ПОЛИМЕРНО-БИТУМНОЕ ВЯЖУЩЕЕ Российский патент 2016 года по МПК C08L95/00 C08J11/24 

Описание патента на изобретение RU2573012C1

Изобретение относится к строительным материалам, а именно в строительстве верхних слоев дорожного полотна.

Известна полимерно-битумная композиция (патент РФ №2258721, МПК C08L 95/00, C09D 195/00, опубл. 20.08.2005), содержащая битум, дивинилстирольный термоэластопласт и пластификатор, дополнительно содержит антиоксидант, в качестве которого использована полиэтилсилоксановая жидкость. Технический результат, по свидетельствам авторов, достигается также за счет того, что при получении полимерно-битумной композиции исходное количество битума делится на две части, первую часть 10-60% от исходного количества предварительно нагретого битума с температурой не ниже 90°C смешивают с пластификатором с использованием высокооборотной мешалки в течение 10-30 минут, полученную смесь догревают до 110°C и вводят дивинилстирольный термоэластопласт и антиоксидант с последующей обработкой на оборудовании с высоким напряжением сдвига при одновременном нагревании до 140-165°C, полученную полимерно-битумную смесь вводят во вторую часть 40-90% от исходного количества битума и диспергируют до получения однородной массы. Данное техническое решение трудно применить в промышленных условиях ввиду того, что гомогенность (однородность) вяжущего существенно зависит от последовательности смешения компонентов и строгого выдерживания температурных и временных режимов. Это приводит к недостаточной повторяемости условий эксперимента в промышленных условиях и, соответственно, не обеспечивает стабильности качества продукции.

Известна композиция (патент РФ №2412223, МПК C08L 95/00, опубл. 20.02.2011), которая содержит битум и полимерный компонент, при этом в качестве битума используется битум кровельный и битум строительный, в качестве полимерного компонента - стирол-бутадиен-стирольный полимер линейного и/или радиального типа. При этом в технологическую цепь включен смеситель-гомогенизатор, отличающийся скоростью вращения ротора 800-10000 об/мин, с величиной капиллярных отверстий или зазора узких щелей - 100-800 мкм.

Предлагаемая технология получения полимерно-битумного вяжущего предусматривает внедрение дорогостоящего и сложного оборудования. При этом использование битума (строительный битум) и полимеров с высокой температурой размягчения существенно усложняет процесс приготовления вяжущего. Возможно забивание капилляров гомогенизатора. Строительный битум значительно хуже совмещается с полимерами типа стирол-бутадиен-стирол. Таким образом, предлагаемое техническое решение трудно реализовать без использования пластификаторов.

Известна композиция (патент РФ №2297990, МПК С04В 26/26, C08L 95/00, опубл. 27.04.2007), в состав которой, помимо битума, полимера и ПАВ, входит индустриальное масло. Использование индустриальных масел приводит к ускоренному старению композиций и требует дополнительных компонентов - ингибиторов окисления.

Наиболее близкой по компонентному составу (прототипом) к предлагаемому полимерно-битумному вяжущему может служить композиция (патент РФ №2138459, МПК С04В 26/00, C08L 95/00, E04D 5/00, опубл. 27.09.1999), содержащая отходы термопластичных полимеров 1,0-69 мас. %, отработанное минеральное масло 10-30 мас. %, битум - остальное.

Недостатком данной композиции является зависимость эксплуатационных характеристик вяжущего от соотношения полимер-пластификатор и необходимость обязательного присутствия последнего.

При этом свойства композиции существенно будут зависеть от качества и природы используемых отходов полимеров, что не обеспечивает постоянства эксплуатационных свойств предлагаемой композиции. По свидетельствам авторов нижний предел содержания пластификатора в композиции составляет 5%. Его количество в меньшей пропорции не позволит осуществить пластификацию битума. Превышение верхнего предела содержания пластификатора в композиции будет способствовать ухудшению адгезионных свойств материала. Кроме того, эксперименты показали, что известная композиция не соответствует требованиям ГОСТ Р 52056-2003.

Задачей изобретения является создание полимерно-битумного вяжущего с улучшенными эксплуатационными характеристиками и возможность использования отходов термопластичных полимеров типа полиэтилентерефталата. Полимерно-битумное вяжущее обладает улучшенными эксплуатационными характеристиками, соответствующими ГОСТ Р 52056-2003.

