способ получения полимерно-битумных композиций

Формула изобретения

Способ получения полимерно-битумной композиции путем нагревания при перемешивании битума и полимер-модификатора, отличающийся тем, что полимер-модификатор получают непосредственно в среде битума путем радикальной полимеризации виниловых мономеров при температуре 60-80°С в присутствии инициатора радикальной полимеризации, процесс получения полимерно-битумной композиции ведут в течение 2-4 часов, при этой же температуре, при этом в качестве битума используют нефтяной битум при следующем соотношение компонентов в композиции, мас.%:

виниловый мономер	2-10
инициатор, мас.% от массы мономера	0,5-4
нефтяной битум	остальное.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к получению полимерно-битумных композиций на основе нефтяных битумов. Получаемые полимерно-битумные композиции могут быть использованы в дорожном строительстве в качестве вяжущего для асфальтобетонных смесей, в промышленном и гражданском строительстве для кровельных, гидроизоляционных работ, для производства мастик и клеев.

Известен способ получения полимерно-битумной композиции, включающий подачу в реактор-смеситель нефтяного битума, нагрев и введение в него при постоянном перемешивании полиэтилена высокого давления, атактического полипропилена, вспененной перлитовой муки, после чего смесь нагревается до 210°C и в смесь вводится асидол. В результате образуется гомогенная композиция (пат. России 2307139 C1, C08L 95/00, C09D 195/00).

Недостатком известного способа является высокая температура получения композиции, что приводит к потере летучих веществ битума, также применение большого количества инертного материала с большой сорбционной способностью, что уменьшает стабильность получаемой композиции. Применение смеси полимеров приведет к их расслоению, вызванному большой разницей в температуре плавления.

Известен способ получения полимерно-битумной композиции, включающий смешение продукта полукоксования углей и блоксополимера бутадиена со стиролом, при перемешивании смесь нагревают до 120°C, после подают нефтяной битум и, продолжая перемешивать, добавляют гексаметилентетрамин и повышают температуру до 160°C, в результате образуется полимерно-битумная композиция (пат. России 2241724 А, C08L 95/00, 53/02, C08K 5/17, C04B 26/26).

Недостатком известного способа является использование большого количества дополнительного растворителя (продукт полукоксования углей), что уменьшает температуру вспышки композиции. Продукт полукоксования содержит большое количество токсичных соединений, которые испаряются при использовании и получении композиции.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению способом получения полимерно-битумной композиции является способ, представленный в патенте 2185402 С2, C08L 95/00, C08F 240/00, 8/34, 8/50 (Россия). Нефтяной битум, полимер-модификатор, экстракт селективной очистки остаточных масленых фракции смешиваются. Предварительно получают полимер-модификатор путем термической сополимеризации при температуре 240-260°C в течение 5-10 часов фракции C₈-C ₉ и бутадиенового каучука.

Недостатком известного способа является высокая температура и длительность получения как непосредственно полимерно-битумной композиции, так и полимера-модификатора. Высокая стоимость используемых добавок и непосредственно бутадиенового каучука делают итоговую композицию не приемлемой для промышленного применения.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение ассортимента полимерно-битумных композиций с улучшенными эксплуатационными характеристиками при упрощении технологии приготовления композиции за счет уменьшения числа стадий и сокращения длительности процесса, обеспечения возможности проведения процесса приготовления композиций в непрерывном режиме и отсутствия дорогостоящих ингредиентов при их получении.

Поставленная задача достигается тем, что предлагается способ получения полимерно-битумной композиции путем нагревания при перемешивании битума и полимер-модификатора, при этом полимер-модификатор получают непосредственно в среде битума путем радикальной полимеризации виниловых мономеров при температуре 60-80°C в присутствии инициаторов радикальной полимеризации, процесс получения полимерно-битумной композиции ведут в течение 2-4 часов при этой же температуре, при этом в качестве битума используют нефтяной битум, при следующем соотношение компонентов в композиции, мас.%:

Виниловый мономер	2-10
Инициатор (мас.% от массы мономера)	0,5-4
Нефтяной битум	Остальное

Для этого при температуре 60-80°C в реактор-смеситель помещается нефтяной битум (98-90%), после чего туда при постоянном перемешивании помещается раствор мономера с инициатором (2-10%), в качестве инициатора используется пероксид бензоила 0,5-4 мас.% от массы мономера (также могут использоваться любые другие органические перекиси при этом же количестве), далее при температуре 60-80°C (при использовании других инициаторов температура подбирается под инициатор) проводят процесс полимеризации в течение 2-4 часов, до полной полимеризации мономера. Полученную готовую к применению гомогенную композицию сливают в емкости для транспортировки.

В указанных условиях образуется однородная полимерно-битумная композиция, при этом полимер равномерно распределен по всему объему композиции, что препятствует расслоению композиции при использовании. Конечный продукт отличается от исходного битума улучшенными характеристиками, а именно более низкой температурой хрупкости, повышенной температурой размягчения, большей эластичностью, что характерно для полимерно-битумных композиций. Для приготовления композиции используют нефтяные битумы: битум нефтяной дорожный марки БНД 60/90 или 90/130 по ГОСТ 22245-90, битум нефтяной строительный марки БН 90/30 по ГОСТ 6617-76, битум нефтяной кровельный марки БНК 45/190 по ГОСТ 9548-74. Концентрационный интервал содержания мономера в композиции обусловлен варьированием эксплуатационных характеристик конечного продукта.

Изобретение иллюстрируется примерами, представленными в табл.1 и 2.

В табл.1 приведены составы исходной смеси, температурные режимы и продолжительность приготовления композита, а в табл.2 - физико-механические свойства получаемых композитов.

Пример 1. В 2-литровый металлический реактор, снабженный обогреваемой рубашкой и механической лопастной мешалкой, и герметичной крышкой, помещают 950 г нефтяного битума марки БНД 90/130 (температуру битума составляет 60°C), при перемешивании в реактор помещают смесь 50 г стирола и 2,0 г пероксида бензоила. Реактор герметично закрывается, и содержимое постоянно перемешивается, при этом внутри смеси поддерживается постоянная температура 60°C. По истечении 3 часов полученная гомогенная полимерно-битумная композиция сливается из реактора.

Способ по предлагаемому изобретению прост в исполнении, позволяет получать широкий ассортимент полимерно-битумной композиции, за счет возможности смешения большого числа мономеров с нефтяным битумом, количество мономеров совместимых с битумом значительно превосходит ассортимент полимеров, совмещаемых с нефтяным битумом, при этом получаемые композиции превосходят по своим характеристикам исходный нефтяной битум. Повышается температура размягчения на 3-10°C, температура хрупкости понижается на 5-10°C. Существенно увеличивается адгезия к мраморной крошке и песку. Небольшая продолжительность и низкая температура позволяют снизить энергозатраты на производство полимерно-битумных композиций по сравнению с известными способами. Предлагаемое изобретение является одним из эффективных подходов к получению полимерно-битумных композиций.