СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВЯЗУЮЩЕГО ДЛЯ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ Российский патент 1996 года по МПК C08L95/00 C04B26/26 

Изобретение относится к способам получения модифицированных полимерными материалами связующих для приготовления асфальтобетонных смесей, используемых при укладке дорожных покрытий.

Известен способ [1] получения связующего для дорожных покрытий путем смешения и гомогенизации битума и полиолефина при одновременном нагревании смеси, при этом битум и полиолефин используют в соотношении (10-1):1, смешение ведут при 260-310^оС.

Получаемое связующее имеет повышенную термостойкость, однако основным недостатком является низкая интенсивность гомогенизации, что снижает производительность, увеличивает продолжительность высокотемпературного перемешивания композиции до 3 ч, затрудняет получение качественного связующего вследствие чрезмерного термомеханического окисления его компонентов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ [2] в котором битум и полиолефин первоначально смешивают в соотношении 1: 1, смешение ведут при 260-310^оС, в результате чего образуется макроскопически гомогенный концентрат связующего, имеющий максимальную вязкость, дальнейшую гомогенизацию ведут до падения вязкости смеси на 25% от ее максимального значения, затем путем введения разбавляющего битума содержание полиолефина в смеси уменьшают до 12 мас. причем смешение и гомогенизация осуществляются со скоростью 20-26 м/с.

Повышение скорости смешения позволяет интенсировать процесс гомогенизации, уменьшить его продолжительность до 1 ч, образующиеся при гомогенизации полиолефинонафтеновые соединения обеспечивают агрегативную устойчивость эмульсии частиц нерасщепленного полиолефина в битуме.

Однако принципиальным недостатком рассматриваемого способа, ограничивающим промышленное применение процесса, является то, что данная технология не обеспечивает получения стабильных эмульсий полиолефинового материала в битуме. С целью предотвращения расслоения, распада композиции при ее хранении необходимо постоянное перемешивание в сочетании с высокотемпературным нагревом, что вызывает, помимо дополнительных энергозатрат, повышенную термоокислительную деструкцию компонентов связующего. Существенным недостатком рассматриваемого способа является также то, что вследствие относительно низкой эффективности механических воздействий содержание в связующем полиолефина остается чрезмерно высоким (около 12 мас.), что резко снижает экономичность процесса.

Целью изобретения является повышение интенсивности, экономичности (сокращение продолжительности процесса) и стабильности связующего.

Для достижения указанной цели приготавливают концентрат полиолефина путем смешения и гомогенизации смеси битума с полиолефином в соотношении 1:1 при температуре 260-310^оС до падения вязкости на 25% от максимального ее значения, затем полученный концентрат полиолефина разбавляют битумом и гомогенизируют смесь, причем разбавление концентрата битумом и его гомогенизацию осуществляют со скоростью 140-180 м/с в течение 2,5-3,5 мин при соотношении битума и концентрата полиолефина 6-(10:1).

Различные режимы процесса получения полимербитумного связующего экспериментально опробованы в примерах 1-5, приведенных ниже.

П р и м е р 1. В аппарат с мешалкой емкостью 5 л загружено 2,5 кг измельченного вторичного полиолефина, туда же подаем 2,5 л горячего битума марки БНД 60/90, проводим гомогенизацию смеси, причем с помощью наружного обогрева аппарата температуру смеси повышаем до 260^оС; общая продолжительность приготовления концентрата полиолефина составила τ₁25 мин, за это время вязкость смеси снизилась на 25%
Готовый концентрат полиолефина с соотношением полиолефина и битума 1:1 подаем из аппарата с мешалкой в гомогенизатор параллельно с потоком горячего разбавляющего битума, продолжительность пребывания смеси в рабочей зоне гомогенизатора, имеющего скорость перемешивания V 130 м/с, за однократное прохождение через него составила τ₂ 3,5 мин, соотношение количеств подаваемого битума и концентрата составляло 4:1.

При последующем опробовании различных режимов получения полимербитумного связующего (примеры 2-5) последовательность операций и соотношение компонентов при приготовлении концентрата соответствовали примеру 1. Варьировались скорости перемешивания, продолжительность отдельных стадий процесса, соотношение интенсивности потоков разбавляющего битума и концентрата полиолефина.

Эти данные, а также параметры, характеризующие свойства получаемой эмульсии, включая размер частиц, данные, определяющие стабильность эмульсии, приведены в таблице.

