СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОЙ БИТУМНО-ЛАТЕКСНОЙ ЭМУЛЬСИОННОЙ КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ГИДРОИЗОЛЯЦИОННОЙ МЕМБРАНЫ И МОДИФИЦИРОВАННАЯ БИТУМНО-ЛАТЕКСНАЯ ЭМУЛЬСИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2013 года по МПК C08L95/00 C09D195/00 

Группа изобретений относится к созданию защитных и гидроизоляционных материалов на основе битумов.

Известен способ изготовления композиционного изоляционного и/или кровельного материала на волокнистой основе, предназначенного для выполнения и/или реконструкции обмазочной паро-, гидроизоляции и/или мастичных кровель, выполнения и/или реконструкции оклеечной гидроизоляции и/или рулонных кровель, покрытия полов, используемых в различных зданиях, сооружениях (RU 2033499, опубл. 20.04.1995, МПК E04B 1/62). В соответствии с указанным способом бумагу, или картон, или ткань, или нетканый материал пропитывают битумсодержащей композицией с формированием на такой волокнистой основе битумсодержащего слоя; полученный материал в зависимости от конфигурации волокнистой основы имеет вид листа или ленты.

Известен способ изготовления ленточного гибкого материала на основе битума и полимера типа СБС, используемого в качестве герметизирующего и изоляционного материала, описанный во французской патентной заявке №2898613, опубл. 21.09.07 по МКИ D06N 5/00.

Указанный способ заключается в том, что ленту, выполненную из тонкого волокнистого материала, например из вискозы, стекловолокна, погружают в емкость, содержащую жидкую композицию на основе битума и термоэластопласта типа СБС, пропитывают волокнистый материал ленты этим жидким составом, после чего протягивают ленту через указанный состав, находящийся еще в вязком состоянии, и получают ленточный материал, представляющий собой слой смеси битума и эластомера СБС (толщина слоя 2,5-4,0 мм, ширина 1000 мм), в толще которого расположен армирующий элемент - тонкое волокнистое полотно, параметры которого по ширине и длине повторяют параметры ленточного материала.

Указанный способ технологически сложен, связан с использованием специального оборудования, снабженного термодатчиками и протягивающими средствами, обеспечивающими как образование на поверхности волокнистого полотна слоя смеси битума и эластомера, так и обеспечивающими устойчивое расположение армирующего волокнистого полотна внутри этого образованного, но очень тонкого слоя смеси битума и эластомера. При этом материал, называемый во французской патентной заявке №2898613 мембраной, применяется лишь в качестве поверхностного, завершающего слоя на изолируемой и/или герметизируемой поверхности, эта мембрана не способна обеспечить герметизацию швов сопряжения асфальтобетонных покрытий на автомобильных дорогах, мостовых сооружениях, в том числе в процессе укладки горячей асфальтобетонной смеси за счет плавления тончайшего рабочего слоя смеси битума и эластомера.

Международная патентная заявка WO 02/26889 А1 посвящена битумной композиции, модифицированной эластомерным полимером, например стирол/бутадиен/стирольным сополимером, содержащим какую-либо добавку типа IRGANOX. Недостатком является то, что композиция является твердой, и чтобы иметь желаемую вязкость для применения обсуждаемых композиций, их нужно нагревать, что противоречит целям сбережения энергии, снижению необходимых для ввода в эксплуатацию температур и безопасности рабочих.

Из RU 2416624 известно изготовление изоляционной мембраны на битумной основе, менее хрупкой по сравнению с обычным продутым битумом и обладающей хорошей липкостью.

Битумная эмульсия широко используется в качестве вяжущего материала в различных отраслях промышленности. Они хорошо себя зарекомендовали при строительстве и ремонте дорог (М.Ф. Никитина, И.М. Эвентов и др. Дорожные эмульсии. Из-во "Транспорт", М., 1964, с.172; Сборник "Труды Союздорнии", вып.57, М., 1972), но и в том, и в другом случае для увеличения механической прочности и водостойкости ее применяют совместно с латексом (Руководство по проектированию и устройству кровель с применением битумных эмульсий. Из-во "Стройиздат", М., 1983, с.16; Материал битумно-латексный эмульсионный для устройства и ремонта кровель и гидроизоляции - БЛЭМ. Новые полимерные строительные материалы. Из-во "Ярославский завод СК", Ярославль, 1988, с.22-28) или другими материалами. Столь широкая область применения битумных эмульсий постоянно стимулирует работу по улучшению ее эксплуатационных свойств, главным образом, с целью увеличения ее устойчивости, водостойкости и улучшения ее сцепления с подложкой и минеральными наполнителями.

