Наномодифицированная битумно-резиновая композиция и способ ее получения

Изобретение относится к получению битумнорезиновых композиций для гидроизоляционных и антикоррозионных материалов и асфальтовых смесей. Битумнорезиновая композиция содержит битум, резиновую крошку и девулканизующий агент. При этом в качестве девулканизующего агента используют наноразмерный кремнезоль. Соотношение компонентов следующее (м.ч.): битум - 100, резиновая крошка - 15-20, наноразмерный кремнезоль - 0,05-0,15. Битумнорезиновую композицию получают путем перемешивания исходных компонентов в герметичном реакторе при температуре 180-230°С в течение 80-120 мин. Способ позволяет получить битумнорезиновую композицию с максимально растворенной в битуме резиновой крошкой при минимальной деструкции основной цепи каучука, что ведет к повышению эксплуатационных показателей. Способ приготовления композиции прост, безопасен, экономичен и высокопроизводителен. Полученная композиция обладает повышенным комплексом свойств, в частности эластичностью. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 4 пр.

 

Изобретение относится к получению битумнорезиновых композиций из битума и резиновой крошки из отходов резины, в том числе амортизованных автомобильных шин, и может быть использовано в качестве вяжущего для гидроизоляционных и антикоррозионных материалов и асфальтовых смесей.

Известна битумнорезиновая композиция, в которой резина используется в виде мелкой крошки (пат. Яп. 279573, МПК6 C08L 95/00). Однако вулканизованная резиновая крошка не может проявить в битуме своих полимерных свойств в полной мере, являясь лишь эластичным наполнителем, и неизбежно будет выделяться из асфальтовых покрытий в процессе эксплуатации.

Известна битумнорезиновая композиция, для получения которой резиновую крошку из автомобильных шин подвергают термоокислительной деструкции при 300°С, полагая, что образующийся пластификатор является экологически менее вредным, чем алифатические или ароматические углеводороды, вводимые в асфальтовые смеси (пат. США 5683498, МПК6 С08L 95/00).

Недостатком этой композиции является то, что деструкция резины не является избирательной и вместе с поперечными связями разрушается основная цепь каучука, что приводит к потере прочностных свойств конечного продукта. Кроме того, недостатками способа получения данной композиции являются высокая температура (300°С) и многостадийность процесса.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению композицией и способом ее получения является битумнорезиновая композиция, получаемая в соответствии с Российским патентом №2164927, МПК С08L 95/00 (приоритет от 07.08.1998). По указанному способу композицию получают смешением битума и резиновой крошки в герметичном реакторе в присутствии органического или неорганического основания при 160-230°С в течение 15-60 минут.

Основными недостатками этой композиции являются ее невысокая эластичность, что связано с нежелательным ростом дуктильности, а также необходимость фильтрования полученной композиции через металлическую сетку, что говорит о недостаточной растворимости резины в битуме. Это подтверждается данными золь-гель анализа.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение эластичности путем получения битумнорезиновой композиции (БРК) с максимально растворенной в битуме резиновой крошкой при минимальной деструкции основной цепи каучука, что неизбежно приведет к высоким эксплуатационным показателям БРК.

Результат достигается тем, что наномодифицированная битумнорезиновая композиция для гидроизоляционных и антикоррозионных материалов и асфальтовых смесей, содержащая битум, резиновую крошку и девулканизующий агент, согласно изобретению в качестве последнего содержит наноразмерный кремнезоль при следующем соотношении компонентов (м.ч.):

битум - 100,

резиновая крошка - 15-20,

наноразмерный кремнезоль - 0,05-0,15.

Результат достигается также тем, что способ получения наномодифицированной битумнорезиновой композиции, содержащей битум, резиновую крошку и наноразмерный кремнезоль в указанных выше соотношениях, заключается в перемешивании исходных компонентов в герметичном реакторе при температуре 180-230°С в течение 80-120 мин. При температуре менее 180°С процессы идут слишком медленно, а при более 230°С интенсифицируется деструкция основной цепи каучука.

Наноразмерный кремнезоль (марка - КЗ) получен по технологическому регламенту ОАО КазХимНИИ Казань, 2007, и представляет собой коллоидный раствор диоксида кремния в воде. Установлено, что наноразмерный кремнезоль состоит из шести фракций, минимальный размер частиц данного модификатора - 51 нм, максимальный - 100 нм, наиболее вероятный размер частиц - 67 нм, что составляет 48% от общего числа частиц дисперсии.

Нижний предел концентрации (0,05 м.ч.) предлагаемого девулканизующего агента (наноразмерного кремнезоля) обусловлен тем, что ниже этой величины не наблюдается ускорения деструкции поперечных связей, а концентрация выше предлагаемого верхнего предела (0,15 м.ч.) усложняет технологию введения наномодификатора.

