початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2248381

Бітумно-полімерні МАТЕРІАЛ І СПОСІБ ЙОГО ОДЕРЖАННЯ

Ім'я винахідника: Заріпов Р.К. (RU); Махмутов А.А. (RU); Махмутов М.А. (RU); Кузмичев С.П. (RU); Хазіпов Р.З. (RU); Горбачов Н.Г. (RU); Косоренков Д.І. (RU); Лебедєв І.М.
Ім'я патентовласника: ТОВ "Дорпластсервіс" (RU); ТОВ "поб'ю" (RU)
Адреса для листування: 423827, Республіка Татарстан, м Нижньокамськ, вул. Шинників, 61, кв.119, Д.І. Косоренкову
Дата початку дії патенту: 2003.04.09

Бітумно-полімерний матеріал і спосіб його отримання відносяться до галузі промислового приготування модифікованих бітумних мастик, герметизуючих і гідроізоляційних матеріалів з поліпшеними технічними характеристиками для використання в дорожньому і промислово-цивільному будівництві. Бітумно-полімерний матеріал складається з нафтового бітуму, синтетичного каучуку, нафтового розчинника і / або мазуту, серусодержащих з'єднань і додатково містить в якості поверхнево-активної речовини оксіетілірованний алкілфенол, як серусодержащих з'єднань містить сульфовані суміш з нафтового бітуму, синтетичного каучуку, нафтового розчинника і / або мазуту, оброблену до сульфирования повітрям при температурі 140-230 ° С, при наступному співвідношенні компонентів, мас.ч .: бітум 60-70; каучук 2-10; сульфовані суміш нафтового бітуму, синтетичного каучуку, нафтового розчинника і / або мазуту 0,5-5,0; нафтової розчинник і / або мазут 18-30; оксіетілірованний алкілфенол 0,1-5,0. і описаний спосіб отримання вищевказаного матеріалу. Досягається підвищення якості та продуктивності отримання модифікованих полімерами бітумних мастик і герметиків для гідроізоляції, при використанні недорогих доступних матеріалів з економією енергоресурсів.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до галузі промислового отримання модифікованих бітумних композицій для дорожнього, промислово-цивільного будівництва, виробництва гідроізоляційних і покрівельних матеріалів, герметиків і мастик з поліпшеними технічними характеристиками. Отримувані матеріали мають широкий діапазон застосування в різних кліматичних зонах, стійкі проти впливу вологи, високих і низьких температур, мають технологічністю у виробництві і застосуванні.

Відомі різні бітумсодержащіх матеріали, до складу яких вводять додатково різні добавки: каучуки, термопласти, мінеральні наповнювачі, пластифікатори, антиоксиданти, адгезиви і т.д. Залежно від призначення і необхідних характеристик їх співвідношення можуть бути різними. Однак способи введення компонентів, розподілу їх в бітумі, гомогенізація і доведення до потрібних параметрів визначають час виробничого процесу, технологічність, енерговитрати і якість, що впливає на вартість одержуваних матеріалів. Тому через перераховані складнощів поширення набуло лише обмежена кількість розробок. Досить вдалими в цьому відношенні можна назвати: полімерно-бітумні мастики гарячого застосування "Іжора", МБР-Г-90, МБР-Г / ШМ-75, ТУ 5775-002-11149403-97; резінобітумного композиційні мастики МРБК-І / Д, ТУ2384-003-40010445-2000; мастичні і герметизуючі матеріали "Бітрек-ДІ", патенти RU №2167898, №2178434, ТУ5718-004-05204776.

Найбільш близькою по технічній сутності є бітумно-полімерна композиція RU 2132857, що містить каучук, бітум, сірку і органічний прискорювач вулканізації, яка в якості каучуку містить потрійний сополімер етилену, пропілену та дициклопентадієну і додатково містить мазут, або індустріальне масло, або толуол при наступному співвідношенні компонентів, мас.ч .:

бітум 41-94

мазут, або індустріальне

масло, або толуол 3-48

каучук 3-8

сірка 0,06-2,4

органічний прискорювач вулканізації 0,06-0,24

За способом отримання п.2, RU 2132857, що відрізняється тим, що попередньо каучук змішують з мазутом, або індустріальним маслом, або толуолом при 100-180 ° С до однорідної маси, в отриману масу додають бітум, сірку і органічний прискорювач вулканізації.

