БИТУМНО-ПОЛИМЕРНАЯ МАСТИКА И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ

БИТУМНО-ПОЛИМЕРНАЯ МАСТИКА И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2258722 (13) C1

(51) 7 C08L95/00, C09D195/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2005.08.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 2004115405/04 
(22) Дата подачи заявки: 2004.05.21 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.05.21 
(45) Опубликовано: 2005.08.20 
(56) Аналоги изобретения: RU 2177969 C1, 20.01.2002. RU 2119513 C1, 27.09.1998. RU 2016019 C1 15.07.1994. DE 3727456 А1, 02.03.1989. US 6429241 В1, 06.08.2002. DE 2755682 А1, 21.06.1979. 
(72) Имя изобретателя: Черняков А.В. (RU); Богомолова О.В. (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Космос" (RU) 
(98) Адрес для переписки: 121248, Москва, а/я 16, пат.пов. Е.В.Войцеховской 

(54) БИТУМНО-ПОЛИМЕРНАЯ МАСТИКА И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ

Группа изобретений относится к области композиционных строительных материалов, которые могут быть использованы для герметизации швов и трещин в бетонных и асфальтобетонных покрытиях, а также при строительстве промышленных и гражданских сооружений. Битумно-полимерная мастика содержит, мас.%: дивинилстирольный термоэластопласт 3,0-12,0; пластификатор 1,0-50,0; антиоксидант - 0,05-5,0, наполнитель 3,0-50 и битум - до 100. Способ получения мастики включает стадии и режимы стадий смешения исходных компонентов мастики. Технический результат: получение мастики со стабильными высокими эксплуатационными свойствами и сокращение времени ее получения. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл.



ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Группа изобретений относится к области композиционных строительных материалов, а именно к способам получения и составам битумно-полимерных мастик, которые могут быть использованы для герметизации швов и трещин в бетонных и асфальтобетонных покрытиях, а также при строительстве промышленных и гражданских сооружений.
Известна битумно-полимерная мастика состава, мас.%: битум 72-85; ДСТ-30 5-8 и фосфогипс полугидрат 10-20 и способ ее получения, включающий подачу в турбосмеситель низкомарочного битума, его нагрев и введение в него при постоянном перемешивании тонкодисперсного наполнителя - фосфогипса полугидрата - отхода производства фосфорной кислоты и полимерной добавки - дивинилстирольного термоэластопласта (RU, патент №2016019, C 08 L 95/00, 1994 г.).
Недостатком этой мастики является ее жесткость, что ограничивает область ее применения, в частности, для герметизации швов и трещин в бетонных и асфальтобетонных дорожных покрытиях необходимо ее нагревание до 180°С, что вызывает термодеструкцию битума и полимера и ухудшает эксплуатационные характеристики мастики, особенно ее низкотемпературные свойства. 
Наиболее близкой по технической сущности к предложенной мастике является мастика битумно-полимерная «Транскор», состав которой включает дорожный вязкий битум - 70-90 мас.%, дивинилстирольный термоэластопласт - 0,5-12 мас.%, пластификатор - 0,5-7,5 мас.%, каучук - 1-7 мас.%, наполнитель - 1,5-12 мас.% (RU, патент №2192579, F 16 L 58/12, 2002 г.)
Недостатком известной мастики является ограниченность ее применения для нанесения в качестве изоляционного антикоррозийного покрытия трубопроводов, для полимерного рулонного материала.
Основным компонентом предлагаемой битумно-полимерной мастики является битум, имеющий различные качественные характеристики даже в пределах одной конкретной марки битума, что усложняет подбор качественных и количественных характеристик остальных компонентов мастики, а также последовательности и режимов их перемешивания.
Технический результат от использования предложенной битумно-полимерной мастики заключается в расширении ее функциональных возможностей за счет улучшения эксплуатационных свойств.
Технический результат достигается за счет того, что битумно-полимерная мастика, содержащая битум, дивинилстирольный термоэластопласт, пластификатор и наполнитель, дополнительно содержит антиоксидант при следующем соотношении компонентов, мас.%:
дивинилстирольный термоэластопласт 3,0-12,0 
пластификатор 1,0-50,0 
антиоксидант 0,05-5,0 
наполнитель 3,0-50 
битум до 100, 

