КОМПОЗИЦИЯ БИТУМ/ПОЛИМЕР, ОБЛАДАЮЩАЯ УЛУЧШЕННЫМИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫМИ МЕХАНИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ Российский патент 2019 года по МПК C08L95/00 C08L9/06 C08L23/08 C08L53/02 C08K3/06 C08J3/20 C09K3/10 C09D195/00 C08J5/22 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[001] Настоящее изобретение относится к сфере битумов. Говоря более конкретно, оно относится к композициям битум/полимер, обладающим улучшенными низкотемпературными механическими свойствами.

[002] Изобретение также относится к использованию данных композиций в сферах дорожных областей применения, в частности, при изготовлении дорожных вяжущих веществ, таких как горячие битумные смеси, холодные битумные смеси или поверхностные покрытия, и в сферах промышленных областей применения, например, при изготовлении внутренних и внешних покрытий.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[003] К улучшению механических, эластических и/или реологических свойств битумных композиций относятся многочисленные исследования. Композиции битум/полимер, демонстрирующие улучшенные свойства, а также способ их получения широко описывались в литературе.

[004] В числе полимеров, добавляемых к битумам, как это известно, в особенности эффективными являются статистические или блочные сополимеры стирола и сопряженного диена, а, в частности, стирола и бутадиена и стирола и изопрена, поскольку они очень просто примешиваются к битумам и придают им превосходные механические и динамические свойства, а, в частности, очень хорошие вязкоэластические свойства.

[005] В дополнение к этому, как это известно, стабильность композиций битум/полимер может быть улучшена в результате химического сочетания полимера с битумом. Данное химическое сочетание, обычно проводимое в результате сшивания полимера, дополнительно делает возможным расширение диапазона использования композиций битум/полимер. В качестве примера способа, включающего статистический или блочный сополимер стирола и сопряженного диена, сшитый при использовании серы, могут быть упомянуты документы FR 2 376 188, FR 2 429 241, FR 2 528 439 и EP 0 360 656. Документ FR 2 528 439 относится, в частности, к сшиванию при использовании полисульфида. В документе ЕР 0 360 656 описывается использование донирующего серу ускорителя вулканизации, использующегося индивидуально или в комбинации с химически несвязанной серой и/или полисульфидом или ускорителем вулканизации, не донирующим серу.

[006] Данные композиции битум/полимер используют при получении вяжущих веществ для различных поверхностных покрытий, а, в частности, в качестве дорожных поверхностных покрытий, при том условии, что данные композиции будут демонстрировать в комбинации определенное количество механических и/или динамических характеристик. Оптимизированные механические характеристики, такие как низкотемпературные механические свойства, играют в особенности критическую роль для областей применения в дорожных покрытиях.

[007] В патенте ЕР 0 739 386 описываются композиции битум/полимер, содержащие эластомер и специфический функционализованный полиолефин. Как это продемонстрировали авторы, такая комбинация делает возможным улучшение консистентности, восприимчивости к тепловым воздействиям и механических свойств при растяжении у композиций битум/сшитый полимер.

[008] В контексте исследований компании заявителя она заинтересовалась улучшением низкотемпературных механических свойств композиций битум/полимер, предпочтительно композиций битум/сшитый полимер, без ущерба для других механических свойств, в частности, консистентности.

[009] Настоящее изобретение направлено на получение композиций битум/полимер, демонстрирующих характеристики стойкости к растрескиванию, в частности, температуру разрушения по Фраассу в соответствии со стандартом EN 12593, меньшую или равную - 11°С, более предпочтительно меньшую или равную - 13°С.

[010] Еще одна цель изобретения заключается в улучшении характеристик стойкости к растрескиванию, в частности, температуры разрушения по Фраассу, без ущерба для консистентности композиций битум/полимер, соответствующих предшествующему уровню техники.

[0011] Еще одна цель изобретения заключается в предложении простого способа получения композиций битум/полимер, стойкость к растрескиванию у которых является улучшенной.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0012] В соответствии с изобретением достижения цели изобретения добиваются при использовании композиций битум/полимер, содержащих битум, эластомер и олефиновое полимерное вспомогательное вещество, функционализованное при использовании, по меньшей мере, глицидильных функциональных групп. Битум содержит, по меньшей мере:

- первую битумную основу, демонстрирующую характеристическую стабильность S, большую, чем 2,5, и/или степень пептизации S_a, большую, чем 0,60, и

- вторую битумную основу, демонстрирующую характеристическую стабильность S, меньшую или равную 2,50, и/или степень пептизации S_a, меньшую или равную 0,60,

при этом упомянутые величины S и S_a измеряют в соответствии со стандартом ASTM D 7157-12.

[0013] В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления первая битумная основа демонстрирует характеристическую стабильность S, большую, чем 3,0, и/или степень пептизации S_a, большую, чем 0,65, а вторая битумная основа демонстрирует характеристическую стабильность S, меньшую или равную 3,0, и/или степень пептизации S_a, меньшую или равную 0,65, при этом упомянутые величины S и S_a измеряют в соответствии со стандартом ASTM D 7157-12.

[0014] В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления первая битумная основа демонстрирует характеристическую стабильность S, большую, чем 3,5, и/или степень пептизации S_a, большую, чем 0,7, а вторая битумная основа демонстрирует характеристическую стабильность S, меньшую или равную 3,5, и/или степень пептизации S_a, меньшую или равную 0,70, при этом упомянутые величины S и S_a измеряют в соответствии со стандартом ASTM D 7157-12.

[0015] В соответствии с одним конкретным вариантом осуществления массовый процентный уровень содержания второй битумной основы по отношению к совокупной массе упомянутой композиции является меньшим или равным 50%, предпочтительно находящимся в диапазоне от 25% до 50%, а более предпочтительно от 25% до 40%.

В соответствии с еще одним конкретным вариантом осуществления первую битумную основу выбирают из остатков от прямой и/или вакуумной перегонки нефти, при этом упомянутые остатки необязательно являются продутыми и/или деасфальтированными.

[0016] В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления первую битумную основу выбирают из остатков (ВО) от вакуумной перегонки атмосферных остатков, возникающих при прямой перегонке нефти. По причинам упрощения их называют вакуумными остатками (ВО).

[0017] В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления вторую битумную основу выбирают из продуктов, получающихся в результате при висбрекинге остатков от вакуумной перегонки, при этом упомянутые остатки от вакуумной перегонки (ВО) возникают при вакуумной перегонке атмосферных остатков, получающихся в результате при прямой перегонке нефти. По причинам упрощения их называют остатками от вакуумной перегонки после висбрекинга.

[0018] В соответствии с одной альтернативной формой битумно-полимерная композиция содержит от 0,05% до 15% (масс.), предпочтительно от 0,1% до 5% (масс.), а более предпочтительно от 0,1% до 2% (масс.), олефинового полимерного вспомогательного вещества по отношению к совокупной массе упомянутой композиции.

