Бесцветное синтетическое вяжущее
Изобретение относится к бесцветному синтетическому вяжущему, которое находит дорожно-промышленное применение. Бесцветное синтетическое вяжущее содержит масло растительного происхождения, смолу нефтяного происхождения и полимер. Количество масла растительного происхождения в вяжущем составляет 10 масс.% или более, а количество полимера в вяжущем составляет 15 масс.% или менее. Бесцветное синтетическое вяжущее в соответствии с изобретением обладает хорошей консистенцией, сниженной вязкостью, приемлемым поведением при низкой температуре и приемлемыми эластическими свойствами. 8 н. и 10 з.п. ф-лы,7 табл.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к бесцветному синтетическому вяжущему, которое может заменять общепринятые черные битумные вяжущие в некоторых дорожных и/или промышленных применениях.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Общепринятые битумные вяжущие, благодаря присутствию асфальтенов, имеют черный цвет и, следовательно, трудны для окрашивания. Область применения цветных поверхностей растет, поскольку, среди прочего, они помогают улучшить безопасность пользователей дороги за счет четкой идентификации специальных линий, таких как пешеходные переходы, велосипедные дорожки, дорожные полосы для движения автобусов. Их можно также применять для маркировки некоторых опасных зон, таких как въезды в центр города или опасные повороты дороги. Цветные поверхности способствуют видимости в условиях низкой освещенности, например, ночью или в некоторых местах, таких как тоннели. Наконец, они дают достаточно простую возможность улучшить привлекательность городских дорожных систем и могут использоваться для общественных площадей, внутренних дворов зданий и школ, тротуаров, пешеходных дорожек, дорожек в парках и садах, парковочных и рекреационных зон. Следовательно, для всех вышеперечисленных применений предпочтительно использовать бесцветные синтетические вяжущие, которые не содержат асфальтенов и могут быть окрашены.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА
Большинство бесцветных синтетических вяжущих согласно предшествующему уровню техники готовят из смол нефтяного происхождения и масел нефтяного происхождения. Таким образом, эти бесцветные синтетические вяжущие полностью имеют нефтяное происхождение.
Например, в европейском патенте ЕР 179510 синтетические вяжущие готовят со смесью экстракта нефтяного смазочного масла и модифицированной смолы. Эти смолы выбирают из смол нефтяного происхождения и кумароноинденовых смол ископаемого происхождения. Может также иметь место условие добавления синтетической смолы в бесцветные синтетические вяжущие.
Подобным образом, в патенте ЕР0330281 раскрыта композиция пигментируемого вяжущего, содержащая производное нефтяного смазочного масла, смолу модифицированного углеводородного типа и аморфный гомополимер или сополимер альфа-олефина.
Эти бесцветные вяжущие имеют полностью нефтяное происхождение и, следовательно, изготавливаются из невозобновляемого сырья, и поэтому желательно найти продукты, заменяющие эти невозобновляемые сырьевые материалы, и, следовательно, желательно создать состав бесцветного синтетического вяжущего на основе возобновляемых сырьевых материалов.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В свете данной перспективы компания-заявитель проводила попытки заменить часть компонентов бесцветных синтетических вяжущих нефтяного происхождения возобновляемыми компонентами растительного происхождения.
Компания-заявитель неожиданно обнаружила, что замена масла нефтяного происхождения маслом растительного происхождения в бесцветном синтетическом вяжущем позволяет получить бесцветное синтетическое вяжущее, обладающее эквивалентными или лучшими физическими и механическими свойствами, чем свойства бесцветного синтетического вяжущего полностью нефтяного происхождения.
Для этой цели согласно изобретению предложено бесцветное синтетическое вяжущее, содержащее по меньшей мере одно масло растительного происхождения, по меньшей мере одну смолу нефтяного происхождения и по меньшей мере один полимер, где количество масла растительного происхождения в вяжущем равно 10 масс.% или более, а количество полимера в вяжущем равно 15 масс.% или более.
ЦЕЛИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Одной из целей настоящего изобретения, таким образом, является разработка бесцветного синтетического вяжущего, частично изготовленного из возобновляемых сырьевых материалов и, в частности, из масла растительного происхождения.
Другой целью настоящего изобретения, таким образом, является разработка бесцветного синтетического вяжущего, частично изготовленного из возобновляемых сырьевых материалов, которое обладает химическими, физическими и механическими свойствами, эквивалентными или лучшими, чем свойства бесцветного синтетического вяжущего, изготовленного полностью из сырьевых материалов нефтяного происхождения.
В частности, одной из целей настоящего изобретения является разработка бесцветного синтетического вяжущего, частично изготовленного из возобновляемых сырьевых материалов, обладающего консистенцией (значением проницаемости, температурой, определенной методом кольца и шара), приспособленной для различных областей применения.
В частности, одной из целей настоящего изобретения является разработка бесцветного синтетического вяжущего, частично изготовленного из возобновляемых сырьевых материалов, обладающего умеренной тепловой вязкостью и позволяющего благодаря этому снизить температуру, необходимых для изготовления, укладки и уплотнения при изготовлении смесей и асфальтов из данного бесцветного синтетического вяжущего, что позволяет сберегать энергию и снижать выброс дыма во время такого изготовления.
В частности, одной из целей настоящего изобретения является разработка бесцветного синтетического вяжущего, частично изготовленного из возобновляемых сырьевых материалов, которое стабильно при хранении.
В частности, одной из целей настоящего изобретения является разработка бесцветного синтетического вяжущего, частично изготовленного из возобновляемых сырьевых материалов, которое выдерживает старение.
В частности, одной из целей настоящего изобретения является разработка бесцветного синтетического вяжущего, частично изготовленного из возобновляемых сырьевых материалов, обладающего хорошей холодостойкостью.
В частности, одной из целей настоящего изобретения является разработка бесцветного синтетического вяжущего, частично изготовленного из возобновляемых сырьевых материалов, обладающего хорошими эластическими свойствами.
В частности, одной из целей настоящего изобретения является разработка бесцветного синтетического вяжущего, частично изготовленного из возобновляемых сырьевых материалов, цвет которого устойчив.
В частности, одной из целей настоящего изобретения является разработка бесцветного синтетического вяжущего, частично изготовленного из возобновляемых сырьевых материалов, которое является водостойким.
В частности, одной из целей настоящего изобретения является разработка бесцветного синтетического вяжущего, частично изготовленного из возобновляемых сырьевых материалов, обладающего сопротивлением колееобразованию, приспособленным к типу выбранного применения.
Эти и другие цели достигнуты за счет композиции бесцветного синтетического вяжущего, содержащей по меньшей мере одно масло растительного происхождения, по меньшей мере одну смолу нефтяного происхождения и по меньшей мере один полимер, где количество масла растительного происхождения в вяжущем равно или больше 10 масс.%, а количество полимера в вяжущем равно или больше 15 масс.%.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
Изобретение относится к бесцветному синтетическому вяжущему, содержащему по меньшей мере одно масло растительного происхождения, по меньшей мере одну смолу нефтяного происхождения и по меньшей мере один полимер, где количество масла растительного происхождения в вяжущем составляет 10 масс.% или более, а количество полимера в вяжущем составляет 15 масс.% или менее.
Предпочтительно количество масла растительного происхождения в вяжущем составляет от 10 до 70 масс.%, предпочтительно от 20 до 60%, более предпочтительно от 30 до 50% и еще более предпочтительно от 10 до 50%.
Предпочтительно бесцветное синтетическое вяжущее свободно от масла нефтяного происхождения.
Предпочтительно количество полимера в вяжущем составляет от 1 до 15 масс.%, предпочтительно от 2 до 10%, более предпочтительно от 3 до 5%.