при этом в качестве антиоксиданта предпочтительно использовать полиэтилсилоксановую жидкость.
Известен способ получения битумно-полимерной мастики, согласно которому в турбосмеситель подают низкомарочный битум, нагревают его до температуры 160-180°С, вводят при постоянном перемешивании часть тонкодисперсного наполнителя - фосфогипса тригидрата, затем в полученную смесь вводят первую порцию бутадиен-стирольного термоэластопласта до получения смеси с соотношением: битум: полимерная добавка: наполнитель = 1:0,002:0,028, после чего в течение 5-10 мин равными частями загружают остальную часть полимерной добавки до получения смеси с соотношением: битум: полимерная добавка: наполнитель = 1:0,058-0,110:0,028, смесь перемешивают в течение 40-60 мин, после чего вводят оставшееся количество наполнителя в течение 4-8 мин, после чего осуществляют окончательное перемешивание в течение 10-30 мин до полной гомогенизации композиции при соотношении компонентов, мас.%: битум - 72-85, ДСТ-30 - 5-8, фосфогипс полугидрат - 10-20. (RU, патент №2016019, C 08 L 95/00, 1994 г.).
Недостатком этого способа является отсутствие возможности контролировать полноту диспергирования полимера, что приводит к снижению эксплуатационных характеристик полученной битумно-полимерной мастики.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному способу является способ получения битумно-полимерной мастики путем смешения при нагревании термоэластопласта, пластификатора, предварительно нагретого битума и минерального наполнителя, при этом смешивают на 100 мас.ч. термоэластопласта 10-20 мас.ч. пластификатора, 70-200 мас.ч. предварительно нагретого битума, 30-250 мас.ч. минерального наполнителя и ведут перемешивание при температуре 70-100°С в течение 10-15 мин, полученную смесь гомогенизируют при температуре 130-160°С в течение 10-15 мин в шнековом экструдере, снабженном гранулирующим устройством, охлаждаемым водой, имеющей температуру 20-40°С, через которое проходит композиционная масса, затем полученные гранулы композиции сушат и упаковывают. Гранулы битумно-полимерной композиции смешивают с предварительно разогретым битумом, перемешивание ведут при температуре 160-180°С в течение одного часа до полного растворения гранул (RU, патент №2177969, C 08 L 95/00, 2002 г.)
Недостатки этого способа получения битумно-полимерной мастики заключены в необходимости двойного разогрева продукта. Чтобы расплавить гранулы необходимы либо длительное выдерживание при температуре 160-170°С, либо повышение температуры не менее чем до 180°С, что приводит к ухудшению эксплуатационных свойств мастики из-за идущей как в том, так и в другом случаях, термодеструкции полимера и битума.
Задачей способа является расширение функциональных возможностей битумно-полимерных мастик и получение продуктов с устойчивыми эксплуатационными физико-механическими характеристиками, в частности низкотемпературной деформативностью.
Технический результат заключается в сокращении времени производства мастики со стабильными высокими эксплуатационными свойствами.
Поставленная задача и технический результат достигаются за счет того, что в способе получения битумно-полимерной мастики, включающем смешивание компонентов - предварительно нагретого битума, дивинилстирольного термоэластопласта и пластификатора, исходное количество битума делят на две части, первую часть 10-60% от исходного количества предварительно нагретого битума с температурой не ниже 90°С, смешивают с использованием высокооборотной мешалки в течение 10-30 мин, полученную смесь догревают до 110°С и вводят дивинилстирольный термоэластопласт и антиоксидант с последующей обработкой на оборудовании с высоким напряжением сдвига при одновременном нагревании до 130-165°С, полученную битумно-полимерную смесь вводят во вторую часть 40-90% от исходного количества битума и диспергируют с использованием низкооборотной мешалки и оборудования с высоким напряжением сдвига до получения однородной массы, затем вводят наполнитель и при работающей мешалке смесь подают на оборудование с высоким напряжением сдвига.
Способ получения битумно-полимерной мастики осуществляют следующим образом.
Для приготовления битумно-полимерной мастики используют:
- в качестве битума - различные марки битумов, например битумы нефтяные дорожные вязкие марок БНД 60/90; БНД 40/60; БНД 90/130 - ГОСТ 22245-90; битумы нефтяные кровельные БНК 45/190 по ГОСТ 9548-74; битумы нефтяные изоляционные БНИ IV по ГОСТ 9812-74;
- в качестве дивинилстирольного термоэластопласта - полимер линейного строения - ДСТ-30-01 по ТУ 38.103267-80 или разветвленного строения - ДСТ-30Р-01 по ТУ 38.40327-98, а также полимеры импортного производства типа SBS (СБС) с соотношением стирол/бутадиен 30/70 и средним молекулярным весом MW 230000 (см. патент 2103290) и пр.;
- в качестве пластификатора - индустриальное масло марки И-20А, И-30А, И-40А по ГОСТ 20799-88, вакуумный газойль низкозастывающий по ТУ 38.401-58-62-93, масло-мягчитель нафтопласт по ТУ 38.101936-83 или сырье для производства вязких дорожных битумов по ТУ 38.101582-75 с изм.1-6;
- в качестве антиоксиданта - полиэтилсилоксановую жидкость ПЭС-3 или ПЭС-5 по ГОСТ 13004-77 «Жидкости кремнийорганические ПЭС -1,2,3,4,5», или агидол-1 технический (торговое название - ионол) по ТУ 38.5901237 с изм.1, 2;
