Способ получения битумно-каучукового вяжущего



Способ получения битумно-каучукового вяжущего
Способ получения битумно-каучукового вяжущего

 


Владельцы патента RU 2529552:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и химической технологии Сибирского отделения Российской академии наук (ИХХТ СО РАН) (RU)

Изобретение относится к способу получения модифицированных битумных вяжущих, предназначенных для использования в дорожном, аэродромном, гидротехническом и других видах строительства. Вяжущее получают путем добавления к нефтяному битуму при нагревании 3,0-5,0 мас.% каучука, взятого в виде его раствора в органическом растворителе, содержащем не более 30 мас.% каучука маслостойких сортов, при этом в качестве органического растворителя используют фракцию жидких продуктов пиролиза автомобильных шин, кипящую выше 200°C. Результат заключается в расширении ассортимента органических растворителей для маслостойких каучуков, используемых для производства битумно-каучуковых вяжущих, и в улучшении экономических показателей процесса за счет использования органического растворителя, полученного из отработанных автомобильных шин. Полученное вяжущее также обладает улучшенными техническими характеристиками. 2 табл., 8 пр.

 

Настоящее изобретение относится к способам получения модифицированных битумных вяжущих, мастик, герметизирующих и изоляционных материалов с улучшенными техническими характеристиками и предназначенными для использования в дорожном, аэродромном, гидротехническом и других видах строительства.

Известны битумно-каучуковые вяжущие материалы и способы их получения, в которых синтетические каучуки или отходы их производства непосредственно добавляются к битумам в процессе приготовления асфальта. Использование подобных добавок позволяет улучшить физико-механические свойства битумов, такие как расширение температурного интервала работоспособности дорожного покрытия, т.е. понижение его хрупкости, увеличение трещиностойкости, повышение эластичности (RU 2167898, опубл. 12.01.00; RU 2248381, опубл. 20.03.05, SU 1671671, опубл. 08.23.91).

Недостатками известных способов являются неоднородность состава и низкая стабильность в горячем состоянии получаемых битумно-каучуковых вяжущих.

Известны способы получения битумно-каучуковых вяжущих, в которых с целью устранения вышеперечисленных недостатков, каучуки подвергаются предварительному растворению в органических растворителях, таких как смесь керосина и мазута (RU 2270846, опубл. 27.02.06), сланцевое масло, толуол (RU 2132857, опубл. 07.10.99) и т.д., с последующим добавлением образующейся смеси к нефтяному битуму.

Недостатком способов является невозможность использования маслостойких сортов каучуков, а также отходов их производства, имеющих низкую растворимость в вышеперечисленных растворителях.

Наиболее близким к настоящему изобретению является способ получения битумного каучукового вяжущего путем перемешивания нефтяного битума при нагревании с каучуксодержащим компонентом в виде раствора в органическом растворителе, взятом в количестве 2,5-5,0 мас.% от битумного вяжущего, причем, в качестве каучуксодержащего компонента используют раствор маслостойких сортов каучука с содержанием каучука до 35 мас.%, а в качестве органического растворителя используют жидкие продукты превращения угля, а именно: смолу полукоксования каменного угля или смолу полукоксования бурого угля или фракцию продуктов гидрогенизации бурого угля, кипящую выше 350°C (RU 2330053, опубл. 27.07.2008).

Недостатком данного способа является ограниченность ассортимента и ресурсов веществ, которые предлагается использовать в качестве органического растворителя. Промышленные производства гидрогенизации бурого угля в России в настоящее время отсутствуют, в основном из-за низкой рентабельности производств, связанной с высокой себестоимостью получаемых целевых продуктов [Кузнецов Б.Н., Шендрик Т.Г., Щипко М.Л., Чесноков Н.В., Шарыпов В.И., Осипов A.M.; отв. ред. чл.-корр. РАН Г.И. Грицко. Глубокая переработка бурых углей с получением жидких топлив и углеродных материалов. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2012, 211 с.]. Мощности существующих заводов полукоксования каменных углей незначительны, выход смол полукоксования составляет примерно 10 мас.% от угля, кроме того, смолы находят применение в качестве сырья для производства углеродных материалов.

