термометром, загружают смесь жирных кислот растительных масел фракции C6-C20 и диэтаноламин (ДЭА). Реакционную массу нагревают при перемешивании до 90-100°С, после чего вводят борную кислоту и поднимают температуру реакционной смеси до 180-200°С, выдерживая ее при этой температуре в течение 2,0-2,5 ч до образования однородной массы с аминным числом не менее 40 мг HCl/г. Мольное соотношение борная кислота: диэтаноламин: смесь жирных кислот составляет 1:3:(0,5-2,5).

Полученный продукт представляет собой маслянистую вязкую жидкость коричневого цвета. Он растворим в минеральных маслах, битуме, органических растворителях и имеет следующие характеристики:

Кинематическая вязкость при 100°С, сСт - не более 65,0.

Аминное число, мг HCl/г - не менее 40.

Содержание воды, % - не более 0,5.

Зольность, % - отсутствие.

Температура вспышки в открытом тигле, °С - не ниже 230.

В качестве битума используют нефтяные дорожные битумы по ГОСТ 22245-90, нефтяные строительные - по ГОСТ 6617-76, нефтяные кровельные - по ГОСТ 9548-74 и нефтяные изоляционные - по ГОСТ 9812-74.

Технология получения предложенного модифицированного битума состоит в следующем.

В смеситель, снабженный обогревом и мешалкой, загружают 98,0-99,5 мас.% битума и 0,5-2,0 мас.% продукта взаимодействия и производят перемешивание при температуре 130-150°С в течение 10-20 мин до получения однородной массы. Полученный битум смешивают с минеральным наполнителем, нагретым до 160-170°С, для приготовления асфальтобетонной смеси, а также применяют при изготовлении кровельного материала и изоляционного покрытия.

Конкретные составы предложенного модифицированного битума представлены в табл.1, показатели их качества - в табл.2. Примеры 4 и 5 являются контрольными.

Для сравнительного анализа показателей качества были получены битумы БНК 90/30 и БНИ-IV, модифицированные термической фракцией >230°С смолы полукоксования углей и гексаметилентетрамином согласно запатентованному способу по прототипу.

Пенетрацию битумов определяли по ГОСТ 11501-78, дуктильность (рястяжимость) - по ГОСТ 11505-75, температуру размягчения по кольцу и шару - по ГОСТ 11506-73, температуру вспышки - по ГОСТ 4333-87, температуру хрупкости - по ГОСТ 11507-78, изменение массы после прогрева - по ГОСТ 18180-72, стойкость к воздействию плесневых грибов - по ГОСТ 9.049-91 метод 1. Шкала оценки грибостойкости по методу 1 представлена в табл.3.

С предлагаемым вяжущим по примеру 1 и вяжущим по прототипу были приготовлены горячие асфальтобетонные смеси стандартного состава по ГОСТ 9128-2009 типа В марки II, мас.%: щебень фракции 5-20-30, песок из отсевов дробления - 58,5, минеральный порошок - 5, модифицированный битум - 6,5, из которых были изготовлены плотные асфальтобетоны.

Оценку адгезионной способности предложенного модифицированного битума к щебню проводили по методике, изложенной в описании к патенту РФ 2241011 (прототип).

Для этого отдельные частицы щебня размерами не менее 10 мм высушивали до постоянного веса при температуре 105°С. Затем каждую частицу щебня привязывали на тонкую проволоку, нагревали в термостате в течение 1 ч при температуре 140-160°С и погружали на 15 с в чашку с вяжущим, нагретым до этой же температуры. Извлеченные из вяжущего частицы подвешивали на штативе для стекания избытка вяжущего, после этого их охлаждали при температуре 20°С не менее 15 мин. Затем обработанные частицы щебня опускали в стакан с медленно кипящей дистиллированной водой на 30 мин и определяли силу сцепления вяжущего по шкале, приведенной в табл.4.

С предлагаемым битумом по примеру 2 и аналогичным битумом по прототипу были изготовлены наплавляемые кровельные материалы, представляющие собой стеклоткани, на которые нанесено от 3 до 5 кг каждого из модифицированных битумов.

С предлагаемым битумом по примеру 3 и соответствующим битумом по прототипу были приготовлены составы для защиты трубопроводов, содержащие, мас.%: модифицированный битум - 50, растворитель - 50.