[0019] В соответствии с одним предпочтительным конкретным вариантом осуществления олефиновое полимерное вспомогательное вещество выбирают из группы, состоящей из:

(а) статистических или блочных, предпочтительно статистических, сополимеров этилена и мономера, выбираемого из глицидилакрилата и глицидилметакрилата, содержащих от 50% до 99,7% (масс.), предпочтительно от 60% до 95% (масс.), а более предпочтительно от 60% до 90% (масс.), этилена;

(b) статистических или блочных, предпочтительно статистических, терполимеров этилена, мономера А, выбираемого из винилацетата и С₁-С₆ алкилакрилатов или -метакрилатов, и мономера В, выбираемого из глицидилакрилата и глицидилметакрилата, содержащих от 0,5% до 40% (масс.), предпочтительно от 5% до 35% (масс.), а более предпочтительно от 10% до 30% (масс.), звеньев, получающихся в результате из мономера А, и от 0,5% до 15% (масс.), а предпочтительно от 2,5% до 15% (масс.), звеньев, получающихся в результате из мономера В, при этом остальная часть образуется из звеньев, получающихся в результате из этилена; и

(с) сополимеров, получающихся в результате при прививке мономера В, выбираемого из глицидилакрилата и глицидилметакрилата, на подложку, состоящую из полимера, выбираемого из полиэтиленов, в частности, полиэтиленов низкой плотности, полипропиленов, статистических или блочных, предпочтительно статистических, сополимеров этилена и винилацетата и статистических или блочных, предпочтительно статистических, сополимеров этилена и С₁-С₆ алкилакрилата или -метакрилата, содержащих от 40% до 99,7% (масс.), а предпочтительно от 50% до 99% (масс.), этилена, при этом упомянутые привитые сополимеры содержат от 0,5% до 15% (масс.), а предпочтительно от 2,5% до 15% (масс.) привитых звеньев, получающихся в результате из мономера В.

[0020] В соответствии с одной предпочтительной альтернативной формой олефиновое полимерное вспомогательное вещество выбирают из статистических или блочных, предпочтительно статистических, терполимеров этилена, мономера А, выбираемого из винилацетата и С₁-С₆ алкилакрилатов или -метакрилатов, и мономера В, выбираемого из глицидилакрилата и глицидилметакрилата, содержащих от 0,5% до 40% (масс.), предпочтительно от 5% до 35% (масс.), а более предпочтительно от 10% до 30% (масс.), звеньев, получающихся в результате из мономера А, и от 0,5% до 15% (масс.), а предпочтительно от 2,5% до 15% (масс.), звеньев, получающихся в результате из мономера В, при этом остальная часть образуется из звеньев, получающихся в результате из этилена.

[0021] В выгодном случае олефиновое полимерное вспомогательное вещество выбирают из статистических терполимеров этилена, мономера А, выбираемого из С₁-С₆ алкилакрилатов или -метакрилатов, и мономера В, выбираемого из глицидилакрилата и глицидилметакрилата, содержащих от 0,5% до 40% (масс.), предпочтительно от 5% до 35% (масс.), а более предпочтительно от 10% до 30% (масс.), звеньев, получающихся в результате из мономера А, и от 0,5% до 15% (масс.), а предпочтительно от 2,5% до 15% (масс.), звеньев, получающихся в результате из мономера В, при этом остальная часть образуется из звеньев, получающихся в результате из этилена.

[0022] В соответствии с одним конкретным вариантом осуществления битумно-полимерная композиция содержит от 0,5% до 10% (масс.), предпочтительно от 1% до 6% (масс.), а более предпочтительно от 1,5% до 4% (масс.), эластомера по отношению к совокупной массе упомянутой композиции.

[0023] В соответствии с одним предпочтительным конкретным вариантом осуществления эластомер выбирают из статистических или блочных сополимеров моновинилароматического углеводорода и сопряженного диена.

[0024] В соответствии с одним конкретным вариантом осуществления эластомер включает от 5% до 50% (масс.), предпочтительно от 15% до 40% (масс.), моновинилароматического углеводорода.

[0025] В выгодном случае эластомер выбирают из статистических или блочных сополимеров стирола и сопряженного диена, предпочтительно бутадиена.

[0026] В соответствии с одной альтернативной формой эластомер выбирают из статистических или блочных сополимеров стирола и бутадиена, включающих от 50% до 95%, а говоря более конкретно, от 60% до 95% (масс.), звеньев, получающихся в результате из бутадиена. В дополнение к этому, доля содержащих 1,2-двойную связь звеньев, получающихся в результате из бутадиена, в выгодном случае может находиться в диапазоне от 12% до 50%. Эластомер может, например, представлять собой сополимер стирол/бутадиен, относящийся к типу с высоким уровнем содержания винила, другими словами, характеризующийся уровнем содержания 1,2-двойных связей, получающихся в результате из бутадиена, большим, чем 20% (масс.) от упомянутого сополимера.

[0027] В соответствии с одной альтернативной формой среднемассовая молекулярная масса эластомера находится в диапазоне от 10000 до 600000 дальтонов, предпочтительно от 30000 до 400000 дальтонов.

[0028] В соответствии с одним конкретным вариантом осуществления эластомер выбирают из эластомеров, сшиваемых при использовании серы.

[0029] В соответствии с еще одним конкретным вариантом осуществления эластомер выбирают из термосшиваемых эластомеров, другими словами, эластомеров, которые могут быть сшиты в отсутствие сшивателя (или агента химического сочетания), при этом необходимо понимать то, что один и тот же эластомер может быть как сшиваемым при использовании серы, так и термосшиваемым. Может быть упомянут документ WO2011013073, процитированный в качестве примера и/или включенный посредством ссылки в настоящую патентную заявку, в котором описываются способ термического сшивания, а также термосшиваемые эластомеры.

[0030] В соответствии с изобретением достижения цели изобретения также добиваются и при использовании способа получения композиции битум/полимер. Способ получения включает введение в контакт, при этом операцию проводят при температурах в диапазоне от 100°С до 200°С, предпочтительно от 150°С до 200°С, а более предпочтительно от 160°С до 200°С, и при перемешивании в течение периода времени, составляющего, по меньшей мере, 10 минут, предпочтительно находящегося в диапазоне от 1 часа до 10 часов, а более предпочтительно от 2 часов до 6 часов:

- битума,

- от 0,5% до 10% (масс.), предпочтительно от 1% до 6% (масс.), а более предпочтительно от 1,5% до 4% (масс.), эластомера,

- от 0,05% до 15% (масс.), предпочтительно от 0,1% до 5% (масс.), а более предпочтительно от 0,1% до 2% (масс.), олефинового полимерного вспомогательного вещества,

при этом упомянутый битум, упомянутый эластомер и упомянутое олефиновое полимерное вспомогательное вещество представляют собой то, что было определено выше.

[0031] В соответствии с одной разработкой эластомер выбирают из эластомеров, сшиваемых при использовании серы. Способ дополнительно включает сшивание эластомера при использовании донирующего серу агента сочетания, добавляемого в количестве, способном обеспечить получение от 0,1% до 20% (масс.) свободной серы по отношению к массе эластомера, сшиваемого при использовании серы, в композиции битум/полимер.

[0032] В выгодном случае агент сочетания, донирующий серу, выбирают из группы, состоящей из элементарной серы, гидрокарбилполисульфидов, ускорителей вулканизации, донирующих серу, и смесей таких продуктов друг с другом и/или с ускорителями вулканизации, не донирующими серу.

[0033] Изобретение также относится к использованию описанной выше композиции битум/полимер для получения герметичного покрытия, пленочной гидроизоляции или уплотняющего покрытия.

[0034] Достижения цели изобретения также добиваются и при использовании вяжущего вещества битум/полимер, содержащего определенную выше композицию битум/полимер.

[0035] В частности, достижения цели изобретения добиваются при использовании асфальта, содержащего описанное выше вяжущее вещество битум/полимер и неорганические и/или синтетические наполнители, такие как мелочь, песок или высевки щебня.

[0036] В соответствии с изобретением достижения цели изобретения также добиваются и при использовании битумной смеси, содержащей описанное выше вяжущее вещество битум/полимер, заполнители и необязательно неорганические и/или синтетические наполнители, предпочтительно выбираемые из мелочи, песка, высевков щебня или размолотых продуктов вторичного использования.

