Патент на изобретение №2176652
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) БИТУМНАЯ ЭМУЛЬСИЯ
(57) Реферат: Изобретение относится к битумным эмульсиям, используемым в создании дорожных, кровельных и защитных покрытий. Задачей изобретения является разработка рецептуры эмульсии, позволяющей регулировать скорость распада битумной эмульсии при одном и том же содержании эмульгатора, повышение ее стабильности и сцепляемости с минеральным наполнителем, экономия битума. Поставленная задача решается разработкой битумной эмульсии, включающей битум, катионный эмульгатор и кислоту или анионный эмульгатор и щелочь, воду. Причем она дополнительно содержит отход процесса пиролиза углеводородного сырья – тяжелую пиролизную смолу плотностью 1060-1080 кг/м3, содержанием серы 4,5-5,5 мас.%, содержанием тяжелых ароматических соединений 54-55 мас.% при следующих соотношениях компонентов, мас.%: битум 20-70, катионный или анионный эмульгатор 0,1-5, кислота или щелочь 0,5-3, тяжелая пиролизная смола 0,4-8, вода остальное. 2 табл. Изобретение относится к битумным эмульсиям, используемым в создании дорожных, кровельных и защитных покрытий. Известна битумная эмульсия для дорожных работ, включающая битум, катионную адгезионную присадку, соляную кислоту и воду [Методические рекомендации по приготовлению и применению в дорожном строительстве катионных эмульсий. М, СоюздорНИИ, 1973, с. 3-24]. Недостатком этой эмульсии является недостаточная стабильность, сцепляемость с минеральным наполнителем и сложность регулирования скорости ее распада при одном и том же содержании эмульгатора Наиболее близкой предлагаемому изобретению является эмульсия битумная дорожная [Эмульсии битумные дорожные. Технические условия. ГОСТ 18659-81. М. ] , содержащая битум, катионный эмульгатор и кислоту или анионный эмульгатор и щелочь и воду. В качестве анионоактивного эмульгатора применяют поверхностно-активные вещества (ПАВ) типа высших органических кислот или их солей; в качестве катионоактивного эмульгатора – ПАВ типа аминов, диаминов, полиаминов и четвертичных аммониевых солей. В качестве основного компонента применяют едкий натр, или жидкое стекло, или триполифосфот натрия, а в качестве кислого компонента – соляную, или уксусную, или ортофосфорную кислоту. Массовая доля битума с эмульгатором в эмульсиях составляет 45-55%. Недостатком такой эмульсии является сложность регулирования скорости ее распада при одном и том же содержании эмульгатора: с одной стороны, быстрый распад при введении их в минеральный материал методом пропитки, с другой стороны, сравнительно медленный распад при введении их в минеральный материал методом поверхностной обработки. Кроме того, эмульсии характеризуются недостаточными стабильностью и сцепляемостью с минеральным наполнителем (адгезией). Задачей изобретения является разработка эмульсии, позволяющей регулировать скорость ее распада при одном и том же содержании эмульгатора, повышение ее стабильности и сцепляемости с минеральным наполнителем, экономия битума, утилизация тяжелой пиролизной смолы, являющейся многотоннажным отходом процесса пиролиза. Поставленная задача решается разработкой битумной эмульсии, включающей битум, катионный эмульгатор и кислоту или анионный эмульгатор и щелочь и воду. Причем она дополнительно содержит отход процесса пиролиза углеводородного сырья – тяжелую пиролизную смолу плотностью 1060-1080 кг/м3 содержанием серы 4,5- 5,5 мас.%, содержании тяжелых ароматических соединений 54-55 мас. %, при следующих соотношениях компонентов, мас.%: Битум – 20-70 Катионный или анионный эмульгатор – 0,1-5 Кислота или щелочь – 0,5-3 Тяжелая пиролизная смола – 0,4-8 Вода – Остальное Для приготовления эмульсии используют нефтяные дорожные битумы по ГОСТ 22245-90, строительные битумы по ГОСТ 6617-76, кровельные битумы по ГОСТ 9548-74, изоляционные битумы по ГОСТ 9812-74. Тяжелую пиролизную смолу используют как в обводненном виде (на некоторых установках пиролиза она вырабатывается именно в таком виде, например на KОAO “Оргсинтез”, г. Казань содержание воды колеблется в пределах 5-65 мас.