Недоліками бітумно-полімерної композиції RU 2132857 є присутність мазуту або масла в якості розчинника або пластифікатора в незв'язаному вигляді, що розріджують матеріал, що підвищують пенетрацию і знижують температуру розм'якшення і в результаті яка в подальшому при експлуатації, під впливом кіслродно-озонової деструкції і сонячної радіації окислюється і всихає і тим самим втрачає свої початкові фізико-хімічні властивості і експлуатаційні характеристики (заявлені переваги). Для композиції характерні відсутність до металів або недостатня когезійна міцність, тенденція до старіння під впливом сонячної радіації і кисню. Крім іншого авторами заявлено, що нижня межа вмісту пластифікатора мазуту або індустріального масла може бути 3 мас.ч., що передбачає відповідно до формули мінімальну концентрацію каучуку в суміші будь-яких можливих розчинників до 50%, що ні за яких умов досягти неможливо. Реально мінімальну кількість мазуту, або індустріального масла, або толуолу має бути не менше 9 мас. ч. при збереженні складу інших компонентів, що входять до складу композиції, відповідно до формули і опису RU 2132857. Підвищення температури розм'якшення прототипу можливо лише при збільшенні змісту серусодержащих або часу вулканізації, що призводить до отримання дуже вузького, неоднорідного і тим самим не придатного в роботі матеріалу . Застосування ароматичних вуглеводнів (толуолу) в композиції погіршує екологічну ситуацію на підприємстві-виробнику і на будівельній ділянці, крім іншого не дає ефекту поліпшення технічних характеристик матеріалу, знижує температуру спалаху, що підвищує небезпеку виникнення пожежі, вибуху, аварії, нещасного випадку тощо .

Метою даного винаходу є підвищення адгезії, стійкості до атмосферного впливу (вологи, кисню) і сонячної радіації, зниження виробничих витрат, спрощення технологічного процесу, а й приведення характеристик одержуваних матеріалів до вимог Російських нормативних документів: СНиП 2.05.03-84, СНіП 3.06. 04-91 "Мости і труби", СНіП 2.03.11-85 "3ащіта будівельних конструкцій від корозії, ВСН 32-81" Інструкція по улаштуванню гідроізоляції конструкцій мостів і труб на залізних, автомобільних і міських дорогах ".

Зниження витрат досягається шляхом застосування каучуків масового виробництва, таких як СКІ-3, СКС-30АРКМ, СКМС-30АРКМ, СКД-2, БК-1675Н (Т), (С), етиленпропіленового і етиленпро- СКЕП- (Т), укороченням часу технологічного процесу при використанні сульфирования і окислення сульфоокіслітелем з отриманням сульфовані суміші з нафтового бітуму, синтетичного каучуку, нафтового розчинника з присутністю алкансульфокіслот R-SO ₂ -OH, де R - вуглеводневий радикал, вплив і вплив яких одночасно сприяє розширенню діапазону теплостойкости і посилення когезионних зв'язків в одержуваному бітумно-полімерні матеріали, в подальшому БПМ. Додатково застосування сульфоокіслітеля дозволяє здійснювати контрольоване старіння, яка рятує від старіння під час експлуатації та втрати якості технічних властивостей. Використання лугу, каустичної соди, дозволяє отримувати в складі бітумно-полімерних матеріалів суміші, в яких присутні солі вищих алкансульфокіслот - алкилсульфонати R-SО ₃ Ме, де Ме - метал. Зокрема, присутнє алкилсульфонати в складі БПМ додатково впливають на поверхнево-активні властивості, що збільшує здатність матеріалу до змочування оброблюваної поверхні і посилення адгезії.