Качественные показатели полученных покрытий представлены в табл.5.

Полученные асфальтобетоны испытывали по ГОСТ 12801-98, кровельные материалы - по ГОСТ 2678-94, защитные покрытия для трубопровода - по ГОСТ 9.054-75 и ГОСТ 15140-78.

Использование предложенного модифицированного битума позволяет получать гидрофобные строительные материалы и защитные покрытия с высокой биостойкостью.

Таблица 1
Компоненты Состав модифицированного битума по примерам, мас.%
1 2 3 4 5
Продукт взаимодействия борной кислоты, ДЭА и смеси жирных кислот растительных масел фракции C6-C20 в мольном соотношении 1:3:0,5 0,5 0,3
Продукт взаимодействия борной кислоты, ДЭА и смеси жирных кислот растительных масел фракции C6-C20 в мольном соотношении 1:3:1,5 1,25 2,5
Продукт взаимодействия борной кислоты, ДЭА и смеси жирных кислот растительных масел фракции C6-C20 в мольном соотношении 1:3:2,5 2,0
Битум
БНД 90/130 99,5 99,7
БНК 90/30 98,75
БНИ-IV 98,0 97,5
Таблица 2
Показатель Значение показателя по примерам
1 2 3 4 5
Предлож. модиф. БНД90/130 Прототип модиф. БНД90/130 Предлож. модиф. БНК 90/30 Прототип модиф. БНК 90/30 Предлож. модиф. БНИ-IV Прототип модиф. БНИ-IV Предлож. модиф. БНД90/130 Предлож. модиф. БНИ-IV
Глубина проникания иглы при 25°С, 0,1 мм 102 96 30 28 35 32 94 36
Дуктильность при температуре 25°С, см 75 78 10 12 10 13 73 9
Температура размягчения по кольцу и шару, °С 55 57 90 92 80 83 53 82
Изменение температуры размягчения после прогрева, °С 0,5 4 0,5 5 0,5 6 1 0,5
Изменение массы после прогрева, % 0,07 0,7 0,05 0,5 0,03 0,5 0,09 0,02
Температура хрупкости по Фраасу, °С -19 -16 -14 -12 -12 -10 -17 -12
Температура вспышки, °С 270 260 265 257 267 260 270 268
Грибостоикость по методу 1, баллы 1 3 1 3 1 3 2 1
Адгезия к минеральным материалам, баллы 5 5 5 4 5 4 4 5
Адгезия к стали, МПа 0,5 0,4 0,9 0,7 1,0 0,9 0,4 1,0
Таблица 3
Метод Степень развития плесневых грибов Оценка материала
ГОСТ 9.049 ИСО 846
1 0 Материал не является питательней средой (нейтрален или фунгистатичен)
1, 2 - Материал содержит питательные вещества, которые обеспечивают незначительное развитие грибов
3, 4, 5 Материал содержит достаточное количество питательных веществ, благоприятствующих развитию грибов
Таблица 4
Оценка сцепления битума со щебнем, баллы Характеристика поверхности минеральных частиц, обработанных вяжущим, при оценке смачивания до кипячения, а сцепления - после кипячения
5 (отличное) Вся поверхность минеральных частиц равномерно покрыта вяжущим, т.е. пленка вяжущего полностью сохраняется
4 (хорошее) Вся поверхность минеральных частиц покрыта вяжущим, но вяжущее распределено по толщине неравномерно
3 (удовлетворительное) Отдельные участки поверхности минеральных частиц не покрыты вяжущим, т.е. пленка вяжущего смещается водой. Наблюдается обнажение отдельных участков на поверхности частиц (не менее 50%)
2 (плохое) Поверхность минеральных частиц обнажена на более, чем 50%
Таблица 5
Показатель Асфальтобетон Кровельный материал Защитное покрытие для трубопровода
с предложенным битумом с битумом по прототипу с предложенным битумом с битумом по прототипу с предложенным битумом с битумом по прототипу
Водонасыщение, об.% 0,90 1,55 - - - -
Коэффициент водостойкости 1,10 0,90 - - - -
Набухание, об.% 0,10 0,50 - - - -
Водопоглащение при испытании 24 ч, % 1,15 1,30
Водонепроницаемость при давлении 0,001 МПа, ч 100 90
Водовытеснение, мм - - - - 120 90
Грибостойкость по методу 1, баллы 0 2 0 2 0 2

