Способ получения адгезионной присадки к битуму Советский патент 1976 года по МПК C10C3/04 C07C85/04 

1

Изобретение относится к способу получения присадок, улучшающих адгезию битума с минеральными материалами.

Улучшение сцепления битумов с поверхностью минеральных материалов достигает- ся введением в битум поверхностно-активных веществ, называемых адгезионными присадками. -Это позволяет одновременно повысить всдаоустойчивость и долговечность дорожных покрытий. Добавление к битуму поверхностно активных веществ способствует образованию прочной связи между битуму м и поверхность минерального материала.

Известен способ получения поверхностноактивной присадки к битуму, в котором в качестве исходного сырья используют нефтяное сырье - кубовые остатки ректификации и фракцию СЖК С у которые аминируют моноэтаноламином при 1ОО 16О°С l .

Известен также способ получения адге31ЮННОЙ присадки к битуму хлорированием высокомолекулярных парафиновых углеводородов с последующим амннированнем полученного продукта аммиаком СИ)Однако присадки, по;:ученные по известным способам обладают не высокими поверхнос но- активными свойствами. Недостатками таких способов являются также сложность проведения процесса (повышенное давление и длительность), а также высокая стоимость исходного сырья.

С целью устранения указанных недостатко предлагается в качестве псходпого сырья использовать остаточные высокомолекулярные нефтепродукты, преимущественно гудрон, экстракты селективной очистки масел, деас- фальтиаат гудрона пропаном, и хлорирование осуществлять до содержания хлора 7-9вес.%.

Последующее аминирование полученного хлорированного продукта целесообразно осуществлять полиэтиленполиамином.

Аминопродукты, используемые как присадки к битумам и обладающие высокой эффективностью, получают Хлорированием остаточных нефтепродуктов при 1О-7О С в растворе четыреххлористого углерода при скорости подачи хлора 0,3-1,0 г/г нефтепродукта в 1 час и продолжительности хлорирования 5-1О мин с последующим аминированием полиэт0л.енполиамином хлорированного нефтепродукта с содержанием хлора 7-9 вес,% при 140-200 С, атмосферном давлении, удельном расходе полиэт иле нполиамйна 0,5-2,0 г/г хлорированного нефтепродукта к продолжительности 30-60 мин. Хлорирование нефтепродуктов ведут в растворе четыреххлористого углерода, бе|эя на 1 ч| нефтепродукта 3-8 ч. хлористогоЧ , углерода, и без растворителя. Для более равномерного распределения хлора в хлорирЪванном продукте предпочтительнее хлорирование|вести в растворителе, Полученный описанным выше способом аминощзодукт при добавлении в жидкие тверж дые дорожные битумы в количестве 1-3 вес повышает адгезию битума с гранитом на . 5О-80% и ВОЛЬСКИМ песком на 90-120%. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Хлорирование нефтепоодуктов проводят в реакторе, оборудованном устройством для распределения хлора, термометром для контроля температуры и обратным холодильни- ком для Koi-uieiicamiH испаряющегося чегырех ;aiopHCTOio углерода.; Нефтепродукт растворяют вчетыреххлорис том углероде, нагревают раствор до заданной температуры, а эатеМ в реактор подают хлор. Теплоту реакции снимают подачей в рубашку реактора охлаждающей жидкости. По истечении необходимого времени хлорирова)нш от раствора отгоняют четыреххлористый углерод.: Полученный хлорированный не епродукт затем аминируют полиэтиленполиамином в реакторе с мешалкой. Хлорхфованный нефтепр дукт аагруи ают в реактор и нагревают до аад.