Попереднє одержання розчину каучуку в нафтовому розчиннику і / або мазуті дозволяє легко поєднувати еластомер, який є основним модифицирующим компонентом, що впливає на фізико-механічні властивості одержуваних бітумно-полімерних матеріалів, з бітумами, що забезпечує рівномірність розподілу компонентів в суміші. Застосування різних органічних і мінеральних наповнювачів дозволяє отримувати широкий діапазон проявів механічних властивостей, таких як деформационная міцність, ударна в'язкість, пластичність і т.д.

За складом матеріалу технічна задача винаходу реалізується отриманням бітумно-полімерного матеріалу, що складається з нафтового бітуму, синтетичного каучуку, нафтового розчинника і / або мазуту, серусодержащих з'єднань і додатково містить в якості поверхнево-активної речовини оксіетілірованний алкілфенол, як серусодержащих з'єднань він містить сульфовані суміш з нафтового бітуму, синтетичного каучуку, нафтового розчинника і / або мазуту, оброблену до сульфирования повітрям при температурі 140-230 ° С, при наступному співвідношенні компонентів, мас.ч .:

бітум 60-70;

каучук 2-10;

сульфовані суміш нафтового бітуму, синтетичного каучуку, нафтового розчинника і / або мазуту 0,5-5,0;

нафтової розчинник і / або мазут 18-30;

оксіетілірованний алкілфенол 0,1-5,0.

У бітумно-полімерні матеріали в якості одного з серусодержащих компонентів присутній алкансульфокіслота. Після введення в суміш сульфоокіслітеля в результаті реакції сульфування з'являються алкансульфокіслоти, що підвищують технічні характеристики БПМ.

Додаткове введення в суміш після сульфирования каустичної соди дозволяє отримати в складі БПМ солі вищих алкансульфокіслот - алкилсульфонати.

Кількістю введення лугу регулюють нейтралізацію алкансульфокіслот і відповідно зміст алкилсульфонатов, причому сірковмісними додатково можуть бути алкансульфокіслота, алкилсульфонатов або суміш алкансульфокіслоти з алкилсульфонатов та іншими сірковмісними сполуками, одержуваними в результаті сульфирования бітуму, каучуку, нафтового розчинника і / або мазуту.

Додатково БПМ може містити в якості наповнювача мінеральні порошки, органічну крихту або їх багатокомпонентну суміш при наступному співвідношенні компонентів, мас.ч .:

бітум 60-70;

каучук 2-10;

сульфовані суміш нафтового бітуму, синтетичного каучуку, нафтового розчинника і / або мазуту 0,5-5,0;

нафтової розчинник і / або мазут 18-30;

оксіетілірованний алкілфенол 0,1-5,0;

наповнювач 1,0-15,0.

За способом технічна задача вирішується отриманням бітумно-полімерного матеріалу, що включає отримання суміші шляхом перемішування нафтового бітуму з розчином синтетичного каучуку в нафтовому розчиннику і / або мазуті при температурі з подальшим сульфуванням, де змішують нафтовий бітум з 6,25-30% розчином каучуку в нафтовому розчиннику і / або мазуті, перемішують при температурі 140-230 ° с з обробкою повітрям до отримання однорідної суміші, після чого здійснюють сульфування введенням протягом 10-60 хв сульфоокіслітеля з отриманням в суміші серусодержащих з'єднань, після чого вводять оксіетілірованний алкілфенол при наступному співвідношенні компонентів , мас. ч .:

бітум 60-70;

розчин каучуку в нафтовому розчиннику і / або мазуті 20-40;

серусодержащих з'єднання 0,5-5,0;

оксіетілірованний алкілфенол 0,1-5,0.