Резиновая крошка может быть приготовлена как из амортизованных шин, так и из других отходов резиновых изделий. Верхний предел концентрации (20 м.ч.) резиновой крошки в предлагаемой композиции обусловлен чрезмерным возрастанием вязкости конечного продукта, нижний предел (15 м.ч.) обусловлен недостаточностью модифицирующего эффекта.

В присутствии выбранного девулканизующего агента при указанном режиме усиливаются процессы разрушения поперечных полисульфидных вулканизационных связей резины, а основные углеводородные цепи каучука в основном сохраняются.

Наномодифицированную битумнорезиновую композицию получают перемешиванием исходных компонентов в предлагаемых пределах соотношений в герметичном реакторе при температуре 180-230°С в течение 80-120 минут.

Получающаяся наномодифицированная битумная композиция обладает повышенными по сравнению с чистым битумом и прототипом эластичностью, температурой размягчения и твердостью, пониженными дуктильностью и температурой хрупкости по Фраасу.

В таблице приведены характеристики образцов наномодифицированных битумнорезиновых композиций, полученных по предлагаемому способу, в сравнении с исходным битумом и прототипом, полученным на том же битуме.

Как видно из таблицы, все характеристики наномодифицированной битумнорезиновой композиции по результатам стандартных испытаний значительно улучшены по сравнению с показателями для чистого битума. Температура размягчения повысилась на 26-31°С, эластичность на 49-61%, судя по снижению пенетрации, существенно возросла твердость, температура хрупкости снизилась с -17°С до -38°С. Прототип уступает предлагаемой композиции по всем показателям.

Настоящим изобретением предлагается новый вид модифицированного битума в виде битумнорезиновой композиции, содержащей битум, резиновую крошку из отходов резиновой промышленности или автомобильных шин и наноразмерный кремнезоль и представляющей собой однородную массу. Разработанная композиция, обладающая повышенным комплексом свойств, а главное, эластичностью, может быть использована в качестве модифицированного битумного вяжущего для антикоррозионных и гидроизоляционных целей, а также для асфальтобетона. Предлагаемая наномодифицированная битумнорезиновая композиция является наиболее дешевой из всех описанных ранее композиций с полимерным модификатором. Способ приготовления описываемой битумнорезиновой композиции прост и не требует специального оборудования, безопасен, экономичен и высокопроизводителен.

Предлагаемое изобретение является эффективным и экологически безопасным путем утилизации крупнотоннажных резиновых отходов.

1. Наномодифицированная битумно-резиновая композиция для гидроизоляционных и антикоррозионных материалов и асфальтовых смесей, содержащая битум, резиновую крошку и девулканизующий агент, отличающаяся тем, что она содержит в качестве девулканизующего агента наноразмерный кремнезоль при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

битум 100
резиновая крошка 15-20
наноразмерный кремнезоль 0,05-0,15

2. Способ получения наномодифицированной битумно-резиновой композиции по п.1, заключающийся в том, что исходные компоненты перемешивают в герметичном реакторе при температуре 180-230°С в течение 80-120 мин.



 

Похожие патенты:
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.
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 резиновой смеси для боковины шины и к пневматической шине. .

Изобретение относится к способу получения модифицированного сопряженного диенового полимера. .
Изобретение относится к полимеризации изоолефинов и полиолефинов для создания наполненных диоксидом кремния полимеров на основе бутилкаучука. .

Изобретение относится к способу получения модифицированного (со)полимера на основе сопряженного диена, модифицированному (со)полимеру на основе сопряженного диена и каучуковой композиции.
Изобретение относится к термопластичной и стойкой к царапанию полимерной композиции для изготовления изделий, применяемых в строительстве, приборо- и самолетостроении, автотранспорте, осветительной технике.

Изобретение относится к химии полимеров, а именно к формованным изделиям, изготовленным из полимерной композиции, содержащей акриловую сополимерную матрицу и частицы, содержащие неорганический оксид со средневесовым размером частиц, меньшим или равным 400 нм.
Изобретение относится к химической промышленности, в частности к производству озоностойких резиновых смесей, предназначенных для цветных или белых боковин легковых и велошин, а также для защитных и декоративных элементов боковины шин грузового и легкогрузового ассортимента шин.
Изобретение относится к области разработки силоксановых электроизоляционных композиций для использования в защите от обратных токов элементов силовой полупроводниковой техники в условиях токовой нагрузки при повышенных температурах.

Изобретение относится к способу получения износостойких лакокрасочных покрытий

Изобретение относится к получению битумнорезиновых композиций для гидроизоляционных и антикоррозионных материалов и асфальтовых смесей

Наверх