Полимерный модификатор битума и битумно-полимерное вяжущее на его основе


 


Владельцы патента RU 2615523:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КНИТУ") (RU)

Группа изобретений относится к промышленности строительных материалов, в частности к получению полимерного модификатора и битумно-полимерного вяжущего на его основе, применяемых в дорожном и гражданском строительстве для устройства дорожных асфальтобетонных покрытий, герметизации швов автодорожного полотна, устройства кровли и гидроизоляции строительных конструкций. Модификатор содержит сополимер этилена с винилацетатом, полиэтиленполиамин с содержанием общего азота 29-31 мас.%, фракцию альфаолефинов состава C20-C26 в качестве растворителя и пластификатора и наполнитель - тонкодисперсный порошок оксида металла переменной валентности с размером частиц от 0,25 до 1,5 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%: cополимер этилена с винилацетатом - 60-80, полиэтиленполиамин - 10-30, фракция альфаолефинов C20-C26 - 5-8, наполнитель - 2-5. Вяжущее содержит 70-98 мас.% битума и 2-30 мас.% модификатора. Вяжущее обладает высокой адгезией к минеральной части композиционного материала при сохранении и/или улучшении других эксплуатационных характеристик. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 12 пр.

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к получению полимерного модификатора и битумно-полимерного вяжущего на его основе, применяемого в дорожном и гражданском строительстве для устройства дорожных асфальтобетонных покрытий, герметизации швов автодорожного полотна, устройства кровли и гидроизоляции строительных конструкций.

Известен полимерный модификатор битума, включающий битум, полимеры диенов и этилена, минеральное масло, резиновую крошку, при следующем соотношении компонентов, мас. %: битум (марка БНД 60/90 или 90/130) - 50-80; резиновая крошка - 10-25; каучук синтетический полиизопреновый - 1-5; сополимер этилен-пропиленовый или полиэтилен высокого давления - 1-10; масло минеральное (соляровое, индустриальное масло И-8А, нафтапласт и др.) - 1-15 (патент RU 2158742, C08L 95/00, C08L 9/00, C08L 2316, C08L 17/00, опубл. 10.11.2000).

Недостатком указанного модификатора является наличие в его составе резиновой крошки, которая не растворяется в нефтяном битуме, таким образом равномерное покрытие минерального наполнителя в получаемых битумных материалах на основе вяжущего, содержащего резиновую крошку, не достигается, что приводит к потере прочностных свойств. Также недостатком модификатора является низкий интервал пластичности (разница между температурой хрупкости и размягчения) полимерно-битумных вяжущих, приготовленных на его основе.

Известно битумно-полимерное вяжущее для дорожных покрытий, получаемое смешением 95,0-99,5 мас. % битума, 0,41-4,10 мас. % растворителя-пластификатора, в качестве которого используют рапсовое масло или смесь дистиллированного таллового масла и пентаэритрита в соотношении 7:1, а также 0,09-0,90 мас. % сополимера этилена с винилацетатом (патент RU №2326143, C08L 95/00, C04B 26/26, опубл. 10.06.2008).

Недостатком данного изобретения является наличие в составе модификатора смеси непредельных карбоновых кислот, образующих рапсовое и талловое масла, вызывающих преждевременное старение как модификатора, так и вяжущего на его основе.

Известно битумно-полимерное вяжущее для дорожных покрытий, получаемое смешением 85-98 мас. % битума, 15-2 мас. % разветвленного или линейного стирольного блок сополимера (EP №0458386, кл. C08L 95/00, 1972).

Недостатком изобретения являются неудовлетворительные показатели растяжимости и эластичности полученных битумно-полимерных вяжущих, их низкая адгезия к минеральному материалу асфальтобетонных смесей, кроме того, неоднородность вяжущего.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является полимерный модификатор битума (RU №2346965, C08L 95/00, опубл. 20.02.2009), содержащий, мас. %:

Смола нефтеполимерная 20-80
Сополимер этилена с винилацетатом 10-30
Масло растительное 10-50

и битумно-полимерное вяжущее на его основе, содержащее, мас. %:

Битум 70,0-98,5
Нефтеполимерная смола 0,5-10,0
Сополимер этилена с винилацетатом 0,5-5,0
Масло растительное (общее количество) 0,5-10,0
Наполнитель 0,0-5,0

Недостатком прототипа является низкая адгезия битумно-полимерного вяжущего к минеральной части композиционного материала (например, асфальтобетонных смесей, изоляционных покрытий).

Задачей изобретения является увеличение адгезии битумно-полимерного вяжущего к минеральной части композиционного материала при сохранении остальных эксплуатационных характеристик.

