RU2800953C1

RU2800953C1 - Bitumen emulsion

Info

Publication number: RU2800953C1
Application number: RU2022130390A
Authority: RU
Inventors: Дамир Алиевич Аюпов; Ильвира Илгизовна Антонова; Юрий Нуриевич Хакимуллин
Filing date: 2022-11-23
Publication date: 2023-08-01

Abstract

FIELD: bitumen.

SUBSTANCE: invention relates to bituminous emulsions used in seamless sprayed waterproofing of surfaces, as well as road construction. A modified bitumen emulsion for producing coatings is proposed, comprising bitumen, an aqueous solution of an anionic emulsifier from salts of higher fatty acids saponified with alkali, where the modifier is water-silicone, alcohol-silicone, water-acrylic silicone or alcohol-acrylic silicone dispersion or their mixture at a content of components, weight parts: 45-60 bitumen, 40-55 water, 1-5 higher fatty acids, 0.3-0.7 alkalis and 2-10 silicone dispersions.

EFFECT: making homogeneous and stable modified emulsions with a wide operating temperature range.

1 cl, 1 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к битумным эмульсиям, используемым в бесшовной напыляемой гидроизоляции поверхностей, а также дорожном строительстве.The invention relates to bituminous emulsions used in seamless sprayed waterproofing of surfaces, as well as road construction.

Известны анионные битумные эмульсии, в которых в качестве эмульгатора используются высшие органические кислоты и их соли («Пособие по приготовлению и применению битумных дорожных эмульсий» к СНиП 3.06.03-85, Москва, Стройиздат, 1989. - 54 с.). Однако такие эмульсии являются немодифицированными. Недостатком такого типа эмульсий является низкая эластичность выделенных из них битумных вяжущих.Anionic bituminous emulsions are known, in which higher organic acids and their salts are used as an emulsifier ("Manual for the preparation and use of bituminous road emulsions" to SNiP 3.06.03-85, Moscow, Stroyizdat, 1989. - 54 p.). However, such emulsions are unmodified. The disadvantage of this type of emulsions is the low elasticity of bituminous binders isolated from them.

Известна также битумная эмульсия, содержащая эмульгатор из поверхностно-активного вещества (ПАВ), щелочи и воды, с использованием вторичного продукта переработки хлопкового масла, дополнительно в качестве эмульгатора взяты промышленные отходы переработки сахарной свеклы (Патент РФ №2353638, опубл. 27.11.2013, бюл. № 31).Also known is a bituminous emulsion containing an emulsifier from a surfactant (surfactant), alkali and water, using a secondary product of cottonseed oil processing, in addition, industrial waste from sugar beet processing is taken as an emulsifier (RF Patent No. 2353638, publ. 27.11.2013, bulletin No. 31).

Однако битумная эмульсия с использованием промышленных отходов отличается непостоянством химического состава и отсутствием полимерного модификатора.However, bitumen emulsion using industrial waste is characterized by the variability of the chemical composition and the absence of a polymer modifier.

Известна битумная эмульсия, состоящая из битума и модификатора, содержащего битум, резиновую крошку из измельченных отработанных автомобильных шин, структурообразователь и углеводородное масло. Причем модификатор, составляющий 3,0-10,0 мас. % от битума, дополнительно содержит насыщенный низкомолекулярный карбоцепной каучук, ненасыщенный высокомолекулярный карбоцепной каучук. В качестве углеводородного масла применено индустриальное масло с температурой воспламенения не ниже 220°С, а резиновая крошка имеет размер не более 1,5 мм и величину удельной геометрической поверхности не менее 7000 см²/г. В качестве структурообразователя использован текстильный кордный пух в виде сгруппированных случайным образом в аморфные комкообразные структуры отрезков мононитей текстильного корда переработанных автомобильных шин длиной не более 10,0 мм и диаметром не более 0,1 мм, при этом отрезки мононитей текстильного корда имеют случайную пространственную зигзагообразную форму. (Патент РФ №2712686, опубл. 30.01.2020, бюл. №4).Known bitumen emulsion, consisting of bitumen and a modifier containing bitumen, crumb rubber from crushed waste tires, builder and hydrocarbon oil. Moreover, the modifier, constituting 3.0-10.0 wt. % of bitumen, additionally contains saturated low molecular weight carbon chain rubber, unsaturated high molecular weight carbon chain rubber. As a hydrocarbon oil, industrial oil with an ignition temperature of at least 220°C is used, and crumb rubber has a size of no more than 1.5 mm and a specific geometric surface area of at least 7000 cm ² /g. Textile cord fluff was used as a structure-forming agent in the form of randomly grouped into amorphous lumpy structures of segments of textile cord monofilaments of recycled car tires with a length of not more than 10.0 mm and a diameter of not more than 0.1 mm, while segments of textile cord monofilaments have a random spatial zigzag shape . (Patent of the Russian Federation No. 2712686, published on January 30, 2020, Bull. No. 4).

Однако эмульсии, получаемые из модифицированных вяжущих обладают большой вязкостью, что затрудняет их эмульгируемость, получающиеся эмульсии грубодисперсны, имеют пониженные устойчивость и однородность.However, the emulsions obtained from modified binders have a high viscosity, which hinders their emulsification; the resulting emulsions are coarse, have reduced stability and uniformity.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является модифицированная битумно-латексная эмульсионная композиция, содержащая двухблочный сополимер, содержащий один блок из моновинилароматического углеводорода и один блок из сопряженного диена. (Патент РФ №2459845, опубл. 27.08.2012, бюл. №24).Closest to the proposed invention is a modified bitumen-latex emulsion composition containing a two-block copolymer containing one block of monovinyl aromatic hydrocarbon and one block of conjugated diene. (Patent of the Russian Federation No. 2459845, published on August 27, 2012, Bull. No. 24).

Однако битум, выделенный из этой эмульсий, обладает узким температурным интервалом эксплуатации.However, the bitumen extracted from this emulsion has a narrow operating temperature range.

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. получение однородных, устойчивых модифицированных эмульсий для получения покрытий из эластичных вяжущих с широким температурным интервалом эксплуатации.The aim of the invention is to eliminate these disadvantages, i.e. obtaining homogeneous, stable modified emulsions for obtaining coatings from elastic binders with a wide temperature range of operation.

Поставленная цель достигается тем, что битумная эмульсия, включающая битум, водный раствор анионного эмульгатора (ВРЭ) из солей высших жирных кислот, омыленных щелочью, содержит дополнительно водно-силиконовую или спирто-силиконовую дисперсию. Вместо силиконовой дисперсии (СД) может быть использована акрил-силиконовая дисперсия (АСД). Основная силоксановая цепь при этом может содержать концевые функциональные группы: гидроксильные или аминные.This goal is achieved in that the bitumen emulsion, including bitumen, an aqueous solution of an anionic emulsifier (WRE) from salts of higher fatty acids saponified with alkali, additionally contains a water-silicone or alcohol-silicone dispersion. Instead of a silicone dispersion (SD), an acrylic-silicone dispersion (ASD) can be used. The main siloxane chain in this case may contain terminal functional groups: hydroxyl or amine.

Содержание сухого вещества в силиконовой дисперсии может варьироваться в широком интервале 1-70% в зависимости от молекулярной массы силиконовой дисперсной фазы.The dry matter content of the silicone dispersion can vary within a wide range of 1-70% depending on the molecular weight of the silicone dispersion phase.

При этом соотношение компонентов битумной эмульсии составляет, мас. ч:The ratio of the components of the bitumen emulsion is, wt. h:

БитумBitumen 35-6535-65 ВодаWater 35-6535-65 Высшие жирные кислотыhigher fatty acids 1-51-5 ЩелочьAlkali 0,3-0,70.3-0.7

Нижняя граница концентрации битума и верхняя граница концентрации воды обусловлены необходимостью получения гидроизоляционной пленки необходимой толщины. Верхняя граница концентрации битума и нижняя граница концентрации воды определяются пределом стабильности эмульсии.The lower limit of bitumen concentration and the upper limit of water concentration are due to the need to obtain a waterproofing film of the required thickness. The upper limit of the bitumen concentration and the lower limit of the water concentration are determined by the emulsion stability limit.

Основным компонентом эмульгатора являются кислоты высших жиров. Минимальная концентрация высших жирных кислот обусловлена повышением межфазного натяжения между жидкостями, входящими в эмульсионную систему, вызывающим коалесценцию капелек дисперсной фазы битумной эмульсии. Максимальная концентрация обусловлена критической концентрацией мицеллобразования данных систем.The main component of the emulsifier are acids of higher fats. The minimum concentration of higher fatty acids is due to an increase in interfacial tension between the liquids included in the emulsion system, causing coalescence of droplets of the dispersed phase of the bitumen emulsion. The maximum concentration is due to the critical concentration of micellization of these systems.

