Способ получения гидроизоляционной битумно-полимерной композиции

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОИЗОЛЯЦИОННОЙ БИТУМНО-ПОЛИМЕРНОЙ КОМПОЗИЦИИ(71) Заявители Государственное научное учреждение Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси Общество с дополнительной ответственностью Химавтодорсервис(72) Авторы Опанасенко Ольга Николаевна Пликус Ольга Алексеевна Крутько Николай Павлович Опанасенко Илья Викторович Ткачева Татьяна Анатольевна(73) Патентообладатели Государственное научное учреждение Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси Общество с дополнительной ответственностью Химавтодорсервис(56)3785852, 1974.1669957 1, 1991.102329569 , 2012.2092434 1, 1996.941656, 1963. ПЛИКУС О.А. Молодежный инновационный форум ИНТРИ-2010. Материалы секционных заседаний. Минск, 2010. - С. 125-126.(57) Способ получения гидроизоляционной битумно-полимерной композиции, при котором в анионную битумную эмульсию, содержащую 48-65 мас.вяжущего, вводят смесь натурального и бутадиен-стирольного латексов в количестве 20-25 мас.при массовом соотношении натурального и бутадиен-стирольного латексов (0,8-2,5)1 и одновременно распыляют полученную битумно-латексную эмульсию и карналлитовый рассол, который берут в количестве 0,1-125,0 мас. ч. на 100 мас. ч. эмульсии. Изобретение относится к битумно-полимерным композициям, формирующимся в процессе быстрого разрушения анионных битумно-латексных эмульсий при одновременном распылении эмульсии и коагулирующего агента при помощи механической распылительной установки. Изобретение может использоваться для устройства безрулонных кровельных, гидроизоляционных и антикоррозионных покрытий бетонных и металлических поверхностей зданий, мостов, тоннелей и других сооружений. Известна катионная битумно-латексная эмульсия 1, полученная на основе битума,предварительно модифицированного бутадиен-стирольным или стирол-изопреновым каучуками в количестве 20-50 мас. ч. Недостатками данной эмульсии являются сложность ее приготовления, низкая теплостойкость битумно-полимерного покрытия, полученного коагуляцией битумно-латексной эмульсии под действием органического коагулирующего агента (полиалкилбензолсульфоната), низкая устойчивость к динамическим нагрузкам. Известны анионные битумно-латексные эмульсии, содержащие бутадиен-стирольный или бутадиен-нитрильный латексы в количестве 65-70 мас. ч., жидкое стекло, лигносуль 18353 1 2014.06.30 фонаты, гексаметилдисилазан 2, латекс сополимера бутадиена, акрилонитрила и метакриловой кислоты в количестве 20-60 мас. ч. 3. Недостатками приведенных битумнолатексных эмульсий являются их низкая устойчивость к действию динамических нагрузок, невозможность сформировать покрытие на поверхности за счет электролитной коагуляции битумно-латексной эмульсии. Наиболее близкими по технической сущности к изобретению являются анионная битумно-латексная эмульсия 4, состоящая из битумной эмульсии и синтетического латекса при следующем соотношении компонентов, мас.анионная битумная эмульсия, содержащая 65-75 вяжущего 65-98 синтетический латекс 2-35,а также способ получения гидроизоляционного покрытия на поверхности в результате коагуляции битумно-латексной эмульсии при одновременном распылении при помощи распылительного устройства битумно-латексной эмульсии и коагулянта, в качестве которого используется сульфат алюминия, соляная кислота, хлорид кальция или хлорид калия при соотношении от 0,2 до 0,25 л коагулянта (2) к 1 л эмульсии. Недостатком данной эмульсии является невысокая стабильность при хранении и перекачивании. С целью повышения стабильности в битумно-латексную эмульсию вводится поливиниловый спирт в количестве 0,05-0,25 мас. ч. на 100 мас. ч. битумно-латексной эмульсии. Кроме того, недостатками гидроизоляционного покрытия на основе данной битумно-латексной эмульсии являются его низкая теплостойкость и низкая морозостойкость. Задачей изобретения является создание битумно-полимерных бесшовных гидроизоляционных композиций с высокой теплостойкостью и гибкостью при отрицательных температурах, полученных при быстром разрушении анионных битумно-латексных эмульсий под действием коагулирующего агента. Поставленная задача достигается следующим образом. Предложен способ получения гидроизоляционной битумно-полимерной композиции, при котором в анионную битумную эмульсию, содержащую 48-65 мас.