КАТИОНОАКТИВНАЯ ЭМУЛЬСИЯ ДЛЯ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА Российский патент 2002 года по МПК C08L95/00 C04B26/26 

Изобретение относится к катионоактивным битумным эмульсиям, применяемым в дорожном строительстве.

Известен состав битумных водных эмульсий, включающих битум, воду и крекинг-остаток /а. с. СССР 72898, кл. С 08 L 95/00/. Эмульсии характеризуются сравнительно низкими показателями стабильности и сцепления пленки вяжущего с минеральным материалом (адгезии).

Образование эмульсии, стабильность эмульсии и основные эксплуатационные свойства битумных эмульсий и получаемых на их основе дорожных покрытий обеспечивают эмульгаторы, стабилизирующие поверхность раздела между битумом и водой, а адгезию, т.е. показатель сцепления пленки вяжущего с минеральным материалом, - специальные адгезионные добавки.

Наиболее близкой предлагаемому изобретению является битумная эмульсия для дорожного строительства, включающая битум, соляную или уксусную кислоту, аминный эмульгатор и воду /а. с. СССР 1359281, кл. С 08 L 95/00, С 04 В 26/26/. Причем в качестве аминного эмульгатора она содержит четвертичное аммониевое соединение общей формулы

где R₁ - радикал алифатического углеводорода с содержанием атомов углерода 16-18; R₂ и R₃ - радикал СН₃- или C₂H₅-, или атом водорода; R₄ - радикал СН₃- или С₂Н₅-, А - анион CH₃SO₄ ^-, С₂Н₅SO₄ ^-, x+y≤10
и по крайней мере один компонент из группы: алкоксилированный алкилфенол, алкоксилированный алканол с содержанием в цепи 10-16 атомов углерода и алкоксилированный алкиламин с числом алкоксилирования 3-8 и/или по крайней мере компонент из группы алкиламин, содержащий в цепи 10-16 атомов углерода и четвертичное аммониевое соединение, содержащее в цепи 8-22 атомов углерода при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Битум - 45-75
Соляная или уксусная кислота - 0,03-5,0
Четвертичное аммониевое соединение - 0,05-4,8
Указанный компонент из группы: алкоксилированный алкилфенол, алкоксилированный алканол и алкоксилированный алкиламин - 0,01-3,0
Указанный компонент из группы: алкиламин и четвертичное аммониевое соединение - 0,01-3,0
Вода - Остальное
Эмульсия обладает повышенной стабильностью при хранении. Однако недостатком данной эмульсии является то, что она, обладая высокой степенью обволакивания, имеет низкий показатель сцепления пленки вяжущего с минеральным материалом, т.е. показатель адгезии (не более 50% площади). Для повышения его в данном случае требуется дополнительное использование специальных добавок, так называемых адгезивов.

Задачей изобретения является улучшение показателя сцепления пленки вяжущего с минеральным материалом (адгезии) без применения дополнительной адгезионной добавки, т.е. с использованием такого эмульгатора, который обладает и эмульгирующей способностью, и адгезионным эффектом, при сохранении повышенной стабильности эмульсии при хранении.

Поставленная задача достигается разработкой катионоактивной эмульсии для дорожного строительства, включающей битум, соляную или уксусную кислоту, аминный эмульгатор и воду. Причем, в качестве аминного эмульгатора она содержит гидроксилсодержащий алифатический полиамин общей формулы RCH(OН)CH₂NHR¹NH₂, где R - алифатический радикал С_20-26 или С_26-28, а R¹- -(СН₂)₆-, или -(CH₂CH₂NH)_nCH₂CH₂-, где n - 1, 2, при следующем соотношении компонентов, мас. %: битум 45-65, эмульгатор 0,1-4, соляная или уксусная кислота 0,05-0,6, вода до 100%.

Обозначения применяемых эмульгаторов, имеющих разные радикалы R и R¹, приведены в табл. 1
Эмульгаторы ПАВ-1, ПАВ-2 и ПАВ-3 синтезировали путем окисления фракций олефинов, соответственно С_26-28 и С_20-26 с последующим аминированием полученного эпоксипроизводного с полиэтиленполиамином и гексаметилендиамином, соответственно (см. табл. 1). Основные колдоидно-химические свойства синтезированных эмульгаторов приведены в табл. 2.

Для приготовления эмульсии применяли битумы дорожных марок со значениями пенетрации от 40 до 230 мм^-1.

Количественное содержание компонентов приведено из расчета 1000 кг эмульсии (100%).

Готовили эмульсии в коллоидной мельнице.

Пример 1. В мешалке при 45^oС перемешивают 548,5 кг воды, 0,5 кг концентрированной соляной кислоты и 1 кг эмульгатора со структурной формулой ПАВ-1 (табл. 1) до полной однородности. Полученный раствор в коллоидной мельнице соединяют с 450 кг битума с пенетрацией 100 мм^-1, нагретым до 100^oС. Полученная эмульсия имеет следующий состав, мас.%: битум 45, эмульгатор ПАВ-1 0,1, концентрированная соляная кислота 0,05, вода 54,85.

Примеры 2-5 готовят аналогично примеру 1, с тем же эмульгатором (ПАВ-1), но при различных соотношениях компонентов.

Пример 6. В мешалке при 45^oС перемешивают 548 кг воды, 1 кг концентрированной уксусной кислоты, 1 кг эмульгатора со структурной формулой ПАВ-1 (табл. 1). Этот раствор в коллоидной мельнице соединяют с 450 кг битума с пенетрацией 150 мм^-1, нагретым до 100^oС. Готовая эмульсия имеет следующий состав, мас. %: битум 45, эмульгатор ПАВ-1 0,1, концентрированная уксусная кислота 0,1, вода 54,8.

