[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2648097C1 - Способ получения полимерно-битумного вяжущего на основе вспененного полиуретана - Google Patents

Способ получения полимерно-битумного вяжущего на основе вспененного полиуретана Download PDF

Info

Publication number
RU2648097C1
RU2648097C1 RU2017111114A RU2017111114A RU2648097C1 RU 2648097 C1 RU2648097 C1 RU 2648097C1 RU 2017111114 A RU2017111114 A RU 2017111114A RU 2017111114 A RU2017111114 A RU 2017111114A RU 2648097 C1 RU2648097 C1 RU 2648097C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bitumen
polymer
prepolymer
binder
water
Prior art date
Application number
RU2017111114A
Other languages
English (en)
Inventor
Алексей Георгиевич Лысенко
Николай Олегович Плешаков
Original Assignee
Алексей Георгиевич Лысенко
Николай Олегович Плешаков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Алексей Георгиевич Лысенко, Николай Олегович Плешаков filed Critical Алексей Георгиевич Лысенко
Priority to RU2017111114A priority Critical patent/RU2648097C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2648097C1 publication Critical patent/RU2648097C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L95/00Compositions of bituminous materials, e.g. asphalt, tar, pitch
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • C08J9/06Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a chemical blowing agent
    • C08J9/08Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a chemical blowing agent developing carbon dioxide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

Изобретение относиться к способу получения полимерно-битумных композиций, областью применения которых является дорожное, аэродромное и промышленно-гражданское строительство, а также они используются для производства кровельных, композитных материалов и гидрофобных покрытий. Способ получения полимерно-битумного вяжущего включает смешивание битума и уретанового форполимера, причем битум смешивают с предварительно вспененным водой уретан-алкидным форполимером, содержащим концевые свободные изоцианатные группы, при количественном содержании форполимера от 5 до 15% от общей массы вяжущего. Техническим результатом является улучшение физико-механических свойств вяжущего. 1 з.п. ф-лы, 4 табл., 2 пр.