Известен целый ряд модифицированных битумных эмульсий, в которые вводят различные добавки, такие как производные монокарбоновых кислот, биолипидные экстракты, эпоксидированные жирные кислоты, натриевые соли карбоксиметилцеллюлозы и фосфорной кислоты, натуральный латекс и жидкий каучук, гомополимер акриламида и т.д. (А.с. СССР №1162841, 1985; Пат.ГДР №226293, кл. С 08 L 95/00, 1985; Пат. США №4548966, кл. C08L 3/14, 1985; Пат. США №4772647, кл. C08L 95/00, 1988). Эти добавки значительно улучшают эксплуатационные свойства покрытий, получаемых на основе данных эмульсий. Однако другие параметры подобных покрытий при этом нередко ухудшаются. В частности, применение монокарбоновых кислот жирного ряда, биолипидного экстракта, эпоксидированных жирных кислот, натриевых солей карбоксиметилцеллюлозы повышают однородность и устойчивость эмульсий к расслаиванию при хранении, но недостаточно водостойки и обладают малой адгезией к поверхности подложки и минеральными наполнителями.

Битумная эмульсия бутадиенстирольного латекса и карбоксиметилцеллюлозы с добавлением этил- или бутилксантогената натрия или калия и фосфорной кислоты сокращает срок пленкообразования в 2 раза, но выделяет в процессе производства и эксплуатации высокотоксичный и огнеопасный сероуглерод и имеет высокую цену.

Добавлением к битумной эмульсии жидкого каучука и инертного наполнителя приводит к получению более эластичных покрытий. Однако как недостаток данной композиции следует отметить ее низкую стойкость при хранении, трудность приготовления и слабое сцепление с минеральными наполнителями.

Введение в эмульсию гомополимера акриламида способствует образованию прочной пленки и ускоряет процесс затвердевания по сравнению с эмульсией, содержащей гидроксиэтилцеллюлозу. Но недостатками этой эмульсии являются сложность ее изготовления, высокая стоимость, малая водостойкость и слабое сцепление с подложкой. Аналогичные недостатки присущи также эмульсиям, приготовленным с добавлением и других вышеперечисленных добавок.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является Эмульсионно-минеральная смесь, включающая битумную эмульсию RU 2240333, содержащую битум, катионный эмульгатор аминного типа, полимерную и адгезионную добавки, соляную кислоту, воду, латекс. Недостатком прототипа является то, что такая смесь не позволяет получить мембрану, способную восстанавливать свои потребительские свойства после кратковременного замораживания до -5°C.

Техническим результатом для группы изобретений является то, что полученный таким способом эмульгатор не расслаивается, не боится заморозки, может перекачиваться шестеренчатыми насосами при температурах от -5°C, не требуя дополнительного подогрева, быстро формирует гидроизоляционное покрытие при температурах не ниже 0°С.

Технический результат достигается способом получения модифицированной битумно-латексной эмульсионной композиции для производства гидроизоляционной мембраны, смешением водно-битумной эмульсии, полученной из водной фазы, приготовленной добавлением в водный раствор щелочи эмульгатора на основе аддукта продукта взаимодействия кислот растительных масел с ди-, три-полиолами нормального и/или изостроения в присутствии натриевых солей алкилбензолсульфокислот и битума, а водно-битумную эмульсию смешивают с эмульсией коалесцента и латексом, при этом эмульсию коалесцента готовят смешением указанного аддукта и органической фазы на основе смеси моно- и диалкилфталатов, высокоароматических масел с ароматическим числом не менее 50 и/или синтетических и/или минеральных масел с последующим эмульгированием в водном растворе щелочи при 80-900С в течение 10-90 мин.

Дополнительно технический результат достигается тем, что используют битумы с показателем пенетрации 20-130 единиц, а в битумы с пенетрацией менее 35 единиц дополнительно вводят органическую фазу в количестве 1-10% масс, используют латекс анионного типа либо смесь таких латексов (например, акрилатные, и/или стиролакрилатные, и/или дивинилстирольные, и/или хлоропреновые латексы).

Технический результат достигается также за счет модифицированной битумно-латексной эмульсионной композиции, характеризующейся тем, что она содержит эмульсии битума и алкифталатов и получена способом, описанным выше.