Примеры 7-9 готовят аналогично примеру 6, с тем же эмульгатором (ПАВ-1), но при различных соотношениях компонентов.

Пример 10. В мешалке при 45^oС перемешивают 548,5 кг воды, 0,5 кг концентрированной соляной кислоты, 1 кг эмульгатора со структурной формулой ПАВ-2 (табл. 1). Этот раствор в коллоидной мельнице соединяют с 450 кг битума с пенетрацией 40 мм^-1, нагретым до 100^oС. Готовая эмульсия имеет следующий состав, мас.%: битум 45, эмульгатор ПАВ-2 0,1, концентрированная соляная кислота 0,05, вода 54,85.

Примеры 11-14 готовят аналогично примеру 10 с тем же эмульгатором (ПАВ-2), но при различных соотношениях компонентов.

Пример 15. В мешалке при 45^oС перемешивают 548 кг воды, 1 кг концентрированной уксусной кислоты, 1 кг эмульгатора со структурной формулой ПАВ-2 (табл. 1). Этот раствор в коллоидной мельнице соединяют с 450 кг битума с пенетрацией 230 мм^-1, нагретым до 100^oС. Готовая эмульсия имеет следующий состав, мас. %: битум 45, эмульгатор ПАВ-2 0,1, концентрированная уксусная кислота 0,1, вода 54,8.

Примеры 16-18 готовят аналогично примеру 15, с тем же эмульгатором (ПАВ-2), но при различных соотношениях компонентов.

Пример 19. В мешалке при 45^oС перемешивают 585 кг воды, 0,5 кг концентрированной соляной кислоты, 1 кг эмульгатора со структурной формулой ПАВ-3 (табл. 1). Этот раствор в коллоидной мельнице соединяют с 450 кг битума с пенетрацией 190 мм^-1, нагретым до 100^oС. Готовая эмульсия имеет следующий состав, мас. %: битум 45, эмульгатор ПАВ-3 0,1, концентрированная уксусная кислота 0,1, вода 54,85.

Примеры 20-23 готовят аналогично примеру 19, с тем же эмульгатором (ПАВ-3), но при различных соотношениях компонентов.

Пример 24. В мешалке при 45^oС перемешивают 548 кг воды, 1 кг концентрированной уксусной кислоты, 1 кг ПАВ со структурной формулой ПАВ-3. Этот раствор в коллоидной мельнице соединяют с битумом с пенетрацией 200 мм^-1, нагретым до 100^oС. Готовая эмульсия имеет следующий состав, мас.%: битум 45, эмульгатор ПАВ-2 0,1, концентрированная уксусная кислота 0,1, вода 54,8.

Примеры 25-26 готовят аналогично примеру 24, с тем же эмульгатором (ПАВ-3), но при различных соотношениях компонентов.

Готовые образцы тонкодисперсной эмульсии коричневого цвета собирают в сборниках и подвергают анализу.

Определение рН растворов проводят с помощью рН-метра марки РН-121 или другим прибором аналогичного назначения.

Стабильность определяют по времени распада при перемешивании 100 г кварцевого порфира 0/5 мм с 10 г воды и 12,5 г эмульсии, с.

Сцепление определяют по величине поверхности щебенки (%), предварительно обработанной эмульсией, на которой сохранилась битумная пленка после кипячения в дистиллированной воде (ГОСТ 18659-81).

Устойчивость при хранении определяют по изменению однородности эмульсии, характеризуемой остатком битума на сите (г.) при процеживании через него эмульсии, хранившейся при комнатной температуре в точение 8 недель (ГОСТ 18659-81).

Степень обволакивания кварцевого порфира определяли после 24-часовой воздушной сушки и 24-часовой выдержки в воде при 22^oС (%).

Свойства полученных битумных эмульсий приведены в табл. 3.

Экспериментальные данные покатывают, что разработанные эмульсии в заявляемых пределах обладают высоким показателем сцепления пленки вяжущего с минеральными материалами (82-100% площади), в то время как для прототипа этот показатель не превышает 50% площади. При этом разработанные эмульсии обладают высокой стабильностью и устойчивостью при хранении и не уступают по данным показателям прототипу. Заявляемые составы могут иметь различное время распада, что существенно для их дальнейшего использования.

Изобретение относится к катионоактивным битумным эмульсиям, применяемым в дорожном строительстве. Катионоактивная эмульсия для дорожного строительства включает битум, соляную или уксусную кислоту, аминный эмульгатор и воду, причем в качестве аминного эмульгатора она содержит гидроксилсодержащий алифатический полиамин общей формулы RCH(ОН)СН₂NHR¹NH₂, где R - алифатический радикал С_20-26 или С_26-28 R¹- -(СН₂)₆-, или -(СН₂СН₂NH)_nСН₂СН₂-, где n= 1,2, при следующем соотношении компонентов, мас.%: битум 45-65, эмульгатор 0,1-4, соляная или уксусная кислота 0,05-0,6, вода до 100%. Достигается улучшение показателя сцепления пленки вяжущего с минеральным материалом без применения дополнительной адгезионной добавки при сохранении высокой стабильности эмульсии при хранении. 3 табл.

Катионоактивная эмульсия для дорожного строительства, включающая битум, соляную или уксусную кислоты, аминный эмульгатор и воду, отличающаяся тем, что содержит в качестве аминного эмульгатора гидроксилсодержащий алифатический полиамин общей формулы
RCH(ОН)СН₂NHR¹NH₂,
где R - алифатический радикал С_20-26 или С_26-28, R¹--(СН₂)₆- или -(СН₂СН₂NH)_nСН₂СН₂-, где n = 1,2,
при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Битум - 45-65
Соляная или уксусная кислота - 0,05-0,6
Эмульгатор - 0,1-4,0
Вода - До 100%