Патент на изобретение №2355723

(54) БИТУМОПОЛИМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретения относятся к области органических вяжущих веществ, герметиков, мастик, пропиточных материалов, используемых в строительстве, ремонте автомобильных дорог, аэродромов, гидротехнический сооружений, гидроизоляции металлических конструкций, при изготовлении кровельных изделий, а также к области их производства. Изобретение касается битумополимерного материала, содержащего битум, пластификатор, полимер, в качестве полимера используют смесь этиленпропиленового синтетического каучука СКЭПТ с дивинилстирольным термоэластопластом при соотношении компонентов в ч.:

Также изобретение касается способа получения битумополимерного материала. 2 н.п. ф-лы, 3 табл.

Битумополимерный материал относится к области органических вяжущих веществ, герметиков, мастик, пропиточных материалов, используемых в строительстве, ремонте автомобильных дорог, аэродромов, гидротехнических сооружений, гидроизоляции, антикоррозионной защите металлических конструкций, трубопроводов, при изготовлении кровельных изделий и при обустройстве кровли, способ его получения относится к области их производства.

Известен битумополимерный материал, содержащий битум, термоэластопласт, пластификатор и наполнитель: нефтеполимерную смолу и адгезионную добавку (см. патент 2241897).

Кроме того, известен также битумосодержащий материал, в состав которого включены битум, синтетический каучук, наполнитель, растворитель, оксиэтилированный моноалкилфенол (см. патент РФ 2220171, C08L 95/00 2002 г.).

Эти материалы могут быть использованы в качестве вяжущего вещества в различных асфальтобетонах в дорожном строительстве, а также в качестве герметиков и мастик. Однако все они имеют один существенный недостаток. Для повышения адгезии в эти материалы добавляют в том или ином виде адгезионные добавки, зачастую являющиеся токсичными химическими соединениями, или же веществами, влияющие на структуру битума, а значит, битумополимерного материала.

Кроме того, известные материалы включают в свой состав полимерный компонент, позволяющий использовать их в своей области. Например, термоэластопласт придает материалу высокие эластичные упругие свойства, что, конечно, полезно для герметиков, мастик в большей степени, чем для вяжущих асфальтобетонов.

Другой известный материал содержит синтетический каучук, который придает вяжущим асфальтобетона высокие эксплуатационные свойства. Однако герметики и мастики, содержащие только синтетический каучук, из-за отсутствия достаточных эластичных свойств не отвечают требованиям, предъявляемым к этим материалам.

Целью настоящего изобретения является повышение адгезионных и эксплуатационных свойств и расширение области применения.

Для достижения этих свойств в известном битумополимерном материале, содержащем битум, пластификатор, полимер, в качестве полимера используется смесь этиленпропиленового синтетического каучука СКЭПТ с дивинилстирольными термоэластопластами при соотношении компонентов в ч.:

Предложенный битумополимерный материал можно получать следующим предлагаемым способом получения.

Указанный способ может быть использован не только для получения предлагаемого битумополимерного материала, но и других видов битумной продукции.

Известны способы получения битумополимерных вяжущих, включающие совмещение битума с полимером, добавление различных присадок и наполнителей (см. патент РФ 2220171, 2152412, 2241897, C08L 95/00).

Полученные по этим способам материалы применяются в дорожной и строительной областях для различных работ.

Однако эти приемы не могут быть использованы для получения предлагаемого битумополимерного материала, т.к. не учитывают специфику совмещения синтетического каучука и термоэластопласта с битумом. Кроме того, на выходе конечный продукт не всегда стабилен по своим свойствам, т.к. имеет неодинаковую структуру из-за отсутствия связи полимера и битума.

Целью настоящего способа является производство предлагаемого битумополимерного материала, а также повышение качества продукта.

Для достижения этой цели в известном способе получения битумополимерного материала, включающем совмещение битума, пластификатора и полимера, синтетический каучук, этиленпропиленовый СКЭПТ, составляющий часть полимера, растворяют в пластификаторе при температуре 50-160°С в течение 8-12 часов, полученный раствор совмещают с битумом при температуре 180-200°С в течение 0,1-0,5 часа, в полученную массу добавляют оставшуюся часть полимера – дивинилстирольный термоэластопласт и совмещают при температуре 160-180°С в течение 1,5-2 часа, перед выгрузкой продукта снижают его температуру до 110-150°С при постоянном перемешивании.

Предлагаемый битумополимерный материал по предлагаемому способу получают следующим образом.