[0037] Изобретение также относится к использованию описанного выше вяжущего вещества битум/полимер для получения поверхностного покрытия, горячей битумной смеси, холодной битумной смеси, битумной смеси холодного разлива, гравийной эмульсии или верхнего слоя дорожного покрытия, при этом упомянутое вяжущее вещество объединяют с заполнителями и/или размолотыми продуктами вторичного использования.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0038] Другие преимущества и характеристики будут проявляться более ясно после ознакомления с описанием изобретения, которое будет следовать далее, конкретные варианты осуществления изобретения в котором приводятся в качестве неограничивающих примеров.

[0039] В соответствии с одним конкретным вариантом осуществления композицию битум/полимер получают в результате введения в контакт:

- битума,

- от 0,5% до 10% (масс.), предпочтительно от 1% до 6% (масс.), а более предпочтительно от 1,5% до 4% (масс.), эластомера,

- от 0,05% до 15% (масс.), предпочтительно от 0,1% до 5% (масс.), а более предпочтительно от 0,1% до 2% (масс.), олефинового полимерного вспомогательного вещества.

Массовые процентные уровни содержания рассчитывают по отношению к совокупной массе упомянутой композиции.

Операцию проводят при температурах в диапазоне от 100°С до 200°С, предпочтительно от 150°С до 200°С, а более предпочтительно от 160°С до 200°С, и при перемешивании в течение периода времени, составляющего, по меньшей мере, 10 минут, предпочтительно находящегося в диапазоне от 1 часа до 10 часов, а более предпочтительно от 2 часов до 6 часов.

[0040] Как это обнаружила компания заявителя, использование специфического битума в комбинации со специфическим полимерным вспомогательным веществом при получении композиций битум/полимер делает возможным удивительное улучшение характеристик стойкости к растрескиванию у упомянутой композиции битум/полимер. Это обуславливается тем, что компания заявителя продемонстрировала специфический синергетический эффект, индуцированный совместным использованием специфического битума и специфического полимерного вспомогательного вещества.

[0041] Термин «битум» понимается как обозначение состава, полученного при использовании одной или нескольких битумных основ.

[0042] Битумные основы, соответствующие настоящему изобретению, выбирают из битумных основ, возникающих при переработке сырой нефти, в частности, битумных основ, содержащих асфальтены. Битумные основы могут быть получены при использовании обычных способов изготовления битумов на нефтеперерабатывающем предприятии. Битумные основы, соответствующие остаткам от прямой перегонки и/или остаткам от вакуумной перегонки нефти, в частности, выделяют. В частности, стандартным является проведение вакуумной перегонки атмосферных остатков, возникающих при атмосферной перегонке сырой нефти. Данный способ изготовления, следовательно, соответствует последовательности из атмосферной перегонки и вакуумной перегонки, при этом исходное сырье, подаваемое на вакуумную перегонку, соответствует атмосферному остатку. Данные вакуумные остатки, получающиеся в результате из вакуумной перегонной колонны, также могут быть использованы в качестве битумных основ. В дополнение к этому, данные остатки необязательно могут быть подвергнуты воздействию других обработок в целях модифицирования их механических свойств, в частности, их консистентности. В качестве примера могут быть упомянуты способы продувки и деасфальтизации, широко описанные в литературе.

[0043] Также может быть упомянут висбрекинг, соответствующий способу превращения, в котором используют реакции термического крекинга при отсутствии подачи водорода. Висбрекинг остатков от перегонки нефти составляет дополнительную обработку данных остатков, способную обеспечить получение битумной основы.

[0044] В соответствии с одной конкретной формой изобретения битум содержит, по меньшей мере, одну первую битумную основу и, по меньшей мере, одну вторую битумную основу, при этом упомянутые первая и вторая битумные основы демонстрируют различные характеристики стабильности и/или ароматичности асфальтенов. Битум в выгодном случае содержит, по меньшей мере, одну первую битумную основу и одну вторую битумную основу. Битум предпочтительно образован из, по меньшей мере, одной первой битумной основы и одной второй битумной основы. Могут быть использованы две и более вторые битумные основы. Также может быть использовано и несколько первых битумных основ, в частности, в целях подстраивания консистентности битума, в особенности проницаемости иглы при 25°С в соответствии со стандартом EN1426.

[0045] Первая и вторая битумные основы могут относиться к твердой марке и мягкой марке. Первую и вторую битумные основы в выгодном случае выбирают из дорожных битумов марок в диапазоне от 10/20 до 160/220 и специальных битумов всех марок.

[0046] В частности, битум, соответствующий изобретению, содержит, по меньшей мере:

- первую битумную основу, демонстрирующую характеристическую стабильность S, большую, чем 2,5, и/или степень пептизации S_a, большую, чем 0,60, и

- вторую битумную основу, демонстрирующую характеристическую стабильность S, меньшую или равную 2,50, и/или степень пептизации S_a, меньшую или равную 0,60.

По ходу всего изложения настоящей патентной заявки величины S и S_a измеряют в соответствии со стандартом ASTM D 7157-12.

[0047] В способе измерения характеристической стабильности, соответствующем стандарту ASTM D7157-12, получают количественные параметры характеристической стабильности S остатков от перегонки нефти, содержащей асфальтены. Данная стабильность S зависит от ароматической природы асфальтенов, показателем чего является величина S_a, и от ароматической природы среды, показателем чего является величина S₀. Таким образом, данный способ делает возможным получение характеристик нефтяных фракций, получающихся в результате при осуществлении способа перегонки нефти. Данный способ делает возможным, в частности, дифференцирование остатков от перегонки нефти в зависимости от их характеристической стабильности S и от ароматической природы асфальтенов, что количественно характеризует степень пептизации асфальтенов S_a.

[0048] Минимальное значение величины S составляет 1. Данное значение 1 указывает на высокую нестабильность при наличии сильной тенденции у асфальтенов к осаждению. Чем большей будет величина S, тем более стабильной будет битумная основа при наличии небольшой тенденции у асфальтенов к осаждению.

[0049] Величина S_a относится к длине и к количеству ароматических цепей в асфальтенах. Чем большей будет величина S_a, тем больше асфальтены в битумной основе могут быть пептизированы в коллоидальной системе.

[0050] Битум, соответствующий изобретению, содержит предпочтительно, по меньшей мере:

- первую битумную основу, демонстрирующую характеристическую стабильность S, большую, чем 2,5, и степень пептизации S_a, большую, чем 0,60, и

- вторую битумную основу, демонстрирующую характеристическую стабильность S, меньшую или равную 2,50, и степень пептизации S_a, меньшую или равную 0,60.

[0051] В соответствии с одной предпочтительной альтернативной формой первая битумная основа демонстрирует характеристическую стабильность S, большую, чем 3,0, и/или степень пептизации S_a, большую, чем 0,65, а вторая битумная основа демонстрирует характеристическую стабильность S, меньшую или равную 3,0, и/или степень пептизации S_a, меньшую или равную 0,65. В выгодном случае первая битумная основа демонстрирует характеристическую стабильность S, большую, чем 3,0, и степень пептизации S_a, большую, чем 0,65, а вторая битумная основа демонстрирует характеристическую стабильность S, меньшую или равную 3,0, и степень пептизации S_a, меньшую или равную 0,65.

[0052] В соответствии с еще одной альтернативной формой первая битумная основа демонстрирует характеристическую стабильность S, большую, чем 3,5, и/или степень пептизации S_a, большую, чем 0,7, а вторая битумная основа демонстрирует характеристическую стабильность S, меньшую или равную 3,5, и/или степень пептизации S_a, меньшую или равную 0,70. В выгодном случае первая битумная основа демонстрирует характеристическую стабильность S, большую, чем 3,5, и степень пептизации S_a, большую, чем 0,7, а вторая битумная основа демонстрирует характеристическую стабильность S, меньшую или равную 3,5, и степень пептизации S_a, меньшую или равную 0,70.