Предпочтительно количество смолы нефтяного происхождения в вяжущем составляет от 15 до 75 масс.%, предпочтительно от 30 до 70%, более предпочтительно от 40 до 60%.
Предпочтительно отношение между массовыми количествами масла растительного происхождения и смолы нефтяного происхождения составляет от 0,3 до 2, предпочтительно от 0,5 до 1.
Предпочтительно масло растительного происхождения выбрано из канолового, подсолнечного, соевого, льняного, оливкового, пальмового, касторового масла, масла древесного дегтя, кукурузного масла, масла семян тыквы, виноградных косточек, жожоба, кунжутного масла, масла грецкого ореха, лесного ореха, миндального масла, масла масляного дерева, макадамии, хлопкового масла, масла люцерны, ржаного, сафлорового, арахисового, кокосового масла и масла копры, а также их смесей.
Предпочтительно смола выбрана из смол, имеющих происхождение из углеводородов нефти, полученных в результате сополимеризации ароматических, алифатических, циклопентадиеновых фракций нефти, взятых отдельно или в смеси, предпочтительно полученных в результате сополимеризации ароматических фракций нефти.
Предпочтительно смола представляет собой смолу, полученную в результате сополимеризации мономеров стирола и мономеров индена.
Предпочтительно смола имеет температуру размягчения между 90°С и 220°С, предпочтительно между 110°С и 200°С, более предпочтительно между 130°С и 180°С и еще более предпочтительно между 150°С и 160°С.
Предпочтительно полимер выбран из сополимеров стирола и бутадиена, сополимеров стирола и изопрена, трехкомпонентных сополимеров этилена/пропена/диена, полихлоропренов, сополимеров этилена и винилацетата, сополимеров этилена и метилакрилата, сополимеров этилена и бутилацетата, трехкомпонентных сополимеров этилена/метилакрилата/глицидилметакрилата, трехкомпонентных сополимеров этилена/бутилакрилата/малеинового ангидрида, атактических полипропиленов, взятых отдельно или в смесях, предпочтительно среди сополимеров бутадиена и стирола и сополимеров этилена и винилацетата, взятых отдельно или в смесях.
Предпочтительно отношение между массовыми количествами сополимеров бутадиена и стирола и сополимеров этилена и винилацетата составляет от 0,25 до 2, предпочтительно от 0,5 до 1.
Предпочтительно в одном первом воплощении масло растительного происхождения содержит от 10 до 90 масс.% свободных жирных кислот относительно массы масла растительного происхождения.
Предпочтительно во втором воплощении масло растительного происхождения содержит от 0,1 до 5 масс.% свободных жирных кислот относительно массы масла растительного происхождения.
Изобретение также относится к способу получения бесцветного синтетического вяжущего, такого, как определено выше, включающему приведенные ниже стадии:
- (i) Смешивание и нагревание масла растительного происхождения до температуры от 140°С до 200°C,
- (ii) Постепенное добавление смолы нефтяного происхождения, смешивание и нагревание до температуры от 140°С до 200°С,
- (iii) Добавление полимера(ов), смешивание и нагревание до температуры от 140°С до 200°С,
- (iv) Возможно, добавление поверхностно-активной добавки, смешивание и нагревание до температуры от 140°С до 200°С.
Изобретение также относится к смеси, содержащей бесцветное синтетическое вяжущее, такое, как определено выше, и заполнители, возможно, наполнители и, возможно, пигменты.
Изобретение также относится к способу получения смеси, такой, как определено выше, включающему смешивание бесцветного синтетического вяжущего, такого, как определено выше, с заполнителями, возможно, наполнителями и, возможно, пигментами, где температура покрытия составляет от 100°С до 160°С, предпочтительно от 120°С до 140°С.
Изобретение также относится к эмульсии бесцветного синтетического вяжущего, содержащей бесцветное синтетическое вяжущее, такое, как определено выше, воду и эмульгирующий агент.
Изобретение также относится к способу получения эмульсии бесцветного синтетического вяжущего, такого, как определено выше, включающему дисперсию синтетического вяжущего, такого, как определено выше, в эмульсионном растворе.
Изобретение также относится к холодной смеси, полученной путем смешивания заполнителей, возможно наполнителей, возможно пигментов с эмульсией бесцветного синтетического вяжущего, такого, как определено выше.
Наконец, изобретение относится к применению бесцветного синтетического вяжущего, такого, как определено выше, для изготовления цветного поверхностного покрытия для дорог, проезжей части, тротуаров, уличных сетей, благоустройства территорий, твердых поверхностей, гидроизоляции зданий и сооружений, в частности, в дорожных применениях для изготовления поверхностных слоев, таких, как подстилающие слои и/или верхние защитные слои дорожного покрытия.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Бесцветное синтетическое вяжущее в соответствии с изобретением содержит в качестве незаменимого компонента одно или более чем одно масло растительного происхождения, взятое отдельно или в смесях. Эти масла являются пластифицирующими агентами для бесцветного синтетического вяжущего, они дают возможность ожижения синтетического вяжущего, уменьшения его вязкости и улучшения обращения с ним и его механических свойств.
Масло растительного происхождения выбирают из канолового, подсолнечного, соевого, льняного, оливкового, пальмового, касторового масла, масла древесного дегтя, кукурузного масла, масла семян тыквы, виноградных косточек, жожоба, кунжутного масла, масла грецкого ореха, лесного ореха, миндального масла, масла масляного дерева, макадамии, хлопкового масла, масла люцерны, ржаного, сафлорового, арахисового, кокосового масла и масла копры, взятых отдельно или в смесях.
Предпочтительно масло растительного происхождения выбирают из канолового, подсолнечного, льняного, кокосового, соевого масла, взятых отдельно или в смесях, предпочтительно из канолового, подсолнечного и соевого масла, взятых отдельно или в смесях.
Масла растительного происхождения в соответствии с изобретением содержат сложные триэфиры жирных кислот (такие как, например, триглицериды жирных кислот), сложные диэфиры жирных кислот, сложные моноэфиры жирных кислот и жирные кислоты в свободной форме (неэстерифицированные). Масла растительного происхождения в соответствии с изобретением предпочтительно содержат большое количество свободных, неэстерифицированных жирных кислот. Предпочтительно масло растительного происхождения в соответствии с изобретением содержит от 10 до 90 масс.% свободных жирных кислот относительно массы масла растительного происхождения, предпочтительно от 20 до 80%, более предпочтительно от 30 до 70% и еще более предпочтительно от 40 до 60%. Масло растительного происхождения в соответствии с изобретением в этом случае содержит от 1 до 30% триглицеридов жирных кислот, предпочтительно от 2 до 25%, более предпочтительно от 5 до 20%. Масло растительного происхождения в соответствии с изобретением в этом случае содержит от 1 до 20% диглицеридов жирных кислот, предпочтительно от 2 до 15%, более предпочтительно от 5 до 10%. Масло растительного происхождения в соответствии с изобретением в этом случае содержит от 1 до 5% моноглицеридов жирных кислот, предпочтительно от 1 до 2%.
Во втором воплощении масла растительного происхождения в соответствии с изобретением предпочтительно содержат малое количество свободных, неэстерифицированных жирных кислот. Предпочтительно масло растительного происхождения в соответствии с изобретением содержит от 0,1 до 5 масс.% свободных жирных кислот относительно массы масла растительного происхождения, предпочтительно от 0,2 до 3%, более предпочтительно от 0,4 до 2%, еще более предпочтительно от 0,5 до 1%. Масло растительного происхождения в соответствии с изобретением, таким образом, содержит от 85 до 99,7% триглицеридов жирных кислот, предпочтительно от 91 до 99,4%, более предпочтительно от 94 до 98,8% и еще более предпочтительно от 97 до 98,5%. Масло растительного происхождения в соответствии с изобретением в данном случае содержит от 0,1 до 5% диглицеридов жирных кислот, предпочтительно от 0,2 до 3%, более предпочтительно от 0,4 до 2% и еще более предпочтительно от 0,5 до 1%. Масло растительного происхождения в соответствии с изобретением в данном случае содержит от 0,1 до 5% моноглицеридов жирных кислот, предпочтительно от 0,2 до 3%, более предпочтительно от 0,4 до 2%, еще более предпочтительно от 0,5 до 1%. Эти два воплощения можно объединять со всеми характеристиками масла растительного происхождения, приведенными выше и ниже.