%), т. е. без предварительного обезвоживания, так и в безводном виде (например продукт АО “Нижнекамскнефтехим” – ТУ-38.1021256-89). Физико-химические показатели безводной ТПС приведены в табл 1. В качестве анионоактивного эмульгатора применяют поверхностно-активные вещества (ПАВ) типа высших органических кислот или их солей; в качестве катионоактивного эмульгатора – ПАВ типа аминов, диаминов, полиаминов и четвертичных аммониевых солей. Битумную эмульсию готовят по известной технологии смешением компонентов в одной из следующих последовательностей. 1. В разогретый в отдельной емкости до 110-130oC дорожный битум вводят при перемешивании расчетное количество эмульгатора. В смесь воды, кислоты, в случае катионоактивного эмульгатора, или щелочи, в случае анионоактивного эмульгатора, и ТПС, нагретую при перемешивании до 70-90oC, вводят также при перемешивании приготовленную смесь расчетного количества битума с эмульгатором. 2. В смесь расчетного количества битума, эмульгатора и ТПС с температурой 110-130oC при перемешивании добавляют приготовленную в отдельной емкости смесь воды, кислоты, в случае катионоактивного эмульгатора, или щелочи, в случае анионоактивного эмульгатора, с температурой 70-90oC. Образцы битумных эмульсий были приготовлены в соответствии со следующими примерами. Пример 1. В 49,7 г дорожного битума (по ГОСТ 22245-90), нагретого до температуры 110oC, добавляют при перемешивании 0,3 г катионоактивного эмульгатора. Водную фазу готовят следующим образом: в 48,5 г воды добавляют при перемешивании 0,5 г безводной ТПС и 1 г соляной кислоты, затем нагревают при перемешивании до 85oC, затем добавляют смесь битума с эмульгатором, имеющую температуру 110oC, и перемешивают до полной однородности. Состав полученной эмульсии следующий (мас.%): битум – 49,7, эмульгатор – 0,3, кислота – 1, ТПС – 0,5, вода – 48,5. Пример 2. В 49,7 г дорожного битума (по ГОСТ 22245-90), нагретого до температуры 110oC, добавляют при перемешивании 0,3 г катионоактивного эмульгатора и 2 г безводной ТПС. Водную фазу готовят следующим образом: в 47 г воды добавляют 1 г соляной кислоты, тщательно перемешивают, нагревают этот раствор до температуры 85oC, затем добавляют нагретую до 110oC смесь битума, эмульгатора и ТПС. Перемешивают до полной однородности. Состав полученной эмульсии следующий (мас.%): битум – 49,7, эмульгатор – 0,3, кислота – 1, ТПС – 2, вода – 47. Пример 3. В 20 г строительного битума (по ГОСТ 6617-76), нагретого до температуры 130oC, добавляют при перемешивании 0,1 г катионоактивного эмульгатора. Водную фазу готовят следующим образом: в 78,4 г воды добавляют 0,5 г обводненной ТПС (содержание воды 20%), тщательно перемешивают, добавляют 1 г соляной кислоты и нагревают этот раствор до температуры 70oC, затем добавляют нагретую до 130oC смесь битума и эмульгатора. Перемешивают до полной однородности. Состав полученной эмульсии следующий (мас.%): битум – 20, эмульгатор – 0,1, кислота – 1, ТПС – 0,4, вода – 78,5. Пример 4. В 20 г кровельного битума (по ГОСТ 9548-74), нагретого до температуры 130oC, добавляют при перемешивании 0,1 г катионоактивного эмульгатора и 2 г обводненной ТПС (содержание воды 5%). Водную фазу готовят следующим образом: в 76,9 г воды добавляют 1 г соляной кислоты, тщательно перемешивают и нагревают этот раствор до температуры 70oC, затем добавляют нагретую до 130oC смесь битума, эмульгатора. Перемешивают до полной однородности. Состав полученной эмульсии следующий (мас.