Техническим результатом по сравнению с прототипом является упрощение технологического процесса (нет высокооборотистых смесителей) и обеспечение однородности композиции. В разработанной композиции смешение ведут с помощью мешалки лопастного типа со скоростью вращения, не превышающей 60 об/мин. При этом нет необходимости измельчать гранулы полимера до указанных размеров, он свободно диспергируется в разогретом битуме, что является преимуществом, так как отпадает необходимость в дорогостоящем гомогенизаторе.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что полимерно-битумное вяжущее, включающее термопластичный полимер и битум, в качестве термопластичного полимера содержит полимерную добавку на основе модифицированного полиэтилентерефталата, полученную путем совместной термохимической деструкции смесей вторичного полиэтилентерефталата (в присутствии олигопропиленгликоля или глицерина) при следующем соотношении компонентов мас.%:

полимерная добавка на основе модифицированного полиэтилентерефталата - 6-9;

битум - остальное.

Предлагаемая композиция не содержит пластификатора, а улучшенная термостабильность полимерно-битумного вяжущего подтверждена экспериментальными данными (относительно малые изменения эксплуатационных показателей после прогрева).

В качестве полимерной добавки используются модифицированный полиэтилентерефталат (олигоэфирный модификатор), полученный путем термохимической деструкции смесей вторичного полиэтилентерефталата в присутствии олигопропиленгликоля или глицерина.

В качестве вторичного полиэтилентерефталата использовались измельченные бытовые бутылки. Полимерную добавку готовят в обогреваемом реакторе с мешалкой в среде инертного газа - азота. Сначала вторичный полиэтилентерефталат (измельченные отходы полиэтилентерефталата) и многоатомный спирт - олигопропиленгликоль (лапрол-202) в процентном соотношении ПЭТФ:олигопропиленгликоль 45:55 мас.% или олигопропилентриол (глицерин) в процентном соотношении ПЭТФ:олигопропилентриол 55:45 мас. % загружают в реактор, расплавляют, затем полученную смесь нагревают до температуры 240-260°C в течение 1-2 часов и после этого охлаждают до 20-25°C.

Таким образом было приготовлено две полимерные добавки: модифицированная полимерная добавка на основе продуктов термохимической деструкции вторичного полиэтилентерефталата в присутствии олигопропиленгликоля (лапрол-202) (далее полимерная добавка-1) с температурой каплепадения 97°C и модифицированная полимерная добавка на основе продуктов термохимической деструкции вторичного полиэтилентерефталата в присутствии олигопропилентриола (глицерин) (далее полимерная добавка-2) с температурой каплепадения 65°C.

Результаты испытаний полимерно-битумного вяжущего с использованием полимерных добавок в различных концентрационных пределах представлены в таблицах 1 и 2.

Предлагаемое изобретение решает следующие поставленные задачи:

- улучшение эксплуатационных характеристик полимерно-битумного вяжущего по сравнению с прототипом (патент РФ №2138459), соответствие нормам ГОСТ Р 52056-2003;

- улучшение технологического решения (отсутствие необходимости введения в технологическую цепочку высокооборотистых смесителей);

- улучшенная гомогенность (однородность) полимерно-битумного вяжущего без использования дополнительного оборудования для измельчения гранул полимерной добавки;

- улучшенная термостабильность (незначительные изменения показателей пенетрации и температуры размягчения по кольцу и шару после прогрева);

- отсутствие необходимости применения пластификатора;

- за счет процесса совместной химической деструкции вторичного полиэтилентерефталата в присутствии олигопропилендиола или глицерина решается проблема усреднения продукта, ввиду чего нет потребности в предварительной подготовке и сортировке полимеров;

- предлагаемый способ получения полимерных добавок решает важную экологическую проблему утилизации вторичных полиэтилентерефталатных отходов. Полученными полимерными добавками можно заменить дорогостоящий стирол-бутадиен-стирольный каучук;

- данное технологическое решение реализуемо в промышленном объеме.