[0053] В соответствии с одним конкретным вариантом осуществления первую битумную основу выбирают из остатков от прямой и/или вакуумной перегонки нефти, при этом упомянутые остатки необязательно являются продутыми и/или деасфальтированными.

[0054] В выгодном случае первую битумную основу выбирают из остатков (ВО) от вакуумной перегонки атмосферных остатков, возникающих при прямой перегонки нефти.

В соответствии с одним конкретным вариантом осуществления вторую битумную основу предпочтительно выбирают из продуктов, получающихся в результате при висбрекинге остатков от вакуумной перегонки, при этом упомянутые остатки от вакуумной перегонки возникают при вакуумной перегонке атмосферных остатков, получающихся в результате при прямой перегонке нефти.

[0055] Операции висбрекинга заключаются в термическом крекинге тяжелых фракций при температурах в диапазоне от 450°С до 460°С при отсутствии подачи водорода. Данные продукты, получающиеся в результате при висбрекинге остатков от вакуумной перегонки, содержат асфальтены, которые являются нестабильными в коллоидальном состоянии в сопоставлении с обычными битумами, получающимися в результате при прямой перегонке нефти (атмосферной и/или вакуумной). Данная нестабильность асфальтенов в общем случае отражается в ухудшении низкотемпературных эксплуатационных характеристик. Как это также известно, на присутствие подвергнутых висбрекингу остатков от вакуумной перегонки возлагается ответственность за внешний вид, описывающийся щелями, расщелинами, трещинами, мелкими трещинами и/или разрезами, в частности, у дорожных покрытий, использующих такие битумные основы, получающиеся в результате из подвергнутых висбрекингу остатков от вакуумной перегонки.

[0056] Массовый процентный уровень содержания второй битумной основы по отношению к совокупной массе упомянутой композиции в выгодном случае является меньшим или равным 50%, предпочтительно находящимся в диапазоне от 25% до 50%, а более предпочтительно от 25% до 40%.

[0057] В случае содержания в битуме более, чем одной второй основы массовый процентный уровень содержания будет рассчитываться по отношению к сумме количеств вторых битумных основ и предпочтительно не будет превышать более, чем 50% (масс.), более предпочтительно более, чем 25% (масс.), от совокупной массы упомянутой композиции битум/полимер.

[0058] Олефиновое полимерное вспомогательное вещество предпочтительно выбирают из группы, состоящей из (а) сополимеров этилен/глицидил(мет)акрилат; (b) терполимеров этилен/мономер А/мономер В и (с) сополимеров, получающихся в результате при прививке мономера В на полимерную подложку.

(а) Сополимеры этилен/глицидил(мет)акрилат в выгодном случае выбирают из статистических или блочных, предпочтительно статистических, сополимеров этилена и мономера, выбираемого из глицидилакрилата и глицидилметакрилата, содержащих от 50% до 99,7% (масс.), предпочтительно от 60% до 95% (масс.), а более предпочтительно от 60% до 90% (масс.), этилена.

(b) Терполимеры в выгодном случае выбирают из статистических или блочных, предпочтительно блочных, терполимеров этилена, мономера А и мономера В.

Мономер А выбирают из винилацетата и С₁-С₆ алкилакрилатов или -метакрилатов.

Мономер В выбирают из глицидилакрилата и глицидилметакрилата.

Терполимеры этилен/мономер А/мономер В содержат от 0,5% до 40% (масс.), предпочтительно от 5% до 35% (масс.), а более предпочтительно от 10% до 30% (масс.), звеньев, получающихся в результате из мономера А, и от 0,5% до 15% (масс.), а предпочтительно от 2,5% до 15% (масс.), звеньев, получающихся в результате из мономера В, при этом остальная часть образуется из звеньев, получающихся в результате из этилена.

(с) Сополимеры получают в результате при прививке мономера В, выбираемого из глицидилакрилата и глицидилметакрилата, на полимерную подложку. Полимерная подложка состоит из полимера, выбираемого из полиэтиленов, в частности, полиэтиленов низкой плотности, полипропиленов, статистических или блочных, предпочтительно статистических, сополимеров этилена и винилацетата и статистических или блочных, предпочтительно статистических, сополимеров этилена и С₁-С₆ алкилакрилата или -метакрилата, содержащих от 40% до 99,7% (масс.), а предпочтительно от 50% до 99% (масс.), этилена. Упомянутые привитые сополимеры содержат от 0,5% до 15% (масс.), предпочтительно от 2,5% до 15% (масс.), привитых звеньев, получающихся в результате из мономера В.

Олефиновое полимерное вспомогательное вещество предпочтительно выбирают из описанных выше терполимеров (b) этилен/мономер А/мономер В.

[0059] В выгодном случае олефиновое полимерное вспомогательное вещество выбирают из статистических терполимеров этилена, мономера А, выбираемого из С₁-С₆ алкилакрилатов или -метакрилатов, и мономера В, выбираемого из глицидилакрилата и глицидилметакрилата, содержащих от 0,5% до 40% (масс.), предпочтительно от 5% до 35% (масс.), а более предпочтительно от 10% до 30% (масс.), звеньев, получающихся в результате из мономера А, и от 0,5% до 15% (масс.), а предпочтительно от 2,5% до 15% (масс.), звеньев, получающихся в результате из мономера В, при этом остальная часть образуется из звеньев, получающихся в результате из этилена.

[0060] Эластомер может быть выбран из полибутадиена, полиизопрена, полихлоропрена, сополимеров бутадиен/изопрен, полинорборнена, полиизобутилена, бутилкаучука, полиэтилена высокой плотности, полиэтилена низкой плотности, полипропилена, полибутена, статистических сополимеров этилен/пропилен (ЭП), статистических терполимеров этилен/пропилен/диен (ЭПДМ), сополимеров этилен/стирол или сополимеров этилен/бутен/стирол.

[0061] Эластомер в выгодном случае выбирают из статистических или блочных сополимеров моновинилароматического углеводорода и сопряженного диена.

[0062] Эластомер предпочтительно содержит от 5% до 50% (масс.), а более предпочтительно от 15% до 40% (масс.), моновинилароматического углеводорода.

[0063] Эластомер в выгодном случае выбирают из статистических или блочных сополимеров стирола и сопряженного диена.

[0064] Среднемассовая молекулярная масса эластомера в выгодном случае находится в диапазоне от 10000 до 600000 дальтонов, предпочтительно от 30000 до 400000 дальтонов.

[0065] Эластомер в выгодном случае выбирают из статистических или блочных сополимеров стирола и сопряженного диена, такого как бутадиен, изопрен, хлоропрен, карбоксилированный бутадиен или карбоксилированный изопрен. Предпочтительно будут выбраны статистические или блочные сополимеры стирола и бутадиена.

[0066] Эластомер может состоять из одного или нескольких сополимеров, выбираемых из блочных сополимеров, при наличии или в отсутствие случайно расположенного нежесткого соединения, стирола и бутадиена, стирола и изопрена, стирола и хлоропрена, стирола и карбоксилированного бутадиена или стирола и карбоксилированного изопрена.

[0067] Предпочтительно сополимер стирола и сопряженного диена выбирают из двух- или трехблочных сополимеров стирола и бутадиена, стирола и изопрена, стирола и карбоксилированного бутадиена или стирола и карбоксилированного изопрена, которые характеризуются уровнями содержания стирола и среднемассовыми молекулярными массами, находящимися в пределах определенных выше диапазонов.

