АДГЕЗИОННАЯ ДОБАВКА К БИТУМУ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СЦЕПЛЕНИЯ С КИСЛЫМИ ГОРНЫМИ ПОРОДАМИ Российский патент 1997 года по МПК C08L95/00 

Изобретение относится к области получения строительных материалов, а именно к использованию поверхностно-активных веществ (ПАВ) для улучшения адгезии битума к кислым горным породам.

ПАВ "Пеназолин 17-20" по ТУ 38-40753-75 является стабилизатором неводных пен в процессе производства пенопластов и получается из синтетических жирных кислот с углеводородным радикалом от C₁₆ до C₂₆ и полиэтиленполиамином марки Б. По физико-химическим показателям соответствует данным таблицы 1.

Поверхностно-активные имидазолины представляют собой класс соединений, которые в зависимости от состава и структуры обладают различной поверхностной активностью и соответственно различными коллоидно-химическими и потребительскими свойствами.

"Пеназолины" это целевые композиционные продукты, представляющие смесь имидазолинов различного строения в определенных соотношениях. Нами установлено, что далеко не все смеси имидазолинов и индивидуальные имидазолины проявляют способность улучшать адгезия битума к кислым горным породам. Так, например, Пеназолины 7-9, 10-13, 10-16, 21-25, имеющие близкую по структуре и соотношению компонентов смесь имидазолинов, но различную длину углеводородных радикалов R (R 7 9 для Пеназолинов 7-9, R 10 13 для Пеназолинов 10-13 и т. д. ) не являются эффективными добавками для улучшения адгезии битума к кислым горным породам (они улучшают сцепление битума до образца N 3 по ГОСТ 11508-74).

Индивидуальные имидазолины строения I, II, III, указанные в заявке, также по отдельности не дают требуемого эффекта по адгезии (сцепление битума также соответствует образцу N 3 по ГОСТ 11508-74).

В процессе производства пенопластов (в частности, из поливинилхлорида ) "Пеназолин 17-20" используется следующим образом. В расплав смолы при перемешивании вводят ПАВ в количестве 0,5-1,5% насыщают расплав фреоном и полученную смесь пропускают через печь с подогревом до 140 150^oC.

Вспененная за счет выделения фреона смола увеличивается в объеме за счет образования структурированных ячеек в объеме смолы. Равномерно распределяясь на границе раздела жидкая фаза (смола) газообразная фаза (фреон) ПАВ обеспечивает однородность распределения газа по объему смолы, значительно понижая ее среднюю плотность и увеличивая прочность. Эффективность действия ПАВ обеспечивается как за счет физической адсорбции на границе раздела фаз, так и химической за счет образования комплексов аминогрупп ПАВ с хлором поливинилхлорида.

Известно, что битумы имеют плохое сцепление (адгезию) с кислыми горными породами (гранит, кварц и т.д.), что является причиной недостаточной долговечности, морозостойкости, погодоустойчивости и других эксплуатационных характеристик битумо-минеральных материалов. Заявляемое изобретение решает следующую техническую задачу: улучшение адгезии битума к кислым горным породам.

"Пеназолин 17-20" стабилизатор неводных пен синтезирован как целевая композиционная система с определенным соотношением компонентов. Нами установлено, что при использовании этого продукта, как адгезионной добавки для битумов, имеет место синергетический эффект, проявляющийся в улучшении сцепления битума до образца N 1 по ГОСТ 11508-74. Расход ПАВ составляет 0,5-1,5% от массы битума. Расплавленное ПАВ вводится в разогретый до рабочей температуры битум (100-150^oC) и перемешивается 10-20 с. Оценка адгезионной прочности битума проводилась путем сравнения сцепления битума с кислыми горными породами по ГОСТ 11508-74 при различном количестве ПАВ в битуме. Данные по сцеплению и физико15механические свойства битума с ПАВ приведены в таблице 2.

Битумная пленка для битума без ПАВ отслаивается от минерального материала после 30 минут кипячения почти полностью. При введении в битум 0,5% ПАВ от его массы сохраняются на кварцевом песке более 3/4 площадки битумной пленки после кипячения, а на граните менее 3/4 площади. При расходе ПАВ 1,0% и более от массы битума сохраняется практически вся поверхность битумной пленки на минеральном материале.

Механизм действия ПАВ в битуме возможно представить следующим образом. При введении ПАВ в битум молекулы ПАВ адсорбируются на дисперсных частицах в битуме, т. е. на асфальтеновых агрегатах, понижая межфазное натяжение на границе раздела фаз асфальтеновых агрегаты (дисперсная фаза) жидкие углеводороды (дисперсионная среда). При образовании битумной пленки на поверхности минеральных зерен кислых горных пород происходит адсорбция битумных дисперсных частиц на их поверхности. Присутствие на поверхности битумных частиц молекул ПАВ обуславливает значительно лучшее сцепление битумной пленки с поверхностью каменного материала и увеличивает адгезионную прочность.

Использование: для строительных материалов. Сущность изобретения: применение пенозолина, содержащего смесь алкилимидазолинов структуры, указанной в формуле изобретения, где R - углеводородный радикал C_17-20, в качестве адгезионной добавки к битуму для повышения сцепления с кислыми горными породами. 2 табл.

Применение пеназолина, содержащего смесь алкилимидазолинов следующей структуры, мас.

15
60
25
где R углеводородный радикал С₁₇ C₂₀,
в качестве адгезионной добавки к битуму для повышения сцепления с кислыми горными породами.