Мастичная битумно-полимерная композиция для антикоррозионных покрытий и способ ее получения

Мастичная битумно-полимерная композиция для антикоррозионных покрытий и способ ее получения

Реферат

Область применения изобретения: промышленное получение мастичных битумных композиций для защиты от коррозии стальных трубопроводов, предназначенных для транспортировки газа, нефти, воды и других жидкостей, а также металлических резервуаров и нефтехранилищ, промышленно-гражданского строительства, производства гидроизоляционных материалов. Получаемые мастичные битумные материалы с улучшенными техническими характеристиками имеют широкий диапазон применения в различных областях народного хозяйства, обладают технологичностью в производстве и применении.

Известны различные битумо-полимерные мастики, в состав которых входят различные добавки: эластомеры, термоэластопласты, минеральные наполнители, пластификаторы, адгезивы и т.д. В зависимости от назначения и требуемых характеристик их соотношения могут быть различными. Способы введения компонентов и распределение их в битуме, соотношение компонентов определяют качество и область применения мастичных композиций, а также технологичность производственного процесса их получения. Распространение получило лишь ограниченное количество разработок: полимерно-битумные мастики горячего применения МБР-Г-90, МБР-Г/Шм-75, ТУ 5775-002-11149403-97; резинобитумные композиционные мастики МРБК-И/Д, ТУ 2384-003-40010445-2000; битумно-полимерный материал RU 2248381; АСМОЛ ТУ 4859-001-05111644-95; ТРАНСКОР RU 2192578, применяемые в дорожном и гражданском строительстве, а также для антикоррозионной защиты нефтегазопроводов.

Наиболее близкой по технической сущности является битумно-полимерная мастика ТРАНСКОР по патенту RU 2192578, включает битум, термоэластопласт и пластификатор, при этом в качестве термоэластопласта использован дивинилстирольный термоэластопласт, в качестве битума использована смесь битумов БНД 60/90 и БНИ-4 или БН 30/70, а в состав мастики дополнительно введен модификатор, при следующем составе компонентов, мас.%:

битум БНД 60/90 10-50,

битум БНИ-4 40-80 или битум БН 30/70 40-80,

SBS модификатор дивинилстирольный термоэластопласт ДСТ 30Р-01 1-10,

пластификатор индустриальное масло И40А 1-6,

модификатор каучук ПБН ТУ 38103641-98 1-7.

Недостатками битумно-полимерной мастики по патенту RU 2192578 являются присутствие масла в качестве пластификатора в несвязанном виде, разжижающего материал, снижающего температуру размягчения, и в дальнейшем при эксплуатации, под воздействием кислородно-озоновой деструкции окисляется и усыхает и тем самым теряет свои изначальные физико-химические свойства и эксплуатационные характеристики. Для мастики характерна тенденция к старению под воздействием кислорода.

Целью настоящего изобретения является повышение гарантированного срока эксплуатации металлических конструкций и нефтегазопроводов, достигаемого эффективной антикоррозионной защитой, путем повышения адгезии мастики к металлу и устойчивости к воздействию влаги и кислорода за счет введения в мастичную битумно-полимерную композицию ингибиторов коррозии.

Это достигается путем применения:

эластомеров - каучуков этиленпропиленового и этиленпропилендиенового, таких как СКЭПТ, ДССК 2525;

термоэластопластов, таких как ДСТ 30, ДСТ 30Р-01;

ингибиторов коррозии, таких как диамины R-NH-(CH₂)_{2 или 3}NH₂, амидоаминов R-CO-NH-(CH₂)-NH-(CH₂)_2-NH₂; полиэтиленполиамина NH₂C₂H₄(NHC₂H₄)_nNH₂, где n=1-5;

пластификатора - сульфированное талловое масло.

В сульфированном талловом масле присутствуют алкансульфокислоты R-SO₂-OH, что позволяет осуществлять при термической модификации контролируемое старение битумно-полимерной мастики, избавляющее ее от старения во время эксплуатации и потери качества технических свойств.