[0068] В соответствии с одним конкретным вариантом осуществления композицией является композиция битум/сшитый полимер.

[0069] Эластомер выбирают из эластомеров, сшиваемых при использовании серы. Сшиваемый при использовании серы эластомер, использующийся для получения композиций битум/полимер, в упомянутых композициях является случайно сшитым. Способ изготовления, следовательно, включает дополнительную стадию сшивания, включающую агент сочетания, донирующий серу. После этого композиция содержит агент сочетания, донирующий серу, в количестве, способном обеспечить получение свободного количества серы. Количество серы в общем случае представляет от 0,1% до 20% (масс.), а предпочтительно от 1% до 10% (масс.), от сшиваемого при использовании серы эластомера в композиции битум/полимер.

[0070] В соответствии с одним конкретным вариантом осуществления способ изготовления композиции битум/сшитый полимер включает, например, следующие далее последовательные стадии:

- битум, эластомер, сшиваемый при использовании серы, и олефиновое полимерное вспомогательное вещество вводят в реактор,

- смесь перемешивают вплоть до получения гомогенной смеси и нагревают при температуре в диапазоне от 100°С до 200°С, предпочтительно от 150°С до 200°С, а более предпочтительно от 160°С до 200°С, в течение периода времени, составляющего, по меньшей мере, 10 минут, предпочтительно находящегося в диапазоне от 1 часа до 10 часов, а более предпочтительно от 2 часов до 6 часов,

- вслед за этим добавляют агент сочетания, донирующий серу, в количестве, способном обеспечить получение свободного количества серы, представляющего от 0,5% до 10% (масс.), предпочтительно от 1% до 6% (масс.), а более предпочтительно от 2% до 5% (масс.), сшиваемого при использовании серы эластомера в упомянутой композиции,

- таким образом полученную реакционную смесь нагревают при перемешивании при температуре в диапазоне от 100°С до 200°С, предпочтительно от 150°С до 200°С, а более предпочтительно от 160°С до 200°С, в течение периода времени составляющего, по меньшей мере, 10 минут, предпочтительно находящегося в диапазоне от 10 минут до 4 часов, а более предпочтительно от 10 минут до 2 часов.

[0071] При описанном выше воплощении в битум до или после эластомера, сшиваемого при использовании серы, может быть включено олефиновое полимерное вспомогательное вещество, причем возможным также является и предусматривание одновременного включения.

[0072] В соответствии с одной альтернативной формой эластомер выбирают из термосшиваемых эластомеров, например, характеризующихся высоким уровнем содержания винила сополимеров стирол/бутадиен, описанных выше. После этого в способе изготовления композиции битум/сшитый полимер используют стадию термического сшивания эластомера в соответствии с описанием, например, в документе WO2011013073. Какого-либо агента химического сочетания не используют.

[0073] В соответствии с одним конкретным вариантом осуществления также может быть введен и агент, способный захватывать сероводород (H₂S), склонный к высвобождению во время сшивания композиции битум/полимер. Данный агент известен под наименованием акцептора H₂S. Акцептор H₂S предпочтительно добавляют после агента сочетания в целях уменьшения или исключения высвобождений H₂S. К реакционной смеси могут быть добавлены от 0,05% до 2% (масс.), предпочтительно от 0,1% до 1% (масс.), акцептора H₂S, при этом процентный уровень содержания рассчитывают по отношению к совокупному количеству композиции битум/полимер. После добавления акцептора H₂S реакционную смесь выдерживают при перемешивании в течение, по меньшей мере, 10 минут, в общем случае от 10 минут до 1 часа.

[0074] Донирующие серу агенты сочетания, которые могут быть использованы, имеют в очень большой степени переменную природу и выбираются в зависимости от эластомера, сшиваемого в композиции битум/полимер, соответствующей изобретению.

[0075] Агент сочетания, донирующий серу, в выгодном случае выбирают из группы, образованной из элементарной серы, гидрокарбилполисульфидов, ускорителей вулканизации, донирующих серу, и смесей таких продуктов друг с другом и/или с ускорителями вулканизации, не донирующими серу.

[0076] Ускорители вулканизации представляют собой либо гидрокарбилполисульфиды, либо ускорители вулканизации, донирующие серу, либо ускорители вулканизации, не донирующие серу. Гидрокарбилполисульфиды могут быть выбраны из тех соединений, которые определяются в патенте FR 2 528 439, процитированном в качестве примера и/или посредством ссылки включенном в настоящую патентную заявку. Ускорители вулканизации, донирующие серу, могут быть выбраны из тиурамполисульфидов, таких как, например, тетрабутилтиурамдисульфиды, тетраэтилтиурамдисульфиды и тетраметилтиурамдисульфиды. Не донирующие серу ускорители вулканизации, которые могут быть использованы, могут представлять собой серосодержащие соединения, выбираемые, в частности, из меркаптобензотиазола и его производных, дитиокарбаматов и их производных и моносульфидов тиурама и их производных.

[0077] Могут быть упомянуты, например, цинк-2-меркаптобензотиазол, дибутилдитиокарбамат цинка или тетраметилтиураммоносульфид. Для ознакомления с дополнительными подробностями в отношении донирующих серу и не донирующих серу ускорителей вулканизации, которые могут быть использованы в соответствии с изобретением, ссылка может быть сделана на патенты ЕР 0 360 656, ЕР 0 409 683 и FR 2 528 439, процитированные в качестве примера и/или включенные посредством ссылки в настоящую патентную заявку.

[0078] К композиции битум/полимер также могут быть добавлены добавки, повышающие адгезию, и/или поверхностно-активные вещества. В общем случае их выбирают из алкиламиновых производных, алкилполиаминовых производных, алкиламидополиаминовых производных, алкиламидополиаминовых производных и производных четвертичных аммониевых солей, взятых индивидуально или в виде смеси. Количество добавок, повышающих адгезию, и/или поверхностно-активных веществ в композиции битум/полимер, например, находится в диапазоне от 0,2% до 2% (масс.), предпочтительно от 0,5% до 1% (масс.), по отношению к совокупной массе композиции битум/полимер.

[0079] Порядок введения различных компонентов не оказывает воздействия на механические и/или динамические свойства таким образом полученной композиции битум/полимер.

В частности, олефиновое полимерное вспомогательное вещество включают в битум до или после эластомера.

[0080] Предусматриваются различные варианты использования композиций битум/полимер, полученных в соответствии с изобретением. В частности, композиции битум/полимер могут быть использованы при получении вяжущего вещества битум/полимер.

[0081] В соответствии с одним конкретным вариантом осуществления вяжущее вещество битум/полимер содержит описанную выше композицию битум/полимер.

[0082] Вяжущее вещество битум/полимер, соответствующее изобретению, в свою очередь, может быть использовано для получения комбинации с заполнителями, в частности, дорожными заполнителями.

[0083] Что касается дорожных областей применения, то изобретение направлено, в частности, на битумные смеси в качестве материалов для строительства и технического обслуживания дорожных оснований и их дорожных покрытий, а также при проведении всех дорожных работ.

[0084] Термин «битумная смесь» понимается как обозначение смеси из битумного вяжущего вещества с заполнителями и необязательно неорганическими и/или синтетическими наполнителями.

[0085] Битумная смесь содержит описанное выше битумное вяжущее вещество и необязательно неорганические и/или синтетические наполнители, предпочтительно выбираемые из мелочи, песка, высевков щебня или размолотых продуктов вторичного использования. Заполнителями являются неорганические и/или синтетические заполнители, в частности, размолотые продукты вторичного использования, с размерами, большими, чем 2 мм, предпочтительно находящимися в диапазоне от 2 мм до 20 мм.