- в качестве наполнителей - тальк по ГОСТ 19729-74, мел марки МТД по ТУ 21-РФ-763-92, порошок минеральный для асфальто-бетонных смесей по ГОСТ 12784-78, доломит по ГОСТ 23672-79, а также дробленую крошку РД-05 по ТУ 38-108-03597 или их смеси.
Исходное количество битума делят на две части и помещают в два реактора: 10-60% битума помещают в первый реактор, а остальное количество - во второй. В первом реакторе с обогревающей рубашкой и высокооборотной мешалкой битум нагревают до температуры не ниже 90°С и вводят пластификатор (например, вакуум-газойль) при скорости вращения мешалки 150-300 об/мин в течение 10-30 мин, после чего, полученную смесь догревают до 110°С, вводят в нее дивинилстирольный термоэластопласт и антиоксидант, нагревают до 130-165°С и перекачивают во второй реактор, содержащий остальное количество исходного битума и снабженный медленной мешалкой, путем пропускания через оборудование с высоким напряжением сдвига, например, коллоидную мельницу. Введение антиоксиданта одновременно с дивинилстирольным термоэластопластом позволяет повысить процесс стабилизации битумно-полимерной мастикии, за счет снижения термоокислительной деструкции битума и блоксополимера Предпочтительно в качестве антиоксиданта использовать полиэтилсилоксан (ПЭС), поскольку он экологически безопасен и при работе с разогретой до 130-165°С битумно-полимерной смесью или горячей асфальтобетонной смесью он не выделяет опасных для здоровья человека продуктов. Во втором реакторе смесь диспергируют перемешиванием низкооборотной мешалкой со скоростью вращения 40-150 об/мин и оборудованием с высоким напряжением сдвига до получения однородной массы, а затем производят отбор пробы на однородность. В полученную битумно-полимерную композицию вводят наполнитель и при работающей медленной мешалке смесь подают на оборудование с высоким напряжением сдвига.
Авторам не известны состав и способ получения битумно-полимерной мастики аналогичные предложенным, что позволяет сделать вывод о соответствии предложенных решений критерию «новизна».
Битумно-полимерные мастики испытывают в соответствии с ГОСТ Р 52056-2003. 
Пример 1. В реактор объемом 10 куб.м загружают 5,05 тн битума БНД 60/90 (20% от исходного количества битума) при температуре 100°С, при включенных обогреве и мешалке загружают пластификатор - индустриальное масло - И-30 А в количестве 3,5 тн. Паралелльно битум в количестве 20, 22 тн (80% от исходного количества битума) загружают в реактор емкостью 40 куб.м. Смесь битума и пластификатора в реакторе объемом 10 куб.м догревают до 110°С, затем загружают дивинилстирольный термоэластопласт ДСТ-30-01 в количестве 1,05 тн и антиоксидант ПЭС-5 в количестве 0,98 тн и перемешивают в течение 15 мин со скоростью вращения мешалки 200 об/мин для равномерного распределения полимера в объеме реактора. Все процессы ведут с контролем температуры, не допуская ее повышения выше 165°С. Далее содержимое реактора емкостью 10 куб.м через оборудование с высоким напряжением сдвига (коллоидную мельницу) перегружают в реактор емкостью 40 куб.м, где диспергируют полимерно-битумную смесь в битуме, путем перемешивания низкооборотной мешалкой (со скоростью вращения 50 об/мин), а также пропускания содержимого реактора в рецикле «сам на себя» через коллоидную мельницу при температуре не выше 165°С и не ниже 130°С в течение 40 мин. После чего отбирают пробу на однородность. По достижении однородного состояния в реактор объемом 40 куб.м загружают наполнители (смесь резиновой крошки и мела) в количестве 3,5 тн и при работающей мешалке содержимое реактора пропускают в рецикле через коллоидную мельницу в течение 40 мин при температуре не выше 165°С и не ниже 130°С для равномерного распределения наполнителя в объеме реактора. 
Примеры 2, 3, и 4 проводятся в условиях примера 1 и отличаются количеством и компонентами сырья.
Рецептуры полимерно-битумных мастик приведены в Таблице 1. Суммарное время смешения компонентов композиции до однородного состояния (для выпуска партии объемом около 30 тн) составляет 1 ч 35 мин, для выпуска однородной партии такого же объема в условиях прототипа, по воспроизведенным авторами данным, необходимо около 4-х час при минимальных гарантиях полноты растворения полимера. Таким образом, преимущество предложенного технического решения заключается в том числе, в сокращении времени производства больших партий продукта (свыше 5 тн).
Введение в процессе получения битумно-полимерной мастики антиоксиданта одновременно с дивинилстирольным термоэластопластом позволяет снизить термоокислительную деструкцию битума и блоксополимера, что приводит к получению битумно-полимерной мастики со стабильными эксплуатационными характеристиками, особенно низкотемпературными свойствами.
Эксплуатационные характеристики готового продукта, полученного по примерам 1-4, а также в условиях прототипа по воспроизведенным авторами данным, приведены в Таблице 2.
Таким образом, получение предложенным способом битумно-полимерной мастики заявленного состава позволяет получить высококачественный однородный продукт, который может быть использован для герметизации швов и трещин в бетонных и асфальтобетонных покрытиях, а также при строительстве промышленных и гражданских сооружений и позволяет сократить расход дорогостоящего исходного полимера, при одновременном сокращении времени получения битумно-полимерной мастики.
Таблица 1