і за способом отримання технічна задача вирішується введенням після сульфирования в суміш бітуму, розчину каучуку і серусодержащих з'єднань, до введення оксіетіліровнного АЛКІЛФЕНОЛИ, луги, при наступному співвідношенні компонентів, мас. ч .:

бітум 60-70;

розчин каучуку в нафтовому розчиннику і / або мазуті 20-40;

серусодержащих з'єднання 0,5-5,0;

оксіетілірованний алкілфенол 0,1-5,0;

луг (каустична сода) 0,5-5,0.

Таким чином проводиться реакція повною або частковою нейтралізації алкансульфокіслоти з отриманням в БПМ алкилсульфонатов, ступінь нейтралізації регулюють кількістю введеної луги, в залежності від необхідних технічних характеристик БПМ.

При необхідності для отримання БПМ з в'язкішими показниками, більшою жорсткістю, підвищеною температурою розм'якшення і теплостійкість додатково вводять наповнювач у кількості, 1,0-15,0 мас.ч.

Технологія отримання БПМ полягає в наступному.

Попередньо подрібнюють в крихту синтетичний каучук, далі її змішують з мазутом і нафтовим розчинником, або з одним з них, причому нафтовим розчинником може бути гас, нафта або сольвент нафтовий, уайт-спірит, нефрас і т.п.

Після отримання однорідної розчину з необхідною концентрацією в межах 6,25-30%, його вводять в попередньо розігріту до температури 100 ° С нафтовий бітум, яким може бути, наприклад, БНД90 / 130 або БН-90/10, піднімають температуру до 140 230 ° с і перемішують з обробкою повітрям самозасасиваніем в суміш за допомогою механічного пристроями, або примусово від компресора, або будь-якого іншого воздухонагнетательного пристрою.

Після повного змішування компонентів в суміш бітуму з розчином вводять сульфоокіслітель, яким може бути, наприклад, сірчана кислота H ₂ SO _4, порціями дискретно або за допомогою каліброваного на витрату в одиницю часу дозатора протягом 10-60 хв, причому час введення визначають дослідно експериментальним шляхом, залежно від використовуваного сировини і необхідних вимог до технічних показників готової продукції, наприклад до температури розм'якшення і крихкості.

Потім вводять поверхнево-активна речовина - оксіетілірованний алкілфенол, яким може бути поліетіленгліколевой ефір моно- і діалкілфенолів R-С ₆ Н ₄ O- (СН ₂ СН ₂₎ n-СН ₂ СН ₂ OН, наприклад ОП-10 або оксіетілірованний моноалкілфенол на основі тримерів пропілену неонол марки АФ9-10 в потрібній кількості і перемішують. При необхідності, в залежності від конкретного призначення одержуваного матеріалу, в отримане додають наповнювач, яким може бути доломітове борошно, діоксид кремнію або технічний вуглець, гумова крихта, мінеральний порошок або їх багатокомпонентна суміш. Після змішування вхідних компонентів і досягнення гомогенності готовий продукт зливають і затарюють.

Рекомендовані речовини для бітумно-полімерного матеріалу:

а) каучук - СКЕП- (Т), ТУ2294-035-05766801-95;

БК-1675Н, ТУ2294-034-05766801-95;

СКІ-3, ГОСТ 14925-79; СКДК (Н), ТУ2294-073-05766801-98

б) мазут - М-100, ГОСТ 10585-75;

в) бітум - БНД 90/130, ГОСТ 22245-90; БН-90/10, ГОСТ 6617-76;

г) ПАР - АФ 9-10, ТУ 2483-077-05766801-98; ОП-10, ГОСТ 8433-81;

д) розчинник - нафта К-6, ТУ-0250-001-04855329-94; сольвент нафтовий ГОСТ 10214-78; уайт-спірит С4-155 / 200;

е) наповнювач - технічний вуглець П-514, ТУ38-41558-97; гумова крихта фракції 1.0-1.5мм, ТУ 38.00149438-48-92; мінеральний порошок, ГОСТ 16557-78;

ж) сульфоокіслітель - сірчана кислота, ГОСТ 2184-77;

з) луг - каустична сода NaOH.

Винахід ілюструється такими прикладами.