Способ производства битумно-эмульсионного материала для получения гидроизоляционной мембраны методом безвоздушного двухпоточного напыления при температуре не ниже 0°C, способного восстанавливать свои потребительские свойства после кратковременного замораживания до -5°C, в основном характеризуется следующими отличительными признаками:

1. Приготовление водной битумной эмульсии осуществляют в присутствии эмульгатора на основе аддукта взаимодействия кислот растительных масел с ди-, три- полиолами нормального и/или изостроения в присутствии натриевых солей алкилбензолсульфокислот.

2. Модификация материала водной эмульсией смеси моно- и/или диалкилфталатов, высокоароматических масел (характеризующий признак - ароматическое число не менее 50), синтетических и минеральных масел, полученной отдельно с использованием эмульгатора, которая обеспечивает достаточно быстрое формирование гидроизоляционного покрытия при температурах не ниже 0°C.

3. Модифицированный битумно-латексный эмульсионный материал, включающий эмульсии битума и алкилфталатов, полученных в присутствии эмульгатора по п.1, не теряет своих потребительских свойств после кратковременного замораживания до -5°C.

СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Приготовление эмульгатора ведется в аппаратах объемного типа, оборудованных системами нагрева, охлаждения, конденсации и перемешивающим устройством. Процесс идет при температурах 80-900°С. Загружаются все исходные компоненты, порядок загрузки значения не имеет. Смесь нагревается до заданной температуры. Выдерживается 10-90 мин. Полученный таким способом эмульгатор не расслаивается, не боится заморозки, может перекачиваться шестеренчатыми насосами при температурах от -5°C, не требуя дополнительного подогрева.

Приготовление эмульсии коалесцента ведется на роторных диспергаторах с числом ступеней 1-7 при температуре 20-100°C в присутствии эмульгатора, приготовленного с pH 10,5-12,5.

Водную и органическую фазы готовят отдельно.

Приготовление водной фазы ведется в аппаратах емкостного типа, оборудованных обогревом и мешалкой. В воде растворяют едкий натр и едкое кали, затем добавляют эмульгатор. Растворение ведут при 40°C.

Приготовление органической фазы ведется в аппаратах емкостного типа, оборудованных обогревом и мешалкой. Загружают все компоненты в произвольной последовательности, затем нагревают до 60°C.

Эмульсию получают на диспергаторах роторного типа с числом ступеней от 2 до 7 по непрерывной или периодической схеме. Увеличение числа ступеней больше 7 не ведет к повышению качества эмульсии.

Полученная таким образом эмульсия стабильна на протяжении длительного времени. Ее хранят в емкостях или бочках.

Приготовление битумной эмульсии. Технология приготовления аналогична технологии приготовления эмульсии коалесцента. В качестве органической фазы используются битумы с показателем пенетрации 20-130 единиц. В битумы с пенетрацией менее 35 единиц дополнительно вводят органическую фазу в количестве 1-10% в зависимости от марки битума.

Органическую фазу перед подачей на диспергатор подогревают до температуры 130-150°C, затем обе фазы подают на диспергатор.

Приготовление битумно-латексной эмульсии ведут в аппаратах емкостного типа, оборудованных мешалкой, смешением в потоке или наливом в тару компонентов по весу.

Для приготовления берутся:

Битумная эмульсия приготовленная, эмульсия коалесцента приготовленная и латекс анионного типа либо смесь таких латексов. Могут применяться акрилатные, стиролакрилатные, дивинилстирольные, хлоропреновые и другие.

Отличительные свойства изобретения обеспечивают следующий технический результат:

1. Существенно ускорен процесс формирования гидроизоляционной мембраны, получаемой путем двухпоточного нанесения, что позволяет работать с материалом при температурах окружающей среды до 0°C.

2. В случае охлаждения материала до -5°C на время не более 24 часов последующее нагревание материала до положительных температур (но не более 100°c) приводит к восстановлению потребительских свойств материала.

3. Относительное удлинение нанесенной мембраны с выдержкой 30 дней при температуре 20°C 1500%.

В способе используются синтетические масла и ди-, три- полиолы изостроения: например, масло ПН-6ш, И-20, глицерин; 2,4-бутандиол; цетиловый 2 спирт, пентаметиленгликоль.

В примерах реализации способа показано, что в качестве компонента эмульсии «смесь моно- и/или ди- алкилфталатов» входят такие вещества: динонилфталат, диоктилфталат, диизопропилфталат, изопропилбензол, бутилбензол, гексаизопропилбензол.

Пример 1. Приготовление эмульгатора

Загрузка:

абиетиновая - 6

лигноцериновая - 10

палюстровая - 7

пимаровая - 7

стеариновая - 10

эруковая - 5

линолевая - 5

олеиновая - 30

додецилсульфонат натрия - 2

4-додецилбензолсульфонат натрия - 8

пропиленгликоль - 5

глицерин - 4,5

цетиловый спирт - 0,5

ИТОГО: 100% масс.