Рецептуры полимерно-битумной мастики. 
№ Компоненты Количество, мас.% 
1 2 3 4 
1. БНД 60/90 72,2 
2. БНД 90/130 63,0 
3. БНК 45/190 39,95 
4. БНИIV 30,0 
5. И-30А 10,0 1,0 
6. Вакуумный газойль низкозастывающий марки Б 5,0 
7. Нафтопласт 12,0 
8. Сырье для производства нефтяных вязких дорожных битумов 45,0 
9. ДСТ 30р-01 7,0 12,0 
10. ДСТ 30-01 3,0 9,0 
11. ПЭС5 2,8 0,05 
12. ПЭС3 1,0 5,0 
13. Резиновая крошка 7,0 45,0 3,0 
14. Мел 5,0 
15, Тальк 17,0 5,0 

Таблица 2

Эксплуатационные характеристики мастики 
№ примера Наименование характеристики 
До прогрева После прогрева* 
Т разм., °С Гибкость на стержне., °С Деформативность при (-20)°С, % Т разм., °С Гибкость на стержне, °С Деформативность при (-20)°С, % 
По прототипу 60 -22 45 66 -17 35 
1. 78 -50 215 80 -50 220 
2. 85 -60 300 85 -60 300 
3. 88 -55 400 86 -55 390 
4. 98 -40 115 100 -40 110 
*прогрев производился по ГОСТ 18180 «Битумы нефтяные. Метод определения изменения массы после прогрева». 




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Битумно-полимерная мастика, содержащая битум, дивинилстирольный термоэластопласт, пластификатор и наполнитель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит антиоксидант при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Дивинилстирольный термоэластопласт 3,0-12,0 
Пластификатор 1,0-50,0 
Антиоксидант 0,05-5,0 
Наполнитель 3,0-50 
Битум до 100 

2. Битумно-полимерная мастика по п.1, отличающаяся тем, что в качестве антиоксид анта используют полиэтилсилоксановую жидкость.
3. Способ получения битумно-полимерной мастики, включающий смешивание компонентов - предварительно нагретого битума, дивинилстирольного термоэластопласта, наполнителя и пластификатора, отличающийся тем, что исходное количество битума делят на две части, первую часть 10-60% от исходного количества предварительно нагретого битума с температурой не ниже 90°С смешивают с пластификатором с использованием высокооборотной мешалки в течение 10-30 мин, полученную смесь догревают до 110°С и вводят дивинилстирольный термоэластопласт и антиоксидант с последующей обработкой на оборудовании с высоким напряжением сдвига при одновременном нагревании до 130-165°С, полученную битумно-полимерную смесь вводят во вторую часть 40-90% от исходного количества битума и диспергируют с использованием низкооборотной мешалки и оборудования с высоким напряжением сдвига до получения однородной массы, затем вводят наполнитель и при работающей мешалке смесь подают на обработку на оборудование с высоким напряжением сдвига.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru