СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМНО-КАУЧУКОВОГО ВЯЖУЩЕГО Российский патент 2014 года по МПК C08L95/00 C08L21/00 C08J11/00 

Описание патента на изобретение RU2529552C1

Настоящее изобретение относится к способам получения модифицированных битумных вяжущих, мастик, герметизирующих и изоляционных материалов с улучшенными техническими характеристиками и предназначенными для использования в дорожном, аэродромном, гидротехническом и других видах строительства.

Известны битумно-каучуковые вяжущие материалы и способы их получения, в которых синтетические каучуки или отходы их производства непосредственно добавляются к битумам в процессе приготовления асфальта. Использование подобных добавок позволяет улучшить физико-механические свойства битумов, такие как расширение температурного интервала работоспособности дорожного покрытия, т.е. понижение его хрупкости, увеличение трещиностойкости, повышение эластичности (RU 2167898, опубл. 12.01.00; RU 2248381, опубл. 20.03.05, SU 1671671, опубл. 08.23.91).

Недостатками известных способов являются неоднородность состава и низкая стабильность в горячем состоянии получаемых битумно-каучуковых вяжущих.

Известны способы получения битумно-каучуковых вяжущих, в которых с целью устранения вышеперечисленных недостатков, каучуки подвергаются предварительному растворению в органических растворителях, таких как смесь керосина и мазута (RU 2270846, опубл. 27.02.06), сланцевое масло, толуол (RU 2132857, опубл. 07.10.99) и т.д., с последующим добавлением образующейся смеси к нефтяному битуму.

Недостатком способов является невозможность использования маслостойких сортов каучуков, а также отходов их производства, имеющих низкую растворимость в вышеперечисленных растворителях.

Наиболее близким к настоящему изобретению является способ получения битумного каучукового вяжущего путем перемешивания нефтяного битума при нагревании с каучуксодержащим компонентом в виде раствора в органическом растворителе, взятом в количестве 2,5-5,0 мас.% от битумного вяжущего, причем, в качестве каучуксодержащего компонента используют раствор маслостойких сортов каучука с содержанием каучука до 35 мас.%, а в качестве органического растворителя используют жидкие продукты превращения угля, а именно: смолу полукоксования каменного угля или смолу полукоксования бурого угля или фракцию продуктов гидрогенизации бурого угля, кипящую выше 350°C (RU 2330053, опубл. 27.07.2008).

Недостатком данного способа является ограниченность ассортимента и ресурсов веществ, которые предлагается использовать в качестве органического растворителя. Промышленные производства гидрогенизации бурого угля в России в настоящее время отсутствуют, в основном из-за низкой рентабельности производств, связанной с высокой себестоимостью получаемых целевых продуктов [Кузнецов Б.Н., Шендрик Т.Г., Щипко М.Л., Чесноков Н.В., Шарыпов В.И., Осипов A.M.; отв. ред. чл.-корр. РАН Г.И. Грицко. Глубокая переработка бурых углей с получением жидких топлив и углеродных материалов. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2012, 211 с.]. Мощности существующих заводов полукоксования каменных углей незначительны, выход смол полукоксования составляет примерно 10 мас.% от угля, кроме того, смолы находят применение в качестве сырья для производства углеродных материалов.

Задача настоящего изобретения заключается в расширении ассортимента органических растворителей, используемых для производства битумно-каучуковых вяжущих на основе нефтяных битумов и растворов каучуков маслостойких сортов.

Технический результат состоит в следующем:

в расширении ассортимента органических растворителей, используемых для производства битумно-каучуковых вяжущих;

в улучшении экономических показателей процесса за счет использования органического растворителя, полученного из отработанных (отходов) автомобильных шин;

в улучшении экологии за счет утилизации автомобильных шин. Технический результат достигается тем, что в способе получения битумно-каучукового вяжущего путем добавления к нефтяному битуму при нагревании 3,0-5,0 мас.% каучука, взятого в виде его раствора в органическом растворителе, содержащем не более 30 мас.% каучука маслостойких сортов, остальное - органический растворитель, согласно изобретению, в качестве органического растворителя используют фракцию жидких продуктов пиролиза автомобильных шин, кипящую выше 200°C.