Модифицированный битум, включающий аминный активатор адгезии, отличающийся тем, что в качестве аминного активатора адгезии он содержит продукт взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина и смеси жирных кислот растительных масел фракции С620 при мольном соотношении реагентов 1:3:(0,5-2,5) соответственно при следующем соотношении компонентов, мас.%:

указанный аминный активатор адгезии 0,5-2,0
битум до 100


 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способам получения композиций, которые могут использоваться при производстве различных битум-полимерных полуфабрикатов для композиций, используемых при устройстве мягких кровель, гидроизоляции фундаментов и трубопроводов.
Изобретение относится к составам асфальтобетонных смесей и может быть использовано для устройства покрытий и оснований автомобильных дорог, аэродромов, городских улиц и площадей, а также при их ремонте.

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам и может быть использовано для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог. .

Изобретение относится к многослойному битумно-полимерному материалу и способу его получения. .

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам, а именно к составам асфальтобетонной смеси на основе нефтяного вязкого битума и заполнителей, которые могут быть использованы при строительстве и ремонте автомобильных дорог, а также аэродромных покрытий.

Изобретение относится к способу получения композиции модификатора асфальта, включающему получение триблок-сополимера путем блок-сополимеризации винилароматического углеводорода и соединения диена с сопряженными двойными связями в результате анионной полимеризации с использованием органического анионного инициатора в реакторе, содержащем углеводородный растворитель, где стадия получения блок-сополимера включает формирование винилароматического блока путем добавления винилароматического углеводорода в реактор, включающий углеводородный растворитель, и затем введение в него органического анионного инициатора; формирование блока диена с сопряженными двойными связями, присоединенного к концу винилароматического блока, путем добавления соединения диена с сопряженными двойными связями в реактор; введение функциональной добавки, выбранной из группы, состоящей из соединений, представленных формулой 1, в реактор; и получение композиции модификатора асфальта, включающей блок-сополимер и функциональную добавку, путем удаления углеводородного растворителя, в формуле 1 сумма n+m+m' составляет до 35, n является целым числом от 1 до 5, каждое из m и m' является целым числом, равным, по меньшей мере, 1, и Х является сложной эфирной группой [-С(=O)O-].
Изобретение относится к стабилизирующим добавкам, которые используются в асфальтобетонных смесях, и могут найти применение при изготовлении дорожных покрытий при использовании щебеночно-мастичных асфальтобетонов.
Изобретение относится к строительству автомобильных дорог и может быть использовано для устройства верхних слоев дорожных одежд во всех климатических зонах. .
Изобретение относится к способу получения модифицированной полимером композиции битумного вяжущего по существу в отсутствие сшивающих агентов, включающий нагрев битумного компонента в баке с мешалкой до температуры от 160 до 221°С, добавление композиции блок-сополимера к битумному компоненту с одновременным перемешиванием битумного компонента для образования гомогенной смеси битумного компонента и композиции блок-сополимера и продолжение перемешивания гомогенной смеси с одновременным поддержанием температуры от 180 до 221°С в течение общего периода времени от 2 до 30 часов с образованием, вследствие этого, отвержденной композиции битумного вяжущего, модифицированной полимером.

Изобретение относится к фотополимеризующейся композиции. .

Изобретение относится к композициям для изготовления строительных высокоплотных мастик, которые могут быть использованы для работ в зонах повышенной радиации. .

Изобретение относится к вулканизуемым резиновым смесям, в частности к разработке резин, применяемых в пищевой промышленности. .
Изобретение относится к ударопрочным композициям для получения полимерных материалов на основе алифатических полиамидов и может быть использовано в отраслях промышленности, использующих литьевые изделия из полиамидов.

Изобретение относится к строительным материалам и может применяться для изготовления кровельных безрулонных и гидроизоляционных мастик, а также покровных масс рубероида, кровельных плиток.

Изобретение относится к полимерным композициям для получения люминесцентных и селективно поглощающих излучение материалов, которые могут использоваться в сельском хозяйстве для изготовления пленок, трансформирующих ультрафиолетовую составляющую естественного или искусственного света в излучение красной области спектра.
Изобретение относится к составам асфальтобетонных смесей и может быть использовано для устройства покрытий и оснований автомобильных дорог, аэродромов, городских улиц и площадей, а также при их ремонте.
Наверх