Битумполимерная эмульсия Российский патент 2023 года по МПК C08L95/00 C09D195/00 

Изобретение относится к битумным эмульсиям, используемым в бесшовной напыляемой гидроизоляции поверхностей, а также дорожном строительстве.

Известны анионные битумные эмульсии, в которых в качестве эмульгатора используются высшие органические кислоты и их соли («Пособие по приготовлению и применению битумных дорожных эмульсий» к СНиП 3.06.03-85, Москва, Стройиздат, 1989. - 54 с.). Однако такие эмульсии являются немодифицированными. Недостатком такого типа эмульсий является низкая эластичность выделенных из них битумных вяжущих.

Известна также битумная эмульсия, содержащая эмульгатор из поверхностно-активного вещества (ПАВ), щелочи и воды, с использованием вторичного продукта переработки хлопкового масла, дополнительно в качестве эмульгатора взяты промышленные отходы переработки сахарной свеклы (Патент РФ №2353638, опубл. 27.11.2013, бюл. № 31).

Однако битумная эмульсия с использованием промышленных отходов отличается непостоянством химического состава и отсутствием полимерного модификатора.

Известна битумная эмульсия, состоящая из битума и модификатора, содержащего битум, резиновую крошку из измельченных отработанных автомобильных шин, структурообразователь и углеводородное масло. Причем модификатор, составляющий 3,0-10,0 мас. % от битума, дополнительно содержит насыщенный низкомолекулярный карбоцепной каучук, ненасыщенный высокомолекулярный карбоцепной каучук. В качестве углеводородного масла применено индустриальное масло с температурой воспламенения не ниже 220°С, а резиновая крошка имеет размер не более 1,5 мм и величину удельной геометрической поверхности не менее 7000 см²/г. В качестве структурообразователя использован текстильный кордный пух в виде сгруппированных случайным образом в аморфные комкообразные структуры отрезков мононитей текстильного корда переработанных автомобильных шин длиной не более 10,0 мм и диаметром не более 0,1 мм, при этом отрезки мононитей текстильного корда имеют случайную пространственную зигзагообразную форму. (Патент РФ №2712686, опубл. 30.01.2020, бюл. №4).

Однако эмульсии, получаемые из модифицированных вяжущих обладают большой вязкостью, что затрудняет их эмульгируемость, получающиеся эмульсии грубодисперсны, имеют пониженные устойчивость и однородность.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является модифицированная битумно-латексная эмульсионная композиция, содержащая двухблочный сополимер, содержащий один блок из моновинилароматического углеводорода и один блок из сопряженного диена. (Патент РФ №2459845, опубл. 27.08.2012, бюл. №24).

Однако битум, выделенный из этой эмульсий, обладает узким температурным интервалом эксплуатации.

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. получение однородных, устойчивых модифицированных эмульсий для получения покрытий из эластичных вяжущих с широким температурным интервалом эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что битумная эмульсия, включающая битум, водный раствор анионного эмульгатора (ВРЭ) из солей высших жирных кислот, омыленных щелочью, содержит дополнительно водно-силиконовую или спирто-силиконовую дисперсию. Вместо силиконовой дисперсии (СД) может быть использована акрил-силиконовая дисперсия (АСД). Основная силоксановая цепь при этом может содержать концевые функциональные группы: гидроксильные или аминные.

Содержание сухого вещества в силиконовой дисперсии может варьироваться в широком интервале 1-70% в зависимости от молекулярной массы силиконовой дисперсной фазы.

При этом соотношение компонентов битумной эмульсии составляет, мас. ч:

Битум 35-65 Вода 35-65 Высшие жирные кислоты 1-5 Щелочь 0,3-0,7

Нижняя граница концентрации битума и верхняя граница концентрации воды обусловлены необходимостью получения гидроизоляционной пленки необходимой толщины. Верхняя граница концентрации битума и нижняя граница концентрации воды определяются пределом стабильности эмульсии.