%): битум – 20, эмульгатор – 0,1, кислота – 1, ТПС – 1,9, вода – 77. Пример 5. В 70 г дорожного битума (по ГОСТ 22245-90), нагретого до температуры 120oC, добавляют при перемешивании 2 г катионоактивного эмульгатора. Водную фазу готовят следующим образом: в 22 г воды добавляют 4 г обводненной ТПС (содержание воды 30%), тщательно перемешивают, добавляют 2 г соляной кислоты и нагревают этот раствор до температуры 80oC, затем добавляют нагретую до 120oС смесь битума с эмульгатором. Промешивают до полной однородности. Состав полученной эмульсии следующий (мас.%): битум – 70, эмульгатор – 2, кислота – 2, ТПС – 2,8, вода – 23,2. Пример 6. В 70 г дорожного битума (по ГОСТ 22245-90), нагретого до температуры 120oC, добавляют при перемешивании 2 г катионоактивного эмульгатора. Водная фаза готовится следующим образом: в 6 г воды добавляют 20 г обводненной ТПС (содержание воды 60%), тщательно перемешивают, добавляют 2 г соляной кислоты и нагревают этот раствор до температуры 80oC, затем добавляют нагретую до 120oC смесь битума с эмульгатором. Перемешивают до полной однородности. Состав полученной эмульсии следующий (мас.%): битум – 70, эмульгатор – 2, кислота – 2, ТПС – 8, вода – 18. Пример 7. В 20 г дорожного битума (по ГОСТ 22245-90), нагретого до температуры 110oC, добавляют при перемешивании 0,5 г анионоактивного эмульгатора. Водная фаза готовится следующим образом: в 77,5 г воды добавляют 1 г обводненной ТПС (содержание воды 30%), тщательно перемешивают, добавляют 1 г едкого натра и нагревают этот раствор при перемешивании до температуры 90oC, затем добавляют нагретую до 110oC смесь битума и эмульгатора. Перемешивают до полной однородности. Состав полученной эмульсии следующий (мас.%): битум – 20, эмульгатор – 0,5, щелочь – 1, ТПС – 0,7, вода – 77,8. Пример 8. В 20 г дорожного битума (по ГОСТ 22245-90), нагретого до температуры 110oC, добавляют при перемешивании 0,5 г анионоактивного эмульгатора, разогревают до 110oC, перемешивают до однородного состояния. Водная фаза готовится следующим образом: в 75,5 г воды добавляют 3 г обводненной ТПС (содержание воды 40%), тщательно перемешивают, добавляют 1 г едкого натра и нагревают этот раствор при перемешивании до температуры 90oС, затем добавляют нагретую до 110oC смесь битума и эмульгатора. Перемешивают до полной однородности. Состав полученной эмульсии следующий (мас.%): битум – 20, эмульгатор – 0,5, щелочь – 1, ТПС – 1,8, вода – 76,7. Пример 9. В 70 г дорожного битума (по ГОСТ 22245-90), нагретого до температуры 130oC, добавляют при перемешивании 2 г анионоактивного эмульгатора Водная фаза готовится следующим образом: в 24 г воды добавляют 2 г обводненной ТПС (содержание воды 50%), тщательно перемешивают, добавляют 2 г едкого натра и нагревают этот раствор при перемешивании до температуры 70oC, затем добавляют нагретую до 130oC смесь битума и эмульгатора. Перемешивают до полной однородности. Состав полученной эмульсии следующий (мас.%): битум – 70, эмульгатор – 2, щелочь – 2, ТПС – 1, вода – 25. Пример 10. В 70 г дорожного битума (по ГОСТ 22245-90), нагретого до температуры 130oC, добавляют при перемешивании 2 г анионоактивного эмульгатора. Водную фазу готовят следующим образом: в 20 г воды добавляют при перемешивании 6 г обводненной ТПС (содержание воды 50%) и 2 г едкого натра и нагревают этот раствор при перемешивании до температуры 70oC, затем добавляют нагретую до 130oC смесь битума и эмульгатора. Полученную композицию перемешивают до полной однородности. Состав полученной эмульсии следующий (мас.%): битум – 70, эмульгатор – 2, щелочь – 2, ТПС – 3, вода – 23. Пример 11. В 49 г строительного битума (по ГОСТ 6617-76), нагретого до температуры 130oC, добавляют при перемешивании 3 г анионоактивного эмульгатора. Водная фаза готовится следующим образом: в 40 г воды добавляют 5 г обводненной ТПС (содержание воды 60%), тщательно перемешивают, добавляют 3 г едкого натра и нагревают этот раствор при перемешивании до температуры 70oС, затем добавляют смесь битума и эмульгатора с температурой 130oC и перемешивают до полной однородности. Состав полученной эмульсии следующий (мас.