Способ получения вяжущего Советский патент 1992 года по МПК C08L95/00 C08L95/00 C08L23/12 

Цель изобретения - сокращение продолжительности технологического процесса при сохранении эксплуатационных характеристик вяжущего. Утилизация отходов промышленности, в частности отхода производства анилиновых красителей, позволяет решить проблему экологии.

Поставленная цель достигается тем, что согласно предлагаемому способу к смеси нефтяного битума и атактическо- го полипропилена добавляют модификатор, в качестве которого используют кубовый остаток производства красителя кислотного ярко-красного антрахи- нонового Н8С после стадии вакуум-разгонки уайт-спирита, при этом сначала смешивают при 160 - 170°С в течение 40 - 50 мин 78 - 93 мае.ч. нефтяного битума и 1 - 3 мае.ч. атактического полипропилена, а затем полученную смесь совмещают при перемешивании в течение 10-20 мин при 90 - 100°С с модификатором до получения однородной массы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Атактический полипропилен

Модификатор

Нефтяной битум

В процессе используют нефтяной битум повышенной вязкости, который по своим основным свойствам (температура размягчения 47°С, пенетрация при 25 С 55 м, дуктильность при 25°С 79 см, температура вспышки 265°С, содержание водорастворимых соединений 0,17 мас.%) близок к вязким нефтяным битумам ма- рок БНД-40/60 и БН-40/60.

Модификатор (кубовый остаток производства красителя кислотного ярко- красного антрахинонового Н8С после стадии вакуум-разгонки уайт-спирта) - твердое смолообразное вещество черно1 - 3

5-20

Остальное

го цвета с фиолетовым оттенком - пред- щим основаниям. При содержаниях модиставляет собой сложную смесь высококипящих (т.кип. 200°С) компонентов уайт-спирита (до 82,5 мас.%), побочных и промежуточных продуктов синтеза Н8С, таких как 1,4-бис(4-н-бутилани- лино)антрахинон, 1,4-бис-(М-ацетил- 4-н-бутиланилино)антрахинон и других веществ с продуктами их конденсации (до А/ 10,32 мас.%) и до 7,17 мас.% минеральных примесей, состоящих в основном из ацетатов и боратов натрия и цинка, хлорида натрия и гидроксида натрия. Плотность кубового остатка d 1,0111 г/см3 (остальные его свойфикатора и атактического полипропилена ниже 5 и 1 мас.% соответственно существенных изменений в свойствах получаемых битумно-полимерных компо- 50 зиций не наблюдают. При концентрациях модификатора выше 20 мас.% резко возрастает пенетрация битумно-полимерных композиций, тогда как температура их размягчения снижается. Кроме того, значительно снижается температура вспышки и резко растет коли- честно водорастворимых соединений (табл. 2, пример 7), что исключает возможность применения указанных вяSS

5

0

5

0

5

0

ства приведены в табл. 2). Введение модификатора в состав битумно-поли- мерных композиций позволяет повысить их пенетрацию, т.е. модификатор действует как разжижитель битумных материалов (табл. 2).

С целью лучшего перемешивания нефтяного битума с атактическим полипропиленом последний следуед1 вводить в битум в расплавленном состоянии. Поэтому температурный интервал 1-й стадии смешения в процессе получения би- тумно-полимерного вяжущего составляет 160 - 170 С, что соответствует верхнему пределу температурного интервала плавления атактического полипропилена. Более высокие температуры на стадии смешения нефтяного битума с атактическим полипропиленом нежелательны, поскольку в этом случае резко ухудшаются свойства вяжущего (снижается его пенетрация и, особенно, дуктильность).

Благодаря хорошей смешиваемости модификатора с битумно-полипропилено- вым вяжущим продолжительность второй стадии смешения в предлагаемом процессе составляет 10-20 мин. Температурный интервал этой стадии смешивания (90 - 100 С) выбран из следующих соображений: при температурах ниже 90°С смесь битумно-пропиленового вяжущего с модификатором получается недостаточно однородной из-за высокой вязкости модификатора (температура его размягчения 87°С), а при температурах выше 100°С смешение производить не рекомендуется в связи с повышенной пожароопасностыо модификатора (температура вспышки 106°С).

Концентрационные интервалы модификатора (5 - 20 мас.%) и атактического полипропилена (1-3 мас.%) в предлагаемом способе получения битумно-по- лимерного вяжущего выбраны по следуюфикатора и атактического полипропилена ниже 5 и 1 мас.% соответственно существенных изменений в свойствах получаемых битумно-полимерных компо- 0 зиций не наблюдают. При концентрациях модификатора выше 20 мас.% резко возрастает пенетрация битумно-полимерных композиций, тогда как температура их размягчения снижается. Кроме того, значительно снижается температура вспышки и резко растет коли- честно водорастворимых соединений (табл. 2, пример 7), что исключает возможность применения указанных вяS

51

жущих в дорожном строительстве. При сутствие атактического полипропилена в составе битумно-полимерных композиций позволяет повысить температуру размягчения образцов при сохранении остальных качественных показателей в соответствии с требованиями (табл. 2 примеры 1 - 3, 5, 6 и 8). Однако увеличение содержания атактического полипропилена выше 3 мас.% заметно повышает продолжительность стадии перемешивания его с нефтяным битумом вследствие плохой смешиваемости этих компонентов, не приводя к существенному повышению температуры размягчения образцов.