анной те 1пературы, после чего прибавпгсот полизтиленп олиамин. Реакци онн то j; icviecb выдерживают при 14О-200 С заданfioe время. По окончании аминирования не- прореагировавший полиэтиленполиамин отмываю-; водой от аминопродукта. Последний х сушат в вакуумном шкафу при 100-120СГ и остаточном давлении 30-70 мм рт. ст. | Пол ченный аминопродукт испытывают как адгезионную присадку к дороишым биту. MGNt, проверяют ее эффективность путем кол чественногю определения сцепляемости битума с поверхностью гранита и Вольского песка методом красителей по ГОСТ 11509-65. Пример 1. Для получения аминопро дукта, который используют как адгезионную присадку к битуму, применяют остаточное масло, выделенное из битума БН IV экст ;ракциой растрорителем, состоящим из аце,топа (85 об.%) и н-гептана {15 об.%), Физнко-химические показатели масла: плотность ( J, 0,9745, молекулярная масса 510, йодное число 20,2, Групповой химический состав, % : пиклопарафины и моноаиклические ароматические углеводоро- ды 8,6; бицикяические ароматические угле- j водороды 51,3; полициклические арок«атичеС кие углеводороды 20,7; смолы 19,4. Эпе I ментарный состав, % : Q 86,32; Н 11,06; 0,40; ;М 0,61; О 1,59, Хлорированное масло аминирует полнэтиленполиамином с показателями, соответствуй ющими требованиями ТУ-6-02-594 70 1 Э|$е|стйвноет,ь полученных аминопродуктов как адгезионной присадки проверяют, I .определением сцеплявмости битума , I МГ-7О/13О (ГОСТ 11955-66) с гранитной крошкой (фракция О-2 мм) и Вольским песком. К битуму прибавляют 2 вес.% аминопродукта. Ниже показано влияние условий хлорирования масла и аминирования хлорированного масла на эффективность аминопродукта как адгезионной присадки к битуму. Влияние глубины .хлорирования Масла на указанную эффективность аминопродукта изучают, при постоя/ ных ус/ювиях аминирования температуре 160 С, удельном расходе j полиэтиленполиамина 1 г/г хлорированного : ; масла и продолжительности 1 час. Хлори- I рование проводят при 25 и 60 С и скорое- i ти подачи хлора 0,74 г/г масла в 1 час, ; Глубина хлорирования масла с течением врен мени увеличивается. При этом эффективность полученного аминопродукта как адгезионной; присадки снижается. Наиболее высокой Г эффективностью обладает аминопродукт, по- i лученный из хлорированных масел с содержанием хлора 8-9 вес.%. . Изучают также влияние температуры хлорирования маслана эффективность ами-1 нопродукта как адгезионной добавки к битуму. Масло хлорируют 10 мин при 10-75°C и скорости подачи хлора 0,74 г/г масла в 1 час. При повышении температуры глубина хлорирования возрастает. Однако за- 1 кокомерность изменения эффективности амк-j .нс продукта :как адгезионной добавки к битумам другая, С повышением температуры хлорирования масла эффективность аминопродукта как адгезионной присадки к би- ; ;гуму увеличивается,; достигая при 40-5(JC : . максимальной величины, а затем снижаетая. ; / исследование процесса; аминирхЛания про-; водят с хлорированным маслом, содержащим j9% хлора, полученным при температуре : . 5I6