[0086] Описанное выше вяжущее вещество битум/полимер в выгодном случае может быть использовано для получения поверхностного покрытия, горячей битумной смеси, холодной битумной смеси, битумной смеси холодного разлива или гравийной эмульсии.

[0087] Что касается дорожных областей применения, то изобретение также направлено на асфальты в качестве материалов для строительства тротуаров и нанесения на них покрытия.

[0088] Термин «асфальт» понимается как обозначение смеси из битумного вяжущего вещества и неорганического и/или синтетического наполнителей.

[0089] Асфальт содержит описанное выше битумное вяжущее вещество и неорганические наполнители, такие как мелочь, песок или высевки щебня, и/или синтетические наполнители. Неорганические наполнители образованы из мелочи (частиц, имеющих размеры, меньшие, чем 0,063 мм), песка (частиц, имеющих размеры в диапазоне от 0,063 мм до 2 мм) и необязательно высевков щебня (частиц, имеющих размеры, большие, чем 2 мм, предпочтительно находящиеся в диапазоне от 2 мм до 4 мм).

[0090] Асфальты демонстрируют 100%-ную степень уплотненности и в основном используются для строительства тротуаров и нанесения на них покрытия, в то время как битумные смеси характеризуются степенью уплотненности, меньшей, чем 100%, и используются для строительства дорог. В отличие от битумных смесей асфальты не уплотняют при использовании дорожного катка при размещении по месту.

[0091] Еще один аспект изобретения представляет собой использование композиции битум/полимер в различных промышленных областях применения, в частности, для получения герметичного покрытия, пленочной гидроизоляции или уплотняющего покрытия.

[0092] Что касается промышленных областей применения битумных композиций, то может быть упомянуто изготовление герметичных мембран, шумоподавляющих мембран, изоляционных мембран, поверхностных покрытий, ковровых плиток или уплотняющих покрытий.

ПРИМЕРЫ

[0093] Необходимо отметить то, что по всему ходу изложения настоящей патентной заявки следующие далее свойства битумов измеряют в соответствии с тем, что продемонстрировано в приведенной ниже таблице 1:

Таблица 1 Свойство Сокращение Единица измерения Стандарт измерения Проницаемость иглы при 25°С Р25 1/10 мм EN 1426 Температура размягчения по кольцу и шару RBT °С EN 1427 Температура разрушения по Фраассу Fraass °С EN 12593 Упругое восстановление при 25°С R25 % EN 13398 Испытание на растяжение, 5°С, 100 мм/мин ε max % EN 13587 Характеристическая стабильность асфальтенов ASTM D 7157-12 Характеристическая стабильность S - Степень пептизации (растворимости) асфальтенов S_a - Степень пептизации S₀ -

Битумные основы

[0094] Использовали два типа битумных основ: две битумные основы, получающиеся в результате из вакуумных остатков от прямой перегонки сырой нефти, (ВО) и битумная основа, получающаяся в результате из подвергнутых висбрекингу остатков от вакуумной перегонки сырой нефти.

[0095] Битумные основы, получающиеся в результате из вакуумных остатков от прямой перегонки (ВО): В_α1 и В_α2

[0096] Битумная основа, обозначенная как В_α1, соответствует битуму марки 10/20 при Р25 12 1/10 мм.

[0097] Битумная основа, обозначенная как В_α2, соответствует битуму марки 160/220 при Р25 175 1/10 мм.

[0098] Битумная основа, получающаяся в результате из подвергнутых висбрекингу остатков от вакуумной перегонки, (ВО при проведении висбрекинга): В_β1

[0099] Битумная основа, обозначенная как В_β1, соответствует продукту ВО при проведении висбрекинга (CAS 92062-05-0, EINECS 295-518-9) при Р25 56 1/10 мм.

Смеси из битумных основ В_α3 и В_β2

[00100] Смесь из битумных основ, обозначенная как В_α3, соответствует смеси из двух битумных основ В_α1 и В_α2 (ВО) при долях, подстраиваемых в целях получения битумной композиции при Р25 36 1/10 мм.

[00101] Смесь из битумных основ, обозначенная как В_β2, соответствует смеси из двух битумных основ В_α1 и В_α2 (ВО) и битумной основы В_β1 (ВО при проведении висбрекинга) при долях, подстраиваемых в целях получения битумной композиции, характеризующейся проницаемостью Р25, сопоставимой с проницаемостью смеси, содержащей основу В_α3, то есть, согласно измерению при Р25 42 1/10 мм (эквивалентная проницаемость).

Свойства битумных основ

[00102] Характеристическую стабильность битумных основ и смеси из битумных основ измеряли в соответствии со стандартом ASTM D7157-12.

[00103] Значения характеристической стабильности для битумных основ и смеси из битумных основ перечислены в следующей далее таблице 2:

Таблица 2 В_α1 В_α2 В_α3 В_β1 В_α1,% (масс.) 100 59 В_α2,% (масс.) 100 41 В_β1,% (масс.) 100 Характеристическая стабильность, ASTM D7157-12 S_a 0,73 0,77 0,75 0,55 S₀ 1,14 1,05 1,10 0,89 S 4,22 4,48 4,33 1,98

[00104] Битумная основа В_β1 (ВО при проведении висбрекинга) отличается от основ В_α1 и В_α2 (ВО) и от смеси из битумных основ В_α3 (ВО) меньшей характеристической стабильностью S (1,98) и меньшим значением степени пептизации асфальтенов S_a (0,55).

[00105] В частности, битумная основа В_β1 (ВО при проведении висбрекинга) характеризуется значением величины S, меньшим, чем 3, и значением величины S_a, меньшим, чем 0,65, в то время как основы В_α1, В_α2 и В_α3 (ВО) характеризуются значением величины S, большим, чем 3, и значением величины S_a, большим, чем 0,65.

[00106] Оценивали механические и эластические свойства битумных основ и смесей из битумных основ. Результаты перечислены в следующей далее таблице 3:

Таблица 3 В_α1 В_α2 В_α3 В_β1 В_β2 В_α1,% (масс.) 100 59 39 В_α2,% (масс.) 100 41 36 В_β1,% (масс.) 100 25 Р25 (1/10 мм) 12 171 42 56 39 RBT (°С) 63,4 39 53,6 50,6 52,6 Fraass (°C) - 8 - 16 - 9 - 10 - 7 ε max (%) разру-шение разру-шение разру-шение разру-шение разру-шение

[00107] Температура разрушения по Фраассу представляет собой показатель, который делает возможным получение характеристик низкотемпературной хрупкости битума. Чем большей будет температура разрушения по Фраассу, тем более хрупким будет битум, другими словами, тем большим будет риск появления трещин в холодных условиях.

[00108] Как это демонстрируют результаты из таблицы 3, при эквивалентной проницаемости Р25 разница между величинами по Фраассу для В_α3 и для В_β2 является не очень значительной. Как это установлено, в результате добавления 25% (масс.) битумной основы В_β1, демонстрирующей характеристическую стабильность S, равную 1,98, (меньшую, чем 3) и степень пептизации S_a 0,55 (меньшую, чем 0,65) к смеси из битумных основ В_α3, демонстрирующей характеристическую стабильность 4,33, (большую, чем 3) и степень пептизации S_a 0,75 (большую, чем 0,65), вариация температуры разрушения по Фраассу является небольшой (Δ = 2°С). Данная вариация не является значительной до тех пор, пока она будет близка к дельте величин c точки зрения воспроизводимости в методе EN 12593.