Задача решается с помощью полимерного модификатора битума, содержащего сополимер этилена с винилацетатом, полиэтиленполиамин с содержанием общего азота 29-31 мас. %, наполнитель - тонкодисперсный порошок оксида металла переменной валентности с размером частиц от 0,25 до 1,5 мкм, и фракцию альфаолефинов состава C20-C26 в качестве растворителя и дополнительно пластификатора, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Сополимер этилена с винилацетатом 60-80
Полиэтиленполиамин 10-30
Фракция альфаолефинов C20-C26 5-8
Наполнитель 2-5

Задача решается также битумно-полимерным вяжущим, включающим 70-98 мас. % битума и 2-30 мас. % указанного полимерного модификатора.

Техническим результатом изобретения является увеличение адгезии битумно-полимерного вяжущего к минеральной части композиционного материала в ~1,5 раза при сохранении других характеристик. Кроме того, у вяжущих дорожного назначения дополнительно улучшились низкотемпературные и реологические свойства; у вяжущих строительного назначения дополнительно увеличилась теплостойкость.

Для получения модификатора использовали следующие компоненты.

Сополимер этилена с винилацетатом марки 12508-150 (ТУ 6-05-1636-97, производитель ОАО «НефтеХимСэвилен»), который структурирует дисперсионную среду модифицируемого битума, увеличивает его температуру размягчения.

Полиэтиленполиамин с содержанием общего азота 29-31 мас. % (ТУ 2413-214-00203312-2002, производитель ООО «РУСХИМ НН») вводят в модификатор в качестве адгезионной добавки для увеличения сцепления битумно-полимерного вяжущего с минеральной частью композиционного материала.

Фракция альфаолефинов состава C20-C26 (ТУ 2411-068-05766801-97, производитель Открытое акционерное общество «Таиф») выполняет функции растворителя и пластификатора: улучшает низкотемпературные и реологические свойства битумно-полимерного вяжущего.

Наполнитель - тонкодисперсный порошок оксида металла переменной валентности с размером частиц от 0,25 до 1,5 мкм, например, порошок Fe2O3, MnO, NiO, Al2O3 и др., предотвращает негативное влияние последствий воздействия окружающей среды на непредельные и кислородсодержащие соединения, находящиеся в составе полимерного модификатора, образуя при этом вместе с ними новую дисперсную фазу в битумно-полимерном вяжущем. Для этой цели размер частиц является оптимальным с позиций физико-химической механики нефтяных дисперсных систем. В отличие от прототипа наполнитель вводят непосредственно в модификатор, что приводит к увеличению теплостойкости вяжущего за счет равномерного распределения наполнителя в объеме модифицированного вяжущего.

Полимерный модификатор готовят при температуре 130°C смешением вышеуказанных компонентов в заданном соотношении в течение 30 минут.

Для приготовления битумно-полимерного вяжущего использовали битумы дорожного назначения марок БНД 60/90, БНД 90/130 по ГОСТ 22245-90, а также строительные битумы марок БН 90/10, БН 70/30 по ГОСТ 6617-76.

Битумно-полимерное вяжущее готовят в следующий последовательности: в предварительно нагретый до 160°C битум вводят полимерный модификатор и перемешивают при этой же температуре до получения однородной массы.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

Полимерный модификатор битума готовят смешением 10 г полиэтиленполиамина с 5 г фракции альфаолефинов состава C20-C26, затем полученную смесь нагревают и вводят в нее при постоянном перемешивании сополимер этилена с винилацетатом в количестве 80 г и 5 г порошка оксида железа (III) Fe2O3.

Получение битумно-полимерного вяжущего: 70 г нефтяного битума дорожного назначения марки БНД 90/130 разогревают, затем при постоянном перемешивании вводят 30 г полученного полимерного модификатора.

Пример 2

Полимерный модификатор битума готовят смешением 32,6 г полиэтиленполиамина с 31,6 г фракции альфаолефинов состава C20-C26, затем полученную смесь нагревают и вводят в нее при постоянном перемешивании сополимер этилена с винилацетатом в количестве 32,1 г и наполнитель порошок Fe2O3 - 3,7 г.

Получение битумно-полимерного вяжущего: 96 г нефтяного битума дорожного назначения марки БНД 90/130 разогревают, затем при постоянном перемешивании вводят 4 г полимерного модификатора.

Пример 3

Полимерный модификатор битума готовят смешением 30 г полиэтиленполиамина с 8 г фракции альфаолефинов состава C20-C26, затем полученную смесь нагревают и вводят в нее при постоянном перемешивании сополимер этилена с винилацетатом в количестве 60 г и наполнитель Fe2O3 - 2 г.

Получение битумно-полимерного вяжущего: 98 г нефтяного битума дорожного назначения марки БНД 90/130 разогревают, затем при постоянном перемешивании вводят 2 г полимерного модификатора.