Description

Изобретение относиться к способу получения полимерно-битумной композиции, используемой в дорожном и аэродром строительстве, в качестве органического вяжущего, где требуется высокое сопротивление износу, динамическим и атмосферным воздействиям и перепадам температур.
Известен способ приготовления полимерно-битумного вяжущего (ПБВ) на основе вязкого дорожного нефтяного битума и блок-сополимеров типа стирол-бутадиен-стирол (СБС), получаемого растворением полимера в битуме или предварительным растворением полимера в специальном растворителе (индустриальном, сланцевом масле, дизельном топливе и др.) с последующим смешением раствора полимера с битумом. Данный материал предназначен для применения при строительстве, реконструкции и ремонте дорог, мостов и аэродромов. Основные требования к данному материалу описаны в ГОСТ Р 52056 «Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блок-сополимеров типа стирол-бутадиен-стирол». Основным недостатком данного материала является повышенная вязкость по сравнению с исходным битумом, что приводит к технологическим затруднениям при приготовлении асфальтобетонной смеси с ПБВ. Использование пластификаторов помогает решить данную проблему, но возникает ряд других проблем. Вследствие этого при приготовлении ПБВ необходимо использовать высокоскоростные смесительные агрегаты (коллоидные мельницы, диспергаторы, планетарные мешалки и др.), позволяющие получать гомогенную композицию, но повышающие затраты при производстве.
Наиболее близким по технической сущности является способ модификации битумов полиуретанами (RU 2303613): описан способ модификации битумов полиуретанами, включающий взаимодействие в массе битума с предварительно приготовленным предполимером, полученным из компонентов, содержащих полиольные и изоцианатные группы, отличающийся тем, что взаимодействие в массе осуществляют путем перемешивания при температуре 60-140°С в течение 0,25-1 часа, при этом при приготовлении предполимера в качестве компонента с полиольными группами используют полиэфиры и группы полиоксипропиленгликолей и полиэтилен(бутилен)гликольадипинатов с функциональностью не менее двух, а в качестве компонента с изоцианатными группами используют 2,4-толуилендиизоцианат, при этом мольное соотношение групп -OH:-NCO- составляет 1:2, а количество предполимера составляет 1-10 мас. %. от количества битума. Недостатками данного способа является то, что химическая сшивка данной композиции осуществляется за счет образования в основном обратимых аллофанатных или биуретановых узлов, которые чувствительны к повышению температуры. При воздействии температуры более 135-140°С через некоторое время происходит деструкция полиуретан-битумной композиции, приводящая к потере модифицированных свойств.
Отличие заявляемого способа получения полимерно-битумного вяжущего заключается в том, что битум смешивают с предварительно вспененным водой уретан-алкидным форполимером, содержащим концевые свободные изоцианатные группы, при количественном содержании форполимера от 5 до 15% от общей массы вяжущего.
Химическое взаимодействие форполимера с водой и битумом происходит при соотношении свободный изоцианат : вода от 1:0,01 до 1:2,5 и обусловлено тем, что часть свободных RNCO- (изоцианатных) групп реагирует вначале с H2O (водой), с образованием нестабильной карбаминовой кислоты, распадающейся на первичные амины и CO2 (углекислый газ), нужный для вспенивания:
R-N=C=O+НОН→[R-NH-CO-OH]→R-NH2+CO2
Далее при добавлении горячего битума и дополнительном вспенивании (от испарения воды) ранее образовавшиеся амины при повышенной температуре очень быстро реагируют с оставшимися изоцианатными группами с образованием двузамещенной мочевины:
R-NH2+R-N=C=O→R-NH-CO-NH-R
После происходит процесс отверждения и «сшивания» предполимера с образованием полиуретан-мочевины, как и в результате аминного отверждения форполимера:
Figure 00000001
где R - остаток простого или сложного олигоэфира; R'' - остаток диамина.
Полученный пенополиуретан образует пространственную эластичную сетку, в макромолекуле которого встречаются простые или сложноэфирные, уретановые, мочевинные и ароматические группы.
Все ячейки и пространство в сетке заполнены битумом, химически связанным с полимером за счет водородных связей. Это обусловливает каучукоподобные свойства полимерно-битумного вяжущего.
Процесс приготовления полимерно-битумного вяжущего может осуществляться двумя способами.
При первом способе используют заранее приготовленный уретан-алкидный форполимер с концевыми изоцианатными группами, который предварительно обезвоживают, затем дозируют в реактор или смесительную емкость, температура форполимера не должна превышать 90°С, консистенция должна быть жидкая или вязко-жидкая. Далее добавляем воду в количестве, определенном экспериментально (температура воды должна быть в пределах 10-30°С), перемешиваем смесь принудительно (скорость вращения лопастей не более 300 об/мин) до однородной массы и увеличения вязкости, время перемешивания ориентировочно составляет 1-3 мин, более точно определяют пробным замесом. После дозируем в смеситель предварительно обезвоженный и нагретый до 100-160°С битум (в зависимости от марки битума). Происходит обильное вспенивание за счет испарения непрореагировавшей части воды, пары воды и углекислый газ отводят (откачивают), для лучшего вспенивания при необходимости создается пониженное давление (вакуумным насосом). Через 1-2 мин начинаем перемешивание до однородной массы и полного обезвоживания смеси. Время перемешивания в зависимости от начальной температуры и используемых компонентов составляет 20-40 мин, определяется экспериментально. Максимальная температура смеси не должна превышать 135-145°С в процессе производства.
Второй способ имеет аналогичную технологию с первым за исключением того, что изначально уретановый форполимер готовиться одностадийным способом путем смешения в реакторе или смесительной емкости отдельно взятых в определенных пропорциях алкидной смолы, ди-(поли-) изоцианата, воды, при необходимости других компонентов (полиэфир, стабилизатор, вспенивающий агент, удлинитель цепи, отвердитель и др.). Температура реакции не должна превышать 100°С. Готовность вспененного форполимера определяют по увеличении вязкости до момента гелеобразования, определенного заранее методом эксперимента. Только после этого добавляют разогретый битум, и далее технология аналогична первому способу.
Уретан-алкидные смолы являются продуктом взаимодействия полиолов с кислотами жирного ряда и/или маслами а также карбоновыми кислотами с частичной заменой последних поли- или диизоцианатами.
Такие форполимеры должны представлять собой вязкую жидкость или пластичную (эластичную) массу с температурой плавления ниже 100°С.
Соотношение реагентов в исходной форполимерной смеси должны подбираться таким образом, чтобы полученные из них пенополиуретаны обладали ярковыраженными свойствами эластомеров с высоким температурным интервалом работоспособности (более 100°С), низкой температурой хрупкости (ниже -30°С), с относительным удлинением не менее 100% и низкой остаточной деформацией (через 22 ч при 70°С и 50% сжатии не более 20%).
Массовое содержание форполимера в полимерно-битумном вяжущем варьируется от 5 до 15% и зависит от природы форполимера, соотношения и температуры исходных компонентов. При концентрации менее 5% заметных изменений свойств исходного битума не наблюдалось, при содержании более 15% после «сшивания» и отверждения форполимера в вяжущем полимерно-битумное вяжущее переставало быть термопластичным, появлялись ярковыраженные свойства каучука, что исключало возможности дальнейших испытаний.
Битум, используемый для приготовления полимерно-битумного вяжущего, относится к битумам нефтяным дорожным вязким и должен соответствовать ГОСТ 22245 или ГОСТ 33133. Битумам нефтяным дорожным улучшенным по СТО АВТОДОР 2.1-2011.
Полимерно-битумное вяжущее на основе вспененного полиуретана, приготовленное по заявленной технологии, однородно и стабильно при хранении. Поэтому может производиться как непосредственно перед использованием, так и заранее с последующим хранением.
Улучшенные свойства вяжущего на основе вспененного форполимера уретан-алкидной смолы в отличие от свойств исходного битума были определены лабораторно-аналитическим методом.
В качестве исходного битума был взят битум нефтяной дорожный вязкий марки: 40/60; 60/90 с показателями, указанными в таблице 1.
Figure 00000002
Пример 1
Полимерно-битумное вяжущее готовилось по первому способу, в качестве полимерной основы был взят уретан-алкид, содержащий концевые изоцианатные группы 2.7% по массе, битум нефтяной дорожный вязкий БНД 40/60, вода питьевая.
Компоненты были взяты в следующих соотношениях:
Figure 00000003
Форполимер обезвоживали, затем в определенной пропорции дозировали в реактор, температура составляла 85°С, затем добавляли воду комнатной температуры в количестве, указанном в таблице 2, при включенной мешалке реактора. Время перемешивания до однородной массы и увеличения вязкости составило от 2 до 3 мин в зависимости от содержания смолы. Далее, выключив мешалку, дозировали в течение 4-5 минут обезвоженный и нагретый до 140-145°С битум, через 1-2 минуты после окончания подачи битума начинали перемешивание со скоростью 100-150 об/мин с поддержанием температуры смеси 140-145°С. Полная однородность смеси была достигнута при 25-32 минутах перемешивания.
Приготовленное полимерно-битумное вяжущее было перекачено в емкость для остывания до комнатной температуры.
Показатели испытаний данного ПБВ указаны в таблице 4
Пример 2
Полимерно-битумное вяжущее готовилось по второму способу, в реактор загружали поочередно: алкидную смолу (глифталевая смола модифицированная соапстоком, включающим до 70% жирных кислот), содержащую 2.97% весовых гидроксильных групп, толуилендиизоцианат (ТДИ 80/20), взятый в избытке относительно гидроксильных групп алкидной смолы, изоцианатный индекс равен 1.10 (полученное содержание концевых изоцианатных групп - 2.2% ) и воду (50% от всей массы воды), компоненты перемешивали до однородной массы и увеличения вязкости до момента гелеобразования (с нагревом до 80°С), затем вводили остаток воды и дозировали разогретый битум БНД 60/90 и далее по описанной технологии.
Компоненты были взяты в следующих соотношениях (таблица 3):
Figure 00000004
Показатели испытаний данного ПБВ указаны в таблице 4
Приготовленные в указанных примерах полимерно-битумные вяжущие остывали до комнатной температуры и испытывались на следующий день после приготовления.
Характеристики полученного полимерно-битумного вяжущего определялись согласно ГОСТ 11501 «Битумы нефтяные. Метод определения глубины проникания иглы (с Изменениями 1, 2, 3, 4)»; ГОСТ 11505 «Битумы нефтяные. Метод определения растяжимости (с Изменениями 1, 2)»; ГОСТ 11506 «Битумы нефтяные. Метод определения температуры размягчения по кольцу и шару (с Изменениями 1, 2, 3)»; ГОСТ 11507 «Битумы нефтяные. Метод определения температуры хрупкости по Фраасу»; ГОСТ 11508 «Битумы нефтяные. Методы определения сцепления битума с мрамором и песком (с Изменениями 1, 2)»; ГОСТ Р 52056 «Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блок-сополимеров типа стирол-бутадиен-стирол. Технические условия»; ГОСТ 4333 «Нефтепродукты. Методы определения температур вспышки и воспламенения в открытом тигле (с Поправкой)»; ГОСТ 18180 «Битумы нефтяные. Метод определения изменения массы после прогрева».
На основании полученных данных был определен интервал работоспособности материала.
Результаты испытаний отображены в таблице 4.
Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000007

Claims (2)

1. Способ получения полимерно-битумного вяжущего, включающий смешивание битума и уретанового форполимера, отличающийся тем, что битум смешивают с предварительно вспененным водой уретан-алкидным форполимером, содержащим концевые свободные изоцианатные группы, при количественном содержании форполимера от 5 до 15% от общей массы вяжущего.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что концевые свободные изоцианатные группы взаимодействуют с водой и битумом при соотношении свободный изоцианат : вода от 1 : 0,01 до 1 : 2,50.
RU2017111114A 2017-04-03 2017-04-03 Способ получения полимерно-битумного вяжущего на основе вспененного полиуретана RU2648097C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017111114A RU2648097C1 (ru) 2017-04-03 2017-04-03 Способ получения полимерно-битумного вяжущего на основе вспененного полиуретана

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017111114A RU2648097C1 (ru) 2017-04-03 2017-04-03 Способ получения полимерно-битумного вяжущего на основе вспененного полиуретана

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2648097C1 true RU2648097C1 (ru) 2018-03-22

Family

ID=61708129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017111114A RU2648097C1 (ru) 2017-04-03 2017-04-03 Способ получения полимерно-битумного вяжущего на основе вспененного полиуретана

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2648097C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6191213A (ja) * 1984-10-12 1986-05-09 Bridgestone Corp 歴青物フオ−ム又は歴青物エラストマ−の製造方法
JPS61213223A (ja) * 1985-03-20 1986-09-22 Human Ind Corp 改質ポリオレフイン系樹脂の製造方法
US4810298A (en) * 1982-07-19 1989-03-07 Toyo Chemical Industry Co., Ltd. Manufacturing method of asphalt foam
US4892891A (en) * 1988-12-02 1990-01-09 Syn-Coat Enterprises Novel foam compositions
RU94035362A (ru) * 1994-09-20 1996-10-27 Акционерное общество закрытого типа "Сосновоборспецхиммонтаж" Жидкая строительная уретанобитумная композиция для покрытий "уреплен"
RU2303613C1 (ru) * 2006-06-13 2007-07-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова Способ модификации битумов полиуретанами

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4810298A (en) * 1982-07-19 1989-03-07 Toyo Chemical Industry Co., Ltd. Manufacturing method of asphalt foam
JPS6191213A (ja) * 1984-10-12 1986-05-09 Bridgestone Corp 歴青物フオ−ム又は歴青物エラストマ−の製造方法
JPS61213223A (ja) * 1985-03-20 1986-09-22 Human Ind Corp 改質ポリオレフイン系樹脂の製造方法
US4892891A (en) * 1988-12-02 1990-01-09 Syn-Coat Enterprises Novel foam compositions
RU94035362A (ru) * 1994-09-20 1996-10-27 Акционерное общество закрытого типа "Сосновоборспецхиммонтаж" Жидкая строительная уретанобитумная композиция для покрытий "уреплен"
RU2303613C1 (ru) * 2006-06-13 2007-07-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова Способ модификации битумов полиуретанами

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101230233B (zh) 水固化环保型聚氨酯防水涂料及其制备工艺
CN102977586B (zh) 一种耐降解阻燃型硬质聚氨酯泡沫材料及其制备方法
CN101792608B (zh) 一种橡胶沥青及其制备方法
CN101616891B (zh) 二醛亚胺、含有二醛亚胺的乳液,以及双组分聚氨酯组合物及其应用
Xie et al. Thermosetting polymer modified asphalts: current status and challenges
CN110283467A (zh) 一种粘层改性乳化沥青及制备方法
CN104804172A (zh) 一种有机无机复合堵水加固材料及其制备方法
CN104837870B (zh) 阳离子性天然橡胶胶乳及使用其的轮胎穿刺密封材料
Zhang et al. Evaluation of the rheological properties and aging resistance of asphalt modified by MDI/TDI polyurethane
WO2013163799A1 (zh) 沥青用聚氨酯改性剂、使用该改性剂的改性沥青及其用途
RU2648097C1 (ru) Способ получения полимерно-битумного вяжущего на основе вспененного полиуретана
RU2303613C1 (ru) Способ модификации битумов полиуретанами
CN111763416B (zh) 抗水分散型聚氨酯硬质泡沫注浆止水加固材料及制备方法
CN110294926A (zh) 一种硅烷改性聚氨酯材料及其制备方法和应用方法
JP7084175B2 (ja) 土質の安定強化止水用注入薬液組成物およびこれを用いた安定強化止水工法
CN115448642B (zh) 沥青冷补料及其制备方法
CN108517128A (zh) 一种液体sbs改性沥青及其制备方法
JP6673714B2 (ja) 建設基礎用薬液
RU2527470C1 (ru) Битумно-уретановое вяжущее и способ его получения
CN101985524A (zh) Sbs复合改性沥青及其制备方法
RU2355723C2 (ru) Битумополимерный материал и способ его получения
RU2809042C2 (ru) Композиция модифицированного битумного вяжущего с повышенной сдвигоустойчивостью и способ ее получения
CN116063810B (zh) 一种提高储存稳定性的乳化沥青添加剂及其制备方法
CA2396161A1 (en) Compositions for the manufacture of organo-mineral products, products obtained therefrom and their use
RU2829340C1 (ru) Модифицированное битумное вяжущее с повышенной сдвигоустойчивостью и способ его получения

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190404