Пример 1. К 93 г нагретого до 160°С нефтяного битума добавляют 2 г расплавленного атактического полипропилена, затем указанные компоненты тщательно перемешивают при той же температуре в течение 50 мин до образования однородной массы, после чего полученный продукт совмещают в течение 10 мин при 90°С и непрерывно перемешивании с 5 мас.% расплавленного модификатора. Получают битумно-по с

лимерное вяжущее с температурой размягчения 47°С, пенетраиией при 25°С 58,5 мм, дуктильностью при 25°С 70,0 мм, температурой вспышки 260 С и содержанием водорастворимых соединений 0,19 мас.%.

Примеры 2-9. Образцы битумно-полимерных вяжущих с другими содержаниями компонентов, а также различными температурами и продолжительностью стадий смешения готовятся по методике, аналогичной приведенной в примере 1. Условия приготовления и составы полученных образцов битумно-полимерных композиций представлен в табл. 1.

В табл. 2 приведены свойства приготовленных битумно-полимерных композиций в сравнении с требованиями на битумы нефтяные дорожные вязкие и со свойствами вяжущих, полученных по известному способу.

Результаты, представленные в табл. 2, показывают, что битумно-по- лимерные композиции с содержанием модификатора 5-20 мас.% и атактического полипропилена 1-3 мас.% по своим основным показателям удовлетворяют или очень близки к требованиям на вязкие нефтяные дорожные битумы марок БНД-90/130, ВНД-60/90, БН- 90/130 и БН-60/90, широко применяю

щиеся в дорожном строительстве в зонах с умеренным и холодным климатом. Сравнение свойств битумно-полимерных композиций, полученных по предлагаемому способу, со свойствами композиций, полученных по известному способу, показывает, что предлагаемый спо

5

5

0

5

5

0

5

соб позволяет значительно (в 5 раз) сократить продолжительность процесса приготовления вяжущего.

Кроме того, использование в предлагаемом способе отхода производства кислотного ярко-красного антрахиноно- вого красителя Н8С после стадии вакуум-разгонки уайт-спирита позволяет также улучшить экологическую обета- новку в районе аналино-красочного производства за счет утилизации указанного отхода.

На вяжущем, полученном по примеру 6 (в дальнейшем - модифицированный битум), готовят горячую асфальтобетонную смесь, содержащую минеральный материал (90% гравийно-песча- ной смеси +10% минерального порошка), по своему зерновому составу соответствующий минеральному материалу, ; предназначенному для мелкозернистых асЛальтобетонов типа Б. Оби(йй расход модифицированного битума при приготовлении асфальтобетонной смеси составляет 7% от массы минерального материала.

В качестве сравнения были приготовлены также образцы асфальтобетона на аналогичном минеральном материале с использованием в качестве вяжущего исходного (немодифицированного) нефтяного битума и нефтяного битума с 0 добавкой 2 мае.% атактического полипропилена (расход вягущего в обоих случаях также составляет 7% от массы минерального материала).

Результаты испытаний физико-механических свойств приготовленных образцов асфальтобетонов в сравнении с требованиями для образцов горячего асфальтобетона типа Б I - III марок, предназначенного для II - III дорож- но-климатических зон, приведены в табл. 3.

Как видно из представленных в табл. 3 данных, применение нефтяного битума, модифицированного кубовым остатком производства кислотного ярко- красного антрахинонового красителя Н8С после стадии вакуум-разгонки уайт-спирита и добавками атактического полипропилена в качестве органического вяжущего,позволяет получать дорожные покрытия, удовлетворяющие требованиям, причем более высокого качества по сравнению с аналогичными покрытиями, получаемыми на основе исходного (немодифицированного) нефтяного битума и нефтяного битума с добавкой атактического полипропилена.

Формула изобретения

Способ получения вяжущего путем смешения нефтяного битума, атактического полипропилена и модификатора при нагревании, о тличающийся тем, что, с целью утилизации отходов и сокращения времени получения вяжу17457398

щего, в качестве модификатора используют кубовый остаток производства красителя кислотного ярко-красного антрахинонового Н8С после стадии вакуум-разгонки уайт-спирита, при этом сначала смешивают нефтяной битум с атактическим полипропиленом при 160 - 170°С в течение 40 - 50 мин, а затем полученную смесь совмещают при перемешивании с модификатором при 90 - 100°С в течение 10-20 мин до получения однородной массы при следующем соотношении компонентов, мас.%: Атактический полипропилен1 - 3 Модификатор 5-20 Нефтяной битум 78 - 93

to

15

тура смешении,

стадия стадия

160 90

160 90

160 170 100 90

Таблица 1

165 95

160 100

160

95

Дуктильность прд 25°С, см

Содержание водорастворимых соединений, мас.%

Температура вспышки, °С

Время приготовления, мин

0,5 79,0 70,0 64,0 63,0 58,5 60,5 59,5 53,0 76,0 72,5 40 50 60 60 50

10,90 0,17 0,19 0,22 0,29 0,32 0,25 0,18 2,37 0,33 0,14 0,3 0,3 0,3 106 265 260 236 228 210 230 275 138 230 280 220 220 220 220 60 60 60 60 60 60 60 15 45 220

j (л -J

UJ

о

Предел прочности, МПа, при сжатии р при температуре, С:

202,09

- 500,98

Коэффициент водостойкости0,76

Набухание, % 0,22 Водонасыщение, % 2,90

2,2 1,0

2,0 0,9

0,90 0,85 0,75 0,50 1,0 1,0 1,5-4,0 1,5-4,0 1,5-4,0