Результаты испытаний, представленные в таблице, позволяют сделать следующие выводы.

Режимы приготовления связующего, указанные в прототипе, и режим, опробованный в примере 1, не обеспечивают достижение поставленной задачи обеспечение необходимой стабильности связующего, т. к. за время, соответствующее одной смене, происходит чрезмерное расслоение композиции.

Режим приготовления связующего, опробованный в примере 5, практически не изменяет размеров частиц полиолефина, получаемых в примерах 2-4.

Режимы приготовления связующего, опробованные в примерах 2-4, обеспечивают эффективность измельчения дисперсной фазы полимербитумной эмульсии вследствие оптимальных значений скорости перемешивания смеси, в результате этого обеспечивается как получение стабильного, термостойкого полимербитумного связующего, так и экономичность процесса. Это подтверждает оптимальность параметров приготовления связующего, приведенных в заявляемом решении.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного:
параметрами процесса гомогенизации процесс осуществляется со скоростью 140-180 м/с, что в 2-6 раз выше по сравнению с прототипом;
характером и интенсивностью воздействий на гомогенизируемую композицию в результате комплекса высокоинтенсивных механических воздействий (высокоскоростное импульсное сдавливание, виброкавитационные воздействия), создаваемых в рабочей зоне гомогенизатора и воздействующих через дисперсионную среду (горячий битум) на дисперсную фазу (частицы полиолефина), за минимальное время нахождения смеси в рабочей зоне обеспечивается необходимое качество гомогенизации, осуществляется эффективное измельчение частиц дисперсной фазы (полиолефина) до размеров около 1-2 мкм, что в 10-20 раз меньше, чем размер частиц, получаемых в существующем способе; благодаря этому образуется стабильная эмульсия, представляющая собой высокодисперсную микрогетеронную систему, обладающая седиментационной (кинетической) устойчивостью против расслоения, не требующая при хранении постоянного перемешивания;
продолжительностью отдельных стадий процесса гомогенизации если в прототипе продолжительность гомогенизации смеси концентрата с разбавляющим битумом около 20 мин, то в заявляемом решении продолжительность гомогенизации уменьшается до 2,5-3,5 мин;
минимальным содержанием модификатора полиолефина в полимербитумном связующем 4,5-7 мас. что делает процесс получения связующего достаточно экономичным.

Таким образом, способ является новым и имеет изобретательский уровень.

Предлагаемый способ наиболее эффективен по сравнению с прототипом, т.к. продолжительность хранения полимербитумного связующего без расслоения увеличивается с 2-4 ч до 3-5 сут, т.е. в 20-60 раз, продолжительность стадии смешивания концентрата с разбавляющим битумом уменьшается в 6-8 раз, предотвращается чрезмерная термоокислительная деструкция связующего, содержание полиолефина в нем уменьшается в 2-3 раза.

Простота, эффективность и экономичность заявляемого способа, кратковременность высокотемпературной гомогениза- ции позволяет рекомендовать этот способ для приготовления качественного гомогенного полимербитумного связующего, обладающего повышенной термостойкостью.

В связи с этим предлагаемый способ может быть эффективно использован в заводских условиях.

Использование: приготовление вяжущих для дорожных покрытий. Сущность изобретения: связующее для дорожных покрытий готовят путем гомогенизации смеси битума с полиолефином в соотношении 1 : 1 при температуре 260 - 310^oС до падения вязкости смеси на 25% от максимального ее значения с последующим разбавлением полученного концентрата полиолефина битумом и гомогенизацией его со скоростью 140 - 180 м/с в течение 2,5 - 3,5 мин при соотношении битума и концентрата полиолефина (6 - 10) : 1. Стабильность получаемого вяжущего по интенсивности всплывания частиц равна 1,5 - 4,9 см/сут. 1 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВЯЗУЮЩЕГО ДЛЯ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ путем гомогенизации смеси битума с полиолефином в соотношении 1 : 1 при 260 - 310^oС до падения вязкости смеси на 25% от максимального ее значения, последующее разбавление полученного концентрата полиолефина битумом и гомогенизацию его, отличающийся тем, что разбавление концентрата полиолефина битумом и его гомогенизацию осуществляют со скоростью 140 - 180 м/с в течение 2,5 - 3,5 мин при соотношении битума и концентрата полиолефина 6 - 10 : 1.