Использование в качестве органического растворителя жидких продуктов пиролиза шин способствует расширению ассортимента органических растворителей, используемых для производства битумно-каучуковых вяжущих, улучшает экономические показатели процесса, а также решает важную экологическую проблему утилизации отходов резинотехнических изделий. В настоящее время, пиролиз шин, несмотря на относительную простоту технологии, не нашел широкого распространения по причине низкого качества образующихся жидких продуктов. Переработка этих продуктов в качественные компоненты моторных топлив или котельные топлива, как правило, не рентабельна [http://www.waste.ru]. Использование жидких продуктов пиролиза шин для производства битумно-каучуковых вяжущих увеличит их востребованность и потребительскую ценность.

Пиролиз шин проводился на установке с реактором периодического действия объемом 1 м3 при температуре 400 - 450°C без контакта с воздухом. Парогазовые продукты пиролиза охлаждались в холодильниках -сепараторах и разделялись на газообразные, жидкие фракции, выкипающие в интервале температур: начало кипения - 200°C и кипящие выше 200°C. В качестве органического растворителя использовали фракцию жидких продуктов пиролиза шин, кипящую выше 200°C.

Суть изобретения демонстрируется следующими примерами:

Пример 1. Смешивают каучук марки БНКС-18 AM (ТУ 38.30313-2006) в количестве 30 г и фракцию жидких продуктов пиролиза шин, кипящую выше 200°C в количестве 70 г (30% и 70% от массы смеси, соответственно). Смесь нагревают до 100-120°C, перемешивают в течение 4 часов. Полученный раствор добавляют к нефтяному битуму БНД 60/90, взятому на ОАО Ачинский НПЗ (ГОСТ - 2224590), исходя из расчета 3 мас.% каучука к нефтяному битуму. Смесь нагревают до 100 - 120°C и перемешивают в течение 3 часов. В результате образуется однородное, гомогенное вяжущее. Характеристики битумно-каучукового вяжущего приведены в таблице 1.

Пример 2. Аналогично примеру 1, но смесь каучука и фракции жидких продуктов пиролиза шин, кипящей выше 200°C, добавляют к нефтяному битуму, исходя из расчета 5 мас.% каучука к нефтяному битуму. В результате образуется однородное, гомогенное вяжущее. Характеристики битумно-каучукового вяжущего приведены в таблице 1.

Пример 3. Аналогично примеру 1, но смесь каучука и фракции жидких продуктов пиролиза шин, кипящей выше 200°C, добавляют к нефтяному битуму, исходя из расчета 8 мас.% каучука к нефтяному битуму. В результате образуется однородное, гомогенное вяжущее. Однако в полученном битумно-каучуковом вяжущем показатель «растяжимость» ниже значения, рекомендованного ГОСТ 22245-90, и показатель «глубина проникания иглы» выше значения, рекомендованного ГОСТ 22245-90 для битума БНД 60/90. Характеристики битумно-каучукового вяжущего приведены в таблице 1.

Пример 4. Аналогично примеру 1, но смешивают каучук марки БНКС-18 в количестве 35 г и фракцию жидких продуктов пиролиза автомобильных шин, кипящую выше 200°C в количестве 65 г (35% и 65% от массы смеси, соответственно). Образующееся вяжущее содержит нерастворенный каучук.

Пример 5. Смешивают каучук марки БНКС 28 AM (ТУ 38.30313 -2006) в количестве 30 г и фракцию жидких продуктов пиролиза автомобильных шин, кипящую выше 200°C в количестве 70 г (30% и 70% от массы смеси, соответственно). Смесь нагревают до 100-120°C, перемешивают в течение 4 часов. Полученную смесь каучука и органического растворителя добавляют к нефтяному битуму БНД 40/60, исходя из расчета 3 мас.% каучука к нефтяному битуму. Смесь нагревают до 100 - 120°C и перемешивают в течение 3 часов. В результате образуется однородное, гомогенное вяжущее. Характеристики битумно-каучукового вяжущего приведены в таблице 2.

Пример 6. Аналогично примеру 5, но смесь каучука и фракции жидких продуктов пиролиза шин, кипящей выше 200°C, к нефтяному битуму, исходя из расчета 5 мас.% каучука к нефтяному битуму. В результате образуется однородное гомогенное вяжущее. Характеристики битумно-каучукового вяжущего приведены в таблице 2.

