Катионактивная адгезионная присадка к битумам

 

Изобретение относится к катионактивным адгезионным присадкам к битумам и может быть использовано при устройстве автомобильных дорог, аэродромов. Задачей изобретения является повышение термической стабильности присадки при сохранении надежного сцепления с поверхностью минеральной части асфальтобетонной смеси. Поставленная задача решается разработкой катионактивной адгезионной присадки к битумам, представляющей продукт взаимодействия кислотного и основного компонентов. В качестве кислотного компонента применяют или смолу пиролиза древесины лиственных пород, или флотогудрон, или остаточный продукт дистилляции жирных кислот, или кубовый остаток производства синтетических жирных кислот, а в качестве основного компонента применяют или кубовый остаток производства моноэтаноламина, или кубовый остаток ректификации морфолина при следующем соотношении компонентов, мас.%: смола пиролиза древесины лиственных пород, или флотогудрон, или остаточный продукт дистилляции жирных кислот, или кубовый остаток производства синтетических жирных кислот 15-90; кубовый остаток производства моноэтаноламина или кубовый остаток ректификации морфолина 10-85. Для придания катионактивных свойств кислотный и основной компонент конденсируют при 100-180^oС в течение 1,0-2 ч. 1 табл.

Изобретение относятся к катионактивным адгезионным присадкам к битумам и может быть использовано при устройстве автомобильных дорог, аэродромов и т. п.

Известно использование в качестве адгезионной добавки кубового остатка производства синтетических жирных кислот и их смесей с кубовыми остатками кислот хлопкового соапстока /авт. свид. СССР 1787994, кл. С 08 L 95/00/.

Однако применение данной добавки дает незначительный эффект, причем этот эффект проявляется только для карбонатных минеральных материалов. Кроме того, добавка вносится в битум в сравнительно больших количествах (4-6% мас.).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является катионактивная адгезионная присадка БП-3 - продукт взаимодействия кубовых остатков СЖК (фракции C₂₁-С₂₆) (кислотного компонента) с полиэтиленполиаминами (основным компонентом) /Кутьин Ю. А и др. Рациональные направления производства дорожных битумов /Башкирский химический журнал, том 3, с. 31/.

Битум, модифицированный присадкой такого типа в количестве до 1 мас.%, надежно сцепляется минеральными материалами кислого характера (показатель сцепления с поверхностью минерального материала асфальтобетонной смеси - песка и гравия, определяемый по ГОСТ 12801-84, соответствует образцу).

Недостатками данной присадки является то, что она в составе битума обладает недостаточным временем жизни, так как боится перегрева, т.е. является термически нестабильной.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение термической стабильности присадки при сохранении надежного сцепления с поверхностью минерального материала асфальтобетонной смеси.

Поставленная задача решается разработкой катионактивной адгезионной присадки к битумам, представляющей продукт взаимодействия кислотного и основного компонентов, отличающаяся тем, что в качестве кислотного компонента применяют или смолу пиролиза древесины лиственных пород, или флотогудрон, или остаточный продукт дистилляции жирных кислот, или кубовый остаток производства синтетических жирных кислот, а в качестве основного компонента применяют или кубовый остаток производства моноэтаноламина, или кубовый остаток ректификации морфолина при следующем соотношении компонентов, мас.%: Смола пиролиза древесины лиственных пород, или флотогудрон, или остаточный продукт дистилляции жирных кислот, или кубовый остаток производства синтетических жирных кислот - 15-90 Кубовый остаток производства моноэтаноламина или кубовый остаток ректификации морфолина - 10-85 Смола пиролиза древесины лиственных пород (СДЛП) поставляется по ТУ-13-0281078-81-89 (плотность 1080-1200 кг/м³; массовая доля воды - не более 12%; конечная температура разгонки - 260-300^oС, состоит, в основном, из смоляных кислот общей формулы С₂₀Н₃₀О₂).

Остаточный продукт дистилляции жирных кислот (ОДЖК) - продукт химического комбината им. Вахитова (ОАО "Нэфис", г. Казань) выпускается по ТУ 18 РСФСР 486-77; изготовляется из смеси гудронов, являющихся отходами дистилляции жирных кислот, выделенных из первичных гудронов технического саломаса, жира животного технического и кубовых остатков-гудронов, получаемых при дистилляции жирных кислот соапстоков. Показатели по техническим условиям следующее: кислотное число, мг КОН/г - не менее 50, содержание золы, % - не более 1,5, содержание влаги, мас.% - не более 5, содержание неомыляемых веществ, % - не более 12).

Кубовый остаток производства синтетических жирных кислот (КО СЖК) - продукт АО "Оргсинтез" (г. Волжск) - ТУ 38.107 1231-89, представляют собой кубовой остаток дистилляции синтетических жирных кислот (СЖК) фракции С₂₀ и выше. Сами СЖК получают окислением нефтяного парафина. Показатели по техническим условиям следующие: кислотное число, мг КОН/г - 70-100, массовая доля воды - не более 1, массовая доля жирных кислот - не более 77.

