Битумполимерная композиция Советский патент 1993 года по МПК C08L95/00 C08L95/00 C08L23/16 C08L23/22 C08L53/00 

Изобретение относится к строительным материалам, преимущественно для получения кровельных и гидроизоляционных покрытий. Такие материалы должны быть достаточно прочны, пластичны, в некоторых случаях эластичны, иметь стойкость к агрессивным средам, обладать хорошей погодоустой- чивостью и широким интервалом пластичности (температура размягчения не ниже 9С°П, температура хрупкости не выше -15°С)о Традиционные битумные материалы таким широким спектром свойств не обладают, поэтому последние 30 лет широко используются композиции битума и полимеров с целью получения материалов, удовлетворяющих вышеперечисленным требованиям„

Известна композиция, описывающая вяжущее, состоящее из битума и отхода электродного производства - сульфированной смолы пиролиза каменоуголь- ного пека о Содержание отхода - до 5%. Известно свойство отхода повышать температуру размягчения битума. Однако, при использовании отхода в небольших количествах - до 3%, это свойство практически не проявляется.

Наиболее близким по технической сущности является битумная композиция, содержащая битум и полимер В качестве полимера используют бутадиен- стирольный термоэластоиласт или оле- финовый полимер (1)

Недостатком композиции является недостаточно широкий интервал работоспособности (интервал пластичности) композиции. Это связано с низким значением верхнего предела - температуры размягчения

I.

Целью изобретения является расширение интервала пластичности битум- полимерных композиций.

Поставленная цель достигается тем, что полимер-битумная композиция дополнительно содержит сульфированный продукт отходов электродной промыт00

(л) СП Ј.

а

w

ленности (СП-ОЭП) при следующем соотношении компонентов, мас,%:

Битум88,0-93,9

Полимер6,0-10,0

СП-ОЭП9,1-2,0 °

Битум представляет собой остаток от перегонки нефти или продукт полу-; ценный при его окислении с температурой размягчения 40-55°С, содержа- JQ щий 10-20 мас«% асфальтенов; : В качестве полимера могут быть ис-; пользованы каучуки общего назначения, ; термоэластоиласты, атактический поли- пропилен.jg

i Сульфопродукт отходов электродного производства (СП-СЭП) получается сульфированием смолы отходов электрод- ного производства, (смолы пиролиза ка- меноугольного пека) , содержащего смесьзо ароматических углеводородов в присутствии концентрированной серной кисло- . ты. СП-ОЭП представляет собой черное мазеобразное вещество, хорошо растворимое в различных спиртах, хлороформеЈ5 ацетоне. Содержание активных веществ 70-75%,

Эмпирическая формула:2Ar-S03H, где Аг - арил, состоящий из смеси аро- матических углеводородов (нафталина, 30 антрацена, фенантрена, а также полициклических углеводородов с алифатическими заместителями): мол0м„ 210- 330, плотность.1,6228 г/см3 при t 50°С, температура разложения 2бО°С, «с температура плавления 1бО°С„

1« Атактический полипропилен - побочный продукт полипропиленового производства, представляющий собой термопластичный материал белого цвета ДА с плотностью 0,86-0,87 г/см39 прочностью на разрыв 1,0 МПа, растяжением; на разрыв 200%, температурой размяг- i чения 100-1бО&С по КиШ, пенетрацией 25-0,1 мм, температурой хрупкости ж 21°С0

2„ Бутилкаучук марки БК-10 0Т пред- ставляет собой сополимер изобутилена с небольшим количеством (1-5%) изопрена, имеющий.вязкость по Муни 42, „ с плотностью 0,92 г/см3 при 16-2 С, прочностью на разрыв 18,0 МПа, растяжением на разрыв 750%, непредельностью; 1,0 мольных долей, температурой стеклования - 69°С. 3. Тройной сополимер этилена, про- 55 пилена и дициклопентадиена (СКЭПТ), имеющий вязкость по Муни 62, содержание пропилена 36 мольных долей,

непредельных ,6 мольных долей, с прочностью на разрыв 23,6 МПа, растяжением на разрыв 400%, эластичность по отскоку при 20°С 48% „

Ц, Дивинил - стирольный термо- эластопласт (ДСТ-30) получается полимеризацией дивинила со стиролом в присутствии литий-органических соединений. ДСТ-30 является блоксополи- мером, у которого блоки стирола расположены по концам цепи: бело-желтого цвета, содержание стирола 29%, плотностью 0,94 г/см3, прочностью на разрыв не менее 20,0 МПа, растяжением на разрыв 700%, эластичность по отскоку при 20 С не менее 60%, твердость по ТМ-2 не более 72