Задача настоящего изобретения заключается в расширении ассортимента органических растворителей, используемых для производства битумно-каучуковых вяжущих на основе нефтяных битумов и растворов каучуков маслостойких сортов.

Технический результат состоит в следующем:

в расширении ассортимента органических растворителей, используемых для производства битумно-каучуковых вяжущих;

в улучшении экономических показателей процесса за счет использования органического растворителя, полученного из отработанных (отходов) автомобильных шин;

в улучшении экологии за счет утилизации автомобильных шин. Технический результат достигается тем, что в способе получения битумно-каучукового вяжущего путем добавления к нефтяному битуму при нагревании 3,0-5,0 мас.% каучука, взятого в виде его раствора в органическом растворителе, содержащем не более 30 мас.% каучука маслостойких сортов, остальное - органический растворитель, согласно изобретению, в качестве органического растворителя используют фракцию жидких продуктов пиролиза автомобильных шин, кипящую выше 200°C.

Использование в качестве органического растворителя жидких продуктов пиролиза шин способствует расширению ассортимента органических растворителей, используемых для производства битумно-каучуковых вяжущих, улучшает экономические показатели процесса, а также решает важную экологическую проблему утилизации отходов резинотехнических изделий. В настоящее время, пиролиз шин, несмотря на относительную простоту технологии, не нашел широкого распространения по причине низкого качества образующихся жидких продуктов. Переработка этих продуктов в качественные компоненты моторных топлив или котельные топлива, как правило, не рентабельна [http://www.waste.ru]. Использование жидких продуктов пиролиза шин для производства битумно-каучуковых вяжущих увеличит их востребованность и потребительскую ценность.

Пиролиз шин проводился на установке с реактором периодического действия объемом 1 м3 при температуре 400 - 450°C без контакта с воздухом. Парогазовые продукты пиролиза охлаждались в холодильниках -сепараторах и разделялись на газообразные, жидкие фракции, выкипающие в интервале температур: начало кипения - 200°C и кипящие выше 200°C. В качестве органического растворителя использовали фракцию жидких продуктов пиролиза шин, кипящую выше 200°C.

Суть изобретения демонстрируется следующими примерами:

Пример 1. Смешивают каучук марки БНКС-18 AM (ТУ 38.30313-2006) в количестве 30 г и фракцию жидких продуктов пиролиза шин, кипящую выше 200°C в количестве 70 г (30% и 70% от массы смеси, соответственно). Смесь нагревают до 100-120°C, перемешивают в течение 4 часов. Полученный раствор добавляют к нефтяному битуму БНД 60/90, взятому на ОАО Ачинский НПЗ (ГОСТ - 2224590), исходя из расчета 3 мас.% каучука к нефтяному битуму. Смесь нагревают до 100 - 120°C и перемешивают в течение 3 часов. В результате образуется однородное, гомогенное вяжущее. Характеристики битумно-каучукового вяжущего приведены в таблице 1.

Пример 2. Аналогично примеру 1, но смесь каучука и фракции жидких продуктов пиролиза шин, кипящей выше 200°C, добавляют к нефтяному битуму, исходя из расчета 5 мас.% каучука к нефтяному битуму. В результате образуется однородное, гомогенное вяжущее. Характеристики битумно-каучукового вяжущего приведены в таблице 1.

Пример 3. Аналогично примеру 1, но смесь каучука и фракции жидких продуктов пиролиза шин, кипящей выше 200°C, добавляют к нефтяному битуму, исходя из расчета 8 мас.% каучука к нефтяному битуму. В результате образуется однородное, гомогенное вяжущее. Однако в полученном битумно-каучуковом вяжущем показатель «растяжимость» ниже значения, рекомендованного ГОСТ 22245-90, и показатель «глубина проникания иглы» выше значения, рекомендованного ГОСТ 22245-90 для битума БНД 60/90. Характеристики битумно-каучукового вяжущего приведены в таблице 1.