Флотогудрон (ФГ) выпускается на химическом комбинате им. Вахитова (ОАО "Нэфис", г. Казань) по ТУ РСФСР 744-77 - представляет собой смесь вторичных гудронов, получаемых при дистилляции первичных гудронов жирных кислот, выделенных из различных масел, и состоит из смеси высокомолекулярных органических кислот, в основном, с числом углеродных атомов ₁₅-С₂₀. Показатели ФГ следующие: массовая доля жирных кислот, % - не менее 40, йодное число, г I₂/100 г - 90-105, массовая доля неомыляемых органических веществ и неомыляемого жира, % к массе жирных кислот - не более 4,75).

Кубовый остаток ректификации морфолина (КОРМ) - продукт АО "Оргсинтез" (г. Волжск) (ТУ 6-14-10-210-87) получается циклизацией диэтаноламина (плотность, г/см³ - 1.05-112, массовая доля диэтиленгликоля, % - не более 5, массовая доля аминосодержащей смолы - не менее 20, массовая доля воды - не более 15).

Кубовый остаток производства моноэтаноламина оксиэтилированием аммиака (КОПМА) - продукт АО "Оргсинтез", г. Казань (ТУ 6-04-00-203335-91-93) имеет следующие показатели: плотность при 20^oС, г/см³ - 1,095-1,135; перегоняется, %: а) при температуре до 170^oС - не более 14,0; б) при температуре от 170^oС до 225^oС - не менее 80-81; в) остаток после разгонки, не более 5,0.

Адгезионные присадки были приготовлены согласно нижеприведенным примерам.

Пример 1. 60 г ФГ перемешивают с 40 г КОРМ при 100^oС в течение 2 ч.

Пример 2. 50 г ФГ перемешивают с 50 г КОРМ при 130^oС в течение 1 ч.

Пример 3. 70 г СДЛП перемешивают с 30 г КОРМ при 150^oС в течение 2 ч.

Пример 4. 90 г СДЛП перемешивают с 10 г КОПМА при 180^oС в течение 1,5 ч.

Пример 5. 65 г ФГ перемешивают с 35 г КОПМА при 110^oС в течение 1,5 ч.

Пример 6. 20 г ОДЖК перемешивают с 80 г. КОРМ при 120^oС в течение 1 ч.

Пример 7. 40 г. ОДЖК перемешивают с 60 г. КОПМА при 160^oС в течение 1 ч.

Пример 8. 15 г. КОСЖК перемешивают с 95 г КОПМА при 140^oС в течение 1 ч.

Пример 9. 25 г. КОСЖК перемешивают с 75 г КОРМ при 100^oС в течение 2 ч.

Синтезированные образцы адгезивов вводили в количестве 1 мас.% в битум марки БНД 60/90 с низким показателем сцепления с поверхностью минерального материала асфальтобетонной смеси (показатель сцепления с песком и гравием, определяемый по ГОСТ 12801-84, соответствовал образцам 2-3). Модифицирование исходного битума адгезионными присадками, приготовленными согласно примерам 1-9, привело к значительному улучшению показателя сцепления битума с поверхностью минерального материала асфальтобетонной смеси (указанный показатель сцепления с песком и гравием для всех образцов модифицированного битума, определенный по ГОСТ 12801-84, соответствует образцу ). При этом введение адгезионной присадки не ухудшило эксплуатационные свойства исходного битума. В соответствии с технологией приготовления асфальтобетонных смесей нагрев смеси может достигать температуры 220^oC. Поэтому необходимо, чтобы добавляемая в битум адгезионная присадка была стабильна при этой температуре в течение времени перемешивания смеси. Это время в соответствии с технологией не превышает 30 мин. По этой причине синтезированные адгезионные присадки, а также присадку БП-3 испытывали на термическую стабильность в течение двух часов при температурах, не превышающих 220^oС (160, 180, 200 и 220^oC). Термостатированные образцы вводили в битум в количестве 1%, затем модифицированные образцы битума анализировали по показателю сцепления с поверхностью песка и гравия по ГОСТ 12801-84 (табл.).

Образцы предлагаемой адгезионной присадки к битумам выдерживают термическую обработку в течение 2 ч до 220^oС, в то время как адгезионная присадка БП-3 теряет свои свойства при термической обработке, частично при 160 и 180^oС и полностью при 200 и 220^oС.

Формула изобретения

Катионактивная адгезионная присадка к битумам, представляющая продукт взаимодействия кислотного и основного компонентов, отличающаяся тем, что в качестве кислотного компонента применяются или смола пиролиза древесины лиственных пород, или флотогудрон, или остаточный продукт дистилляции жирных кислот, или кубовый остаток производства синтетических жирных кислот, а в качестве основного компонента применяются или кубовый остаток производства моноэтаноламина, или кубовый остаток ректификации морфолина при следующем соотношении компонентов, мас. %: Смола пиролиза древесины лиственных пород, или флотогудрон, или остаточный продукт дистилляции жирных кислот, или кубовый остаток производства синтетических жирных кислот - 15-90 Кубовый остаток производства моноэтаноламина или кубовый остаток ректификации морфолина - 10-85

РИСУНКИ

Рисунок 1