Щелочь нужна для создания реакционной среды, а также для омыления кислот, что увеличивает их склонность к диссоциации и проявлению поверхностно-активных свойств.Alkali is needed to create a reaction medium, as well as to saponify acids, which increases their tendency to dissociate and exhibit surface-active properties.

Количество щелочи определяется расчетным путем так, чтобы вся кислота была омылена, а избыток щелочи определял щелочность среды. Необходимое значение pH дисперсионной среды - 9,5-12,5. Недостаток щелочи влечет снижение стабильности эмульсии. Значения pH сверх указанной верхней границы требуют введения большого количества щелочи и не имеют смысла.The amount of alkali is determined by calculation so that all the acid is saponified, and the excess of alkali determines the alkalinity of the medium. The required pH value of the dispersion medium is 9.5-12.5. The lack of alkali entails a decrease in the stability of the emulsion. pH values above the indicated upper limit require the introduction of a large amount of alkali and are meaningless.

Содержание силиконовых дисперсий в битумной эмульсии должно составлять 0,5-25% от массы эмульсии. Наименьшая концентрация является границей проявления модифицирующего эффекта, а при концентрациях, превышающих указанную верхнюю границу, вязкость эмульсии затрудняет ее нанесение напылением.The content of silicone dispersions in the bitumen emulsion should be 0.5-25% by weight of the emulsion. The lowest concentration is the limit of the manifestation of the modifying effect, and at concentrations exceeding the specified upper limit, the viscosity of the emulsion makes it difficult to apply it by spraying.

Битумные эмульсии получают измельчением в коллоидной мельнице или лопастном смесителе в указанных соотношениях битума и водного раствора эмульгатора.Bitumen emulsions are obtained by grinding in a colloid mill or paddle mixer in the specified ratios of bitumen and an aqueous solution of the emulsifier.

Примеры предлагаемых битумных эмульсий и их свойства приведены в табл.1.Examples of the proposed bitumen emulsions and their properties are given in table.1.

№ составаcomposition number Состав,Compound,
м.ч.m.h. Однородность, %Uniformity, % Устойчивость 7 сут, %Stability 7 days, % Температура размягченияSoftening temperature _{, ,} °С°C Пенетрация при 25 °С, 0,1 ммPenetration at 25°C, 0.1 mm Дуктильность при 25 °С, смDuctility at 25 °С, cm Эластичность при 25 °С, %Elasticity at 25 °С, % Температура хрупкости, °СBrittleness temperature, °С Аналогanalogue -- 0,50.5 1,21.2 4848 9595 2525 4040 -22-22 Без модификатораNo modifier Битум-50,
ВРЭ-50Bitumen-50,
VRE-50 0,20.2 0,80.8 4545 8080 30thirty 2121 -21-21 11 Битум-50,
ВРЭ-50
спиртовая СД-2Bitumen-50,
VRE-50
alcohol SD-2 0,110.11 0,60.6 4949 7070 2929 4040 -24-24 22 Битум-50,
ВРЭ-50
спиртовая СД-5Bitumen-50,
VRE-50
alcohol SD-5 0,150.15 0,70.7 5050 7575 4242 4747 -27-27 33 Битум-50,
ВРЭ-50
водная АСД-2Bitumen-50,
VRE-50
water ASD-2 0,130.13 0,50.5 4848 6363 30thirty 5050 -24-24 44 Битум-50,
ВРЭ-50
водная АСД-5Bitumen-50,
VRE-50
water ASD-5 0,150.15 0,650.65 4949 6868 2525 4848 -26-26

Таким образом, применение в качестве модификатора битумной эмульсии силиконовых дисперсий позволяет получать однородные, устойчивые модифицированные эмульсии для покрытий из эластичных вяжущих с широким температурным интервалом эксплуатации.Thus, the use of silicone dispersions as a bitumen emulsion modifier makes it possible to obtain homogeneous, stable modified emulsions for coatings from elastic binders with a wide temperature range of operation.

Claims

Modified bitumen emulsion for coatings containing bitumen, an aqueous solution of an anionic emulsifier from salts of higher fatty acids saponified with alkali, characterized in that it additionally contains water-silicone, alcohol-silicone, water-acrylic silicone or alcohol-acrylic silicone dispersion or their mixture with the following content of components, wt.h.:

Bitumen 45-60 Water 40-55 higher fatty acids 1-5 Alkali 0.3-0.7 Silicone dispersions 2-10