Битумная эмульсия

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Белорусский национальный технический университет(72) Авторы Ляхевич Генрих Деонисьевич Катульский Петр Васильевич Кравченко Сергей Егорович Ляхевич Александр Генрихович(73) Патентообладатель Белорусский национальный технический университет(56)2258075 1, 2005.2176652 2, 2001.2185878 1, 2002.1162841 , 1985.729158, 1980.4211575, 1980.3942582 1, 1990. ВСН 115-75. Технические указания по приготовлению и применению дорожных эмульсий.(57) Битумная эмульсия, включающая битум, эмульгатор, гидроокись натрия и воду, отличающаяся тем, что в качестве эмульгатора содержит нейтрализованный кальцинированной содой кислый гудрон и дополнительно содержит углеводородную фракцию с плотностью 730-1015 кг/м 3 при следующем соотношении компонентов, мас.битум 40-60 нейтрализованный кальцинированной содой кислый гудрон 0,2-7,4 гидроокись натрия 0,03-0,05 3 углеводородная фракция с плотностью 730-1015 кг/м 1,5-18,0 вода остальное. Изобретение относится к области приготовления битумных эмульсий и может быть использовано при устройстве гидроизоляции зданий, мостов, тоннелей и других сооружений, а также в дорожном строительстве в качестве вяжущего для органо-минеральных смесей, холодных асфальтобетонов. Известна битумная эмульсия 1 с использованием эмульгаторов, для приготовления которых используют высокомолекулярные жирные кислоты и их эфиры, содержащиеся в госсиполовой смоле. Недостатками известной битумной эмульсии являются большая склонность к расслоению, недостаточная стойкость при хранении. Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является битумная эмульсия 2, содержащая битум и эмульгатор, из жировой массы в виде вторичного продукта переработки хлопкового масла (отходы производства хлопкового масла - ОПХМ) с едким натром или едким калием и водой, при этом жировая масса дополнительно содержит флотогудрон (ФГ), являющийся кубовым остатком дистилляции жирных кислот растительных масел, при следующем соотношении компонентов, мас. 13538 1 2010.08.30 битум 47-50 смесь вторичного продукта переработки хлопкового масла с флотогудроном 3,0-5,0 едкий натр или 0,6-1,0 едкий калий 0,3-0,8 вода остальное. Недостатками битумной эмульсии 2 являются невысокое качество и низкая устойчивость ее к процессам окислительного старения существенные изменения значений температуры размягчения битума, выделенного из эмульсии, относительно значения этого показателя для исходного битума. Задачей изобретения является устранение отмеченных недостатков, а также вовлечение в процесс получения эмульсий трудноутилизируемых и образующихся на предприятиях нефтехимии кислых гудронов, возможность использования высокоплавких битумов,например строительных, изоляционных и менее агрессивного компонента - кальцинированной соды и, прежде всего, ее раствора - отхода производства кислорода, взамен частичной замены едкой щелочи или едкого калия, способствующих окислительному старению битума. Поставленная задача достигается тем, что битумная эмульсия, включающая битум,эмульгатор, гидроокись натрия и воду, в качестве эмульгатора содержит нейтрализованный кальцинированной содой кислый гудрон и дополнительно содержит углеводородную фракцию с плотностью 730-1015 кг/м 3 при следующем соотношении компонентов, мас.битум 40-60 нейтрализованный кальцинированной содой кислый гудрон 0,2-7,4 углеводородная фракция с плотностью 730-1015 кг/м 3 1,5-18 гидроокись натрия 0,03-0,05 вода остальное. Для приготовления битумной эмульсии были использованы следующие компоненты битумы нефтяные дорожные ГОСТ 22245, марки БНД 90/130 битумы нефтяные строительные ГОСТ 6617, марки БН 70/30 битумы нефтяные изоляционные ГОСТ 9812, марки БНИкальцинированная сода, техническая ГОСТ 24346-78 10-16 -й раствор кальцинированной соды, содержащий 1,4-8,5 гидроокись натрия,являющегося не утилизируемым отходом производства кислорода кислый гудрон, например, от производства сульфонатных присадок СООО ЛЛКНАФТАН с характеристикой плотность при 20 С, г/см 3 - 1,2887 компонентный состав,мас.серная кислота - 9,5, вода - 1,6, органическая масса (ОМ) - 88,9 групповой химический состав ОМ, мас.смолистомасляные - 39,2, смолисто-асфальтовые - 2,7, сложные кислые эфиры - 2,8, карбоновые кислоты - 2,4, сульфокислоты - 52,9 гидроокись натрия, ГОСТ 4328-77 вода питьевая, ГОСТ 2874 углеводородные фракции (УВФ) с плотностью 20, кг/м 3 730 (УВФ-1), 812 (УВФ-2),906 (УВФ-3), 1015 (УВФ-4). Характеристика углеводородных фракций представлена в табл. 1. Таблица 1 УВФ-1 с УВФ-2 с УВФ-3 с УВФ-4 с Наименование показателей 20730 20812 20906 201015 1 2 3 4 5 3 730 812 906 1015 Плотность при 20 С, 20, кг/м Вязкость при 20 С, м 2/с 102 3,8 4,2 5,3 условная при 80 С, ВУ 12,5 2 1 Фракционный состав 126 начало кипения, С перегоняется при температуре, С 215 50273 90 Содержание, мас.