Пример 4. Аналогично примеру 1, но смешивают каучук марки БНКС-18 в количестве 35 г и фракцию жидких продуктов пиролиза автомобильных шин, кипящую выше 200°C в количестве 65 г (35% и 65% от массы смеси, соответственно). Образующееся вяжущее содержит нерастворенный каучук.

Пример 5. Смешивают каучук марки БНКС 28 AM (ТУ 38.30313 -2006) в количестве 30 г и фракцию жидких продуктов пиролиза автомобильных шин, кипящую выше 200°C в количестве 70 г (30% и 70% от массы смеси, соответственно). Смесь нагревают до 100-120°C, перемешивают в течение 4 часов. Полученную смесь каучука и органического растворителя добавляют к нефтяному битуму БНД 40/60, исходя из расчета 3 мас.% каучука к нефтяному битуму. Смесь нагревают до 100 - 120°C и перемешивают в течение 3 часов. В результате образуется однородное, гомогенное вяжущее. Характеристики битумно-каучукового вяжущего приведены в таблице 2.

Пример 6. Аналогично примеру 5, но смесь каучука и фракции жидких продуктов пиролиза шин, кипящей выше 200°C, к нефтяному битуму, исходя из расчета 5 мас.% каучука к нефтяному битуму. В результате образуется однородное гомогенное вяжущее. Характеристики битумно-каучукового вяжущего приведены в таблице 2.

Пример 7. Аналогично примеру 5, но смесь каучука и фракции жидких продуктов пиролиза шин, кипящей выше 200°C, к нефтяному битуму, исходя из расчета 8 мас.% каучука к нефтяному битуму. Образуется однородное, гомогенное вяжущее. Однако в полученном битумно-каучуковом вяжущем показатель «растяжимость» ниже значения, рекомендованного ГОСТ 22245-90, и показатель «глубина проникания иглы» выше значения, рекомендованного ГОСТ 22245-90 для битума БНД 60/90. Характеристики битумно-каучукового вяжущего приведены в таблице 2.

Пример 8. Аналогично примеру 5, но смешивают каучук марки БНКС 2 в количестве 35 г и фракцию жидких продуктов пиролиза автомобильных шин, кипящую выше 200°C в количестве 65 г (35% и 65% от массы смеси, соответственно). Образующееся вяжущее содержит нерастворенный каучук.

Как следует из примеров, битумно-каучуковое вяжущее имеет однородную и гомогенную структуру при содержании каучука в смеси с органическим растворителем, в виде которой он вводится, не более 30 мас.%. Содержание 35 мас.% и более нецелесообразно из-за неполной растворимости каучука в растворителе. Добавление каучукового компонента к битуму в количестве 3-5 мас.% приводит к улучшению эластичности битума и, что особенно важно, к существенному снижению температуры хрупкости. Это приведет к повышению морозостойкости и трещиностойкости дорожного асфальтобетона при эксплуатации. Можно полагать, что дорожный асфальт, приготовленный из этого битума, будет более устойчив к воздействию низких температур. При добавлении каучука к битуму в количестве 8 мас.%, в полученном битумно-каучуковом вяжущем показатель «растяжимость» ниже значения, рекомендованного ГОСТ 22245-90, и показатель «глубина проникания иглы» выше значения, рекомендованного ГОСТ 22245-90 для битума БНД 60/90. Добавление каучукового компонента к битуму в количестве более 5 мас.% нецелесообразно, т.к. приводит к значительному увеличению пенетрации и температуры размягчения, что отрицательно скажется на полноте смешивания битума с каменным материалом и удобоукладываемости асфальтобетонной смеси при строительстве автодороги.

Таким образом, в предлагаемом изобретении расширен ассортимент органических растворителей для маслостойких сортов каучуков, которые используют для получения битумно-каучуковых вяжущих. Кроме того, улучшены экономические показатели процесса получения битумно-каучуковых вяжущих за счет использования органического растворителя, полученного из отработанных автомобильных шин, что также способствует решению важной экологической проблемы утилизации отходов резинотехнических изделий.