Полимерное вспомогательное вещество

[00109] Терполимер этилен/бутилакрилат/глицидилметакрилат при массовых долях, соответственно, 70/21/9, характеризующийся скоростью течения расплава (СТР) (190°С/2,16 кг) 8 г/10 мин, рассчитанной в соответствии со стандартом ASTM D1238-ISO1133.

Эластомер

[00110] Блочный сополимер стирол/бутадиен/стирол, содержащий 30,5% (масс.) стирола и содержащий 69,5% (масс.) бутадиена. Уровень содержания 1,2-винильных групп составляет 27,8% (масс.) по отношению к совокупной массе сополимера. Сополимер характеризуется среднемассовой молекулярной массой (Mw) 142500 дальтонов и коэффициентом полидисперсности I_p 1,09.

Получение композиций битум/полимер

[00111] Пример 1 (контрольный пример): Получение композиции битум/полимер С^С_β25, включающей эластомер, сшитый при использовании серы, при отсутствии полимерного вспомогательного вещества.

[00112] В реактор вводят нижеследующее:

- 38,6% (масс.) битума В_α1

- 34,7% (масс.) битума В_α2

- 24,1% (масс.) битума В_β1

- 2,5% (масс.) эластомера.

[00113] Смесь перемешивают с высокой интенсивностью, другими словами, при высокой скорости сдвига, в целях получения смеси, которая является гомогенной в микронной шкале, и нагревают при 185°С в течение приблизительно 4 часов.

[00114] Вслед за этим добавляют 0,1% (масс.) серы (серного цвета).

[00115] Смесь перемешивают с низкой интенсивностью и нагревают при 185°С в течение 2 часов.

[00116] Пример 2: Получение композиции битум/полимер С_β25, включающей эластомер, сшитый при использовании серы, и полимерное вспомогательное вещество.

[00117] Композицию битум/полимер С_β25 получают в соответствии с тем же самым способом получения, что и в примере 1, за исключением добавления полимерного вспомогательного вещества. Доли различных компонентов представляют собой нижеследующее:

- 40% (масс.) битумной основы В_α1

- 32,95% (масс.) битумной основы В_α2

- 24,2% (масс.) битумной основы В_β1

- 2,5% (масс.) эластомера

- 0,25% (масс.) полимерного вспомогательного вещества

- 0,1% (масс.) серы.

[00118] Пример 3: Получение композиции битум/полимер С_β50, включающей эластомер, сшитый при использовании серы, и полимерное вспомогательное вещество.

[00119] Композицию битум/полимер С_β50 получают в соответствии с тем же самым способом получения, что и в примере 2, за исключением количества добавленной битумной основы В_β1. Доли различных компонентов представляют собой нижеследующее:

- 28,65% (масс.) битумной основы В_α1

- 20% (масс.) битумной основы В_α2

- 48,5% (масс.) битумной основы В_β1

- 2,5% (масс.) эластомера

- 0,25% (масс.) полимерного вспомогательного вещества

- 0,1% (масс.) серы.

[00120] Пример 4 (контрольный пример): Получение композиции битум/полимер С^С_β0, включающей эластомер, сшитый при использовании серы, и полимерное вспомогательное вещество.

[00121] Композицию битум/полимер С^С_β0 получают в соответствии с тем же самым способом получения, что и в примере 2, за исключением неиспользования битумной основы В_β1. Доли различных компонентов представляют собой нижеследующее:

- 50,5% (масс.) битумной основы В_α1

- 46,65% (масс.) битумной основы В_α2

- 2,5% (масс.) эластомера

- 0,25% (масс.) полимерного вспомогательного вещества

- 0,1% (масс.) серы.

Свойства композиций битум/полимер

[00122] Характеристики различных композиций битум/полимер, измеренные в соответствии с вышеупомянутыми стандартами, зарегистрированы в следующей далее таблице 4:

Таблица 4 Битумно-полимерная композиция С^С_β0 С^С_β25 С_β25 С_β50 В_β1,% (масс.) 0 24,1 24,2 48,5 Полимерное вспомогательное вещество,% (масс.) 0,25 0 0,25 0,25 Р25 (1/10 мм) 32 35 35 35 RBT (°C) 63,4 58,4 62,5 64 Fraass (°C) - 9 - 10 - 16 - 13 R25 (%) 75 73 80,5 77 ε max (%) 640 693 680 Разру-шение

[00123] Как это установлено в результате сопоставления результатов по Фраассу для систем С^С_β0 и В_α3, добавление полимерного вспомогательного вещества не приводит к возникновению какой-либо вариации температуры по Фраассу (Δ₁=Fraass В_α3 (- 9) - Fraass C^C_β0 (- 9)=0°С).

[00124] В результате сопоставления результатов по Фраассу для систем С^С_β25 и В_β2 наблюдают уменьшение величины Fraass на 3°C (Δ₂=Fraass В_β2 (- 7) - Fraass C^C_β25 (- 10)=3°С) вследствие присутствия в битуме сшитого эластомера.

[00125] В результате сопоставления результатов по Фраассу для систем С_β25 и В_β2 наблюдают уменьшение величины Fraass на 9°C (Δ₃ = Fraass В_β2 (- 7) - Fraass C_β25 (- 16) = 9°С).

[00126] Независимое добавление либо битумной основы В_β1, либо полимерного вспомогательного вещества не приводит к значительному модифицированию величины Fraass у композиции битум/сшитый полимер. Для композиций битум/сшитый полимер С^С_β0 и С^С_β25 получают величины Fraass, соответственно, - 9°С и - 10°С.

[00127] С другой стороны, как это ни удивительно, но установлено то, что добавление комбинации из битумной основы В_β1 и полимерного вспомогательного вещества приводит к значительному улучшению величины Fraass у композиции битум/сшитый полимер, в частности, для массовой концентрации битумной основы В_β1, меньшей или равной 50%. Например, для композиции битум/сшитый полимер С_β25 добиваются достижения величины Fraass - 16°С. Разница величин Fraass Δ₃ (9°C) является намного большей в сопоставлении с суммой разниц Δ₁ + Δ₂ (3°С). Таким образом, существует синергетический эффект для битумной основы В_β1 (ВО при проведении висбрекинга) с полимерным вспомогательным веществом, что делает возможным улучшение низкотемпературных механических свойств, в частности, величины Fraass.

[00128] Не придерживаясь данной теории, можно сказать то, что, как представляется, олефиновое полимерное вспомогательное вещество взаимодействует со второй битумной основой, улучшая консистентность, при одновременном избегании возникновения проблем с растрескиванием, свойственным присутствию битумной основы, характеризующейся высоким уровнем содержания асфальтенов, в частности, демонстрирующей нестабильность асфальтенов. В частности, данный синергизм делает возможным улучшение низкотемпературных механических свойств без ущерба для других механических и эластических свойств, в частности, величин RBT и Р25.

Изобретение относится к битумно-полимерной композиции, которая может найти применение, в частности, при изготовлении дорожных вяжущих веществ, а также для изготовления внутренних и внешних покрытий для промышленных областей применения. Битумно-полимерная композиция, содержит битум, от 0,5 до 10 мас.% эластомера, от 0,05 до 15 мас.% олефинового полимерного вспомогательного вещества, функционализированного по меньшей мере, глицидильными функциональными группами. При этом битум содержит, по меньшей мере первую битумную основу, демонстрирующую характеристическую стабильность S, большую чем 2,5, и меньшую или равную 4,48, и степень пептизации S_a, большую чем 0,60, и меньшую или равную 0,77, и вторую битумную основу в количестве, меньшем или равном 50 мас.% по отношению к общей массе битумно-полимерной композиции, где вторая битумная основа демонстрирует характеристическую стабильность S от 1 до 2,50 и степень пептизации S_a, меньшую или равную 0,60. Величины S и S_a измеряют в соответствии со стандартом ASTM D 7157-12. Описаны также способ изготовления битумно-полимерной композиции, применение битумно-полимерной композиции для получения герметичного покрытия, пленочной гидроизоляции и уплотняющего покрытия, битумно-полимерное вяжущее, асфальт, битумная смесь. Технический результат – обеспечение битумно-полимерной композиции с улучшенными низкотемпературными механическими свойствами. 7 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 табл., 4 пр.