Пример 7. Аналогично примеру 5, но смесь каучука и фракции жидких продуктов пиролиза шин, кипящей выше 200°C, к нефтяному битуму, исходя из расчета 8 мас.% каучука к нефтяному битуму. Образуется однородное, гомогенное вяжущее. Однако в полученном битумно-каучуковом вяжущем показатель «растяжимость» ниже значения, рекомендованного ГОСТ 22245-90, и показатель «глубина проникания иглы» выше значения, рекомендованного ГОСТ 22245-90 для битума БНД 60/90. Характеристики битумно-каучукового вяжущего приведены в таблице 2.

Пример 8. Аналогично примеру 5, но смешивают каучук марки БНКС 2 в количестве 35 г и фракцию жидких продуктов пиролиза автомобильных шин, кипящую выше 200°C в количестве 65 г (35% и 65% от массы смеси, соответственно). Образующееся вяжущее содержит нерастворенный каучук.

Как следует из примеров, битумно-каучуковое вяжущее имеет однородную и гомогенную структуру при содержании каучука в смеси с органическим растворителем, в виде которой он вводится, не более 30 мас.%. Содержание 35 мас.% и более нецелесообразно из-за неполной растворимости каучука в растворителе. Добавление каучукового компонента к битуму в количестве 3-5 мас.% приводит к улучшению эластичности битума и, что особенно важно, к существенному снижению температуры хрупкости. Это приведет к повышению морозостойкости и трещиностойкости дорожного асфальтобетона при эксплуатации. Можно полагать, что дорожный асфальт, приготовленный из этого битума, будет более устойчив к воздействию низких температур. При добавлении каучука к битуму в количестве 8 мас.%, в полученном битумно-каучуковом вяжущем показатель «растяжимость» ниже значения, рекомендованного ГОСТ 22245-90, и показатель «глубина проникания иглы» выше значения, рекомендованного ГОСТ 22245-90 для битума БНД 60/90. Добавление каучукового компонента к битуму в количестве более 5 мас.% нецелесообразно, т.к. приводит к значительному увеличению пенетрации и температуры размягчения, что отрицательно скажется на полноте смешивания битума с каменным материалом и удобоукладываемости асфальтобетонной смеси при строительстве автодороги.

Таким образом, в предлагаемом изобретении расширен ассортимент органических растворителей для маслостойких сортов каучуков, которые используют для получения битумно-каучуковых вяжущих. Кроме того, улучшены экономические показатели процесса получения битумно-каучуковых вяжущих за счет использования органического растворителя, полученного из отработанных автомобильных шин, что также способствует решению важной экологической проблемы утилизации отходов резинотехнических изделий.

Похожие патенты RU2529552C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМНО-КАУЧУКОВОГО ВЯЖУЩЕГО 2007
  • Шарыпов Виктор Иванович
  • Береговцова Наталья Григорьевна
  • Барышников Сергей Викторович
  • Кузнецов Борис Николаевич
RU2330053C1
БИТУМНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2004
  • Брехман Александр Иосифович
  • Андреев Евгений Иванович
  • Семенов Андрей Сергеевич
RU2267506C1
КАТИОННАЯ БИТУМНАЯ ЭМУЛЬСИЯ ДЛЯ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА 2003
  • Илиополов С.К.
  • Мардиросова И.В.
  • Горелов С.В.
  • Каклюгин А.В.
  • Дьяков К.А.
  • Чубенко Е.Н.
  • Заднепровская И.А.
RU2241012C1
БИТУМНО-РЕЗИНОВАЯ КОМПОЗИЦИЯ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ 2007
  • Алексеенко Виктор Викторович
  • Кижняев Валерий Николаевич
  • Верещагин Леонтий Ильич
  • Житов Роман Георгиевич
  • Смирнов Александр Ильич
  • Митюгин Александр Викторович
RU2327719C1
Способ получения модифицированного битумного вяжущего 2019
  • Комаров Сергей Анатольевич
RU2703205C1
КОМПОЗИЦИОННОЕ РЕЗИНОБИТУМНОЕ ВЯЖУЩЕЕ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2016
  • Шабаев Сергей Николаевич
  • Иванов Сергей Александрович
  • Вахьянов Евгений Михайлович
RU2655334C2
ВЯЖУЩЕЕ ДЛЯ ДОРОЖНЫХ ПЛАСТОБЕТОНОВ 2009
  • Илиополов Сергей Константинович
  • Мардиросова Изабелла Вартановна
  • Черных Дмитрий Сергеевич
  • Булатов Динар Джавдатович
  • Каклюгин Александр Викторович
  • Чернов Сергей Анатольевич
  • Чан Нгок Хинг
  • Леконцев Евгений Валерьевич
RU2418019C1
ВЯЖУЩЕЕ ДЛЯ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА 1997
  • Илиополов Сергей Константинович
  • Андриади Юрий Георгиевич
  • Углова Евгения Владимировна
  • Мардиросова Изабелла Вартановна
  • Пронин Владимир Викторович
  • Меркулова Светлана Александровна
RU2119464C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКИХ БИТУМНО-КАУЧУКОВЫХ ВЯЖУЩИХ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ХОЛОДНЫХ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ 2000
  • Лаврухин В.П.
  • Олейников В.И.
RU2190579C2
АСФАЛЬТОБЕТОННАЯ СМЕСЬ 2008
  • Алексеенко Виктор Викторович
  • Кижняев Валерий Николаевич
  • Житов Роман Георгиевич
  • Митюгин Александр Викторович
RU2374198C1