Основным компонентом эмульгатора являются кислоты высших жиров. Минимальная концентрация высших жирных кислот обусловлена повышением межфазного натяжения между жидкостями, входящими в эмульсионную систему, вызывающим коалесценцию капелек дисперсной фазы битумной эмульсии. Максимальная концентрация обусловлена критической концентрацией мицеллобразования данных систем.

Щелочь нужна для создания реакционной среды, а также для омыления кислот, что увеличивает их склонность к диссоциации и проявлению поверхностно-активных свойств.

Количество щелочи определяется расчетным путем так, чтобы вся кислота была омылена, а избыток щелочи определял щелочность среды. Необходимое значение pH дисперсионной среды - 9,5-12,5. Недостаток щелочи влечет снижение стабильности эмульсии. Значения pH сверх указанной верхней границы требуют введения большого количества щелочи и не имеют смысла.

Содержание силиконовых дисперсий в битумной эмульсии должно составлять 0,5-25% от массы эмульсии. Наименьшая концентрация является границей проявления модифицирующего эффекта, а при концентрациях, превышающих указанную верхнюю границу, вязкость эмульсии затрудняет ее нанесение напылением.

Битумные эмульсии получают измельчением в коллоидной мельнице или лопастном смесителе в указанных соотношениях битума и водного раствора эмульгатора.

Примеры предлагаемых битумных эмульсий и их свойства приведены в табл.1.

№ состава Состав,
м.ч. Однородность, % Устойчивость 7 сут, % Температура размягчения_, °С Пенетрация при 25 °С, 0,1 мм Дуктильность при 25 °С, см Эластичность при 25 °С, % Температура хрупкости, °С Аналог - 0,5 1,2 48 95 25 40 -22 Без модификатора Битум-50,
ВРЭ-50 0,2 0,8 45 80 30 21 -21 1 Битум-50,
ВРЭ-50
спиртовая СД-2 0,11 0,6 49 70 29 40 -24 2 Битум-50,
ВРЭ-50
спиртовая СД-5 0,15 0,7 50 75 42 47 -27 3 Битум-50,
ВРЭ-50
водная АСД-2 0,13 0,5 48 63 30 50 -24 4 Битум-50,
ВРЭ-50
водная АСД-5 0,15 0,65 49 68 25 48 -26

Таким образом, применение в качестве модификатора битумной эмульсии силиконовых дисперсий позволяет получать однородные, устойчивые модифицированные эмульсии для покрытий из эластичных вяжущих с широким температурным интервалом эксплуатации.

Изобретение относится к битумным эмульсиям, используемым в бесшовной напыляемой гидроизоляции поверхностей, а также дорожном строительстве. Предложена модифицированная битумная эмульсия для получения покрытий, содержащая битум, водный раствор анионного эмульгатора из солей высших жирных кислот, омыленных щелочью, где в качестве модификатора выступает водно-силиконовая, спирто-силиконовая, водно-акрилсиликоновая или спирто-акрилсиликоновая дисперсии или их смесь при содержании компонентов, в мас.ч.: 45-60 битума, 40-55 воды, 1-5 высших жирных кислот, 0,3-0,7 щёлочи и 2-10 силиконовых дисперсий. Технический результат – получение однородных и устойчивых модифицированных эмульсий с широким температурным интервалом эксплуатации. 1 табл., 4 пр.

Модифицированная битумная эмульсия для получения покрытий, содержащая битум, водный раствор анионного эмульгатора из солей высших жирных кислот, омыленных щелочью, отличающаяся тем, что в качестве модификатора содержит дополнительно водно-силиконовую, спирто-силиконовую, водно-акрилсиликоновую или спирто-акрилсиликоновую дисперсию или их смесь при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

Битум 45-60 Вода 40-55 Высшие жирные кислоты 1-5 Щелочь 0,3-0,7 Силиконовые дисперсии 2-10