Битумный шлам Советский патент 1992 года по МПК C04B26/26 

Поставленная цель достигается тем, что битумный шлам, включающий битум, перлит, твердый эмульгатор, полимерный компонент и воду, в качестве полимерного компонента содержит смесь реакционнос- пособных олигомеров олигоэфиракрилата и олигоэпоксиакрилата в соотношении от 2:1 до 4:1 при следующем содержании компонентов, мас.%: битум 4-22; олигоэфиракри- лат 0,2-4,0; олигоэпоксиакрилат 0,1-1,0; перлит 8-40: твердый эмульгатор 1-5; вода остальное.

Сущность изобретения состоит в подборе таких условий, при которых реализуется полифункциональность действия предлагаемых олигомеров по отношению к битуму и наполнителю. Сначала олигомеры выполняют функцию растворителей отдельных фракций битума (асфальтеновой, смоляной и углеводородной), повышая его коллоидную стабильность, так как каждый из двух жидких олигомеров - олигоэфиракрилат и олигоэпоксиэкрилат - конкретно растворяет (растворяется) каждую (в каждой) из фракций вплоть до установления равновесных концентраций в фазах. Полярность молекул обоих олигомеров способствует усилению межфазного взаимодействия и, следовательно, повышению устойчивости битумно-олигомерной коллоидной системы. Другая специфическая роль предлагаемых олигомеров, проявляемая ими в составе шлама, состоит в конкурентной и селективной адсорбции на наполнителе. Суммарное количество олигомеров подобрано так, что оно превышает предельные концентрации растворимости, поэтому после введения наполнителя в битумно-олигомерную систему избыточная (не растворившаяся) часть опи- гоэфиракрилата и олигоэпоксиакрилата селективно (каждый на подходящем центре) адсорбируется на поверхности перлита, закрывая поры, капилляры и другие разнообразные по геометрии пустоты и полости вспученного минерального наполнителя. Этим предотвращается возможность впитывания наполнителем углеводородной фракции битума. Следовательно, повышается коллоидная устойчивость системы, так как в дисперсионной среде, роль которой после введения наполнителя выполняет би- тумно-олигомерная смесь, сохраняется та фазовая организация, которая сложилась к моменту добавления в шлам перлита. В отсутствие данных олигомеров в шламе неизбежно происходит процесс поглощения пористым наполнителем углеводородной и смоляной фракций битума, что вызывает потерю коллоидной стабильности. В известном битуме (введение в битумный шлам

блок-сополимера окисей этилена и пропилена) близкий уровень коллоидной устойчивости достигается при соотношении (битум полимерный компонент): перлит 2, т.е. при

значительно большем расходе дефицитных и дорогостоящих битума и блок-сополимера. Высокая стабильность смеси достигается при соотношении (битум + полимерный компонент): перлит « 0,5.

0 Таким образом, применение смеси олигоэфиракрилата и олигоэпоксиакрилата, способных к селективной адсорбции на поверхности наполнителя, позволяет использовать в качестве последних вещества с

5 высокоразвитой поверхностью, в частности высокопористый легкий перлит, причем вводить его в шлам нужно в больших количествах (в 2-10 раз превышающих массу битума), что обеспечивает получение покры0 тий с большой объемной массой.

Третья функция олигомеров, которую удается реализовать в предлагаемом изобретении, трэдиционна для реакционноспо- собных олигомеров. После термического

5 отверждения, при котором протекает трехмерная полимеризация олигомеров как растворенных в битуме, так и находящихся на поверхности наполнителя, образуется трехмерная сетка, выполняющая роль каркаса.

0 Это обеспечивает повышение коллоидной стабильности системы как целого (затормаживается и даже подавляется межфазное разделение), а также повышение температуры размягчения высоконаполненного би5 тумного покрытия. Особенностью процесса отверждения олигомеров при реализации изобретения является то, что олигоэфиракрилат в выбранных условиях полимеризует- ся до глубоких степеней конверсии (за счет

0 этого достигается необходимая жесткость при комнатных температурах и высокая прочность при повышенных температурах), а олигоэпоксиакрилат полимеризуется частично и поэтому не только входит в сетку, но

5 и выполняет роль внутреннего пластификатора, своеобразного демпфера (за счет этого снижается вероятность хрупкого разрушения при низких температурах и обеспечивается устойчивость при знакопе0 ременных температурных воздействиях). Таким образом, предлагаемый битумный шлам отличается от известного составом и соотношением компонентов и позволяет одновременно решать взаимоисключающие

5 задачи.

Примеры. В битум, разогретый до 80°С, в любой последовательности вводят заданные количества олигоэфиракрилэта и олигоэпоксиакрилатэ и выдерживают смесь 40 мин. Отдельно готовят суспензию из воды, минерального наполнителя и твердого эмульгатора, в которую при интенсивном перемешивании добавляют битумно-олиго- мерную смесь. Время смешения 8-10 мин. Полученный шлам наносят на подложку, прогревают при 105-110°С до полного удаления влаги, затем повышают температуру до 140°С vi греют еще в течение 15 мин, Аналогичным образом готовят шлам известным способом. Шламы и покрытия испыты- вают на коллоидную стабильность, деформационную и температурную устойчивость по методикам согласно ГОСТ 1865- 81, ГОСТ 11501-73 и ГОСТ 11506-73.

Сырьевыми материалами являются би- тумБНД 90/130 (ГОСТ 22245-76); олигоэфи- ракрилаты промышленных марок ТГМ-3 (ТУ 6-01-845-73) и МГФ-9 (ТУ 6-01-450,76); оли- гоэпоксиакрилат марки ЭАС-22А, полученный акрилированием диглицидилового эфира дифениленпропана (ТУ 52-0094.025); измельченный перлит с удельной поверхностью 2000 см2/г; известь и каолинитовая глина - твердые эмульгаторы,

В таблице представлены составы шла- мов и результаты испытаний.

В примерах 1-7 приведены предлагаемые шламы. По сравнению с известными объемная масса готовых покрытий уменьшается на 30-45%, а прочностные характе- ристики, особенно устойчивость к действию высоких температур и к изменению температуры в знакопеременном режиме, повышаются. В примерах 8-10 дозировки компонентов меньше и больше рекоменду- емых, что, как следует из таблицы, приводит не только к снижению стабильности шлама,

но и ухудшению устойчивости покрытий к температурным воздействиям. К нежелательному результату приводит также изменение предлагаемых соотношений олигозфиракрилат + олигоэкосиакрилат, даже при соблюдении общих количеств этих олигомеров, рекомендуемых в изобретении (примеры 11 и 12). Исключение из состава шлама хотя бы одного из компонентов смеси (примеры 13-15) также не позволяет достичь цели изобретения.

Битумный шлам предлагаемого состава обладает удовлетворительной коллоидной стабильностью при значительно меньшем расходе полимерного компонента, а изделия, изготовленные из него, имеют низкую объемную массу, а также хорошую устойчивость к воздействию знакопеременных температур.

Формула изобретения Битумный шлам, включающий битум, полимерный компонент, твердый эмульгатор, перлит и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости к знакопеременным температурным воздействиям получаемого материала, он содержит в качестве полимерного компонента смесь олигоэфиракрилата с олигоэпоксиакрила- том в соотношении 2-4:1 при следующем соотношении компонетов, мас.%:

Битум

Олигоэфиракрилат

Олигоэпоксиакрилат

Твердый эмульгатор

Перлит

Вода