Способ получения битумно-каучукового вяжущего путем добавления к нефтяному битуму при нагревании 3,0-5,0 мас.% каучука, взятого в виде его раствора в органическом растворителе, содержащем не более 30 мас.% каучука маслостойких сортов, остальное - органический растворитель, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя используют фракцию жидких продуктов пиролиза автомобильных шин, кипящую при температуре выше 200°C.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к получению битумно-уретановых вяжущих для гидроизоляционных и антикоррозионных материалов и асфальтобетонных смесей. Вяжущее содержит битум, продукт алкоголиза отходов эластичных пенополиуретанов и изоцианатный компонент.

Изобретение относится к битумным эмульсиям, используемым в создании дорожных, кровельных и защитных покрытий. Битумная эмульсия включает битум, катионоактивный эмульгатор и кислоту или анионоактивный эмульгатор и щелочь, воду, отход процесса пиролиза углеводородного сырья - тяжелую пиролизную смолу (ТПС) плотностью 1060-1080 кг/м3, содержанием серы 4,5-5,5 мас.%, содержанием тяжелых ароматических соединений 54-55 мас.%, и дополнительно содержит квантовый активатор топлив при следующих соотношениях компонентов, мас.%: битум - 20,0-70,0, эмульгатор - 0,1-5,0, реагент для нейтрализации эмульгатора - 0,5-3,0, ТПС - 0,4-8,0, вода - остальное.

Группа изобретений относится к строительной технике и может применяться для ремонта кровли путем ее заливки горячей резинобитумной мастикой. Способ включает разогрев битума до температуры 90-120ºС в теплоизолированной емкости (1), добавление резиновой крошки и полиэтилена.
Изобретение относится к области производства строительных материалов, а также к области утилизации отходов промышленного, медицинского и бытового назначения, которые могут быть использованы как для производства строительных материалов, так и для производства твердого топлива (экоугля).
Изобретение относится к строительству и ремонту автомобильных дорог и может быть использовано для устройства дорожных покрытий II-III технических категорий. Щебеночно-мастичная ЩМ смесь для строительства и ремонта дорожных покрытий, содержащая минеральный материал, дисперсно-армирующую добавку - резиновый термоэластопласт РТЭП, и дорожный битум, где битум модифицирован добавками «Азол 1003» и поверхностно-активным веществом EVOTHERM®J-1, при их следующем соотношении, масс.%: битум БНД 60/90 98,6-99,3, «Азол 1003» 0,3-0,7, поверхностно-активное вещество EVOTHERM®J-1 0,4-0,7, при следующем соотношении компонентов, масс.%: минеральный материал 93,50-94,20, дисперсно-армирующая добавка РТЭП 0,2-0,4, модифицированный битум БНД 60/90 5,6-6,1.
Изобретение относится к промышленному и гражданскому строительству, используется для защиты от коррозии наружных поверхностей магистральных трубопроводов, а также для покрытия гипсоволокнистых, древесно-стружечных плит и деревянных поверхностей от разрушающего воздействия окружающей среды.

Изобретение относится к получению полимерно-битумных композиций на основе нефтяных битумов. Получаемые композиции могут быть использованы в дорожном строительстве в качестве вяжущего для асфальтобетонных смесей, в промышленном и гражданском строительстве для кровельных, гидроизоляционных работ, для производства мастик и клеев.
Изобретение относится к составам асфальтобетонных смесей и может быть использовано при производстве износостойких долговечных дорожных покрытий с регулируемыми эксплуатационно-технологическими свойствами.

Изобретение относится к автодорожной отрасли, к получению материалов дорожностроительного назначения с использованием вяжущего на основе битума с применением в качестве модификатора битума резиновой крошки из отходов резин общего, в том числе шинного назначения.