хлорирования 60 С, скорости подачи хлора j дукта как адгезионной добавки к 0,74 г/г масла в 1 час и продолжительноо ; {показано в табл. 1, Аминирование проводят. ти 1О мин. при удельном расходе полиэтиа&нолиамина ;

Влияние температуры аминирования хлори- j 2 г/г хлорированного масяа ИчВродолжитепфрованного масла на эффективность аминопро-д 1ности 60 мин.

iТаблица 1

523927 .

Примечание. Здесь и далее: V в исследованном интервале Температур 14О-2РО С получают амйнопродукты, которые имеют высокую эффективность к повыше-{ нию адгезии битума на граните. Несколько ; ; большую адгезию имеет битум с аминопро дуктом, полученным при 18СГС.,

J W 1. (3 - величина адсорбции красителя на поверхности битумомк- нерапьной смеси, мг/г. 5д - величина поверхности гранита, не покрытой битумом, %. сцепление битума с поверхностью гранита, %. Влияние удельного расхода полиэтиленполиамина при аминировашш хлорированно го масла на эффективность получешюго аминопродукта как присадки к битуму покаЭаКО в табл.. 2. Аминирование проводят йри 180 С в течение 1 час. Таблица 2 При увеличени удельного расхода попиэтиленполиамина от 0,5 до 3,О г/г хлорированного масла эффективность полученного аминопродукта как адгезионной добавки к битумам повышается. Однако удельный расход полиэтиленполиамина увеличивать более 2 г/г хлорированного масла нецелесообразно, так как при этом уже не наблюдается улучшение адгеаирнных свойств битума с аминопродуктом. Из приведенных данных следует, что для пол чения эффективной адгезионной присадки хлорирование масла следует вести до содержания в нем хлора 8-9 вес.%. Этого достигают, проводя хлорирование при 4О-6О С, продолжительности реакции Ю мин и скорости подачи хлора 0,74 г/г масла в 1 час. Амини рование хлорированного масла полиэтиленполиамином ведут при удельном расходе последнего 0.5-2,0 г/г хлорированного масла, 14О-18О С и продолжительности 30-60 мин Ниже приводится материальный баланс процесса получения аминопродукта хлориро6О С и удельном расходе ванием масла при хлора О,123 г/г масла и последующим аминироваЪием хлорированного масла при 18СГС и удельном расходе полиэтиленполиамина 1 г/г хлорированного масла в течение 1 ча При хлорировании 1ОО вес. % масла 12,3 вес.% хлора получают (в вес.%): хлорированное масло 1О8; непрореагированный хлор 0,6j хлористый водород 3,2; потери 0,5. При аминировании 100,0 вес.% хлорированного масла 1ОО,О вес,% ПЭПА получают (в вес.%): аминированный продукт 145,0; отработанный ПЭПА 53,5; потери 1,5. Физико-химические показатели аминопро 0,992О Плотность Температура размягчения по Киш, С Растворимость, %: в водеО,О в бензоле97,9 в ацетоне34,4 Термическая стабильность (потеря в весе похуте нагре- 5 7 вания в течение 15О°С), % Оцепляемость битума МГ-7О/ /13О с 2% аминопродукта, % : на граните92 на ВОЛЬСКОМ песке8 О Сл1епляемость битума МГ-7О/ /130 без аминопродукта, % : на граните6О на ВОЛЬСКОМ песке40 Адгезия битума на граните с различными количествами аминопродукта: Количество аминопро-Адгезия битума, дукта в битуме, % Из приведенных экспериментальных данных видно, что аминопродукт целесообразно добавлять к битуму для повышения адгезии в количестве не более 2 вес.%. Аминопродукт повышает адгезионные свойства битума не только с гранитом, но и с Вольским песком. Адгезия битума с 2 вес. % аминопродукта на граните и Вольском песке в сравнении с адгезией без добавки на тех же минеральных материалах повышается соответственно на 53 и 1ОО%. При использовании других нефтепродуктов получают такие же результаты как в примере 1. Пример 2. АминопродуктЫ; обладающие высокой эффективностью к повышению адгезионных свойств к минеральным материалам, получают и из других нефтепродуктов. Физико-химические показатели деасфальтизата из гудрона, экстракта остеточного масла, отобранных на Полоцком нефтеперерабатывающем заводе, и гудрона из анастасиевской нефти, использованных для получения амино- гфодуктов, приведены в табл. 3, Хлорирование нефтепродуктов проводят при бО С, скорости подачи хлора 0,74 г/г час и продолжительности Ю мин. Аминиру- ют хлорированные нефтепродукты при 18OQ удельном расходе полиэтиленполиамина i г/г к продолжительности 1 час.

;9 Показатели адгезии битума БНД-130/2ОО с гранитом при жйюпьэовании рааличных

1523927

lO Таблица 3 i аминопродуктов в качестве адгеавонной прн садки приведе1 ы в табл. 47

523927

11 спериментал{ ные данвые, привздевные в табл. 4, пока зьшаюг что деасфальтизат, Экстракт и гудрон пригодны в качеств&сырь , получения катионоактивной адгезионной ррисадки для битумов. jk. . Использование остаточных нефтепродуктов в производстве катионоактивной адгезионной -присадки для битумов значительно расширяе сюрьевыб ресурсы, применяемые для производства таких .присадок. Применяемое нефтяное сырье - самое дешевое из всех видов органического сырья, которое можно использовать для производства адгезионной присадки к битумам. Формула изобретения 1. Способ получения адгезионной присад ки к битуму путем хлорирования нефтяного сырья|с последующим аминированием хлори12

Таблица ,рованного продукта, отличающий- с я тем, что, с целью расяшрения сырье- вых ресурсрв и пошз1шения эффектиьности присадки, в качестве исходного сырья испольЦ зуют остаточные вьгсокдмолекулярные нефтепрсй, : дукты и хлорирование осуществляют до соi держания хлора 7-9 вес,%. : 2. Способ по п. 1, отличающий - i с я тем, .что в качестве остаточных высоко-; молекулярйых нефтепродуктов используют гуд« рон, экстракты селективной очистки масел, ,.деасфальтизат гудрона пропаном : 3. Способ по п. 1,-о т л и ч а ю щ и й с я тем, что аминирование хлорированного 1 продукта осзуществляютт полиэтиленпол нами- ; HOMj. . . .. ; Источники информации, принятые во ани- мание при экспертизе: i,ABT.icB. NO 216892; кл. С 11 d 1/40,i |оп. 197)7.68 г. : 2. Авт.: св. № 178294, кл. С 10 С 3/O4,j on. 22,11.66 г. (прототип).