Присутствующие алкилсульфонаты в составе сульфированного таллового масла дополнительно влияют на поверхностно-активные свойства мастики, что увеличивает способность материала к смачиванию обрабатываемой поверхности и усилению адгезии.

Задача настоящего изобретения решается получением битумно-полимерной мастики, состоящей из смеси нефтяного битума, эластомера, термоэластопласта, ингибитора коррозии и пластификатора, и по способу получения реализуется методом измельчения исходных компонентов на коллоидных мельницах для физико-химического совмещения ингредиентов состава, компаудирования в реакторах, химической модификации в активаторе в следующих соотношениях мас.ч.:

Нефтяной битум БНД 60/90 по ГОСТ 22245-90 - от 85 до 95 включ.;

Эластомеры: СКЭПТ - 40, 60 по ТУ 38.103252-92, ДССК 2525 по ТУ 38.40387-2007 - от 1,5 до 5 включ.;

Термоэластопласт ДСТ 30P-01 по ТУ 38.40327-98 - от 2,0 до 4,5 включ.;

Пластификатор - сульфированное талловое масло марки ХТМ, ЛТМ по ТУ 13-0281078-119-89 - от 1,0 до 4,0 включ.;

Игибитор коррозии - полиэтиленполиамин по ТУ 2413-214-00203312-2002 - от 0,2 до 3,5 включ.

Технология получения мастичной битумно-полимерной композиции заключается в следующем.

1.1. Гранулированный эластомер и термоэластопласт смешивают с битумом и подают на коллоидную мельницу для получения гомогенизированной смеси.

1.2. Полученную смесь подают в реактор с мешалкой, который имеет рубашку для обогрева, поддерживают температуру от 110 до 120°C включ.

1.3. Затем подают ингибитор коррозии через объемный мерник. Производится компаундирование с помощью мешалки в горизонтальном направлении в течение 40-60 мин.

1.4. После этого вводят пластификатор дозирующим насосом и проводят компаундирование в течение 90 минут.

1.5. Включают насос, который производит перемешивание смеси в вертикальном направлении, подавая смесь с нижней части реактора в верхнюю. Одновременно проводят перемешивание смеси в горизонтальном направлении мешалкой реактора. Происходит перемешивание нижних и верхних слоев смеси. Перемешивание производится в течение 8 часов.

1.6. Во время прокачки смеси насосом она проходит устройство - активатор, с температурой стенок от 160 до 170°C включ., где происходит химическое модифицирование реакционной смеси.

После отбора проб и проверки на соответствие заявленных показателей ТУ мастику подают на узел разливки в тару.

В зависимости от назначения битумно-полимерного мастики соотношения входящих компонентов меняются для достижения оптимальных характеристик. Температура размягчения является определяющим показателем для определения степени готовности материала и регулируется временем перемешивания, температурой ведения процесса. Физико-механические свойства битумно-полимерной мастики позволяют использовать ее для капитального ремонта инженерных сетей, трубопроводов, ямочного ремонта автодорог, а также для гидроизоляции и защиты от коррозии железобетонных и металлических конструкций, автомобилей и других объектов.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Соотношение входящих компонентов и состав получаемых битумно-полимерных материалов.

Пример 1

Таблица 1
Входящие компоненты	Количество, кг	Состав БПМ	Количество, мас.ч.
Эластомер СКЭПТ-40	20	Эластомер СКЭПТ-40	5,0
ДСТ 30Р-01	12	ДСТ 30Р-01	3,0
Битум БНД 60/90	356	Битум БНД 60/90	89
Талловое масло	8	Талловое масло	2
Полиэтиленполиамины	4	Полиэтиленполиамины	1
ИТОГО	400		100

Пример 2

Таблица 2
Входящие компоненты	Количество кг	Состав БПМ	Количество, мас.ч.
Эластомер СКЭПТ-40	16,4	Эластомер СКЭПТ-40	4,1
ДСТ 30Р-01	18,0	ДСТ 30Р-01	4,5
Битум БНД 60/90	340	Битум БНД 60/90	85,0
Талловое масло	16,0	Талловое масло	4,0
Полиэтиленполиамины	9,6	Полиэтиленполиамины	2,4
ИТОГО	400		100