Реферат патента 2014 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМНО-КАУЧУКОВОГО ВЯЖУЩЕГО

Изобретение относится к способу получения модифицированных битумных вяжущих, предназначенных для использования в дорожном, аэродромном, гидротехническом и других видах строительства. Вяжущее получают путем добавления к нефтяному битуму при нагревании 3,0-5,0 мас.% каучука, взятого в виде его раствора в органическом растворителе, содержащем не более 30 мас.% каучука маслостойких сортов, при этом в качестве органического растворителя используют фракцию жидких продуктов пиролиза автомобильных шин, кипящую выше 200°C. Результат заключается в расширении ассортимента органических растворителей для маслостойких каучуков, используемых для производства битумно-каучуковых вяжущих, и в улучшении экономических показателей процесса за счет использования органического растворителя, полученного из отработанных автомобильных шин. Полученное вяжущее также обладает улучшенными техническими характеристиками. 2 табл., 8 пр.

Формула изобретения RU 2 529 552 C1

Способ получения битумно-каучукового вяжущего путем добавления к нефтяному битуму при нагревании 3,0-5,0 мас.% каучука, взятого в виде его раствора в органическом растворителе, содержащем не более 30 мас.% каучука маслостойких сортов, остальное - органический растворитель, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя используют фракцию жидких продуктов пиролиза автомобильных шин, кипящую при температуре выше 200°C.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2529552C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМНО-КАУЧУКОВОГО ВЯЖУЩЕГО 2007
  • Шарыпов Виктор Иванович
  • Береговцова Наталья Григорьевна
  • Барышников Сергей Викторович
  • Кузнецов Борис Николаевич
RU2330053C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМНОГО ВЯЖУЩЕГО 1999
  • Паученко Е.В.
  • Лаврухин В.П.
  • Несмелов И.В.
  • Горожанкина Л.Я.
RU2162476C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМНО-КАУЧУКОВОГО ВЯЖУЩЕГО 1998
  • Кретов В.А.
  • Галиев Р.Г.
  • Мустафин Х.В.
  • Рязанов Ю.И.
  • Ухов Н.И.
  • Курочкин Л.М.
  • Фаирузов З.А.
  • Косоренков Д.И.
  • Лаврухин В.П.
RU2152412C1
Г.А.БОНЧЕНКО, "АСФАЛЬТОБЕТОН
Сдвигоустойчивость и технология модифицирования полимером", "Машиностроение", М., 1994, стр
Приспособление для записи звуковых явлений на светочувствительной поверхности 1919
  • Ежов И.Ф.
SU101A1
МАХОВИЧНЫЙ МЕХАНИЗМ С ПРИВОДНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ 1991
  • Юхневич Юрий Карлович[By]
  • Радыно Александр Эдуардович[By]
RU2054579C1
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БИТУМНО-КАУЧУКОВОГО ВЯЖУЩЕГО 2004
  • Калгин Юрий Иванович
  • Алферов Виктор Иванович
  • Михайлов Алексей Анатольевич
  • Строкин Александр Сергеевич
RU2270846C1
Установка для получения облицовочных камней 1986
  • Бабаян Зиза Асатуровна
SU1384393A1

RU 2 529 552 C1

Авторы

Шарыпов Виктор Иванович

Кеменев Николай Викторович

Барышников Сергей Викторович

Береговцова Наталья Григорьевна

Киселев Владимир Петрович

Кузнецов Борис Николаевич

Даты

2014-09-27Публикация

2013-04-30Подача