В аппарате с перемешивающим устройством и нагревателем при температуре 50-160°С в среде пластификатора, в качестве которого используется, например, индустриальное масло, растворяют мелко нарезанный синтетический каучук, этиленпропиленовый СКЭПТ в течение 8-12 часов. Во втором аппарате, также снабженном перемешивающим устройством и нагревателем, нагревают при перемешивании исходный битум. Сюда из первого аппарата подают раствор синтетического каучука в индустриальном масле. Перемешивание осуществляется при температуре 180-200°С в течение 0,1-0,5 часа до получения однородного раствора каучука в битуме и пластификаторе. Здесь получается маслонаполненный раствор каучука в битуме. Далее в этот же аппарат засыпают определенное количество дивинилстирольного термоэластопласта, который растворяют при температуре 160-180°С в течение 1,5-2 часа до получения однородной массы. Перед выгрузкой готовый битумополимерный материал перемешивают при понижении температуры. Данная последняя операция позволяет исключить разделение битума и полимера, «кристаллизацию» битума. Достигается полное совмещение битума и полимера, однородность битумополимерного материала.

Сырьем и компонентами для производства битумополимерного материала могут быть следующие материалы:

Битум	ГОСТ 22245-90, 6617-76
Пластификатор
– масло индустриальное И-20А	ГОСТ 20799-88
– гудрон	ТУ 38.101582-88
Термоэластопласт
дивинилстирольный ДСТ-30-01	ТУ 38.103267-99
Каучук синтетический СКЭПТ	ТУ 2294-035-05766801-95

Битумополимерные материалы, полученные по предлагаемому способу и рецепту, могут применяться в качестве вяжущих веществ для производства асфальтобетонов, а также использоваться для изготовления мастик, герметиков для гидроизоляции железобетонных конструкций, заливки трещин в асфальтобетонных покрытиях, изготовления покровных материалов для антикоррозионной защиты металлических поверхностей, приготовления кровельных материалов, битумных лаков.

Назначение и конкретные технические показатели возможных материалов, получаемых с использованием настоящих изобретений, зависит от режимов и длительности проводимых процессов, конкретного состава, соотношений и характеристик входящих компонентов.

Суть данных изобретений отражена в следующих примерах:

Пример 1. Приготовление вяжущего вещества для производства асфальтобетона.

Процесс приготовления вяжущего по предлагаемым изобретениям состоит из двух стадий и заключается в следующих операциях:

Пластификатор, например индустриальное масло И-20А по ГОСТ 20799-88, в количестве 425 кг закачивается в аппарат с мешалкой, где при постоянном перемешивании подогревается до температуры 50°С. При этой температуре масло не обладает большой вязкостью, но имеет достаточную способность к растворению. Синтетический каучук этиленпропиленовый СКЭПТ по ТУ 2294-035-05766801-95 в количестве 75 кг, т.е. три брикета по 25 кг измельчают с помощью шнекового экструдера и полученную крошку через люк при постоянном перемешивании загружают в аппарат с мешалкой, в среду разогретого масла, где в течение 12 часов осуществляют процесс растворения. По истечении этого времени каучук полностью растворяется в масле, получается устойчивый 15% раствор синтетического каучука в масле, в пластификаторе.

Во второй аппарат с мешалкой загружают битум БНД 60/90 по ГОСТ 22245-90 в количестве 4425 кг. Битум при постоянном перемешивании разогревают до 200°С, после чего в него подают раствор синтетического каучука СКЭПТ из первого аппарата и осуществляют процесс совмещения битума и раствора в течение 0,1 часа. По истечении этого времени снижают температуру в аппарате полученной однородной массы битума, масла и каучука до 180°С и через загрузочный люк в него при постоянном перемешивании загружают термоэластопласт дивинилстирольный ДСТ-30-01 по ТУ 38103267-99 в количестве 75 кг и растворяют его при температуре 180°С в течение 1,5 часа.

После растворения и получения однородной массы температуру полученного конечного продукта снижают до 110°С при постоянном перемешивании. Эта операция позволяет повысить однородность и исключить расслоение продукта. Этому способствует сдвиговые деформации, которые возникают при перемешивании и снижении температуры.

Готовое вяжущее используют для приготовления асфальтобетонов с повышенными потребительскими свойствами.

Характеристика вяжущего и асфальтобетона приведена в таблицах 1, 2.