Пример 3

Таблица 3
Входящие компоненты	Количество кг	Состав БПМ	Количество, мас.ч.
Эластомер ДССК 2525	6	Эластомер ДССК 2525	1,5
ДСТ 30Р-01	6,8	ДСТ 30Р-01	1,7
Битум БНД 60/90	376	Битум БНД 60/90	95,0
Талловое масло	6,4	Талловое масло	1,6
Полиэтиленполиамины	0,8	Полиэтиленполиамины	0,2
ИТОГО	400		100

Пример 4

Таблица 4
Входящие компоненты	Количество кг	Состав БПМ	Количество, мас.ч.
Эластомер СКЭПТ-60	18	Эластомер СКЭПТ-60	4,5
ДСТ 30Р-01	8	ДСТ 30Р-01	2,0
Битум БНД 60/90	356	Битум БНД 60/90	89,0
Талловое масло	4	Талловое масло	1,0
Полиэтиленполиамины	14	Полиэтиленполиамины	3,5
ИТОГО	400		100

Таблица 5
Таблица основных технических показателей битумно-полимерного материала
Наименование показателя	Пример 1	Пример 2	Пример 3	Пример 4	Прототип
Температура размягчения, Т°C, по КиШ	98	100	93	91	75
Глубина проникания иглы, 0,1 мм, при +25°C	24	26	21	25	20
Гибкость на брусе радиусом R=20 мм, °C	-28	-30	-20	-24	-
Температура хрупкости по Фраасу, °C	-35	-45	-24	-31	-20
Растяжимость, см, при +25°C	8,7	9,8	7,3	9,1	8
Характер отрыва	когезионный	когезионный	когезионный	когезионный	Когезионный
Прочность сцепления со сталью, МПа, при T=+20°C	0,6	1,1	0,3	0,7	0,2
Водопоглощение в течение 24 часов, % по массе	0,1	0,1	0,1	0,1	0,2
Переходное электросопротивление покрытия (сталь-грунтовка-слой мастики без обертки) при температуре плюс 23±2°C, Ом·м2,	109	109	109	109	109
исходного покрытия после 1000 часов выдержки в 3% растворе NaCl при температуре плюс 60±2°C.	107	107	107	107	107

1. Битумно-полимерная мастика, состоящая из смеси нефтяного битума, эластомера, термоэластопласта, ингибитора коррозии и пластификатора, отличающаяся тем, что содержит в качестве нефтяного битума БНД 60/90, в качестве эластомера - СКЭП Т-40,60 или ДССК 2525, в качестве термоэластопласта - ДСТ 30Р-01, в качестве ингибитора коррозии - полиэтиленполиамины, в качестве пластификатора - сульфированное талловое масло марки ХТМ, ЛТМ, в соотношении компонентов, мас.ч.:

Нефтяной битум БНД 60/90	85-95 включ.
Эластомер СКЭП Т-40,60 или ДССК 2525	1,5-5 включ.
Термоэластопласт ДСТ 30Р-01	2,0-4,5 включ.
Сульфированное талловое масло марки ХТМ, ЛТМ	1,0-4,0 включ.
Ингибитор коррозии полиэтиленполиамин	0,2-3,5 включ.

2. Способ получения битумно-полимерного мастики, выполненной из реакционной смеси, включающий:- перемешивание нефтяного битума с гранулированными эластомерами и термоэластопластом с последующей подачей на коллоидную мельницу для получения гомогонезированной реакционной смеси;- компаундирование в реакторах с подачей полиэтиленполиаминов и сульфированного таллового масла;- перемешивание реакционной смеси;- проведения химического модифицирования реакционной смеси в активаторе, кратковременно термически воздействуя на реакционную смесь и создавая турбулентность ее потока.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что перемешивание реакционной смеси в горизонтальном направлении осуществляют с помощью мешалки, а в вертикальном направлении с помощью насоса.