БИТУМСОДЕРЖАЩИЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2003 года по МПК C08L95/00 C04B26/26 

Битумсодержащий материал относится к области органических вяжущих, герметиков, мастик, пропиточных материалов, используемых в строительстве, ремонте автомобильных дорог, аэродромов, гидротехнических сооружений, гидроизоляции, антикоррозионной защите металлических конструкций и трубопроводов, изготовлении кровельных материалов и обустройстве кровли.

Применение изобретения позволит значительно увеличить срок службы объектов промышленного и гражданского назначения, снизить затраты на ремонт, повысить безопасность производства работ и эксплуатацию.

Для изготовления аналогичных по назначению материалов, применяемых в различных областях промышленности, используют различные добавки и наполнители, улучшающие технические характеристики битумов и композиций на их основе. В большинстве случаев для этого добавляют различные полимеры, антиоксиданты, адгезивы, пластификаторы и т.д. Для строительной отрасли наиболее важными показателями для битумсодержащих материалов являются температурный интервал пластичности, водонасыщение, прочность сцепления с поверхностью обрабатываемых материалов. Эффективным средством для достижения цели является введение в битум различных эластомеров из ряда синтетических каучуков, например СКЭПТ, ДСТ-30Р-01, СКИ-3, DUTRAL-C30, и т.д.

Однако применение некоторых каучуков ограничено их высокой стоимостью и сложностью технологии совмещения с битумом.

Существуют другие способы улучшения свойств вяжущих, мастик, герметиков, например для повышения адгезии к металлам или минеральным материалам, такие как каменноугольная или пиролизная смола, адгезионные добавки типа "АМДОР" ТУ 0257-003-35475596-96, полиалкилбензолы, алкилбензолсульфокислоты и т.д.

Однако одни, являясь продуктами побочного производства или отходами, вредны и опасны для здоровья, другие при высокой цене не дают должного эффекта, третьи выпускаются в ограниченном количестве или поставляются по импорту.

Наиболее близким, т.е. прототипом настоящего изобретения является техническое решение с применением адгезионной добавки, в качестве которой используют смолу регенерации диметилформамида или кубовые остатки регенерации диметилформамида КОРД, применяемую в приготовлении вяжущих для дорожного строительства (Патент РФ 2131896, 1999 г.). Получаемое вяжущее содержит битум, смолу регенерации диметилформамида, сополимер этилена с пропиленом, или сополимер этилена с пропиленом и диеном, или сополимер этилена с винилацетатом, лигнин и растворитель - отработанное моторное масло, или тяжелый вакуумный газойль, или трансформаторное масло, или черный соляр битумного производства. Композиция обладает хорошей адгезией, эластичностью и низкой температурой хрупкости.

Недостатками применения смолы регенерации диметилформамида или КОРДа - отхода изопренового производства - являются высокая токсичность, резкий неприятный запах с удушающим воздействием, отсутствие стабильности основных показателей, присутствие негативно влияющих примесей и нерегулярность поставок.

Работа с указанным материалом представляет собой значительную угрозу возникновения профессиональных заболеваний, поражения дыхательных путей, общего отравления и т.д., вероятность которых значительно увеличивается при работе в закрытых помещениях даже при наличии вентиляции.

Известно, что в строительной отрасли в лабораториях, на производственных участках и т.д. по различным причинам недостаточно соблюдаются требования по охране труда, особенно в плане воздействия паров нефтепродуктов. Факторы, негативно воздействующие на организм человека, приводящие к потере здоровья и трудоспособности: длительный контакт с продуктами перегонки нефти, продуктами горения тяжелых углеводородов, канцерогены, фенатрен, фенол, феноляты, антрацен, карбоиды, сернистый ангидрид. Они способствуют возникновению профессиональных заболеваний, таких как опухоли кожи, воспаление слизистых и органов дыхания, токсикозы, гиператозы, пенилломы, раковые образования, лейкокератозы, коньюктивит и т.д.

Задачей настоящего изобретения является получение качественного и технологичного с низким уровнем опасного воздействия на организм человека битумсодержащего материала с улучшенными свойствами, в котором наиболее эффективно проявляются водоотталкивающие (гидрофобные) свойства, снижение вязкости материала при сохранении теплостойкости, что способствует более качественному смачиванию обрабатываемой поверхности и проникающей способности, высокая адгезия, прочность сцепления с металлом, бетоном, камнем или минеральным наполнителем.