%): битум – 49, эмульгатор – 3, щелочь – 3, ТПС – 2, вода – 43. Пример 12. В 49 г изоляционного битума (по ГОСТ 9812-74), нагретого до температуры 130oC, добавляют при перемешивании 2 г анионоактивного эмульгатора и 6 г обводненной ТПС (содержание воды 50%). Водная фаза готовится следующим образом: в 40 г воды добавляют 3 г едкого натра и нагревают этот раствор при перемешивании до температуры 70oC, затем добавляют смесь битума и эмульгатора с температурой 130oC. Полученную композицию перемешивают до полной однородности. Состав полученной эмульсии следующий (мас.%): битум – 49, эмульгатор – 2, щелочь – 3, ТПС – 3, вода – 43. Эксплуатационные характеристики образцов N 1-12 представлены в табл 2. Для сравнения этих характеристик с аналогичными для прототипа были приготовлены 4 образца (N 13-16) по ГОСТ 18659-81. Пример 13. В 44 г дорожного битума (по ГОСТ 22245-90), нагретого до температуры 110oC, добавляют при перемешивании 1 г катионоактивного эмульгатора. Водная фаза готовится следующим образом: в 54 г воды добавляют 1 г соляной кислоты и нагревают этот раствор при перемешивании до температуры 80oC, затем добавляют смесь битума и эмульгатора с температурой 110oC. Полученную композицию перемешивают до полной однородности. Состав полученной эмульсии следующий (мас.%): битум – 44, эмульгатор – 1, кислота – 1, вода – 54. Пример 14. В 54 г дорожного битума (по ГОСТ 22245-90), нагретого до температуры 120oC, добавляют при перемешивании 1 г катионоактивного эмульгатора. Водная фаза готовится следующим образом: в 44 г воды добавляют 1 г соляной кислоты и нагревают этот раствор при перемешивании до температуры 80oC, затем добавляют смесь битума и эмульгатора с температурой 120oC. Полученную композицию перемешивают до полной однородности. Состав полученной эмульсии следующий (мас.%): битум – 54, эмульгатор – 1, кислота – 1, вода – 44. Пример 15. В 42 г дорожного битума (по ГОСТ 22245-90), нагретого до температуры 130oС, добавляют при перемешивании 3 г анионоактивного эмульгатора. Водная фаза готовится следующим образом: в 53 г воды добавляют 2 г едкого натра и нагревают этот раствор при перемешивании до температуры 70oC, затем добавляют смесь битума и эмульгатора с температурой 130oC. Полученную композицию перемешивают до полной однородности. Состав полученной эмульсии следующий (мас.%): битум – 42, эмульгатор – 3, щелочь – 2, вода – 53. Пример 16. В 52 г дорожного битума (по ГОСТ 22245-90), нагретого до температуры 110oC, добавляют при перемешивании 3 г анионоактивного эмульгатора. Водная фаза готовится следующим образом: в 43 г воды добавляют 2 г едкого натра и нагревают этот раствор при перемешивании до температуры 70oC, затем добавляют смесь битума и эмульгатора с температурой 130oC. Полученную композицию перемешивают до полной однородности. Состав полученной эмульсии следующий (мас.%): битум – 52, эмульгатор – 3, щелочь – 2, вода – 43. Эксплуатационные характеристики предлагаемых образцов битумных эмульсий приведены в табл. 2 Данные табл. 2 свидетельствуют о том, что при возрастании содержания ТПС до 3% при одном и том же содержании эмульгатора скорость распада эмульсии замедляется в 1,1-2,5 раза, дальнейшее увеличение содержания ТПС ведет к увеличению скорости распада более чем в 8 раз. Предлагаемая эмульсия более устойчива при хранении и обладает лучшей сцепляемостью с минеральным материалом. Кроме того, предлагаемая битумная эмульсия содержит отход процесса пиролиза углеводородного сырья, что снижает стоимость эмульсии и повышает рентабельность процесса пиролиза. Формула изобретения
Битум – 20-70 Катионный или анионный эмульгатор – 0,1-5 Кислота или щелочь – 0,5-3 Тяжелая пиролизная смола – 0,4-8 Вода – Остальноее РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 06.10.2002
Номер и год публикации бюллетеня: 16-2004
Извещение опубликовано: 10.06.2004
|
||||||||||||||||||||||||||