Изобретение относится к области полимерных строительных гидроизоляционных материалов, применяемых в производстве и ремонте кровли, герметиков и ремонтных материалов, используемых для гидроизоляционной защиты бетонных, кирпичных и т.п.
Изобретение относится к области применения S-(3-аминопропил)тиосерной кислоты и/или ее металлической соли для улучшения вязкоупругих свойств вулканизированного каучука.
Изобретение относится к области шинной и резинотехнической промышленности. Комплексный противостаритель для резин содержит порошкообразный носитель - оксид цинка - и жидкий сплав противостарителей, полученный при 70-90°C, содержащий N-изопропил-N-фенил-n-фенилендиамин, борную кислоту в виде предварительно полученного расплава в ε-капролактаме при температуре 110-115°C, салициловую кислоту и дополнительно оксид цинка.
Изобретение относится к вулканизуемым композициям и к способу приготовления мультимодальной полимерной композиции, входящей в состав вулканизируемой композиции.

Изобретение относится к способу понижения хладотекучести полимерной композиции, вариантам полимерной композиции и к покрышке. Полимерная композиция включает следующие компоненты: полидиен или полидиеновый сополимер, при необходимости, растворитель, а также комбинацию или продукт реакции (i) ацеталя или кеталя альдита и (ii) (а) гидрокарбилированной борной кислоты, (b) алюминийорганического соединения, либо (с) как гидрокарбилированной борной кислоты, так и алюминийорганического соединения.
Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способу изготовления резинополимерных изделий, предназначенных для облицовки различных поверхностей и конструкций, подвергающихся постоянной нагрузке и истиранию.

Изобретение относится к резиновой смеси. Резиновая смесь включает предназначенную для смешивания с резиновой смесью сажу.
Изобретение относится к резиновой смеси, в частности для пневматических шин транспортных средств, ремней безопасности, ремней и шлангов. Резиновая смесь включает, по меньшей мере, один полярный или неполярный каучук и, по меньшей мере, один бледно-окрашенный и/или темный наполнитель, по меньшей мере, один пластификатор, где пластификатор содержит полициклические ароматические соединения в соответствии с Инструкцией 76/769/EEC в количестве менее 1 мг/кг, а источник углерода для пластификатора происходит из неископаемых источников, причем пластификатор и источник углерода получены посредством, по меньшей мере, одного процесса «биомасса в жидкость», и содержит другие добавки.
Изобретение относится к резиновой смеси, в частности для шин транспортного средства. Резиновая смесь включает от 30 до 100 весовых частей на 100 весовых частей каучука, по меньшей мере, одного диенового каучука, от 20 до 200 весовых частей на 100 весовых частей каучука, по меньшей мере, одного наполнителя, от 0 до 200 весовых частей на 100 весовых частей каучука дополнительных добавок, серосодержащую систему вулканизации, включающую в себя свободную серу, донор серы и силан с концентрацией серы, обусловленной данными ингредиентами, между 0,025 и 0,08 моль на 100 весовых частей каучука, из которых элементарная сера составляет от 0 до 70%, донор серы составляет от 5 до 30%, и силан составляет от 20 до 95%, и 0,1-10 весовых частей на 100 весовых частей каучука, по меньшей мере, одного ускорителя вулканизации.

Изобретение относится к смеси протектора зимней шины. Смесь для протектора включает пригодную для сшивки полимерную основу с ненасыщенной цепью; 50-90 мас.

Изобретение относится к вулканизуемым каучуковым композициям и изготавливаемым из них покрышкам. Предложена вулканизуемая каучуковая композиция, которая содержит эластомер; армирующий наполнитель, выбранный из диоксида кремния, технического углерода и их смесей; отвердитель и аминоалкоксимодифицированный силсесквиоксан (АМС), включающий одно или несколько соединений, выбранных из группы, состоящей из амино-АМС, амино/меркаптан-со-АМС, амино/(блокированных меркаптан)-со-АМС, их смесей и их твердых соединений и водных растворов, нейтрализованных слабой кислотой.

Изобретение относится к способу переработки сырья - фторопластов и материалов, их содержащих, в том числе производственных и эксплуатационных отходов, с целью получения ультрадисперсного фторопласта и перфторпарафинов.
Наверх