Обеспечение относительной экономической безопасности, возможность соблюдения требований санитарных норм и техники безопасности при работе с предлагаемым материалом - значительное преимущество перед прототипом. Поэтому особенностью и отличием от прототипа данного изобретения является применение малотоксичных, но эффективных компонентов, в первую очередь оксиэтилированного алкилфенола, способствующего смачиванию обрабатываемой поверхности, проникающей способности битумсодержащего материала в мелкие трещины и полости, повышению гидрофобности, усилению адгезии, стойкости к воздействию влаги. Для этого в данном изобретении используют оксиэтилированный моноалкилфенол на основе тримеров пропилена марки неонол АФ9-9, и/или АФ9-12, или оксиэтилированный моноалкилфенол на основе фракции α-олефинов С₈-С₁₀, производства ОАО "Нижнекамскнефтехим".

Задача решается путем введения в битум, каучук, наполнитель и растворитель оксиэтилированного алкилфенола и равномерного его распределения в смеси. В результате получается материал, в котором адгезионные связи на поверхности раздела выше, чем внутренние когезионные, возникает высокая гидрофобность битумсодержащего материала (композиции), низкое водонасыщение, хорошая водостойкость.

Высокая смачивающая способность получаемого материала обеспечивает надежную антикоррозионную защиту металлов, стойкость против воздействия влаги и температуры (паронепроницаемость при высоких температурах, низкотемпературное разрушение от замораживания влаги) обработанных материалов на минеральной основе (цементобетон, асфальтобетон, т.д.).

Битумсодержащий материал по настоящему изобретению получают следующим образом.

Вначале готовят полимерный компонент с необходимой концентрацией, им является раствор каучука в растворителе. В качестве каучука используют СКИ-3, СКЭПТ, другие массовые недорогие синтетические каучуки, а в качестве растворителя мазут, керосин, нефрас, допускается применение ароматических углеводородов (толуол, ксилол и т.д.). Далее полимерный компонент вводят в битум и при температуре 180-200^oС тщательно перемешивают с подачей воздуха. Причем битум при необходимости может содержать льняное масло, или отработанное моторное масло, или олифу, в количестве, определяемом назначением получаемого битумсодержащего материала. После достижения необходимой температуры размягчения вводят наполнитель, которым может быть минеральный порошок, доломитовая мука, воллостонит, асбест, оксиды металлов в виде порошка или различная металлическая пудра. После тщательного перемешивания наполнителя в смеси до равномерного распределения и однородного состояния вводят оксиэтилированный алкилфенол на основе тримеров пропилена марки АФ9-9, и/или АФ9-12, или на основе фракции α-олефинов C₈ -С₁₀ в количестве 0,05-5,0 мас.% в расчете на битумсодержащий материал (смесь). Сырьем и компонентами для производства битумсодержащащих материалов могут быть следующие продукты:
Битум - ГОСТ 22245-90, 6617-76
Битум - ГОСТ 9548-74, 9584-74
Нефтяной растворитель - ТУ 0258-016-47349891 -00
Ксилол - ГОСТ 9410-78
Мазут - ГОСТ 10585-75
Олифа синтетическая - ТУ 2318-016-05766801 -94
Нефрас С50/170 - ГОСТ 8505-80
Каучук СКИ-3 - ГОСТ 14925-79
Каучук СКЭПТ - ТУ2294-035-05766801-95
Минеральный порошок - ГОСТ 16557-78
Алюминиевая пудра, диоксид титана
Оксиэтилированные моноалкилфенолы, неонолы АФ9-9, АФ9-12 на основе тримеров пропилена - ТУ 2483-077-05766801-98
Оксиэтилированные моноалкилфенолы на основе фракции α-олефинов С₈-С₁₀, неонолы альфа-12, альфа-14 - ТУ 38.507-63-0302-93
и прочие, согласно формулы.

Получаемые битумсодержащие материалы по настоящему изобретению могут применяться в качестве битумных вяжущих для производства асфальтобетона, мастик или герметиков для гидроизоляции железобетонных конструкций и заливки трещин в асфальтобетонных покрытиях, изготовления покровных материалов для антикоррозионной защиты металлических поверхностей, изготовления кровли и кровельных материалов, битумных лаков. Назначение и конкретные технические показатели возможных материалов, получаемых с использованием настоящего изобретения, зависят от режимов и длительности проводимых процессов, конкретного состава, характеристик и соотношения входящих компонентов.

Данное изобретение демонстрируется следующими примерами.

Пример 1. Приготовление гидроизоляционной мастики.