Жирные кислоты масел растительного происхождения в соответствии с изобретением представляют собой насыщенные, мононенасыщенные и/или полиненасыщенные жирные кислоты. Жирные кислоты масел растительного происхождения в соответствии с изобретением представляют собой жирные кислоты, содержащие от 14 до 24 атомов углерода, предпочтительно от 16 до 22 атомов углерода, более предпочтительно от 18 до 20 атомов углерода, где жирные кислоты, содержащие 18 атомов углерода, являются основными жирными кислотами. Предпочтительно количество жирных кислот, содержащих 16 атомов углерода, составляет от 1 до 20 масс.% относительно массы масла растительного происхождения, предпочтительно от 5 до 10%. Предпочтительно количество жирных кислот, содержащих 18 атомов углерода, составляет от 30 до 90 масс.% относительно массы масла растительного происхождения, предпочтительно от 40 до 80%, более предпочтительно от 50 до 70% и еще более предпочтительно от 60 до 80%. Предпочтительно количество жирных кислот, содержащих 18 атомов углерода без степени ненасыщенности (С 18:0), составляет от 1 до 10 масс.%, предпочтительно от 1 до 5 масс.% относительно массы масла растительного происхождения. Предпочтительно количество жирных кислот, содержащих 18 атомов углерода и одну степень ненасыщенности (С18:1), составляет от 40 до 60 масс.% относительно массы масла растительного происхождения, предпочтительно от 30 до 50%, более предпочтительно от 20 до 40%. Предпочтительно количество жирных кислот, содержащих 18 атомов углерода и две степени ненасыщенности (С18:2), составляет от 5 до 60 масс.% относительно массы масла растительного происхождения, предпочтительно от 8 до 40%, более предпочтительно от 10 до 30%. Предпочтительно количество жирных кислот, содержащих 18 атомов углерода и три степени ненасыщенности (С18:3), составляет от 5 до 15 масс.% относительно массы масла растительного происхождения, предпочтительно от 7 до 10%.
Предпочтительно масло растительного происхождения выбрано из кислых масел, то есть масел с высоким кислотным числом. Предпочтительно кислотное число масел находится в интервале от 50 до 300 мг КОН/г, предпочтительно от 80 до 200, более предпочтительно от 100 до 150.
Предпочтительно масло растительного происхождения выбрано из масел, имеющих динамическую вязкость при 25°С от 50 до 500 мПа·с, предпочтительно от 80 до 300 мПа·с, более предпочтительно от 100 до 200 мПа·с.
Предпочтительно масло растительного происхождения выбрано из масел, имеющих динамическую вязкость при 40°С от 15 до 300 мП·ас, предпочтительно от 20 до 200 мПа·с, более предпочтительно от 25 до 100 мПа·с.
Предпочтительно масло растительного происхождения выбрано из масел, имеющих динамическую вязкость при 50°С от 10 до 200 мПа·с, предпочтительно от 20 до 100 мПа·с, более предпочтительно от 30 до 80 мПа·с.
Предпочтительно масло растительного происхождения выбрано из масел, имеющих динамическую вязкость при 60°С от 5 до 100 мПа·с, предпочтительно от 10 до 50 мПа·с, более предпочтительно от 15 до 30 мПа·с.
Вязкость масла растительного происхождения является важным параметром, поскольку чем более вязким является масло растительного происхождения, тем большую консистенцию будет иметь бесцветное синтетическое вяжущее.
Предпочтительно масло растительного происхождения выбрано из масел, имеющих йодное число от 0 до 200 г/100 г, предпочтительно от 50 до 150, более предпочтительно от 70 до 120.
Предпочтительно масло растительного происхождения выбрано из масел, имеющих цвет по шкале Ловибонда максимально красного цвета 5, предпочтительно 2,5, более предпочтительно 1,5. Кроме того, масло растительного происхождения выбрано из масел, имеющих цвет по шкале Ловибонда максимально желтого цвета 25, предпочтительно 20 и более предпочтительно 15.
Предпочтительно масло растительного происхождения выбрано из масел, имеющих максимальное содержание воды 2 масс.% относительно массы масла растительного происхождения, предпочтительно 1%, более предпочтительно 0,5%, еще более предпочтительно 0,05%.
Масла растительного происхождения могут представлять собой нерафинированные масла, полурафинированные масла, рафинированные масла, побочные продукты полурафинированных масел и/или побочные продукты рафинированных масел, взятые отдельно или в смесях. Предпочтительными являются полурафинированные масла, рафинированные масла и их побочные продукты, которые являются более чистыми и позволяют легче окрашивать бесцветное синтетическое вяжущее. Полурафинированные масла, рафинированные масла и их побочные продукты проходят химическую и физическую рафинацию. При химической рафинации масла обессмоливают, нейтрализуют, промывают, высушивают, выщелачивают, фильтруют и дезодорируют. При физической рафинации масла обессмоливают, выщелачивают, фильтруют и дезодорируют. Полурафинированные масла, рафинированные масла и их побочные продукты проходят некоторые или все из вышеописанных обработок. Под побочными продуктами полурафинированных масел и/или побочными продуктами рафинированных масел подразумевают продукты, полученные одновременно с этими маслами на протяжении всего процесса их рафинации. Масла растительного происхождения могут быть также модифицированы путем химических реакций, таких как реакции этерификации и гидрогенизации. Предпочтительно масло по изобретению представляет собой масло, которое прошло физическую рафинацию и, в частности, которое прошло операции обессмоливания, выщелачивания, фильтрования, дезодорации и/или нейтрализации. В частности, масло по изобретению представляет собой рафинированное соевое масло.
Предпочтительно бесцветное синтетическое вяжущее по изобретению содержит от 10 до 70 масс.% масла растительного происхождения относительно массы бесцветного синтетического вяжущего, предпочтительно от 20 до 60 масс.%, более предпочтительно от 30 до 50 масс.%, еще более предпочтительно от 10 до 50 масс.%. Такое количество масла растительного происхождения дает возможность бесцветному синтетическому вяжущему быть достаточно жидким. Меньшее количество масла растительного происхождения дало бы бесцветное синтетическое вяжущее, которое является слишком вязким, а более высокое количество дало бы бесцветное синтетическое вяжущее, которое является слишком жидким или слишком мягким.
Предпочтительно бесцветное синтетическое вяжущее по изобретению содержит пренебрежимо малое количество масла нефтяного происхождения (менее 10 масс.% относительно массы бесцветного синтетического вяжущего, предпочтительно менее 5 масс.%, более предпочтительно менее 2% и еще более предпочтительно менее 1%). Предпочтительно бесцветное синтетическое вяжущее по изобретению не содержит масла нефтяного происхождения.
Бесцветное синтетическое вяжущее по изобретению в качестве другого незаменимого компонента содержит одну или более чем одну смолу нефтяного происхождения. Эти смолы являются структурирующими агентами для бесцветного синтетического вяжущего и придают консистенцию, то есть они повышают их температуру размягчения, измеренную по методу кольца и шара, и снижают значение проницаемости.
Под смолами нефтяного происхождения подразумевают углеводородные смолы, выбранные из со/гомополимеров низкой молекулярной массы (типично от 300 г/моль до 10000 г/моль), с полидисперсностью более 1 и с высокой температурой стеклоперехода (типично от 30°С до 100°С).
