Пластификатор для битума
Владельцы патента RU 2510409:
Журавлев Сергей Сергеевич (RU)
Умаханов Мурад Ильясович (RU)
Лобанов Виктор Владимирович (RU)
Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к пластификаторам, используемым в производстве битумов. Пластификатор представляет собой продукт взаимодействия 15,0-15,5 мас.% стирола, 2,4-4,0 мас.% пероксида циклогексанона, 3,1-6,0 мас.% 10%-ного раствора нафтената кобальта в стироле и переокисленного битума - остальное. Использование пластификатора позволяет получить битум высокого качества с улучшенными эксплуатационными свойствами, в частности, повысить адгезионные, когезионные и эластичные свойства битума. 1 табл., 1 пр.
Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к пластификаторам, используемым в производстве битумов.
Наиболее широко распространенным способом получения битума является процесс окисления тяжелых остатков нефтепереработки, например гудрона.
Для улучшения свойств получаемых битумов в сырье перед окислением вводят различные модифицирующие добавки, например, представляющие собой как продукты переработки нефти, так и отходы различных производств, содержащие ароматические углеводороды и смолистые вещества, например концентраты полиароматических углеводородов, являющиеся продуктами переработки нефти (RU 2153520, опубл. 2000 г.), концентраты полициклических ароматических углеводородов, являющиеся продуктами переработки нефти (RU 2235109, опубл. 2004 г.), побочный продукт производства тетрамеров пропилена - тяжелый остаток ректификации олигомеров (RU 2132352, опубл. 1999 г.) и т.д.
Ближайшим аналогом заявленного изобретения является добавка для получения битума, представляющая собой побочный продукт производства тетрамеров пропилена - тяжелый остаток ректификации олигомеров (RU 2132352, опубл. 1999 г.)
Однако все известные добавки не позволяют получить битум с высокими эксплуатационными показателями из-за невозможности получения однородной системы «битум-пластификатор» по всему объему битума.
Задачей настоящего изобретения является создание пластификатора, позволяющего улучшить эксплуатационные свойства битума, в частности его адгезионные и когезионные свойства, что позволит увеличить долговечность битума.
Поставленная задача решается созданием пластификатора, представляющего собой продукт взаимодействия следующих компонентов, взятых в количестве, мас.%:
стирол 15,0-15,5
пероксид циклогексанона 2,4-4,0
10%-ный раствор нафтената кобальта в стироле 3,1-6,0
переокисленный битум - остальное.
Для приготовления пластификатора в стирол вводят переокисленный битум и тщательно перемешивают до полного растворения.
Далее, не останавливая перемешивание, вводят пероксид циклогексанона и затем добавляют 10%-ный раствор нафтената кобальта в стироле и перемешивают до получения однородной массы.
Полученный пластификатор представляет собой концентрированный высокомолекулярный раствор, в котором молекулы растворенных веществ взаимодействуют друг с другом.
В данном растворе происходит ассоциация молекул, образуются ассоциаты или структуры, которые возникают в условиях реакции при определенной концентрации реагентов и температуре реакции.
Соотношение составляющих реагентов пластификатора зависит от количества в битумном сырье асфальтенов и смол.
Использование пластификатора по изобретению позволяет получить битум высокого качества с улучшенными эксплуатационными свойствами, в частности повысить адгезионные, когезионные и эластичные свойства битума.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример.
Для получения 1 кг пластификатора в мешалку загружают 154 г стирола, добавляют 771 г переокисленного битума и перемешивают в течение 30-45 мин. до получения сиропообразной массы.
Затем, не прекращая перемешивания, добавляют 31 г пероксида циклогексанола и перемешивают еще не менее 30 мин. В полученную смесь добавляют 46 г 10%-ного раствора нафтената кобальта в стироле и перемешивают до получения однородного раствора.
Полученный пластификатор представляет собой концентрированный высокомолекулярный раствор, в котором молекулы растворенных веществ взаимодействуют друг с другом.
Полученный пластификатор испытывали при производстве битумов различных марок.
Результаты испытаний представлены в Таблице.
| Таблица | |||||
| № п/п | Показатели свойств | Исходный битум БНД 60/90 | Битум с пластификатором | ||
| 2,5% | 7,5% | 10,0% | |||
| 1 | Пенетрация при 25°C | 48 | 53 | 71 | 83 |
| 2 | Пенетрация при 0°C | 15 | 25 | 32 | 34 |
| 3 | Температура размягчения, °C | 48 | 52 | 51 | 48 |
| 4 | Температура хрупкости, °C | -15 | -21 | -23 | -24 |
| 5 | Температура размягчения после прогрева, °C | 53 | 57 | 56 | 54 |
| 6 | Индекс пенетрации | -0,7 | -0,1 | -0,1 | -0,4 |
| 7 | Интервал пластичности | 63 | 70 | 74 | 72 |
Результаты испытания показывают, что использование пластификатора по изобретению позволяет получить битумы с улучшенными низкотемпературными, адгезионными и когезионными характеристиками.
Олигомерный битум - принципиально новый продукт с наноагрегативной объемной или наноструктурированной структурой, придающей битуму новые полезные свойства полимерного характера.
Указанная структура образуется в результате взаимодействия битумных наноагрегатных кластеров асфальтенов, образующихся в процессе окисления тяжелых нефтяных остатков, с пластифицирующей добавкой по изобретению, при этом происходит сшивание отдельных сеток кластерных наноагрегатов в более крупную сеть, т.е. олигомерные соединения, добавки связывают отдельные кластерные наноструктурированные решетки в более крупные агрегативные наносоединения.
Пластификатор для битума, представляющий собой продукт взаимодействия следующих компонентов, взятых в количестве, мас.%:
стирол 15,0-15,5
пероксид циклогексанона 2,4-4,0
10%-ный раствор нафтената кобальта в стироле 3,1-6,0
переокисленный битум остальное.