Похожие патенты RU2573012C1

название год авторы номер документа
Асфальтобетонная смесь 2021
  • Воробьев Дмитрий Александрович
  • Борисенко Юрий Григорьевич
RU2777276C1
Полимерно-битумное вяжущее для дорожного покрытия и способ его получения 2016
  • Тыщенко Владимир Александрович
  • Мельников Валерий Николаевич
  • Зиновьева Людмила Владимировна
  • Тюкилина Полина Михайловна
  • Шейкина Наталья Александровна
  • Рудяк Константин Борисович
RU2639902C1
РЕМОНТНАЯ СМЕСЬ ДЛЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ 2022
  • Забазнов Юрий Сергеевич
  • Забазнов Вячеслав Юрьевич
RU2819692C2
Резино-полимерно-битумное вяжущее и способ его получения 2020
  • Степанов Валерий Федорович
  • Дубина Сергей Иванович
  • Жуков Сергей Николаевич
  • Джафаров Руслан Мамедсалимович
  • Сорокин Алексей Васильевич
  • Лобачев Владимир Александрович
  • Никольский Вадим Геннадиевич
  • Дударева Татьяна Владимировна
  • Красоткина Ирина Александровна
  • Кудрявцев Вячеслав Анатольевич
  • Безштанько Людмила Викторовна
RU2752619C1
МОДИФИКАТОР ОРГАНИЧЕСКОГО ВЯЖУЩЕГО 2014
  • Лысенко Алексей Георгиевич
  • Плешаков Николай Олегович
RU2583016C2
ПОЛИМЕРНО-БИТУМНЫЙ ВЯЖУЩИЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2009
  • Кременецкая Елена Васильевна
  • Горячев Максим Валерьевич
  • Игошин Юрий Геннадьевич
  • Коробицын Алексей Юрьевич
RU2412223C2
Полимерно-битумное вяжущее для дорожного покрытия 2021
  • Веснин Роман Леонидович
  • Шабардина Анастасия Михайловна
RU2763726C1
Эластомерный модификатор нефтяных битумов и эластомерно-битумное вяжущее на его основе 2019
  • Шаховец Сергей Евгеньевич
RU2701026C1
ПОЛИМЕРНО-БИТУМНОЕ ВЯЖУЩЕЕ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2012
  • Высоцкая Марина Алексеевна
  • Русина Светлана Юрьевна
  • Кузнецов Дмитрий Алексеевич
  • Ядыкина Валентина Васильевна
  • Спицына Наталья Германовна
  • Лобач Анатолий Степанович
RU2496812C1
Полимерно-битумное вяжущее и способ его получения 2021
  • Кемалов Алим Фейзрахманович
  • Брызгалов Николай Иннокентьевич
  • Кемалов Руслан Алимович
  • Валиев Динар Зиннурович
  • Риффель Данил Владимирович
  • Ахметзянов Рустам Русланович
RU2786861C1

Реферат патента 2016 года ПОЛИМЕРНО-БИТУМНОЕ ВЯЖУЩЕЕ

Изобретение относится к полимерно-битумным вяжущим, содержащим битум нефтяной дорожный и термопластичную полимерную добавку на основе модифицированного полиэтилентерефталата, которые применяются в строительстве верхних слоев дорожного полотна. В качестве термопластичного полимера оно содержит полимерную добавку на основе модифицированного полиэтилентерефталата, полученную путем совместной термохимической деструкции вторичного полиэтилентерефталата в присутствии олигопропиленгликоля или глицерина. Соотношение компонентов следующее, мас.%: полимерная добавка - 6-9, битум - остальное. Результатом является улучшение эксплуатационных характеристик полимерно-битумного вяжущего. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Формула изобретения RU 2 573 012 C1

1. Полимерно-битумное вяжущее, включающее термопластичный полимер и битум, отличающееся тем, что в качестве термопластичного полимера оно содержит полимерную добавку на основе модифицированного полиэтилентерефталата, полученную путем совместной термохимической деструкции вторичного полиэтилентерефталата в присутствии олигопропиленгликоля или глицерина, при следующем соотношении компонентов мас.%:
полимерная добавка на основе модифицированного полиэтилентерфталата 6-9
битум остальное.

2. Полимерно-битумное вяжущее по п.1, отличающееся тем, что в качестве исходного вторичного полиэтилентерефталата используют бытовые отходы полиэтилентерефталата.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2016 года RU2573012C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНО-БИТУМНОЙ КОМПОЗИЦИИ 2004
  • Миронов Вячеслав Александрович
  • Сульман Эсфирь Михайловна
  • Кукушкин Виктор Александрович
  • Тямина Ирина Юрьевна
  • Тимофеев Александр Геннадьевич
  • Сульман Михаил Геннадьевич
RU2276116C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ БИТУМ-ПОЛИМЕРНОЙ КОМПОЗИЦИИ 2005
  • Миронов Вячеслав Александрович
  • Сульман Эсфирь Михайловна
  • Кукушкин Виктор Александрович
  • Тямина Ирина Юрьевна
  • Тимофеев Александр Геннадьевич
  • Сульман Михаил Геннадьевич
RU2281963C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТАДИИ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА 2011
  • Дворко Игорь Михайлович
  • Плаксин Александр Львович
  • Панфилов Дмитрий Александрович
  • Трикозов Виктор Михайлович
  • Москалев Евгений Владимирович
RU2496805C2
Вяжущее для дорожных термопластичных бетонов 1974
  • Ставицкий Виктор Дмитриевич
SU585199A1
WO 2013118057 A1, 15.08.2013
US 5948934 A1, 07.09.1999.

RU 2 573 012 C1

Авторы

Сыроежко Александр Михайлович

Васильев Валентин Всеволодович

Урчева Юлия Александровна

Герасимов Андрей Михайлович

Майданова Наталья Васильевна

Панфилов Дмитрий Александрович

Дворко Игорь Михайлович

Флисюк Олег Михайлович

Лукьянов Николай Владимирович

Даты

2016-01-20Публикация

2015-01-19Подача