механических примесей отсутствуют воды отсутствует водорастворимых кислот и щелочей отсутствуют Температура, С кристаллизации помутнения Приготовление битумных эмульсий осуществляют механическим способом с использованием однороторного диспергатора. В него загружают воду, в которой предварительно растворяют гидроокись натрия. Одновременно в мешалке углеводородную фракцию совмещают с битумом. В полученную смесь вводят кислый гудрон, предварительно нейтрализованный кальцинированной содой или кислый гудрон, предварительно нейтрализованный 10-16 -м раствором кальцинированной соды, являющегося не утилизируемым продуктом производства кислорода. Смесь перемешивают и вводят в диспергатор, в котором образуется эмульсия, а затем она выгружается и подвергается исследованию. В табл. 2 представлены примеры составов и характеристик битумных эмульсий, в которых использовался эмульгатор - кислый гудрон, нейтрализованный кальцинированной содой (образец НКГ-1). Примеры составов 1-5 подтверждают формулу изобретения, а примеры 6, 7 - запредельные, пример 8 - прототипа и 9 - требования ГОСТа 18659-81. Таблица 2 Наименование 1 Битумы нефтяные дорожный марки БНД 90/130 строительный марки БН 70/30 изоляционный марки БНИЭмульгатор нейтрализованный кислый гудрон НКГ-1 Смесь вторичного продукта переработки хлопкового масла с флотогудроном Углеводородная фракция, кг/м УВФ-1 1,5 УВФ-2 УВФ-3 УВФ-4 Смесь УВФ-3 и УВФ-4 в соотношении (мас. части) 11 Гидроокись натрия 0,05 Вода Показатели свойств битумных эмульсий Скорость распада при смешении с цементом,мин Устойчивость при хранении по остатку на сите с сеткой 014,через 7 дней через 30 дней 0,48 Вязкость условная при 20 С через сточное от 21 верстие 3 мм, сек Изменение температуры размягчения для битума,выделенного из эмульсии, по сравнению с исходным битумом,3 В табл. 3 представлены примеры составов и характеристик битумных эмульсий, в которых использовался эмульгатор - кислый гудрон, нейтрализованный раствором кальцинированной соды отходом производства кислорода (образец НКГ-2). Примеры 1-5 подтверждают формулу изобретения, а примеры 6, 7 - запредельные, пример 8 - прототипа и 9 - требования ГОСТа 18659-81. Битумы нефтяные дорожный марки БНД 90/130 строительный марки БН 70/30 изоляционный марки Эмульгатор нейтрализованный кислый гудрон НКГ-1 смесь вторичного продукта переработки хлопкового масла с флотогудроном Углеводородная фракция УВФ-1 УВФ-2 УВФ-3 УВФ-4 смесь УВФ-3 и УВФ-4 в соотношении (мас. части) 11 0,2 Гидроокись натрия 0,05 0,05 0,03 0,03 0,03 0,02 0,1 0,4 49,6 Вода 38,25 44,25 41,97 40,57 40,38 29,5 42,18 51,8 Показатели свойств битумных эмульсий Скорость распада при смешении 4,8 4,3 3,4 4,0 4,9 5,0 8,3 12,5 с цементом, мин Устойчивость при хранении по остатку на сите с сеткой 014,через 7 дней 0,24 0,18 0,14 0,19 0,23 0,25 0,31 0,36 через 30 дней Вязкость условная при 20 С через сточное отверстие 3 мм, сек Изменение температуры размягчения для битума, выделенного из эмульсии, по сравнению с исходным битумом,Анализ данных таблиц 2,3 подтверждает, что параметры свойств анионных битумных эмульсий, полученных в соответствии с формулой изобретения, существенно превосходят свойства эмульсий приготовленных по известному источнику 2 и, прежде всего, по скорости распада ее при смешении с цементом устойчивости при хранении по остатку на сите с сеткой 014 вчерез 7 и через 30 дней изменению температуры размягчения для битума, выделенного из эмульсии, по сравнению с исходным битумом 5 13538 1 2010.08.30 использованию кальцинированной соды и, прежде всего, 10-16 -го раствора кальцинированной соды, являющегося не утилизируемым продуктом кислородного производства. Таким образом, заявляемая битумная эмульсия имеет целый ряд преимуществ по сравнению с известной 2, а именно более высокое качество и устойчивость эмульсии к процессам окислительного старения уменьшение в 4-12 раз расход гидроокиси натрия на приготовление эмульсии вовлечение в процесс получения эмульсий трудно утилизируемых и многотоннажно образующихся на предприятиях нефтехимии кислых гудронов возможность использования высокоплавких битумов, например строительных, изоляционных с температурой размягчения 70 С и более. Источники информации 1. А.с. СССР 612925, МПК 207 51/52, 1978, БИ. 2. Патент 2258075 1, МПК 701 17/00, 2005. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6