1. Битумно-полимерная композиция, содержащая:

– битум,

– от 0,5 до 10 мас.% эластомера и

– от 0,05 до 15 мас.% олефинового полимерного вспомогательного вещества, функционализированного по меньшей мере глицидильными функциональными группами,

отличающаяся тем, что битум содержит, по меньшей мере:

- первую битумную основу, демонстрирующую характеристическую стабильность S, большую чем 2,5, и меньшую или равную 4,48, и степень пептизации S_a, большую чем 0,60, и меньшую или равную 0,77, и

- вторую битумную основу в количестве, меньшем или равном 50 мас.% по отношению к общей массе композиции, демонстрирующую характеристическую стабильность S от 1 до 2,50, и степень пептизации S_a, меньшую или равную 0,60,

при этом упомянутые величины S и S_a измеряют в соответствии со стандартом ASTM D 7157-12,

причем процентные содержания рассчитаны по отношению к общей массе упомянутой композиции.

2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что

- первая битумная основа демонстрирует характеристическую стабильность S, большую чем 3,0, и степень пептизации S_a, большую чем 0,65,

при этом упомянутые величины S и S_a измеряют в соответствии со стандартом ASTM D 7157-12.

3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что количество второй битумной основы в массовых процентах по отношению к общей массе упомянутой композиции составляет от 25 до 50 %, а более предпочтительно от 25 до 40 %.

4. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что первую битумную основу выбирают из остатков от прямой и/или вакуумной перегонки нефти, при этом упомянутые остатки необязательно являются подвергнутыми отдувке и/или деасфальтизации.

5. Композиция по п. 4, отличающаяся тем, что первую битумную основу выбирают из остатков (ВО) от вакуумной перегонки атмосферных остатков процесса прямой перегонки нефти.

6. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что вторую битумную основу выбирают из продуктов, полученных при висбрекинге остатков вакуумной перегонки (ВО при проведении висбрекинга), при этом упомянутые остатки вакуумной перегонки (ВО) получают при вакуумной перегонке атмосферных остатков, полученных при прямой перегонке нефти.

7. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что олефиновое полимерное вспомогательное вещество выбирают из группы, состоящей из:

(а) статистических или блочных сополимеров этилена и мономера, выбираемого из глицидилакрилата и глицидилметакрилата, содержащих от 50 до 99,7 мас.% этилена;

(b) статистических или блочных терполимеров этилена, мономера А, выбираемого из винилацетата и С₁-С₆ алкилакрилатов или -метакрилатов, и мономера В, выбираемого из глицидилакрилата и глицидилметакрилата, содержащих от 0,5 до 40 мас.% звеньев, полученных из мономера А, и от 0,5 до 15 мас.% звеньев, получающихся из мономера В, при этом остальная часть образуется из звеньев, полученных из этилена; и

(с) сополимеров, полученных прививкой мономера В, выбираемого из глицидилакрилата и глицидилметакрилата, на подложку, состоящую из полимера, выбираемого из полиэтиленов, полипропиленов, статистических или блочных сополимеров этилена и винилацетата и статистических или блочных сополимеров этилена и С₁-С₆ алкилакрилата или -метакрилата, содержащих от 40 до 99,7 мас.% этилена, при этом упомянутые привитые сополимеры содержат от 0,5 до 15 мас.% привитых звеньев, полученных из мономера В.

8. Композиция по п. 7, отличающаяся тем, что олефиновое полимерное вспомогательное вещество выбирают из статистических или блочных терполимеров этилена, мономера А, выбираемого из винилацетата и С₁-С₆ алкилакрилатов или -метакрилатов, и мономера В, выбираемого из глицидилакрилата и глицидилметакрилата, содержащих от 0,5 до 40 мас.% звеньев, полученных из мономера А, и от 0,5 до 15 мас.% звеньев, полученных из мономера В, при этом остальная часть образуется из звеньев, полученных из этилена.

9. Композиция по п. 8, отличающаяся тем, что олефиновое полимерное вспомогательное вещество выбирают из статистических терполимеров этилена, мономера А, выбираемого из С₁-С₆ алкилакрилатов или -метакрилатов, и мономера В, выбираемого из глицидилакрилата и глицидилметакрилата, содержащих от 0,5 до 40 мас.% звеньев, полученных из мономера А, и от 0,5 до 15 мас.% звеньев, полученных из мономера В, при этом остальная часть образуется из звеньев, полученных из этилена.

10. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что эластомер выбирают из статистических или блочных сополимеров моновинилароматического углеводорода и сопряженного диена.

11. Композиция по п. 10, отличающаяся тем, что эластомер включает от 5 до 50 мас.% моновинилароматического углеводорода.

12. Композиция по п.10, отличающаяся тем, что эластомер выбирают из статистических или блочных сополимеров стирола и сопряженного диена.

13. Композиция по п.10, отличающаяся тем, что среднемассовая молекулярная масса эластомера находится в диапазоне от 10000 до 600000 Да.

14. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что эластомер выбирают из эластомеров, сшиваемых серой.

15. Способ получения битумно-полимерной композиции, отличающийся тем, что вводят в контакт нижеследующее, при этом операцию проводят при температурах в диапазоне от 100 до 200°С и при перемешивании в течение периода времени, составляющего по меньшей мере 10 мин:

- битум,

- от 0,5 до 10 мас. % эластомера,

- от 0,05 до 15 мас.% олефинового полимерного вспомогательного вещества,

при этом упомянутый битум, упомянутый эластомер и упомянутое олефиновое полимерное вспомогательное вещество такие, как определены по п.1.

16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что эластомер выбирают из сшиваемых серой эластомеров, и тем, что способ включает сшивание упомянутого эластомера при использовании донирующего серу агента сшивки, добавляемого в количестве, способном обеспечить количество от 0,1 до 20 мас.% свободной серы по отношению к массе эластомера, сшиваемого при использовании серы, в упомянутой композиции.

17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что агент сшивки, донирующий серу, выбирают из группы, состоящей из элементарной серы, гидрокарбилполисульфидов, ускорителей вулканизации, донирующих серу, и смесей таких продуктов друг с другом и/или с ускорителями вулканизации, не донирующими серу.

18. Применение битумно-полимерной композиции по любому из пп. от 1 до 14 для получения герметичного покрытия, пленочной гидроизоляции или уплотняющего покрытия.

19. Битумно-полимерное вяжущее, отличающееся тем, что оно содержит битумно-полимерную композицию по п.1.

20. Асфальт, отличающийся тем, что он содержит битумно-полимерное вяжущее по п. 19 и неорганические и/или синтетические наполнители.

21. Битумная смесь, отличающаяся тем, что она содержит битумно-полимерное вяжущее по п. 19, заполнители и необязательно неорганические и/или синтетические наполнители.

22. Применение битумно-полимерного вяжущего по п. 19 для получения поверхностного покрытия, горячей битумной смеси, холодной битумной смеси, битумной смеси холодного разлива, гравийной эмульсии или верхнего слоя дорожного покрытия, при этом упомянутое вяжущее объединяют с заполнителями и/или размолотыми продуктами вторичного использования.