Результат интеллектуальной деятельности: БИТУМНАЯ ЭМУЛЬСИЯ ДЛЯ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ

Изобретение относится к битумным эмульсиям, используемых в создании дорожных покрытий.

Известна битумная эмульсия для дорожных покрытий, включающая битум, катионную адгезионную присадку на основе органических аминов, соляную кислоту и воду, см. «Методические рекомендации по приготовлению и применению в дорожном строительстве катионных эмульсий», М.: СоюздорНИИ, 1973, с.3-24.

Недостатками этой эмульсии являются невысокие значения стабильности эмульсии и сцепляемости битума с минеральным наполнителем.

Наиболее близкой по технической сущности является битумная эмульсия, включающая битум, соляную кислоту, эмульгатор на основе алифатических аминов, диаминов, полиаминов и четвертичных аммониевых солей, воду и дополнительно содержит абсорбент 50/370 - побочный продукт одностадийного синтеза изопрена, при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

см. RU Патент №2407764, МПК C08L 95/00 (2006.01), 2010.

Недостатком данной эмульсии является высокие значения условной вязкости, что увеличивает энергозатраты на производство самой битумной эмульсии и при создании дорожных покрытий с ее использованием, недостаточная устойчивость при хранении.

Задачей изобретения является уменьшение показателя условной вязкости битумной эмульсии, увеличение ее устойчивости при хранении.

Техническая задача решается тем, что битумная эмульсия, включающая битум, соляную кислоту, эмульгатор, воду, в качестве эмульгатора она содержит циклический амин формулы

,

где R-СН₃-С₃Н₇,

и дополнительно содержит стабилизатор - блок-сополимер этиленоксида и пропиленоксида с молекулярной массой 8000-10000 г/моль и гидроксильным числом 28-30 мг КОН/г, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Решение технической задачи позволяет уменьшить показатель условной вязкости битумной эмульсии до 38%, увеличить ее устойчивость при хранении до 90 дней.

Для приготовления эмульсии используют нефтяные дорожные битумы марок БНД 60/90, БНД 90/130 по ГОСТ 22245-90.

Блок-сополимер этиленоксида и пропиленоксида общей формулы НО(C₂H₄O)_m(С₃Н₆О)_n(C₂H₄O)_nH с молекулярной массой в пределах 8000-10000 г/моль и гидроксильным числом 28-30 мг КОН/г относится к классу проксанолов, которые используются в качестве моющих и смачивающих средств в целлюлозно-бумажной и текстильной промышленности, в качестве гербицидов, фунгицидов, диспергаторов пигментов, см. http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/3691.html.

В качестве эмульгатора битумная эмульсия содержит циклический амин формулы

,

где R-СН₃-С₃Н₇.

Основные физико-химические характеристики указанного циклического амина представлены в таблице 1.

В качестве кислоты используют концентрированную соляную кислоту по ГОСТ 857-95.

Битумную эмульсию готовят следующим образом: блок-сополимер этиленоксида и пропиленоксида смешивают с водой до полного растворения при комнатной температуре; затем в дисперсную систему вводят эмульгатор, в качестве которого эмульсия содержит циклический амин формулы

,

где R-СН₃-С₃Н₇, и соляную кислоту. Приготовленную таким образом водную систему, называемую далее водной фазой, нагревают до 70-75°С, вводят в коллоидную мельницу с регулируемым числом оборотов. Нагретый до 120-125°С битум подают в коллоидную мельницу для смешения с водной фазой при 5-6 тысячах оборотов в минуту, а при полном добавлении битума диспергирование ведут при 8 тысячах оборотах в минуту в течение 60-90 секунд, см. RU Патент №2407764, МПК C08L 95/00 (2006.01), 2010.

Для лучшего понимания изобретения приводим примеры конкретного выполнения.

Пример 1.

Стабилизатор - блок-сополимер этиленоксида и пропиленоксида с молекулярной массой 8000 г/моль и гидроксильным числом 30 мг КОН/г в количестве 0,8 г (0,8 мас.%) смешивают с 49,0903 г (49,0903 мас.%) воды до полного растворения при комнатной температуре; затем в дисперсную систему вводят 0,0097 г (0,0097 мас.%) эмульгатора, в качестве которого эмульсия содержит циклический амин, и 0,1 г (0,1 мас.%) соляной кислоты. Приготовленную таким образом водную систему, называемую далее водной фазой, нагревают до 70°С, вводят в коллоидную мельницу с регулируемым числом оборотов. Нагретый до 120°С битум в количестве 50 г (50 мас.%) подают в коллоидную мельницу для смешения с водной фазой при 5 тысячах оборотов в минуту, а при полном добавлении битума диспергирование ведут при 8 тысячах оборотах в минуту в течение 60 секунд.

Пример 2.

Стабилизатор - блок-сополимер этиленоксида и пропиленоксида с молекулярной массой 10000 г/моль и гидроксильным числом 28 мг КОН/г в количестве 0,8 г (0,8 мас.%) смешивают с 49,0515 г (49,0515 мас.%) воды до полного растворения при комнатной температуре; затем в дисперсную систему вводят 0,05 г (0,0485 мас.%) эмульгатора, в качестве которого эмульсия содержит циклический амин, и 0,1 г (0,1 мас.%) соляной кислоты. Приготовленную таким образом водную систему, называемую далее водной фазой, нагревают до 75°С, вводят в коллоидную мельницу с регулируемым числом оборотов. Нагретый до 120°С битум в количестве 50 г (50 мас.%) подают в коллоидную мельницу для смешения с водной фазой при 5,5 тысячах оборотов в минуту, а при полном добавлении битума диспергирование ведут при 8 тысячах оборотах в минуту в течение 70 секунд.

Примеры 3-10 аналогичны примеру 1. Примеры 11 и 12 выполнены согласно прототипу, см. RU Патент №2407764, МПК C08L 95/00 (2006.01), 2010.

Контроль проводят через сутки после приготовления эмульсии по показателям: индекс распада, вязкость, устойчивость при хранении, сцепляемость пленки битума с минеральными материалами.

Индекс распада - скорость распада эмульсий определяют при смешении их с кварцевым песком, имеющим удельную поверхность 1000 см²/г.

Условная вязкость является важной характеристикой водо-битумных эмульсий, которая характеризует способность эмульсии смешиваться со смесями различного гранулометрического состава. В соответствии с ГОСТ 18659-81 за условную вязкость эмульсии принимают время (в секундах) истечения 50 мл эмульсии через калиброванное сточное отверстие (диаметром 3 мм) вискозиметра для нефтяных битумов.

Определение устойчивости эмульсии при хранении проводят методом определения остатка на сите с сеткой с номинальным размером стороны ячейки в свету 0,14 мм после процеживания через него эмульсии, хранившейся при комнатной температуре в течение определенного промежутка времени.

Определение сцепляемости пленки битума с минеральными материалами проводят методом оценки степени сохранности пленки битума на зернах щебня после кипячения в дистиллированной воде. Поверхность зерен щебня осматривают и проводят оценку качества сцепления эмульсии со щебнем по степени сохранности пленки битума.

Данные по примерам конкретного выполнения, а также физико-механические свойства битумных эмульсий, согласно примерам 1-12, приведены в таблице 2.

Составы битумной эмульсии по заявляемому объекту, приведенные в таблице 2, позволяют уменьшить показатель условной вязкости до 38%, что снижает затраты на производство самой битумной эмульсии и при создании дорожных покрытий с ее использованием, увеличить ее устойчивость при хранении до 90 дней, а также позволяют обрабатывать влажный минеральный материал и регулировать в широких пределах величину индекса распада.