приклад 1

1.1 Крихітку каучуку СКЕПТ-40 в кількості 15 кг змішують і розчиняють в 85 кг мазуту М-100 при температурі 100 ° С.

1.2 Отриманий розчин вводять в 300 кг розігрітого до рідкого стану бітуму БНД 90/130 і піднімають температуру до 180 ° С з одночасним перемішуванням і обробкою повітрям, забезпечену самозасасиваніем в суміш під час роботи пристроями,.

1.3 Після отримання однорідної суміші при триваючому перемішуванні рівномірно протягом 20 хвилин вводять сульфоокіслітель, 15 кг концентрованої сірчаної кислоти H ₂ SO _4. Через 30 хв після припинення подачі кислоти беруть аналіз отриманого матеріалу на відповідність температури розм'якшення Т киш ° С таким же самим в разі позитивного результату в суміш вводять 15 кг оксіетілірованние моноалкілфенола марки неонол АФ9-10 і змішують протягом 30 хв, температуру підтримують в межах 160 -180 ° С.

1.4 Після закінчення приготування продукт зливають. Співвідношення вхідних компонентів і складу одержуваного бітумно-полімерного матеріалу представлені в Таблиці 1.

приклад 2

2.1 Крихітку каучуку СКІ-3 в кількості 15 кг змішують і розчиняють в 80 кг мазуту М-100 і 5 кг С4-155 / 200 при температурі 100 ° С до отримання однорідної маси.

2.2 Отриманий розчин вводять в 350 кг розігрітого до рідкого стану бітуму БНД 90/130, піднімають температуру до 180 ° С і перемішують з обробкою суміші повітрям.

2.3 Після отримання однорідної суміші при триваючому перемішуванні протягом 20 хвилин вводять 15 кг сірчаної кислоти.

2.4 Через 30 хв, після припинення подачі кислоти, після окислення і сульфирования з одночасним відгоном легких фракцій розчинника С4 проводять відбір проби на аналіз температури розм'якшення. У разі невідповідності Ткіш ° С необхідної процес перемішування продовжують поки не буде досягнутий необхідний результат і тоді в суміш вводять 5 кг речовини ОП-10 і змішують протягом 10 хв при Т = 160-180 ° С.

2.5 Після закінчення процесу в отримане вводять суміш мінерального порошку з гумовою крихтою по 25 кг кожного і протягом 45 хв змішують до повного розподілу і однорідності.

2.6 Готовий продукт зливають і затарюють. Співвідношення вхідних компонентів і складу одержуваного БПМ представлені в Таблиці 2.

приклад 3

3.1 Крихітку каучуку СКДК (Н) в кількості 15 кг змішують з 80 кг мазуту М-100 при Т = 100 ° С і розчиняють до отримання однорідної маси.

3.2 Отриманий розчин вводять в 350 кг рідкого бітуму БНД 90/130, піднімають температуру до 180 ° С і перемішують з обробкою суміші повітрям.

3.3 Після отримання однорідної суміші, при триваючому перемішуванні протягом 20 хв вводять 15 кг сірчаної кислоти.

3.4 Через 30-50 хв після припинення подачі кислоти і проведення сульфирования визначають температуру розм'якшення отриманого матеріалу і в разі отримання позитивного результату, тобто досягнення необхідної Ткіш ° С, вводять 15 кг кристалічної каустичної соди NaOH і змішують протягом 30 хв для отримання в складі БПМ сульфовані суміші алкилсульфонатов.

3.6 Потім вводять 5 кг неонола АФ9-10 і перемішують протягом 20 хв при температурі 160-180 ° С.

3.7 Після закінчення процесу змішування з ПАР в отримане вводять технічний вуглець П-514 в кількості 50 кг і змішують до однорідного стану. Готовий продукт зливають і затарюють. Співвідношення вхідних компонентів і складу одержуваного БПМ по Прикладу 3 представлені в Таблиці 3. Характеристики одержуваних БПМ представлені в Таблиці 4.

Кінетична залежність ступеня приготування бітумно-полімерних матеріалів при застосуванні сульфоокіслітеля в процесі, в порівнянні зі способом отримання модифікованих бітумів і бітумно-полімерних матеріалів за допомогою окислення повітрям представлена ​​на графіку Фиг.1. Крива 1 демонструє динаміку зміни температури розм'якшення Т ° С по КиШ без використання сульфоокіслітеля. Крива 2 демонструє динаміку зміни температури розм'якшення Т ° С по КиШ при використанні сульфоокіслітеля. Залежно від призначення бітумно-полімерного матеріалу співвідношення вхідних компонентів можуть змінюватися. Температура розм'якшення є визначальним показником для визначення ступеня готовності матеріалу і регулюється кількістю подаваного сульфоокіслітеля, часом перемішування, температурою ведення процесу. Фізико-механічні властивості бітумно-полімерних матеріалів БПМ дозволяють використовувати їх в якості мастик для ремонту автомобільних доріг, герметиків для закладення міжпанельних стиків, покривних мас для гідроізоляції, антикорозійного захисту магістральних трубопроводів і металевих конструкцій. Матеріали стійкі проти впливу низьких і високих температур, що дозволяє їх експлуатувати в північних і південних регіонах Росії.

Співвідношення вхідних компонентів і склад одержуваних бітумно-полімерних матеріалів БПМ.

приклад 1

приклад 2

приклад 3

Таблиця основних технічних показників бітумно-полімерного матеріалу

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Бітумно-полімерний матеріал, що складається з суміші нафтового бітуму, синтетичного каучуку, нафтового розчинника і / або мазуту, серусодержащих з'єднань, що відрізняється тим, що він додатково включає в якості поверхнево-активної речовини оксіетілірованний алкілфенол, як сірковмісних сполук він містить сульфовані суміш з нафтового бітуму, синтетичного каучуку, нафтового розчинника і / або мазуту, до сульфирования оброблену повітрям при температурі 140-230 ° С при наступному співвідношенні компонентів, мас.ч .:

бітум 60-70;

каучук 2-10;

вищевказані сірковмісні сполуки 0,5-5,0;

нафтової розчинник і / або мазут 18-30;

оксіетілірованний алкілфенол 0,1-5,0.

2. бітумно-полімерний матеріал по п.1, що відрізняється тим, що сульфовані суміш додатково обробляють каустичною содою.

3. бітумно-полімерний матеріал по пп.1 і 2, що відрізняється тим, що додатково містить наповнювач в кількості 1,0-15,0 мас.ч.

4. Спосіб отримання бітумно-полімерного матеріалу, що включає отримання суміші шляхом перемішування нафтового бітуму з розчином каучуку СКЕПТ в нафтовому розчиннику і / або мазуті при температурі з подальшим сульфуванням, що відрізняється тим, що змішують нафтовий бітум з 6,25-30% розчином каучуку в нафтовому розчиннику і / або мазуті, перемішують при температурі 140-230 ° с з обробкою повітрям до отримання однорідної суміші, після чого здійснюють сульфування введенням протягом 10-60 хв сульфоокіслітеля з отриманням в суміші сірковмісних сполук, після чого вводять оксіетілірованний алкілфенол при наступних співвідношеннях компонентів, мас.ч .:

бітум 60-70;

вищевказаний розчин каучуку 20-40;

серосодержащие з'єднання 0,5-5,0;

оксіетілірованний алкілфенол 0,1-5,0.

5. Спосіб отримання по п.4, що відрізняється тим, що до введення оксіетілірованние АЛКІЛФЕНОЛИ після сульфирования вводять луг в кількості 0,5-5,0 мас.ч.

6. Спосіб отримання по пп.4 і 5, що відрізняється тим, що після введення оксіетілірованние АЛКІЛФЕНОЛИ додатково вводять наповнювач в кількості 1,0-15,0 мас.ч. і перемішують.

Версія для друку
Дата публікації 18.01.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів