Результат интеллектуальной деятельности: ЭМУЛЬСИЯ ДЛЯ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА И АНТИКОРРОЗИОННОЙ ЗАЩИТЫ СТАЛИ

Изобретение относится к области битумных эмульсий, применяемых в строительстве, преимущественно в дорожном, а также антикоррозионной защите стали. Подобного рода эмульсионные композиции содержат в своем составе в качестве главных компонентов битум, щелочь, воду и эмульгатор.

Описание эмульсий, имеющих указанное выше назначение, приводятся в монографии Бернштейна А.В. Самопроизвольное эмульгирование битумов. Киев. Наукова думка, 1969, с.18. Механизм образования битумных эмульсий обусловлен возникновением на поверхности раздела фаз (битум - вода) структурированных слоев поверхностно-активных веществ, препятствующих слиянию капелек битума. Однако в ряде случаев аналоги битумных эмульсий все же довольно быстро расслаиваются, что ограничивает их использование.

Наиболее близким аналогом (прототипом) к предлагаемой битумной эмульсии является эмульсия, полученная в соответствии с а.с. SU №174099, 1965 г., в которой в качестве эмульгатора используется гидролизат белкового бульона (отхода получения рыбной муки). Объем производства последней в Каспийском регионе резко сократился, что и заставило искать другие отходы получения эмульгатора для битумных эмульсий.

Поэтому в настоящем предполагаемом изобретении эмульгатор был изготовлен на основе бросового отхода рыбопереработки, названного промывной водой. Названный отход в количестве 100 г содержит продукты жировой и белковой природы в количестве 6-10 г. Экспериментально взято 8,0-10,0 мас.% отхода рыбопереработки, в котором содержание белковых и жировых веществ в расчете на массу всей эмульсии составляет 0,5-1,0 мас.%. Это позволяет путем щелочного гидролиза получить из него поверхностно-активные вещества, обладающие высокой эмульгирующей способностью и антикоррозионной активностью (обычно промывные воды стараются возможно скорее сбросить в канализацию, т.к. особенно в теплое время года отход быстро загнивает, выделяя сероводород и иные токсиканты).

Хотя активная часть эмульгатора содержится в эмульсиях в относительно невысоком проценте, все же эмульгатор нередко составляет заметную долю стоимости эмульсии, что делает весьма желательным применение отходов производств. Другим недостатком данного эмульгатора-отхода является непостоянство его состава, которое может привести к частичной потере поверхностной активности и снижению эмульгирующих и антикоррозионных свойств, т.е., в частности, к расслоению эмульсии.

Возникает техническая задача повышения устойчивости битумной эмульсии.

Предлагается решить ее путем введения в эмульгатор 2 добавочных компонентов: отхода производства и целевого продукта. В качестве таковых применены отход получения производного рицинолевой кислоты рицинокса-80 (смесь ацилполиэтиленгликолевых эфиров на основе рицинолевой кислоты) и тетрамизола.

Указанные добавки выполняют следующие функции. Отход производства рицинокса-80, выделяемый на стадии очистки его от загрязняющих примесей, представляет собой грязно-коричневую, относительно тяжелую массу и осаждается при нагревании. Он выполняет две функции, главную - эмульгирующую, о чем свидетельствует образование пены и самой эмульсии (высота столба и время существования ее). Вместе с тем происходит и пассивация поверхности стали, которая происходит в недостаточной степени. Поэтому в эмульгатор вводится вторая добавка тетрамезол, являющаяся производным имидазола, проявляющим весьма ярко ингибиторные, т.е. антикоррозионные свойства. В этом случае эмульгирующие свойства сочетаются с защитными антикоррозионными, именно такое сочетание характерно для тетрамезола. Тетрамезол является и ингибитором и достаточно активным эмульгатором, что позволяет использовать содержащую его эмульсию для антикоррозионной защиты стали, в качестве покрытия, препятствующего коррозионному разрушению металла. К тому же имидазол сообщает поверхности металла активные адгезионные свойства, что хорошо известно специалистам по защите металлов.

Таким образом, битумные эмульсии, содержащие названные добавки, приобретают новую функцию, а именно антикоррозионные свойства. Возможно, что за счет износа дорожного покрытия его антикоррозионные свойства будут благоприятно влиять на усиления защиты для металлов движущегося транспорта.

С учетом названных добавок для приготовления битумной эмульсии берутся следующие компоненты (мас.%):

Эмульгатор получают в лабораторной лопастной мешалке, при этом к определенному объему отхода рыбопереработки добавляют воду, растворяют в нем навеску гидроксида натрия (предварительно отход рыбопереработки анализируют на содержание жиров и белковых веществ). Затем вносят в раствор навеску пасты отхода производства рицинокса-80 и навеску тетрамизола. При 60-80°С в течение 3 часов перемешивают смесь со скоростью 70-100 об/мин, поддерживая температуру и препятствуя убыли объема жидкости. В полученный раствор эмульгатора, перенесенный в диспергатор с ножевой мешалкой, вносят навеску битума, нагретую до 120°С, приливая ее тонкой струйкой. Скорость мешалки 300 об/мин, длительность перемешивания 3 минуты. Хранят полученную эмульсию в закрытых сосудах.

Предлагаемую битумную эмульсию испытывали на устойчивость вместе с эмульсией, приготовленной с помощью гидролизата белкового бульона. В результате установлено, что известная эмульсия не расслаивается 30 суток, предлагаемая эмульсия - 45 суток.

Защитная способность против коррозии испытана на стали в гидростате Г-4 (температура 40°С ежесуточно 8 час, остальное время нагревание выключено, на поддон гидростата наливалась вода).

Измерялся частотный показатель коррозии (с помощью полиэтиленовой пленки с нанесенной на нее сеткой из 100 квадратиков). Образцы стали с битумным покрытием, полученным в известной эмульсии, показали следующие результаты: первый очаг коррозии появился на каждом образце за 15-21 сутки, частотный показатель коррозии (среднее значение за 30 суток) 16-20%. Соответственно, в случае предлагаемой эмульсии на 10 образцах на 25-30 сутки, на 5 образцах коррозии нет, частотный показатель 13-16% (без учета неповрежденных образцов). Защитная способность эмульсии обеспечивается наличием в ее составе отхода производства рицинокса-80, пассивирующего поверхность стали, и тетрамизола.

Таким образом, предлагаемая эмульсия показала превосходство и по устойчивости, и по антикоррозионному действию. Ее можно рекомендовать как и в строительстве, так и для защиты от коррозии.