вяжущего, вводят смесь натурального и бутадиен-стирольного латексов в количестве 20-25 мас.при массовом соотношении натурального и бутадиен-стирольного латексов (0,8-2,5)1 и одновременно распыляют полученную битумно-латексную эмульсию и карналлитовый рассол, который берут в количестве 0,1-125,0 мас. ч. на 100 мас. ч. эмульсии. Отличительными признаками изобретения являются соотношение натурального и бутадиен-стирольного латексов (0,8-2,5)1 и использование карналлитового рассола в качестве коагулирующего агента. Введение натурального латекса обеспечивает битумной композиции морозостойкость,высокое сопротивление разрыву и прочность, способность к высокоэластическим деформациям, стойкость к действию большинства растворителей. Однако существенным недостатком битумно-полимерных покрытий, модифицированных натуральным латексом,является их недостаточная адгезия к бетонной и металлической поверхностям. Кроме того, введение натурального латекса не обеспечивает динамическую устойчивость битумной эмульсии. Бутадиен-стирольный латекс придает битумно-полимерному покрытию эластичность,высокую адгезию к бетонной и металлической поверхностям. Кроме того, вследствие относительно небольшого размера частиц латекса и их монодисперсности синтетические латексы обеспечивают устойчивость битумных эмульсий при хранении и к действию динамических нагрузок. Важным свойством латексов, определяющим их применение в битумных эмульсиях для получения бесшовных гидроизоляционных покрытий, является способность к формированию непрерывной пленки. Бутадиен-стирольный латекс, формирующий непрерывную пленку при медленном испарении воды из тонкого слоя, при действии коагулирующего агента выделяется в виде мелкодисперсной крошки, что не позволяет сформировать битумно-полимерное покрытие. 2 18353 1 2014.06.30 Одним из способов устранения вышеперечисленных недостатков использования индивидуальных латексов для модифицирования битумных эмульсий является введение в анионную битумную эмульсию натурального и бутадиен-стирольного латексов в виде смеси при соотношении (0,8-2,5)1 в указанном количестве. Техническим результатом, на решение которого направлено изобретение, является увеличение эксплуатационных характеристик гидроизоляционных материалов, оптимизация технологического процесса за счет отсутствия стадии приготовления водного раствора коагулирующего агента, расширение области применения многотоннажного природного сырья - карналлитового рассола, что в результате удешевляет конечный продукт. Для получения битумно-латексных эмульсий и битумно-полимерного покрытия на их основе предпочтительно использовать следующие компоненты 1. Анионная битумная эмульсия (ТУ 100029049.080-2031) приготавливается с использованием битумов марки БНД по ГОСТ 22245, марки БНК по ГОСТ 9548 анионного эмульгатора, выбираемого из одной или нескольких солей производных жирных кислот или их композиции с различными добавками реагент для нейтрализации эмульгатора, в качестве которого применяется 25 -ный водный раствор едкого натра или едкого калия. Таблица 1 Физико-механические показатели анионной битумной эмульсии Пример Наименование показателя 1 2 3 4 5 6 7 Содержание вяжущего,40 48 50 55 60 65 70 Псевдовязкость по вискозиметру 1,2 1,6 с 3 5 15 55 Энглера при 25 С, Е 063 0,5 0,01 0,004 0,012 0,005 0,018 0,6 Однородность по остатку на сите,016 0,2 0,09 0,05 0,06 0,02 0,02 0,4 В табл. 1 представлены физико-механические свойства анионных битумных эмульсий в зависимости от содержания вяжущего. Битумная эмульсия по примеру 1 грубодисперсная, что обуславливает недостаточную стабильность при хранении, имеет низкое содержание вяжущего, что обуславливает большие расходы битумной эмульсии и не обеспечивает формирование покрытия удовлетворительной толщины. Пример 7 - по прототипу, характеризуется высокой вязкостью и недостаточной стабильностью при хранении, с целью повышения стабильности в битумную эмульсию вводят поливиниловый спирт. Битумные эмульсии по примерам 2-6, содержащие 48-65 мас.вяжущего, превосходят прототип по однородности, т.