Пример 4

Полимерный модификатор битума готовят смешением 10 г полиэтиленполиамина с 5 г фракции альфаолефинов состава C20-C26, затем полученную смесь нагревают и вводят в нее при постоянном перемешивании сополимер этилена с винилацетатом в количестве 80 г и наполнитель Fe2O3 - 5 г.

Получение битумно-полимерного вяжущего: 70 г нефтяного битума дорожного назначения марки БНД 60/90 разогревают, затем при постоянном перемешивании вводят 30 г полимерного модификатора.

Примеры 5-12 аналогичны примерам 1-4.

Составы полученных полимерных модификаторов и битумно-полимерных вяжущих приведены в таблице.

Физико-механические характеристики полученных битумов определяли по

ГОСТ 11501-78. Битумы нефтяные. Метод определения глубины проникания иглы;

ГОСТ 11506-73. Битумы нефтяные. Метод определения температуры размягчения по кольцу и шару;

ГОСТ 11507-78. Битумы нефтяные. Метод определения температуры хрупкости по Фраасу;

ГОСТ 11508-76. Битумы нефтяные. Метод определения сцепления битума с мрамором и песком;

ГОСТ 11505-75. Битумы нефтяные. Метод определения растяжимости;

ГОСТ 2678-94. Материалы рулонные кровельные и гидроизоляционные. Методы испытаний;

ГОСТ 10296-79. ИЗОЛ. Технические условия.

Физико-механические характеристики полученных битумов приведены в таблице.

Как видно из табличных данных, предлагаемые битумно-полимерные вяжущие превосходят прототип по показателям адгезии к минеральной части композиционного материала при сохранении и/или улучшении других характеристик: у вяжущих дорожного назначения улучшились низкотемпературные (температура хрупкости, гибкость мастики) и реологические (глубина проникания иглы) свойства; у вяжущих строительного назначения увеличилась теплостойкость.

Таким образом, битумно-полимерное вяжущее на основе предлагаемого полимерного модификатора в отличие от прототипа имеет более высокую адгезию к минеральной части композиционного материала при сохранении других характеристик.

1. Полимерный модификатор битума, включающий сополимер этилена с винилацетатом и растворитель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит полиэтиленполиамин с содержанием общего азота 29-31 мас.% и наполнитель - тонкодисперсный порошок оксида металла переменной валентности с размером частиц от 0,25 до 1,5 мкм, а в качестве растворителя и дополнительно пластификатора используют фракцию альфаолефинов состава С2026 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

сополимер этилена с винилацетатом 60-80
полиэтиленполиамин 10-30
фракция альфаолефинов С2026 5-8
наполнитель 2-5

2. Битумно-полимерное вяжущее, содержащее 70-98 мас.% битума и 2-30 мас.% полимерного модификатора, отличающееся тем, что в качестве полимерного модификатора используют полимерный модификатор по п.1.

3. Битумно-полимерное вяжущее по п.2, отличающееся тем, что используют битум нефтяной дорожный марки БНД 60/90 или марки БНД 90/130.

4. Битумно-полимерное вяжущее по п.2, отличающееся тем, что используют битум нефтяной строительный марки БН 90/10 или марки БН 70/30.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии защиты, сохранения и частичного восстановления асфальто-бетонных покрытий и может быть использовано при строительстве и ремонте дорожных покрытий различного типа, а также для ремонта и сохранения бетонных поверхностей различных конструкций.

Изобретение относится к эластомерной композиции в виде гранул с хорошей сыпучестью для производства, хранения и применения. Сырая эластомерная композиция в гранулированной форме с сыпучестью содержит сырой эластомер с молекулярной массой от 50000 дo 400000 Да и 1-15 мас.% от общей массы антиадгезива, содержащего неорганические наполнители.

Изобретение относится к битумным композициям и может быть использовано для получения битумных композиций, применяемых в дорожном строительстве. Битумная композиция включает в себя смесь окисленного битума с неокисленным нефтепродуктом.

Изобретение относится к области производства щебеночно-мастичных дорожных смесей и асфальтобетонов, применяемых для ремонтно-восстановительных работ и устройства новых слоев дорожных и аэродромных покрытий.

Настоящее изобретение относится к материалам для битумного дорожного покрытия. Материал для битумного дорожного покрытия, содержащий битумное вяжущее в количестве от приблизительно 3 до приблизительно 8 мас.% материала для битумного дорожного покрытия, содержащее базовый битум и полимер, представляющий собой гомополимер окисленного полиэтилена высокой плотности, где полимер присутствует в количестве от приблизительно 0,25 до приблизительно 10 мас.% базового битума; и заполнитель в количестве от приблизительно 92 до приблизительно 97 мас.% материала для битумного дорожного покрытия.

Изобретение касается дегтебетонных смесей для устройства и ремонта дорожек, тротуаров. Дегтебетонная смесь содержит, мас.%: песок кварцевый 40,0-50,0, щебень фракции 20-40 мм 41,0-51,0, каменноугольный деготь 6,0-8,0, цемент 1,0-3,0.

Изобретение относится к производству дорожно-строительных материалов; которые могут быть использованы в строительстве пешеходных, автомобильных дорог, преимущественно сельских, разных площадок и т.п.

Изобретение относится к дорожному строительству и касается способа получения составов на основе полимербитумных вяжущих, которые могут быть применены для защиты дорожных асфальтобетонных покрытий от негативных воздействий.

Изобретение относится к асфальтовым изделиям, включая модифицированные асфальтовые композиции. Описан способ изготовления модифицированных асфальтовых связующих композиций, который включает перемешивание асфальтового связующего материала и по меньшей мере одной асфальтовой добавки и/или асфальтового модификатора в шаровой мельнице-мешалке, что вызывает перемешивающее, сдвигающее, ударное и измельчающее воздействие на смесь.
Группа изобретений относится к полимерной химии и используется при производстве асфальтов для дорожных покрытий. Измельчают вулканизированный каучук с получением крошки с гранулометрическим составом меньше 0,4 мм.

Изобретение относится к монобензоатному пластификатору, а именно 3-фенилпропилбензоату, пригодному для использования в качестве пластификатора в дисперсиях полимеров, к полимерным адгезивным композициям, в том числе на водной и неводной основе, а также пригодных для использования в упаковочных клеях, монтажных адгезивах, в ламинатах, конвертах, упаковках для пищевых продуктов, столярном клее, строительных адгезивах, для сборки электронных изделий, содержащих указанный монобензоатный пластификатор, к смесям пластификаторов, содержащим указанный монобензоатный пластификатор, латексному клею, уплотняющей и герметизирующей композиции, содержащих указанный монобензоатный пластификатор, к способу обеспечения вязкостной характеристики, улучшения времени схватывания пленки по краям при использовании указанного монобензоатного пластификатора.

Изобретение относится к сшиваемой эластомерной композиции, содержащей полимерную смесь, содержащую по меньшей мере один сополимер этилена и винилацетата, имеющий по меньшей мере 40 вес.% звеньев винилацетата, и по меньшей мере один акрилатный эластомер.

Изобретение относится к высоконаполненным полиэтиленовым композициям, которые могут быть использованы для изготовления погонажных профильных изделий в строительстве, для получения конструкционных материалов кабельного заполнения и в других отраслях народного хозяйства.

Изобретение относится к получению термопластичных каучуковых композиций, применяемых для герметизации различных строительных конструкций из стекла, металла, пластмассы, дерева, стыковых соединений в машиностроении, автомобилестроении.

Изобретение относится к технологии получения полиолефиновой кислородопоглощающей композиции, предназначенной для изготовления уплотнительных прокладок для герметичного укупоривания полимерных и стеклянных бутылок с пищевыми жидкостями.

Изобретение относится к полипропиленовым композициям, используемым для получения изделий литьем под давлением. Композиция содержит гомополимер полипропилена, блок-сополимер пропилена и этилена, сополимер этилена и винилацетата и минеральный наполнитель.

Изобретение относится к области производства полимерных композиционных материалов. Заявлен способ получения инертного материала, включающий приготовление водной суспензии компонентов, формование матрицы из полученной смеси и удаление воды.

Настоящее изобретение касается композиции для улучшения свойств текучести в топливных композициях. Композиция для улучшения свойств текучести в топливных композициях содержит полиалкил(мет)акрилатный полимер, содержащий фрагменты мономеров формулы (II) , где R представляет собой атом водорода или метил, R2 представляет собой линейный алкильный остаток, содержащий 7-15 атомов углерода и имеющий среднечисловую молекулярную массу Мn от 1000 до 10000 г/моль и полидисперсность Mw/Mn от 1 до 8, и этилен-винилацетатный сополимер, представляющий собой привитой сополимер, содержащий этилен-винилацетатный сополимер в качестве основания, и алкил(мет)акрилат, содержащий 1-30 атомов углерода в алкильном остатке, в качестве привитого слоя.

Изобретение относится к клеям на основе водной дисперсии винилацетатного полимера и может быть использовано в строительной, мебельной, текстильной, полиграфической промышленности, а также в других отраслях промышленности.
Изобретение относится к технологическим процессам и может быть использовано для изготовления прессованных изделий конструкционного и электротехнического назначения.

Изобретение относится к резиновой промышленности, к получению изделий из резин на основе бутадиен-нитрильного каучука с покрытием из сверхвысокомолекулярного полиэтилена.
Наверх