КОМПОЗИЦИЯ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БИТУМНЫХ ЭМУЛЬСИЙ ДЛЯ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2004 года по МПК C04B26/26 C08L95/00 C09D195/00 

Изобретение относится к области строительства, а именно строительства дорожных одежд, и может быть использовано при строительстве дорог, аэродромов, спортивных площадок, а также крыш с использованием битумных вяжущих материалов.

В дорожном строительстве в течение многих лет используют технологии с применением битумных эмульсий. Преимущества битумных эмульсий при устройстве тонких защитных слоев и поверхностных обработок позволяют обеспечивать высокое качество работ без нагрева каменных и вяжущих материалов. Такие технологии значительно дешевле “горячих” технологий и, кроме того, они позволяют успешно решать экологические проблемы, связанные с вредными выбросами в атмосферу. В связи с этим разработка составов и поиск путей получения битумных эмульсий является важной и актуальной задачей.

Известно использование (SU, авторское свидетельство 876817, Е 01 С 7/18, 1981) алкиларилтриметиламмонийхлорида в качестве эмульгатора битума для получения битумных эмульсий.

Недостатком известных эмульгаторов является то, что битумные эмульсии, полученные на их основе, не всегда обладают достаточной адгезией к минеральным наполнителям, что обусловлено неоптимальным подбором эмульгатора и модифицирующей добавки к битуму.

Техническая задача, решаемая посредством рассматриваемого технического решения, состоит в разработке эффективной композиции для приготовления битумных эмульсий для дорожных покрытий и органических вяжущих с повышенной адгезией, обеспечивающей качественное дорожное покрытие.

Технический результат, получаемый при реализации изобретения, состоит в повышении адгезии битума к минеральному наполнителю и/или органическому покрытию.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать композицию для приготовления битумных эмульсий для дорожных покрытий и органических вяжущих с повышенной адгезией, содержащую в качестве органических соединений амидоамины, имидазолины и неионогенные ПАВ при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Амидамины 98-2,0

Имидазолины 1,8-97,9

Неионогенный ПАВ 0,2-0,1

Амидамины предпочтительно получали реакцией конденсации карбоновых кислот, в частности олеиновой, стеариновой или пальметиновой кислот, и полиэтиленполиаминов (предпочтительно с молекулярной массой от 80 до 1000), взятых в эквимолярном соотношении, в среде органического растворителя при температуре 120-170°С.

Алкилимидазолины предпочтительно получали при конденсации полиэтиленполиамина (с молекулярной массой от 80 до 1000) с карбоновыми кислотами, в частности олеиновой, стеариновой или пальмитиновой кислоты, в эквимолярном соотношении в среде органического растворителя при температуре 120-250°С. В качестве примера получаемых продуктов можно привести 1-аминоэтил-2-гептадецилимидазолин, 1-диэтилендиамино-2-гептадецилимидазолин или 1-диэтилендиамино-2-пентадецилимидазолин.

В качестве неиногенного ПАВ преимущественно использовали оксиэтилированные алкилфенолы типа ОП-7, ОП-10. Также могут быть использованы оксиэтилированные продукты типа Rokopol.

Для приготовления битумных эмульсий использовали пять вариантов состава композиции, мас.%:

1. Амидамины 2,0

Имидазолин 97,8

Неионогенный ПАВ 0,2

2. Амидамины 30,0

Имидазолин 68,8

Неионогенный ПАВ 0,2

3. Амидамины 50,0

Имидазолин 48,9

Неионогенный ПАВ 0,1

4. Амидамины 99,0

Имидазолин 0,9

Неионогенный ПАВ 0,1

5. Амидамины 0,8

Имидазолин 99,0

Неионогенный ПАВ 0,2

6. Амидамины 50,0

Имидазолин 48,7

Неионогенный ПАВ 0,3

Во всех примерах в качестве исходного битума использовали битум производства Московского НПЗ марки 60/90.

Испытания полученных композиций показали, что композиции 1-3 обладают высокой эмульгирующей способностью при низких концентрациях эмульгатора, т.е. при концентрациях, которые позволяют получать устойчивые эмульсии и одновременно повышать адгезию битумных эмульсий к минеральному наполнителю. При величине рН, близкой к 2-3, битумная эмульсия оставалась устойчивой в течение продолжительного времени. Композиции 4-6 не позволяют получить устойчивую эмульсию, полученная эмульсия склонна к расслаиванию. Адгезия битума к минеральному наполнителю практически не изменяется. Изменение рН битумной эмульсии на ее устойчивость не влияет.

Для определения влияния предлагаемой композиции на адгезию битума к щебню использовали те же варианты композиции и следующую методику взаимодействия органических вяжущих с минеральным наполнителем.

К битуму добавляли по 0,2% каждого из составов, приведенных выше, затем битум с добавкой нагревали до 145-150°С; щебень также нагревали до 150°С. После этого образцы щебня взвешивали и погружали на 5 секунд в битум с адгезионной добавкой. Затем образцы помещали на 1,5 часа в сушильный шкаф при температуре 150°С, после чего образцы вынимали и оставляли на сутки при комнатной температуре. Через сутки образцы взвешивали и помещали на 30 минут в воду при температуре 100°С без бурного кипения. После этого образцы вынимали и взвешивали. Параллельно проводили испытания адгезии битума к щебню в соответствии с ГОСТ 22245-90. Полученные данные приведены в таблице.

Из полученных данных видно, что использование предлагаемой композиции в качестве адгезионных добавок позволяет значительно увеличить адгезию битумов и органических вяжущих.

Композиция ПАВ для приготовления битумных эмульсий для дорожных покрытий содержит амидоамины, имидазолины и неионогенные ПАВ при следующем соотношении компонентов, мас.%: амидамины 98-2,0, имидазолины 1,8-97,9, неионогенный ПАВ 0,2-0,1. Амидамины получены реакцией конденсации карбоновых кислот и полиэтиленполиаминов в эквимолярном соотношении в среде органического растворителя при температуре 120-170°С. Алкилимидазолины получены при конденсации полиэтиленполиамина с карбоновыми кислотами в эквимолярном соотношении в среде органического растворителя при температуре 120-250°С. В качестве неионогенного ПАВ использованы оксиэтилированные алкилфенолы. Технический результат - повышение адгезии битума к минеральному наполнителю. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Композиция поверхностно-активных веществ для приготовления битумных эмульсий для дорожных покрытий, содержащая продукты конденсации карбоновых кислот и полиэтиленполиаминов, отличающаяся тем, что в качестве вышеуказанных продуктов конденсации она содержит амидамины, полученные реакцией конденсации карбоновых кислот и полиэтиленполиаминов в эквимолярном соотношении в среде органического растворителя при температуре 120-170°С, и имидазолины, полученные при конденсации полиэтиленполиаминов с карбоновыми кислотами в эквимолярном соотношении в среде органического растворителя при температуре 120-250°С, и дополнительно неионогенное поверхностно-активное вещество при следующем соотношении компонентов композиции, мас.%:

Вышеуказанный амидамин 98-2,0

Вышеуказанный имидазолин 1,8-97,9

Неионогенное поверхностно-активное

вещество 0,2-0,1