Модификатор дорожных битумов и полимерно-битумное вяжущее на его основе

Модификатор дорожных битумов и полимерно-битумное вяжущее на его основе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к нефтехимической промышленности, в частности к получаемым из нефти продуктам, востребованным в автодорожной отрасли. Продукт предназначен для полимерно-битумных вяжущих (далее - ПБВ), применяемых для дорожного строительства, для мастик и гидроизоляционных материалов.

Из уровня техники известно, что основными компонентами, придающими эластичность, износостойкость дорожному покрытию, в том числе стойкость к колееобразованию, являются ПБВ, изготавливаемые путем смешения нефтяных дорожных битумов и сополимеров стирола и бутадиена (СБС) в присутствии пластификаторов, например, ПБВ (RU 2181733 C08L 95/00 2004), содержащее битум и полимерный модификатор его свойств - низкоокисленный атактический полипропилен средневязкостной молекулярной массы 22000-29000 с 0,20-0,34 мол. % карбонильных групп, а в качестве битума - или битум, или его смесь с карбоцепными полимерами при содержании последних в смеси 2-5 мас. %.

Известен также полимерный модификатор битума (RU 2266934, C08L 95/00, 2005), содержащий битум, полиэтилен, резиновую крошку. В качестве пластифицирующей добавки используют мазут, а в качестве девулканизирующего неорганического соединения - известь строительную, при этом полиэтилен вводят вторичный как низкого, так и высокого давления.

Основной проблемой всех ПБВ является частичная совместимость сополимеров и битумных компонентов, сказывающаяся на стабильности системы при хранении и транспортировке свыше 5 часов в горячем состоянии.

Технический результат - повышение стабильности получаемого ПБВ при хранении и транспортировке за счет улучшения совместимости компонентов. Технический результат достигается тем, что модификатор дорожных битумов, использующихся при приготовлении полимерно-битумных вяжущих, содержит, по меньшей мере, одно высоковязкое производное канифоли в виде сложного эфира абиетиновой кислоты, диспергированную органомодифицированну глину на основе монтмориллонита, модифицированную четвертичными аммониевыми солями, MOHAMET и компатибилизатор этиленвинилацетат ЭВА, полученный в результате сополимеризации этилена и мономера винилацетата с содержанием винил-ацетатных групп не менее 28%.

При этом наноглина MOHAMET получена методом органомодификации Na+-монтмориллонита с применением поверхностно-активного вещества ПАВ четвертичного алкиламмония хлорида.

В качестве высоковязкого производного канифоли в виде сложного эфира абиетиновой кислоты содержит глицериновый эфир канифоли и/или пентаэритритовый эфир канифоли.

Другим объектом, обеспечивающим достижение технического результата, является полимерно-битумное вяжущее на основе модификатора, характеризующееся тем, что имеет следующий состав, масс ч.:

Сложные эфиры абиетиновой кислоты	100
Битум нефтяной дорожный	14÷112
Органомодифицированная глина MOHAMET	5,0÷7,5
Сополимер этилена и винилацетата	2,5÷4,0

Композицию изготавливают на стандартном смесительном оборудовании (реакторного типа или Z-образные смесители) при температурах 100-120°C по сравнению с обыкновенными марками на основе СБС при известной последовательности введения компонентов: термоэластопласт, наполнитель, мягчитель и прочие ингредиенты, необходимые для достижения конкретных целей.

ПРИМЕР 1

Приготовление композиции осуществляется следующим образом. В качестве основы используют синтезированные высоковязкие производные канифоли - сложные эфиры абиентиновой кислоты, в данном примере глицериновый эфир канифоли (100,0 масс.ч.), а также битум нефтяной дорожный БНД 60/90 в количестве 14,0 масс.ч. Добавляются также следующие компоненты: органомодифицированная глина марки MOHAMET производства ЗАО «МЕТАКЛЭЙ» в количестве 5,0 масс.ч. и сополимер этилена и винилацетата (ЭВА) с содержанием винилацетатных групп не менее 28% в количестве 2,5 масс.ч., выступающий в роли компатибилизатора. ЭВА (этиленвинилацетат) - это вещество, которое относится к полиолефинам, получается в результате сополимеризации этилена и мономера винилацетата. Винилацетатная группа:

Количество добавляемых компонентов полимерных материалов на основе СБС, масел, пластификаторов, различных адгезионных добавок в составе модификатора допускается в рамках, известных из уровня техники в данной области, и поэтому в примере нет необходимости это отражать. Добавки определяются в зависимости от свойств используемых дорожных битумов, на основе которых изготавливают полимерно-битумное вяжущее, от оборудования, использующегося для его получения, от температурных режимов, а также от потребительских требований по свойствам конечной продукции, поэтому не требует специальных примеров или пояснений.