Смолы нефтяного происхождения получают из сырой нефти, в частности, из нефтяных фракций, образованных в результате перегонки сырой нефти. Нефтяными фракциями, которые можно использовать, являются легкие нефтяные фракции, образованные из так называемой "нафта" фракции, точка кипения которой находится в интервале от 60°С до 200°С. Эти нефтяные фракции могут представлять собой ароматические нефтяные фракции, алифатические нефтяные фракции или циклопентадиеновые нефтяные фракции. Эти нефтяные фракции после перегонки сырой нефти подвергают крекингу и разделяют с получением различных мономеров, которые затем полимеризуют с получением так называемых нефтяных смол. Ароматические нефтяные фракции дают большинство ароматических мономеров, тогда как алифатические нефтяные фракции дают большинство алифатических мономеров.
Смолы нефтяного происхождения можно, таким образом, классифицировать в зависимости от типа мономеров, которые они содержат: алифатические мономеры, такие как изоамилен, изопрен, пиперилен, ароматические мономеры, такие как стирол, α-метил стирол, винилтолуол, инден, кумарон, метилинден, дициклопентадиеновые мономеры или терпеновые мономеры.
Эти различные мономеры объединяют вместе с получением различных типов смол, таких как инденовые смолы, например, образованные в результате полимеризации мономеров индена и мономеров, выбранных из стирола, метилстирола, метилиндена и их смесей.
Среди инденовых смол предпочтение отдают инден/стирольным смолам, образованным в результате полимеризации инденовых мономеров и стирольных мономеров.
Предпочтительными смолами нефтяного происхождения, таким образом, являются смолы, образованные в результате сополимеризации ароматических нефтяных фракций, содержащих большинство ароматических мономеров.
После полимеризации смолы нефтяного происхождения можно модифицировать (например, фенолом или малеиновым ангидридом), либо они могут проходить химические обработки, такие как, например, гидрогенизация.
Смолы нефтяного происхождения в соответствии с изобретением имеют температуру размягчения (ISP 4625) от 90°С до 220°С, предпочтительно от 110°С до 200°С, более предпочтительно от 130°С до 180°С, более предпочтительно от 140°С до 170°С и еще более предпочтительно от 150°С до 160°С. Важно выбрать смолу нефтяного происхождения, имеющую достаточно высокую температуру размягчения, чтобы придать консистенцию бесцветному синтетическому вяжущему, то есть так, чтобы бесцветное вяжущее имело высокую температуру размягчения по методу кольца и шара и низкое значение проницаемости.
Смолы нефтяного происхождения в соответствии с изобретением имеют вязкость по Брукфильду, измеренную при 160°С, от 15000 мПа·с до 200000 мПа·с, предпочтительно от 30000 мПа·с до 150000 мПа·с, более предпочтительно от 50000 мПа·с до 90000 мПа·с.
Смолы нефтяного происхождения в соответствии с изобретением имеют вязкость по Брукфильду, измеренную при 200°С, от 600 мПа·с до 4000 мПа·с, предпочтительно от 1200 мПа·с до 3000 мПа·с, более предпочтительно от 2000 мПа·с до 2500 мПа·с.
Предпочтительно бесцветное синтетическое вяжущее в соответствии с изобретением содержит от 15 до 75 масс.% смолы нефтяного происхождения относительно массы бесцветного синтетического вяжущего, предпочтительно от 30 до 70 масс.%, более предпочтительно от 40 до 60 масс.%. Меньшее количество смолы нефтяного происхождения дало бы бесцветное синтетическое вяжущее, которое является слишком мягким, а более высокое количество дало бы бесцветное синтетические вяжущее, которое является слишком вязким.
Предпочтительно отношение между массовыми количествами масла растительного происхождения и смолы нефтяного происхождения составляет от 0,2 до 5, предпочтительно от 0,5 до 4, более предпочтительно от 0,6 до 2, еще более предпочтительно от 0,7 до 1. Отношение между маслом растительного происхождения и смолой нефтяного происхождения дает возможность получить бесцветное синтетическое вяжущее, которое дает хороший компромисс между консистенцией и вязкостью.
Предпочтительно бесцветное синтетическое вяжущее по изобретению содержит пренебрежимо малое количество смолы растительного происхождения (менее 10 масс.% относительно массы бесцветного синтетического вяжущего, предпочтительно менее 5%, более предпочтительно менее 2%, еще более предпочтительно менее 1%). Предпочтительно бесцветное синтетическое вяжущее по изобретению не содержит смолы растительного происхождения.
Бесцветное синтетическое вяжущее по изобретению в качестве другого незаменимого компонента содержит один или более чем один полимер, взятый отдельно или в составе смеси. Эти полимеры также являются структурирующими агентами, подобно смолам нефтяного происхождения, но они дополнительно придают эластические свойства бесцветному синтетическому вяжущему.
Полимерами, которые можно использовать в изобретении, являются эластомеры и/или пластомеры, взятые отдельно или в смеси. Можно упомянуть, например, в качестве неограничивающих примеров статистические или чередующиеся сополимеры бутадиена и стирола, либо линейные, либо звездообразно разветвленные (стирол-бутадиеновый каучук - SBR, сополимер стирол-бутадиен-стирол - SBS), или изопрена и стирола (сополимер стирол-изопрен-стирол-SIS), сополимеры этилена и винилацетата (EVA), сополимеры этилена и метилакрилата (ЕМА), сополимеры этилена и бутилакрилата (ЕВА), сополимеры этилена и малеинового ангидрида, сополимеры этилена и глицидилметакрилата, сополимеры этилена и глицидилакрилата, сополимеры этилена и пропена, трехкомпонентные сополимеры этилена/пропена/диена (этилен-пропилен-диеновый мономер, EPDM), трехкомпонентные сополимеры акрилонитрила/бутадиена/стирола (ABS), трехкомпонентные сополимеры этилена/алкилакрилата или алкилметакрилата/глицидилакрилата или глицидилметакрилата (например, трехкомпонентные сополимеры этилена/метилакрилата/глицидилметакрилата), трехкомпонентные сополимеры этилена/алкилакрилата или алкилметакрилата/малеинового ангидрида (например, трехкомпонентные сополимеры этилена/бутилакрилата/малеинового ангидрида), олефиновые гомополимеры и сополимеры этилена (или пропилена или бутилена), полиизобутилены, полибутадиены (РВ), полиизопрены (PI), поливинилхлориды, резиновую крошку, бутилкаучуки, полиакрилаты, полиметакрилаты, полихлоропрены, полинорборнены, полибутены, полиизобутены, полиэтилены (РЕ), полипропилены (РР), атактические полипропилены (АРР) или любой полимер, используемый для модификации битума, и их смеси.
Предпочтительно бесцветное синтетическое вяжущее по изобретению содержит от 1 до 15 масс.% полимера относительно массы бесцветного синтетического вяжущего, предпочтительно от 2 до 10 масс.%, более предпочтительно от 3 до 5 масс.%.
Количество полимера, большее, чем вышеуказанные значения, непригодно для композиции бесцветного синтетического вяжущего в соответствии с изобретением. Действительно, если количество полимера, добавленного в смесь масла растительного происхождения и смолы нефтяного происхождения, слишком высоко, он не будет способен к правильной солюбилизации в смеси масла растительного происхождения и смолы нефтяного происхождения, и соответствующее бесцветное синтетическое вяжущее не будет гомогенным. Кроме того, если добавленное количество полимера слишком высоко, хотя эластические свойства будут весьма удовлетворительными, вязкость бесцветного синтетического вяжущего будет слишком высокой.