Температура смешения 180°C, время 20 мин.

Пример 2. Приготовление эмульгатора

Загрузка:

абиетиновая - 6

лигноцериновая - 15

палюстровая - 7

пимаровая - 7

стеариновая - 15

эруковая - 5

линолевая - 5

олеиновая - 20

додецилсульфонат натрия - 1

4-додецилбензолсульфонат натрия - 1

ГПМЦ-1

ПВС-1

этиленгликоль - 10

пропиленгликоль - 6

ИТОГО: 100% масс.

Температура смешения 140°C, время 60 мин.

Приготовление эмульсии

Пример 3

Водная фаза:

Эмульгатор (по примеру 1) - 6,67

КОН - 1

NaOH - 0,58

Вода - 91,75

Всего: - 100

Температура приготовления 40°C, время приготовления 1 час.

Пример 4

Водная фаза:

Эмульгатор (по примеру 2) - 1

КОН - 0,1

NaOH - 0,05

Вода - 98,85

Всего: - 100

Температура приготовления 45°C, время приготовления 1 час.

Пример 5

Водная фаза, приготовленная в примере 3, - 30.

Битум БНД 60/90 - 70.

Температура битума 140°C, температура водной фазы 40°C, пропускаются через диспергатор с 3 ступенями за 1 проход.

Пример 6

Водная фаза (см. Пример 4) - 40

динонилфталат - 10

диоктилфталат - 10

диизопропилфталат - 10

изопропилбензол - 10

бутилбензол - 10

гексаизопропилбензол - 10

Пример 7

Битумная эмульсия (по примеру 5) - 73

Эмульсия коалесцента по примеру 6 - 5

Латекс Lipaton SB 2540 - 7

Латекс Lipren В - 15

Изобретение относится к созданию защитных и гидроизоляционных материалов на основе битумов. Способ получения модифицированной битумно-латексной эмульсионной композиции включает смешение водно-битумной эмульсии, полученной из водной фазы, приготовленной добавлением в водный раствор щелочи эмульгатора на основе аддукта - продукта взаимодействия кислот растительных масел с ди-,

три-полиолами нормального и/или изостроения в присутствии натриевых солей алкилбензолсульфокислот и битума. Причем водно-битумную эмульсию смешивают с эмульсией коалесцента и латексом. При этом эмульсию коалесцента готовят смешением указанного аддукта и органической фазы на основе смеси моно- и диалкилфталатов, высокоароматических масел с ароматическим числом не менее 50 и/или синтетических и/или минеральных масел с последующим эмульгированием в водном растворе щелочи при 80-900°С в течение 10-90 мин. Изобретение также относится к модифицированной битумно-латексной эмульсионной композиции, полученной указанным способом. Результатом является быстрое формирование гидроизоляционного покрытия при температурах не ниже 0°С, которое не теряет своих потребительских свойств после кратковременного замораживания до -5°С. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 пр.

1. Способ получения модифицированной битумно-латексной эмульсионной композиции для производства гидроизоляционной мембраны смешением водно-битумной эмульсии, полученной из водной фазы, приготовленной добавлением в водный раствор щелочи эмульгатора на основе аддукта - продукта взаимодействия кислот растительных масел с ди-, три-полиолами нормального и/или изостроения в присутствии натриевых солей алкилбензолсульфокислот и битума, а водно-битумную эмульсию смешивают с эмульсией коалесцента и латексом, при этом эмульсию коалесцента готовят смешением указанного аддукта и органической фазы на основе смеси моно- и диалкилфталатов, высокоароматических масел с ароматическим числом не менее 50 и/или синтетических и/или минеральных масел с последующим эмульгированием в водном растворе щелочи при 80-900°С в течение 10-90 мин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют битумы с показателем пенетрации 20-130 единиц.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в битумы с пенетрацией менее 35 единиц дополнительно вводят органическую фазу в количестве 1-10% масс.

4. Способ по любому из пунктов 1-3, отличающийся тем, что используют латекс анионного типа либо смесь таких латексов.

5. Способ по пункту 4, отличающийся тем, что используют акрилатные, и/или стиролакрилатные, и/или дивинилстирольные, и/или хлоропреновые латексы.

6. Модифицированная битумно-латексная эмульсионная композиция, характеризующаяся тем, что содержит эмульсии битума и алкилфталатов, полученная способом по любому из пунктов 1 или 5.