ПРИМЕР 2

Приготовление композиции осуществляется следующим образом. В качестве основы используют пентаэритритовый эфир (100,0 масс.ч.), а также битумы нефтяные дорожные БНД 60/90 (в других примерах 90/130) в количеств 112,0 масс.ч. Добавляются глина марки MOHAMET в количестве 7,5 масс.ч. и сополимер этилена и винилацетата (ЭВА) в количестве 4,0 масс.ч.

ПРИМЕР 3

Приготовление композиции осуществляется следующим образом. В качестве основы используют синтезированные высоковязкие производные канифоли - сложные эфиры абиетиновой кислоты - смесь, которая содержит поровну пентаэритритовый эфир и глицериновый эфир канифоли, а также все три марки битумов нефтяных дорожных БНД (в других примерах 90/130) в количестве 95,0 масс.ч. Добавляются глина марки MOHAMET в количестве 6,5 масс.ч. и сополимер этилена и винилацетата (ЭВА) в количестве 3,0 масс.ч.

Характеристики полученной композиции (по примерам 1-3) и изделия из нее - температура размягчения по методу «Кольцо и Шар» - 78÷85°C, глубина проникания иглы 0,1 мм (пенетрация) при 25°C - 0,5÷5,0 мм^-1, вязкость при различных температурах (скорость вращения шпинделя вискозиметра - 1,0 об./мин). Другие характеристики приведены в Таблице 1.

Модификатор MOHAMET В3 позволяет повысить совместимость компонентов ПБВ таким образом, что получаемые ПБВ-материалы остаются стабильны на протяжении не менее трех суток. Повышенная совместимость компонентов ПБВ качественным образом влияет на свойства получаемых ПБВ, что, в свою очередь, благоприятным образом влияет на конечные свойства дорожных покрытий. Стабильность компонентов ПБВ открывает новые возможности для транспортировки и хранения ПБВ в нагретом состоянии без опасения за качество материала, доставляемого на асфальтобетонные заводы. Кроме того, время приготовления ПБВ сокращается в 2-3 раза в зависимости от марки дорожного битума, использующегося в качестве сырья, что, помимо высокого качества ПБВ, существенно снижает издержки производителей подобного рода вяжущих материалов.

За обеспечение стабильности системы ПБВ отвечает диспергированная в связующем до интеркалированного состояния органомодицированная наноглина MOHAMET производства ЗАО «МЕТАКЛЭЙ». Добавляемая вместе с модификатором MOHAMET В3, органофильная наноглина совмещается как с СБС, так и с составляющими дорожного битума, при этом все компоненты ПБВ проникают в межслоевые расстояния наноглины, создавая своеобразную сетку многочисленных зацеплений, аналогично каркасным структурам, формирующихся при смешении с различными полимерами (чаще всего полиамиды, полиолефины).

Показатели качества ПБВ соответствуют ГОСТ 52056-2003 (см. Таблица 2).

Стабильность ПБВ при хранении соответствует стандарту ГОСТ EN 13399-2013 (см. Таблица 3).

Т.о. очевидно, что задача настоящего изобретения достигнута получением высококачественных ПБВ, компоненты которых стабилизированы модификатором, обозначенным как MOHAMET В3, и не расслаиваются при хранении в течение длительного времени в нагретом состоянии. Повышенная стабильность ПБВ позволяет без опасения за качество материала перевозить на большие расстояния дорожным подрядчикам для производства асфальтобетонных смесей непосредственно в месте дорожного строительства, получать высококачественные асфальтобетонные смеси для дорожного строительства, благодаря которым повысится долговечность и колеестойкость дорожного полотна, межремонтный срок его эксплуатации.

1. Модификатор дорожных битумов, использующихся при приготовлении полимерно-битумных вяжущих, содержащий, по меньшей мере, одно высоковязкое производное канифоли в виде сложного эфира абиетиновой кислоты, диспергированную органомодифицированную глину на основе монтмориллонита, модифицированную четвертичными аммониевыми солями, MOHAMET и компатибилизатор этиленвинилацетат ЭВА, полученный в результате сополимеризации этилена и мономера винилацетата с содержанием винил-ацетатных групп не менее 28%.

2. Модификатор дорожных битумов по п. 1, характеризующийся тем, что наноглина MOHAMET получена методом органомодификации Na+-монтмориллонита с применением поверхностно-активного вещества ПАВ четвертичного алкиламмония хлорида.

3. Модификатор дорожных битумов по п. 1, отличающийся тем, что в качестве высоковязкого производного канифоли в виде сложного эфира абиетиновой кислоты содержит глицериновый эфир канифоли.

4. Модификатор дорожных битумов по п. 1, отличающийся тем, что в качестве высоковязкого производного канифоли в виде сложного эфира абиетиновой кислоты содержит пентаэритритовый эфир канифоли.

5. Полимерно-битумное вяжущее на основе модификатора по любому из пп.1-4, характеризующееся тем, что имеет следующий состав, мас. ч.:

Сложные эфиры абиетиновой кислоты	100
Битум нефтяной дорожный	14÷112
Органомодифицированная глина MOHAMET	5,0÷7,5
Сополимер этилена и винилацетата	2,5÷4,0