В строительный битум БН 90/30 ГОСТ 6671-76 в количестве 2000 кг вводят полимерный компонент в количестве 100 кг, состоящий из раствора каучука СКЭПТ, ТУ 2294-022-05766801-94 в нефтяном растворителе ТУ 0258-016-47349891-00. Далее полученное при температуре 180^oС интенсивно перемешивают с подачей воздуха. Достигают требуемой температуры размягчения, добавляют минеральный порошок в количестве 15 кг и тщательно перемешивают до полного распределения в материале до гомогенного состояния, а затем при температуре 180^oС вводят оксиэтилированный моноалкилфенол на основе тримеров пропилена марки неонол АФ9-9 в количестве 30 кг и перемешивают до равномерного распределения в битумсодержащем материале. Готовый материал затаривают в бочки, барабаны. Применяют для защиты от коррозии металлических конструкций, трубопроводов, для гидроизоляции железобетонных изделий, конструкций. Технические показатели представлены в табл.1.

Пример 2. Приготовление битумного лака.

Строительный битум БН 90/10, ГОСТ 6617-76 в количестве 15 кг растворяют в 65 кг нефтяного ксилола, ГОСТ 9410-78, добавляют олифу синтетическую, ТУ 2318-016-05766801-94 в количестве 4 кг и двадцатипроцентный раствор каучука СКИ-3, ГОСТ 14925-79 в нефрасе С50/170, ГОСТ 8505-80 в количестве 10 кг. После тщательного перемешивания до гомогенного распределения компонентов добавляют 10 кг алюминиевой пудры, применяемой в лакокрасочной промышленности в качестве наполнителя и 0,1 кг смеси оксиэтилированных моноалкилфенолов марок неонол АФ9-9, АФ9-12 в соотношении 1:1, после чего перемешивают до полного распределения. Готовую продукцию разливают в герметичную металлическую тару. Применяют для декоративной обработки и антикоррозионной защиты металлических поверхностей и железобетонных конструкций.

Пример 3. Приготовление вяжущего для производства асфальтобетона.

В обезвоженный и разогретый до температуры 150-160^oС дорожный битум БНД 60/90, ГОСТ 22245-90 из расчета на 1 т добавляют оксиэтилированный моноалкилфенол на основе фракции α-олефинов C₈-C₁₀, ТУ 38.507-63-0302-93, в количестве 5 кг и тщательно перемешивают до полного распределения. Приготовленный материал подают на асфальтобетонный завод для приготовления по стандартной технологии асфальтобетона для строительства и обустройства верхних слоев автомобильных дорог. Технические показатели битумсодержащего вяжущего представлены в табл.2.

Пример 4. Приготовление антикоррозионного защитного состава.

В битум БНД 90/130 в количестве 2500 кг при температуре 170^oС вводят 1000 кг 14%-раствор каучука СКЭПТ-40 в мазуте и перемешивают с подачей воздуха, окисляя состав до температуры размягчения Ткиш=70-80^oС, по достижении которой добавляют 140 кг АФ9-9, тщательно перемешивают и готовый продукт сливают в небольшие металлические бочонки с антиадгезионным покрытием. Полученный материал применяют для гидроизоляции нефтяных и газовых трубопроводов с последующей обмоткой полиэтиленовой пленкой. Технические показатели материала для гидроизоляции трубопроводов представлены в табл.3.

Описание и основные качественные показатели:
- оксиэтилированных моноалкилфенолов на основе тримеров пропилена неонол АФ9-9, АФ9-12 представлены в табл.4;
- оксиэтилированных моноалкилфенолов на основе альфа-олефинов фракции C₈-С₁₀, неонолы альфа-12, альфа-14 представлены в табл.5.

Изобретение относится к области строительных, ремонтных материалов, может использоваться в дорожном, аэродромном, гидротехническом строительстве, гидроизоляции, антикоррозионной обработке и изготовлении кровельных материалов, при этом решается задача улучшения свойств. Битумсодержащий материал включает битум, каучук, наполнитель, растворитель, оксиэтилированный алкилфенол, в качестве последнего применяют неонол АФ9-9 и/или АФ9-12, являющийся оксиэтилированным моноалкилфенолом на основе тримеров пропилена или материал содержит оксиэтилированный моноалкилфенол на основе фракции α-олефинов С₈-С₁₀, содержание АФ9-9 и/или АФ9-12 в пределах 0,05-5,0 мас.% в расчете на получаемую смесь. 1 з.п.ф-лы, 5 табл.

1. Битумсодержащий материал, включающий битум, каучук, наполнитель, растворитель, оксиэтилированный алкилфенол, отличающийся тем, что в качестве оксиэтилированного алкилфенола он содержит неонол АФ9-9 и/или АФ9-12, являющийся оксиэтилированным моноалкилфенолом на основе тримеров пропилена, или содержит оксиэтилированный моноалкилфенол на основе фракции α-олефинов C₈-C₁₀.2. Битумсодержащий материал по п.1, отличающийся тем, что вышеуказанный оксиэтилированный моноалкилфенол содержится в количестве 0,05-5,0 мас.% в расчете на получаемую смесь.