е. являются более тонкодисперсными, что обеспечивает их стабильность при хранении имеют более низкую вязкость. 2. Латекс натуральный технический, стабилизированный аммиаком, представляющий собой анионактивную водную дисперсию натурального каучука с содержанием сухого вещества 60-67 и с 8,0-12,0. 3. Латекс бутадиен-стирольный, являющийся анионактивной водной дисперсией сополимера бутадиена и стирола в соотношении (50-65)(50-35), стабилизированной солью карбоновой кислоты, с содержанием сухого вещества 45-52 и с 8,0-12,0. 4. Карналлитовый рассол является природным раствором соли, образуется при подземном растворении карналлита белорусского месторождения Глусского района. Физические свойства 6,18, плотность 1,233 г/см 3, сухой остаток 346,636 г/л. Химический состав карналлитового рассола представлен в табл. 2. Таблица 2 Химический состав карналлитового рассола МинералиКС 2 4 18353 1 2014.06.30 Вместо вышеуказанного карналлитового рассола могут быть использованы карналлитовые рассолы с 5,50-7,50, содержащие 2 в количестве 200-350 г/л, 2 5-20 г/л, КС - 28-70 г/л,- 20-70 г/л и другие неорганические соли щелочных и щелочно-земельных металлов. Способ получения гидроизоляционных покрытий на поверхности заключается в одновременном распределении при помощи распыляющего устройства, оборудованного двумя независимыми линиями, битумно-латексной эмульсии и коагулирующего агента так, чтобы они смешивались до контакта с поверхностью. Разрушение битумно-латексной эмульсии происходит до контакта с поверхностью, на которой затем формируется битумнополимерная композиция. После отделения воды битумно-полимерная композиция приобретает свойства и физико-механические показатели гидроизоляции. Таблица 3 состава 1 2 3 4 5 6 7 Битумная эмуль 99,905 99,9 99,895 99,885 99,875 99,87 99,8 сия Карналлитовый 0,095 0,1 0,105 0,115 0,125 0,13 0,25 рассол Результат форми- не форминеоднородное хорошее хорошее хорошее хорошее рования покрытия руется покрытие Из данных, представленных в табл. 3 видно, что при соотношениях битумной эмульсии и карналлитового рассола согласно составу 1 быстрой коагуляции не происходит, а согласно составу 6 и составу 7 (по прототипу) быстрое разрушение битумно-латексной эмульсии не обеспечивает целостности формируемого покрытия, составы 2-5 подтверждают формулу изобретения. Пример 1 (прототип). В анионную битумную эмульсию вводятся неопреновый латекс, поливиниловый спирт согласно рецептуре, приведенной в табл. 4, и перемешиваются. Готовую битумнолатексную эмульсию и коагулирующий агент, в качестве которого применяли 5 -ный водный раствор 2, распыляли на металлическую форму. После выдерживания при Т 253 С в течение 7 дней образец подвергали испытаниям. Примеры 2-20. В анионную битумную эмульсию вводится натуральный латекс и/или бутадиенстирольный латекс согласно рецептуре, приведенной в табл. 4, и перемешивается. Подготовка образцов покрытий осуществляется аналогично примеру 1, только в качестве коагулирующего агента используется карналлитовый рассол. Составы битумно-латексных эмульсий и физико-механические показатели гидроизоляционных покрытий, сформированных под действием коагулирующего агента, представлены в табл. 4. Определяли следующие физико-механические показатели по следующим методикам теплостойкость по ГОСТ 26589 гибкость на брусе с закруглением 5 мм по ГОСТ 26589. Из данных, представленных в табл. 4, видно, что составы 3-5, содержащие натуральный латекс, не обладают динамической устойчивостью, на что указывает скорость сдвигаменее 1312 с-1, характеризующая скорость разрушения эмульсии составы 7 и 9 не формируют гидроизоляционное покрытие составы 2, 6, 8, 10-11, 13-15 и 18-19 имеют физикомеханические характеристики ниже прототипа 1 составы 12, 16 и 17 подтверждают формулу изобретения. 18353 1 2014.06.30 Таблица 4 Составы битумно-латексных эмульсий и физико-механические свойства гидроизоляционных покрытий Гибкость КонцентСкоБитумная Соотно- Неопре- ПоливиТепло- на брусе с сорация ларость эмульсия,шение новый ниловый стойзакруглестатексов,сдвига,мас.НЛБСЛ латекс спирт нием-17 2 100 0 150 45 0 3 90 10 10 73 эмульсия разруши 4 80 20 10 121,5 лась при перекачивании 5 70 30 10 150 6 95 5 01 121,5 50 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5