Пример 2. Приготовление битумной герметизирующей мастики

Пластификатор например гудрон (сырье для получения битума) по ТУ 38.101582-88, в количестве 400 кг закачивается в аппарат с перемешивающим устройством, где при постоянном перемешивании нагревается до температуры 160°С, после чего сюда же через загрузочный люк насыпается мелко измельченный в шнековой машине синтетический каучук этиленпропиленовый СКЭПТ по ТУ 2294-035-05766801-95 в количестве 100 кг (четыре брикета). При температуре 160°С измельченный каучук растворяется в гудроне в течение 8 часов при интенсивном перемешивании. Интенсивность перемешивания должна быть при вводе энергии не менее 1 кВт/1 м³.

При таких условиях получается 20% раствор каучука в гудроне.

Далее во второй аппарат с мешалкой подается битум БНД 60/90 по ГОСТ 22245-90 в количестве 4300 кг. Перемешивая битум в этом аппарате, разогревают его до температуры 180°С, подают раствор каучука из первого аппарата в количестве 500 кг, перемешивают в течение 0,5 часа, а затем через загрузочный люк засыпают в объем 200 кг дивинилстирольного термоэластопласта. Перемешивание термоэластопласта осуществляют в течение 2 часов, после получения однородной массы температуру готового продукта снижают до 150°С при постоянном перемешивании и готовую продукцию разливают в тару.

Характеристика битумного герметизирующего материала приведена в таблице 3.

Таблица 1.
п/п	Наименование показателя	Фактический показатель	Метод испытания ГОСТ
1	Глубина проникания иглы 0,1 мм, не менее при +25°С		11501-78
95
при 0°С	40
2	Температура размягчения по КиШ, °С, не менее	55	11506-73
3	Растяжимость, см, не менее при +25°С		11505-75
80
при 0°С	30
4	Температура хрупкости, °С, не ниже	-30	11507-78
5	Температура вспышки, °С, не ниже	230	4333-87
6	Сцепление с мрамором или песком выдерживает образец		11508-74
Образец 1	метод А
7	Изменение температуры размягчения после прогрева, °С, не более
4	18180-72
	11506-73, п.3.3

Таблица 2.
п/п	Наименование показателя	Фактический показатель	Асфальтобетон по ГОСТ 9128-97
1	Прочность на сжатие при 50°С R50, МПа	2,3	1,0-1,3
2	Прочность на сжатие при 20°С R20, МПа	5,3	2,5
3	Прочность на сжатие при 0°С R0, МПа	9,0	9,0-11,0
4	Прочность на сдвиг, Rs МПа	27	–
5	Водостойкость	0,99	0,85-0,95
6	Водонасыщение, %	1,8	1,5-4,0
7	Асфальтобетон тип Б, мелкозернистый, плотный, марки I Средняя плотность 2,5 г/см3. Состав: гранитный щебень (5-20)-45%, отсев (0-5) – 28%, песок – 16%, минеральный порошок активированный – 8%.

Таблица 3.
п/п	Наименование показателя	Фактический показатель	Метод испытания ГОСТ
1	Температура размягчения по КиШ, °С, не менее	80	11506-73
2	Водонасыщение, %, не более	01	25945-87
3	Глубина проникания иглы 0,1 мм, при +25°С	30	11501-78
4	Относительное удлинение, не менее, % при 20°С	80	26589-94
при -20°С	20
5	Температура хрупкости, °С, не выше	-30	11507-78
6	Прочность сцепления на отрыв, МПа, не менее с металлом	0,5	26589-94
с бетоном	0,5
7	Характер разрушения при отрыве
когезионный	25945-87

Формула изобретения

1. Битумополимерный материал, содержащий битум, пластификатор, полимер, отличающийся тем, что в качестве полимера используется смесь этиленпропиленового синтетического каучука СКЭПТ с дивинилстирольным термоэластопластом при соотношении компонентов, ч.:

2. Способ получения битумополимерного материала, включающий совмещение битума, пластификатора и полимера, отличающийся тем, что синтетический каучук СКЭПТ, составляющий часть полимера, растворяют в пластификаторе при температуре 50-160°С в течение 8-12 ч, полученный раствор совмещают с битумом при температуре 180-200°С в течение 0,1-0,5 ч, в полученную массу добавляют оставшуюся часть полимера дивинилстирольный термоэластопласт и совмещают при температуре 160-180°С в течение 1,5-2 ч, перед выгрузкой продукта снижают его температуру до 110-150°С при постоянном перемешивании.