Количество полимера ниже вышеуказанных значений также не подходит для композиции бесцветных синтетических вяжущих в соответствии с изобретением. Если количество слишком низко, бесцветное синтетическое вяжущее не будет обладать адекватными эластическими свойствами.
Предпочтительными полимерами являются сополимеры бутадиена и стирола, сополимеры изопрена и стирола, трехкомпонентные сополимеры этилена/пропена/диена, полихлорпропены, сополимеры этилена и винилацетата, сополимеры этилена и метилакрилата, сополимеры этилена и бутилакрилата, трехкомпонентные сополимеры этилена/метилакрилата/ глицидилметакрилата, трехкомпонентные сополимеры
этилена/бутилакрилата/малеинового ангидрида, атактические полипропилены, взятые отдельно или в смеси.
Предпочтительными полимерами являются сополимеры бутадиена и стирола и сополимеры этилена и винилацетата, используемые отдельно или в смесях.
Предпочтительно используют смесь полимеров, предпочтительно смесь "эластомерного" полимера и "пластомерного" полимера. Если используют смесь эластомера/пластомера, отношение между массовыми количествами эластомера и пластомера составляет от 0,25 до 2, предпочтительно от 0,5 до 1.
Предпочтительна смесь двух полимеров в массовом соотношении 50/50.
Предпочтительно используют смесь сополимеров бутадиена и стирола (эластомер) и сополимеров этилена и винилацетата (пластомер). Предпочтительно отношение между массовыми количествами сополимеров бутадиена и стирола и сополимеров этилена и винилацетата составляет от 0,25 до 2, предпочтительно от 0,5 до 1. Предпочтительна смесь этих двух полимеров в массовом соотношении 50/50.
Использование смеси эластомера (например, с сополимером бутадиена и стирола) и пластомера (например, с сополимером этилена и винилацетата) дает возможность достижения хороших эластических свойств (благодаря эластомеру), тем не менее, без слишком большого увеличения вязкости (благодаря пластомеру).
Когда бесцветное синтетическое вяжущее содержит сополимер бутадиена и стирола, возможно этот полимер также сшивают с помощью серы, либо отдельно, либо в смеси с катализаторами вулканизации.
Соотношения масла растительного происхождения, смолы нефтяного происхождения и полимера в бесцветном синтетическом вяжущем регулируют таким образом, чтобы получить хороший компромисс между вязкостью, консистенцией и эластичностью.
Следует отметить, что масло растительного происхождения, смолы нефтяного происхождения и выбранные полимеры совместимы друг с другом, и что бесцветные синтетические вяжущие по изобретению, следовательно, полностью гомогенны и стабильны при хранении.
Бесцветное синтетическое вяжущее по изобретению может также содержать один или более чем один краситель, такой как нефтяные пигменты и органические красители. Пигменты выбирают в зависимости от оттенка цвета, который желательно придать поверхности. Например, можно использовать оксиды металлов, такие как оксиды железа, оксиды хрома, оксиды кобальта, оксиды титана, для получения красного, желтого, серого, зеленого, синего или белого окрашивания. Пигменты можно добавлять в бесцветное синтетическое вяжущее, в смесь (например, в смесь с заполнителями) или в эмульсию бесцветного синтетического вяжущего.
Бесцветное синтетическое вяжущее по изобретению может также содержать одну или более чем одну поверхностно-активную добавку, выбранную из алкилполиаминов, таких как алкиламидополиамины или алкилимидазополиамины. Поверхностно-активные добавки добавляют в бесцветное синтетическое вяжущее и/или в эмульсию бесцветного синтетического вяжущего. Когда их добавляют в бесцветное синтетическое вяжущее, их количество по массе составляет от 0,1 до 1 масс.% относительно массы бесцветного синтетического вяжущего, предпочтительно от 0,2 до 0,5 масс.%.
Бесцветное синтетическое вяжущее в соответствии с изобретением может также содержать жирные кислоты и смоляные кислоты, полученные в результате перегонки таллового масла. Их добавляют в бесцветное синтетическое вяжущее, и их количество составляет по массе от 0,1 масс.% до 2 масс.% относительно массы бесцветного синтетического вяжущего, предпочтительно от 0,5 масс.% до 1 масс.%.
Предпочтительно бесцветное синтетическое вяжущее по изобретению имеет значение проницаемости при 25°С, измеренное в соответствии со стандартом NF EN 1426, от 10 до 300 1/10 мм, предпочтительно от 30 до 200 1/10 мм, более предпочтительно от 50 до 160 1/10 мм, еще более предпочтительно от 70 до 100 1/10 мм. Предпочтение отдают бесцветному синтетическому вяжущему, имеющему значение проницаемости от 30 до 70 1/10 мм.
Предпочтительно бесцветное синтетическое вяжущее по изобретению имеет температуру размягчения по методу кольца и шара, измеренную в соответствии со стандартом NF EN 1427, от 40°С до 130°С, предпочтительно от 60°С до 100°С.
Следующим объектом изобретения является способ получения бесцветного синтетического вяжущего, включающий приведенные ниже стадии:
(i) смешивание и нагревание масла растительного происхождения при температуре от 140°С до 200°С, предпочтительно от 160°С до 180°С,
(ii) постепенное добавление смолы нефтяного происхождения, смешивание и нагревание при температуре от 140°С до 200°С, предпочтительно от 160°С до 180°С, в течение времени от 30 минут до 2 часов,
(iii) добавление полимера(ов), смешивание и нагревание до температуры от 140°С до 200°С, предпочтительно от 160°С до 180°С, в течение времени от 30 минут до 2 часов,
(iv) возможное добавление поверхностно-активной добавки, смешивание и нагревание до температуры от 140°С до 200°С, предпочтительно от 160°С до 180°С, в течение времени от 30 минут до 2 часов.
Бесцветное синтетическое вяжущее в соответствии с изобретением можно использовать и наносить с помощью так называемых "горячих" методов или так называемых "холодных" методов.
Под горячими методами подразумевают методы, при которых бесцветное синтетическое вяжущее во время нанесения доводят до относительно высоких температур. Горячими методами получают так называемые "горячие" покрытия дорожного полотна, асфальты и смеси, такие как асфальт дорожного основания, высокомодульный асфальт, асфальтовая мастика, состоящая из битума и песка, среднезернистый асфальтобетон, высокомодульный асфальтобетон, мягкий асфальтобетон, тонкий асфальтовый верхний слой, пористый асфальт, очень тонкий асфальтовый верхний слой, ультратонкий асфальтовый верхний слой. Бесцветное синтетическое вяжущее по изобретению пригодно для получения смесей, асфальтов и покрытий дорожного полотна, упомянутых выше.
Следующий объект изобретения, таким образом, относится к смесям, содержащим бесцветное синтетическое вяжущее в соответствии с изобретением, заполнители, возможно наполнители и возможно пигменты. Наполнители (или мелкозернистые материалы) представляют собой частицы размера 0,063 мм. Заполнители содержат частицы размера 0/2 (песок), 2/4 (гравий), 4/6 и 6/10. Смесь содержит от 1 до 10 масс % бесцветного синтетического вяжущего относительно суммарной массы смеси, предпочтительно от 4 до 8 масс.%, остальное состоит из заполнителя, возможно наполнителей и возможно пигментов (пигменты составляют массовое количество от 0 до 1% смеси, наполнители составляют массовое количество от 0 до 2% смеси).
Следующий объект изобретения относится к асфальтовым мастикам, содержащим бесцветное синтетическое вяжущее в соответствии с изобретением, нефтяные наполнители и возможно пигменты. Асфальт содержит от 1 до 20 масс.% бесцветного синтетического вяжущего относительно суммарной массы асфальта, предпочтительно от 5 до 10 масс.%, остальное состоит из наполнителей и возможно пигментов (где количество пигментов составляет от 0 до 1 масс.% асфальта).
За счет низкой вязкости бесцветного синтетического вяжущего по изобретению способ получения горячих смесей или асфальтов характеризуется более низкой температурой, чем общепринятые способы получения горячих смесей или асфальтов. Действительно, в соответствии с общепринятыми способами получения горячих смесей (или асфальтов) сначала смешивают вяжущее с заполнителями, возможно, с наполнителями и возможно, с пигментами (без заполнителя для асфальтов) при так называемой температуре изготовления или смешивания порядка 160°С-180°С для смесей и порядка 200°С-250°С для асфальтов. Затем смесь вяжущего/заполнителя/наполнителей/пигментов или вяжущего/наполнителей/пигментов распыляют (для смесей) или заливают (для асфальтов) при так называемой температуре укладки порядка 140°С-160°С для смесей и порядка 180°С-230°С для асфальтов. Для смесей за этим следует стадия уплотнения при так называемой температуре уплотнения порядка 130°С-140°С. После уплотнения смеси или заливки асфальта смесь или асфальт охлаждают до температуры окружающей среды.
Способ получения смесей в соответствии с изобретением характеризуется температурой изготовления от 100°С до 160°С, предпочтительно от 120°С до 140°С, температурой укладки от 80°С до 140°С, предпочтительно от 100°С до 120°С, температурой уплотнения от 70°С до 130°С, предпочтительно от 90°С до 110°С.
Способ получения асфальтов в соответствии с изобретением характеризуется температурой изготовления от 140°С до 180°С, предпочтительно от 150°С до 170°С, температурой укладки от 120°С до 160°С, предпочтительно от 130°С до 150°С.
Способы получения в соответствии с изобретением, таким образом, позволяют снизить расход энергии и выброс дыма при получении смесей или асфальтов в соответствии с изобретением.
Под холодными методами подразумевают методы, основанные на использовании эмульсий бесцветного синтетического вяжущего в водной фазе при более низких температурах. Холодными методами получают поверхностные слои износа, растворы, холодные покрытия из мелкозернистой асфальтобетонной смеси, холодные смеси, холодный асфальтобетон, гравировальные эмульсии, холодные смеси с возможностью хранения. Бесцветное синтетическое вяжущее в соответствии с изобретением подходит для изготовления вышеупомянутых изделий.
Следующим объектом изобретения является эмульсия бесцветного синтетического вяжущего, содержащая бесцветное синтетическое вяжущее, воду и эмульгирующий агент. Бесцветное синтетическое вяжущее содержит по меньшей мере одно масло растительного происхождения, по меньшей мере одну смолу нефтяного происхождения и по меньшей мере один полимер, как определено выше.
Следующим объектом изобретения, таким образом, является способ получения бесцветного синтетического вяжущего, включающий:
(i) получение бесцветного синтетического вяжущего путем смешивания по меньшей мере одного масла растительного происхождения, по меньшей мере одной смолы нефтяного происхождения и по меньшей мере одного полимера, как определено выше,
(ii) получение эмульсионного раствора путем смешивания воды и эмульгатора,
(iii) диспергирование бесцветного синтетического вяжущего стадии (i) в эмульсионном растворе стадии (ii).
Эмульсия бесцветного синтетического вяжущего содержит от 50 до 80 масс.% бесцветного синтетического вяжущего, предпочтительно от 60% до 70%.
Еще один следующий объект изобретения, таким образом, относится к холодным смесям, полученным путем смешивания эмульсии бесцветного синтетического вяжущего с заполнителем, возможно, наполнителями и, возможно, пигментами.
Изобретение также относится к поверхностным слоям износа, полученным с эмульсией бесцветного синтетического вяжущего, заполнителем, возможно, наполнителями и, возможно, пигментами.
ПРИМЕРЫ
Получение бесцветных синтетических вяжущих в соответствии с изобретением
Масло растительного происхождения нагревают примерно до 180°С, смолу нефтяного происхождения постепенно вводят в масло растительного происхождения. Смесь нагревают до 180°С в течение 1 часа. Затем добавляют полимер(ы), и смесь снова нагревают до 180°С в течение 1 часа и 30 минут. Затем добавляют поверхностно-активную добавку, и смесь снова нагревают до 180°С в течение 1 часа.
Получение контрольных бесцветных синтетических вяжущих
Контрольные бесцветные синтетические вяжущие получают таким же способом из масла нефтяного происхождения, а не масла растительного происхождения.
Различные масла, используемые для приготовления бесцветных синтетических вяжущих, приведены в таблице 1 ниже.
| Таблица 1 | |
| Образец | Тип |
| Масло А | Масло нефтяного происхождения |
| Масло В | Масло растительного происхождения (кислое каноловое масло, содержащее 54% жирных кислот в свободной форме) |
| Масло С | Масло растительного происхождения (подсолнечное масло, содержащее 85% жирных кислот в свободной форме) |
| Масло D | Масло растительного происхождения (соевое масло, содержащее 0,1% жирных кислот в свободной форме) |
Смолы нефтяного происхождения, используемые для приготовления бесцветных синтетических вяжущих, представляют собой инден/стирольные смолы.
Используемые полимеры представляют собой полимеры типа сополимеров бутадиена и стирола (далее называемые полимерами S) и полимеры типа сополимеров этилена и винилацетата (далее называемые полимерами Е).
Поверхностно-активные добавки представляют собой
алкиламидополиамины и алкилимидазополиамины.
Из этих различных компонентов готовят различные бесцветные синтетические вяжущие. Композиции бесцветных синтетических вяжущих L1-L8 приведены в таблице 2 ниже (масс.%).
| Таблица 2 | ||||||||
| Композиция бесцветных синтетических вяжущих | ||||||||
| L1 | L2 | L3 | L4 | L5 | L6 | L7 | L8 | |
| Масло А | 61,8 | - | - | - | - | - | - | - |
| Масло В | - | 38,8 | 38,8 | 38,8 | - | - | - | - |
| Масло С | - | - | - | - | 35,8 | 33,8 | 35,5 | - |
| Масло D | - | - | - | - | - | - | - | 36,3 |
| Смола | 33 | 56 | 56 | 56 | 59 | 61 | 59,3 | 60,5 |
| Полимер S | 5 | - | 5 | 2,5 | - | 5 | 2,5 | 3,0 |
| Полимер Е | - | 5 | - | 2,5 | 5 | - | 2,5 | |
| Поверхностно-активная добавка | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 |
Физические, механические и реологические свойства бесцветных синтетических вяжущих L1-L8 приведены в таблице 3 ниже.
Установлено, что замена масла нефтяного происхождения маслом растительного происхождения не нарушает консистенцию вяжущих L2-L8. Значения проницаемости и температуры по методу кольца и шара этих вяжущих эквивалентны значениям для вяжущего L1.
Вязкость вяжущего L1 при 160°С и 140°С значительно выше, чем вязкость вяжущих L2-L8 в соответствии с изобретением. С бесцветными синтетическими вяжущими L2-L8 в соответствии с изобретением можно, следовательно, работать при более низкой температуре, и в процессе изготовления горячих смесей с бесцветными синтетическими вяжущими L2-L8 по изобретению значения температуры изготовления (или смешивания), укладки и уплотнения могут быть снижены. Как правило, вместо нагревания бесцветного синтетического вяжущего и заполнителя до 160°С возможно нагревать синтетические бесцветные вяжущие L2-L8 в соответствии с изобретением и заполнители до температуры от 120°С до 140°С, что дает возможность сбережения энергии и уменьшения дыма при применении.
Значения критической температуры бесцветных синтетических вяжущих L2-L8 по изобретению, измеренные с использованием реометра для испытания образца-балочки на изгиб, ниже, чем для контрольного вяжущего Ц, что означает, что бесцветные синтетические вяжущие по изобретению L2-L8 обладают лучшими низкотемпературными свойствами и лучше выдерживают термическое растрескивание. Например, вяжущее L4 имеет критическую температуру -28,1°С, а вяжущее L1 имеет критическую температуру -23°С. Это означает, что первая трещина при нагрузке 300 МПа и 60 с для вяжущего L4 появилась бы при -28,1°С, тогда как для вяжущего L1 растрескивание началось бы при -23°С.
Бесцветные синтетические вяжущие, изготовленные из сополимера бутадиена и стирола (вяжущие L3, L6 и L8), обладают очень хорошими эластическими свойствами по сравнению с бесцветными синтетическими вяжущими, изготовленными из сополимера этилена и винилацетата (вяжущие L2 и L5), но они, в то же время, являются несколько более вязкими. Комбинация этих двух сополимеров обеспечивает хороший компромисс между эластическими свойствами и вязкостью (вяжущие L4 и L7).
Бесцветные синтетические вяжущие подвергали испытанию на устойчивость при хранении в соответствии со стандартом NF EN 13399 при 160°С. Бесцветные синтетические вяжущие L4, L7 и L8 нагревали до 160°С в течение 3 суток в так называемых "тюбиках для зубной пасты". Сразу после охлаждения в случае каждого вяжущего тюбик разрезали на 3 равные части и определяли значение проницаемости при 25°С, как для стандарта EN 1426, и температуру по методу кольца и шара, как для стандарта EN 1427, на каждом из двух концов тюбика (верхней части и нижней части). Разности между значениями проницаемости и температуры по методу кольца и шара верхней части и нижней части дают показатель устойчивости бесцветных синтетических вяжущих L4, L7 и L8. Результаты испытаний на устойчивость приведены в таблице 4 ниже.
| Таблица 4 | |||
| Устойчивость при хранении бесцветных синтетических вяжущих | |||
| Устойчивость при хранении при 160°С(6) | L4 | L7 | L8 |
| Проницаемость - Верхняя (1/10 мм)(1) | 71 | 76 | 56 |
| Проницаемость - Нижняя (1/10 мм)(1) | 69 | 75 | 55 |
| Температура по методу кольца и шара - Верхняя (°С)(2) | 52 | 51 | 50,3 |
| Температура по методу кольца и шара - Нижняя (°С)(2) | 49 | 50 | 50,4 |
| (6) Устойчивость при хранении измеряли, как для стандарта NF Е 13399, при 160°С. |
Установлено, что бесцветные синтетические вяжущие L4, L7 и L8 устойчивы при хранении, поскольку значения проницаемости и температуры по методу кольца и шара верхней и нижней частей тюбиков являются очень близкими.
Бесцветные синтетические вяжущие подвергали испытанию на старение RTFOT (rolling thin film oven test - испытание методом печи с вращающейся тонкой пленкой), следуя стандарту NF EN 12607-1. Свойства бесцветных синтетических вяжущих после испытания RTFOT приведены в таблице 5 ниже.
| Таблица 5 | |||
| Свойства бесцветных синтетических вяжущих после RTFOT | |||
| L4 | L7 | L8 | |
| Проницаемость при 25°С (1/10 мм)(1) | 42 | 45 | 51 |
| Остаточная проницаемость (%)(7) | 73 | 70 | 89 |
| Температура по методу кольца и шара (BRT) (°С)(2) | 59,6 | 53,5 | 48,7 |
| Изменение BRT (°С)(7) | 10,4 | 3,3 | 0,8 |
|
(1) Проницаемость Р25 измеряли при 25°С, как для стандарта EN 1426 (2) Температуру по методу кольца и шара измеряли, как для стандарта EN 1427 (7) Как для стандарта EN 12607-1 |
Установлено, что бесцветные синтетические вяжущие L7 и L8 обладают хорошей устойчивостью к старению. Бесцветные синтетические вяжущие L7 и L8 будут обладать умеренным отвердеванием при смешивании на посту нанесения покрытия.
Затем сравнивали цветостойкость бесцветных синтетических вяжущих L4 и L7 до и после RTFOT, используя колориметр, который осуществляет измерение по шкале Хантера "L,a,b". Результаты приведены в таблице 6 ниже:
| Таблица 6 | ||||
| Измерение разности цвета | ||||
| Бесцветное синтетическое вяжущее | ΔЕ | ΔL | Δа | Δb |
| L4 | +2,01 | -1,89 | +0,6 | +0,36 |
| L4+1% зеленых пигментов | +0,83 | +0,53 | +0,52 | -0,38 |
| L4+1% красных пигментов | +5,14 | -2,66 | -3,45 | -2,74 |
| L7 | +5,71 | -3,1 | +4,1 | -2,5 |
| L7+1% зеленых пигментов | +5,65 | -3,6 | +2,3 | -3,7 |
| L7+1% красных пигментов | +0,60 | -0,6 | -0,1 | 0 |
Суммарная разность цвета ΔЕ между бесцветными синтетическими вяжущими до и после RTFOT дает показатель устойчивости цвета бесцветных синтетических вяжущих на стадии смешивания на посту покрытия. Установлено, что разность цвета ΔЕ между бесцветными синтетическими вяжущими до и после RTFOT мала (менее 6). В частности, бесцветное синтетическое вяжущее L4, в которое добавлены зеленые пигменты, и L7, в которое добавлены красные пигменты, имеют значения разности цвета ΔЕ, которые особенно малы (менее 1), что означает, что цвет этих бесцветных синтетических вяжущих хорошо выдерживает стадию покрытия, и что отсутствует различие, видимое невооруженным глазом, между цветом бесцветного синтетического вяжущего до стадии покрытия и цветом бесцветного синтетического вяжущего после стадии покрытия.
Получение контрольных смесей и смесей по изобретению
Затем готовили смеси из бесцветных синтетических вяжущих, определенных выше:
- контрольную смесь E1 готовили путем смешивания 92,7 масс.% заполнителя, 2 масс.% наполнителя и 5,3 масс.% бесцветного синтетического вяжущего при температуре изготовления или покрытия 180°С, где и заполнитель, и бесцветное синтетическое вяжущее находятся при температуре 180°С в течение 90 секунд. Затем смесь бесцветного синтетического вяжущего и заполнителя распыляли при 160°С, уплотняли при 150°С и охлаждали до температуры окружающей среды;
- смесь в соответствии с изобретением Е4 готовили путем смешивания 92,7 масс.% заполнителя, 2 масс.% наполнителя и 5,3 масс.% бесцветного синтетического вяжущего L4 при температуре изготовления или покрытия 140°С, где и заполнитель, и бесцветное синтетическое вяжущее находятся при температуре 140°С в течение 90 секунд. Затем смесь бесцветного синтетического вяжущего и заполнителя распыляли при 120°С, уплотняли при 110°С и охлаждали до температуры окружающей среды.;
- смесь в соответствии с изобретением готовили путем смешивания 92,7 масс.% заполнителя, 2 масс.% наполнителя и 5,3 масс.% синтетического вяжущего L8 при температуре изготовления или покрытия 140°С, где и заполнитель, и бесцветное синтетическое вяжущее находятся при температуре 140°С в течение 90 секунд. Затем смесь бесцветного синтетического вяжущего и заполнителя распыляли при 120°С, уплотняли при 110°С и охлаждали до температуры окружающей среды.
Для смесей размер частиц заполнителя был таким, как описано ниже: 35,0% заполнителя 0/2 (или песка); 9,2% заполнителя 2/4, 11,2% заполнителя 4/6 и 36,8% заполнителя 6/10 (% относительно смеси).
Свойства смесей, полученных из бесцветных синтетических вяжущих, приведены в таблице 7 ниже.
| Таблица 7 | |||
| Свойства горячих смесей | |||
| Е1 | Е4 | Е8 | |
| Испытание по Дюрьезу(8) | |||
| Доля пустот (%) | 11,1 | 8,9 | 10 |
| R (МПа) | 10,9 | 6,8 | 7 |
| r (МПа) | 9,9 | 6,2 | 5,8 |
| r/R | 0,9 | 0,91 | 0,82 |
| Испытание на колееобразование(9) | |||
| Доля пустот испытуемого образца (%) | 6,8 | 6,4 | 6,3 |
| Толщина испытуемого образца (см) | 10 | 10 | 10 |
| Колееобразование при 100 циклах (%) | 2,7 | 2,6 | 2,2 |
| Колееобразование при 300 циклах (%) | 3,5 | 3,4 | 2,9 |
| Колееобразование при 1000 циклах (%) | 4,6 | 4,2 | 4 |
| Колееобразование при 3000 циклах {%) | 6,9 | 5,4 | 5,9 |
| Колееобразование при 10000 циклах (%) | 13,0 | 8,3 | 9,4 |
| Колееобразование при 30000 циклах (%) | 16,0 | 10,8 | 11,3 |
|
(8) Устойчивость к водонасыщению, как для стандарта NF Р 98-251-1, отражает сцепление между вяжущим и заполнителем (9) Устойчивость к колееобразованию, как для стандарта NF EN 12697-22, отражает способность смеси выдерживать деформации, вызванные прохождением транспортных средств, в частности тяжелых транспортных средств. |
Установлено, что получение смеси Е4 в соответствии с изобретением и смеси Е8 в соответствии с изобретением при более низких температурах не нарушает устойчивость к водонасыщению. Отношения r/R эквивалентны для смесей E1 и Е4.
Подобным образом, установлено, что получение смеси Е4 в соответствии с изобретением и смеси Е8 в соответствии с изобретением при более низких температурах не нарушает устойчивость к колееобразованию смеси Е4 в соответствии с изобретением и смеси Е8 в соответствии с изобретением. Они даже проявляют значительно лучшую устойчивость к деформации дорожным транспортом, чем контрольная смесь E1, процент колееобразования для смеси Е4 всегда ниже независимо от числа циклов, чем процент колееобразования для смеси E1 (также для Е8). Бесцветное вяжущее в соответствии с изобретением, таким образом, дает возможность использовать более низкие температуры для получения смеси, обладающей очень хорошей устойчивостью к колееобразованию для предназначенного применения (бесцветное синтетическое вяжущее).
1. Бесцветное синтетическое вяжущее, содержащее по меньшей мере одно масло растительного происхождения, по меньшей мере одну смолу нефтяного происхождения и по меньшей мере один полимер, где количество масла растительного происхождения в вяжущем составляет 10 масс.% или более и количество полимера в вяжущем составляет 15 масс.% или менее.
2. Бесцветное синтетическое вяжущее по п.1, где количество масла растительного происхождения в вяжущем составляет от 10 до 70 масс.%, предпочтительно от 20 до 60%, более предпочтительно от 30 до 50%, еще более предпочтительно от 10 до 50%.
3. Бесцветное синтетическое вяжущее по п.1 или 2, содержащее менее 10 масс.% относительно массы бесцветного синтетического вяжущего, предпочтительно менее 5%, более предпочтительно менее 2%, еще более предпочтительно менее 1% масла нефтяного происхождения, и наиболее предпочтительно не содержит масла нефтяного происхождения.
4. Бесцветное синтетическое вяжущее по п.1, где количество полимера в вяжущем составляет от 1 до 15 масс.%, предпочтительно от 2 до 10%, более предпочтительно от 3 до 5%.
5. Бесцветное синтетическое вяжущее по п.1, где количество смолы нефтяного происхождения в вяжущем составляет от 15 до 75 масс.%, предпочтительно от 30 до 70%, более предпочтительно от 40 до 60%.
6. Бесцветное синтетическое вяжущее по п.1, где отношение между массовым количеством масла растительного происхождения и смолы нефтяного происхождения составляет от 0,3 до 2, предпочтительно от 0,5 до 1.
7. Бесцветное синтетическое вяжущее по п.1, где масло растительного происхождения выбрано из канолового, подсолнечного, соевого, льняного, оливкового, пальмового, касторового масла, масла древесного дегтя, кукурузного масла, масла семян тыквы, виноградных косточек, жожоба, кунжутного масла, масла грецкого ореха, лесного ореха, миндального масла, масла масляного дерева, макадамии, хлопкового масла, масла люцерны, ржаного, сафлорового, арахисового, кокосового масла и масла копры, а также их смесей.
8. Бесцветное синтетическое вяжущее по п.1, где смола выбрана из смол, имеющих происхождение из углеводородов нефти, полученных в результате сополимеризации ароматических, алифатических, циклопентадиеновых фракций нефти, взятых отдельно или в смеси, предпочтительно полученных в результате сополимеризации ароматических фракций нефти.
9. Бесцветное синтетическое вяжущее по п.1, где полимер выбран из сополимеров стирола и бутадиена, сополимеров стирола и изопрена, трехкомпонентных сополимеров этилена/пропена/диена, полихлоропренов, сополимеров этилена и винилацетата, сополимеров этилена и метилакрилата, сополимеров этилена и бутилацетата, трехкомпонентных сополимеров этилена/метилакрилата/глицидилметакрилата, трехкомпонентных сополимеров этилена/бутилакрилата/малеинового ангидрида, атактических полипропиленов, взятых отдельно или в смесях.
10. Бесцветное синтетическое вяжущее по п.1, где масло растительного происхождения содержит от 10 до 90 масс.% свободных жирных кислот относительно массы масла растительного происхождения.
11. Бесцветное синтетическое вяжущее по п.1, где масло растительного происхождения содержит от 0,1 до 5 масс.% свободных жирных кислот относительно массы масла растительного происхождения.
12. Способ получения бесцветного синтетического вяжущего по любому из п.1-11, включающий приведенные ниже стадии:
(i) смешивание и нагревание масла растительного происхождения до температуры от 140°С до 200°С,
(ii) постепенное добавление смолы нефтяного происхождения, смешивание и нагревание до температуры от 140°С до 200°С,
(iii) добавление полимера(ов), смешивание и нагревание до температуры от 140°С до 200°С,
(iv) возможно, добавление поверхностно-активной добавки, смешивание и нагревание до температуры от 140°С до 200°С.
13. Смесь, содержащая бесцветное синтетическое вяжущее по любому из пп.1-11 и заполнители, возможно, наполнители и, возможно, пигменты.
14. Способ получения смеси по п.10, включающий смешивание бесцветного синтетического вяжущего по любому из пп.1-11 с заполнителями, возможно с наполнителями и возможно с пигментами, где температура покрытия составляет от 100°С до 160°С, предпочтительно от 120°С до 140°С.
15. Эмульсия бесцветного синтетического вяжущего, содержащая бесцветное синтетическое вяжущее по любому из пп.1-11, воду и эмульгатор.
16. Способ получения эмульсии бесцветного синтетического вяжущего по п.15, включающий диспергирование синтетического вяжущего по любому из пп.1-10 в эмульсионном растворе.
17. Холодная смесь, полученная путем смешивания заполнителей, возможно наполнителей, возможно пигментов с эмульсией бесцветного синтетического вяжущего по п.15.
18. Применение бесцветного синтетического вяжущего по любому из пп.1-11 для изготовления цветного поверхностного покрытия для дорог, проезжих частей, тротуаров, уличных сетей, благоустройства территорий, твердых поверхностей, гидроизоляции зданий или сооружений, в частности, в дорожных областях применения для изготовления верхних слоев, таких как подстилающие слои и/или верхние защитные слои.