Способ получения композиции осуществляют следующим образомо

В битум, нагретый до температуры 150-200°С, вводят при перемешивании 6-10% от массы композиции полимера. Перемешивание продолжают до получения визуально однородной смеси. Затем к полученной композиции добавляют 0,5-2,0% от массы композиции сульфопродукта и перемешивают в течение 10-30 мин. Получается композиция с широким интервалом пластичности; температура размягчения 93 - , температура хрупкости (-10) - (-30)°С„ Повышение температуры размягчения при совместном применении добавки полимера и СП-ОЭП значительно превосходит скачок температуры размягчения, рассчитанный по правилу аддитивности.

Это объясняется изменениями в структуре битума под влиянием СП-ОЭП

При приготовлении полимер-битумных композиций степень набухания полимера, а следовательно и товарные свойства полученного материала определяются соотношением масел и ас- фальтенов в битуме.

В результате введения СП-ОЭП нарушается традиционная структура битума, возрастает массовая доля асфаль- тенов и масел. Равновесие в полимер- битумной системе нарушается. При этом могут происходить следующие процессы

. 1) увеличение степени набухания полимера во вновь образовавшихся при взаимодействии с СП-ОРП мальтенах, что приводит к уменьшению температуры хрупкости:

2) возрастание массой доли асфаль- тенов и изменением их структуры

вследствие взаимодействия содержащихся в них полярных групп с сульфо- кислотами, что сопровождается повышением температуры размягчения системы.,

3) продукты взаимодействия СП-ОЭП с битумом могут располагаться на поверхности раздела фаз полимер-битум

и действовать как ПАВ, увеличивая по- jg чительно шире, чем рассчитанный по

верхность раздела фаз, что способствует развитию более тонкой структурной сетки полимера и расширению интервала пластичности композиции.

Пример 1„

В лабораторный реактор загружают 93,5 мас.% битума из смеси татарских и западно-сибирских нефтей с температурой размягчения 50°С, Битум нагреаддитивности.

Свойства полимер-битумных композиций даны в таблице, (примеры 2-41)-.

15 Фор мула изобретения

Битумполимерная композиция, включающая битум и полимер, отличающаяся тем, что, с целью расвают до температуры 180°С, затем вво- 20 ширения интервала работоспособности дят 6,0 мас.% термоэластопласта марки композиции, она дополнительно содерДСТ-30. После 3 часов перемешивания пропеллерной мешалкой образовалась визуально однородная масса, имеющая температуру размягчения 77°С, температуру хрупкости -9°С, интервал пластичности 86°С и пенетрацию 5 0,1 мм. В приготовленную таким образом композицию вводят 0,5% (по массе) СП-ОЭП и перемешивают еще 0,5 ч. В результате получают композицию с

25

30

жит модифицированный отход электродно промышленности - сульфированную смолу пиролиза каменноугольного пека при следующем соотношении компонентов, мае.

Битум88,0-93,5

Полимер6,0-10,0

Модифицированный отход электродной промышленности 0,5-2,0.

температурой размягчения 93°С„ температурой хрупкости -15 С9 интервалом пластичности 108° С и пенетрацией 350,1 мм.

Как видно из анализа приведенных результатов, интервал пластичности полимер-битумной композиции, полученной с использованием СП-ОЭП, знааддитивности.

Свойства полимер-битумных композиций даны в таблице, (примеры 2-41)-.

Фор мула изобретения

Битумполимерная композиция, включающая битум и полимер, отличающаяся тем, что, с целью расширения интервала работоспособности композиции, она дополнительно содер

жит модифицированный отход электродной промышленности - сульфированную смолу пиролиза каменноугольного пека при следующем соотношении компонентов, мае.

Битум88,0-93,5

Полимер6,0-10,0

Модифицированный отход электродной промышленности 0,5-2,0.

Продолжение таблицы

Изобретение относится к строительным материалам, преимущественно для получения кровельных и гидроизоляционных покрытий„ Сущность изобретения: битумполимерная композиция содержит следующие компоненты,маеД: битум 88,0-93,5, полимер 6,0-10,0, модифицированный отход электродной промышленности - сульфированная смола пиролиза каменноугольного пека 0,5-2,0. 1 табл.