RU2838477C1 - Method of producing polymer-bitumen binder - Google Patents
Method of producing polymer-bitumen binder Download PDFInfo
- Publication number
- RU2838477C1 RU2838477C1 RU2024102287A RU2024102287A RU2838477C1 RU 2838477 C1 RU2838477 C1 RU 2838477C1 RU 2024102287 A RU2024102287 A RU 2024102287A RU 2024102287 A RU2024102287 A RU 2024102287A RU 2838477 C1 RU2838477 C1 RU 2838477C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bitumen
- polymer
- binder
- pbb
- temperature
- Prior art date
Links
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 13
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 claims abstract description 10
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims abstract description 8
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims abstract description 7
- INQSKWNRHXQWCO-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-tribromo-4-(4-bromophenyl)benzene Chemical compound C1=CC(Br)=CC=C1C1=CC=C(Br)C(Br)=C1Br INQSKWNRHXQWCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 claims abstract description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical class C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 claims description 11
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 claims 2
- 239000011115 styrene butadiene Substances 0.000 claims 2
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 claims 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 abstract description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 25
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- 239000011384 asphalt concrete Substances 0.000 description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 6
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 6
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 5
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 5
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- ATVJXMYDOSMEPO-UHFFFAOYSA-N 3-prop-2-enoxyprop-1-ene Chemical compound C=CCOCC=C ATVJXMYDOSMEPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NLZUEZXRPGMBCV-UHFFFAOYSA-N Butylhydroxytoluene Chemical compound CC1=CC(C(C)(C)C)=C(O)C(C(C)(C)C)=C1 NLZUEZXRPGMBCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 2
- -1 aromatic vinyl compound Chemical class 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 150000001991 dicarboxylic acids Chemical class 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 2
- OJMIONKXNSYLSR-UHFFFAOYSA-N phosphorous acid Chemical compound OP(O)O OJMIONKXNSYLSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001515 polyalkylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 238000004523 catalytic cracking Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 1
- 235000011837 pasties Nutrition 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 229920001195 polyisoprene Polymers 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к производству модифицированных дорожных битумов, а именно к технологии приготовления полимерно-битумного вяжущего с внесением углеродного нановолокна и может быть использовано для изготовления высококачественных и климатически универсальных горячих и литых асфальтобетонных смесей.The invention relates to the production of modified road bitumens, namely to the technology of preparing a polymer-bitumen binder with the addition of carbon nanofiber and can be used to produce high-quality and climatically universal hot and cast asphalt concrete mixtures.
В процессе приготовления всех асфальтобетонов ключевую роль играет качество минерального (битумного) вяжущего, его содержание в смеси, реологические свойства. В зависимости от качества битумного вяжущего, возможно добавление полимерных модификаторов, пластификаторов и углеродных материалов для улучшения товарных показателей не только нефтебитумов, но и асфальтобетонных смесей.In the process of preparing all asphalt concretes, the key role is played by the quality of the mineral (bitumen) binder, its content in the mixture, and rheological properties. Depending on the quality of the bitumen binder, it is possible to add polymer modifiers, plasticizers, and carbon materials to improve the commercial performance of not only petroleum bitumen, but also asphalt concrete mixtures.
Известно изобретение, в котором модифицированный битум получают на основе остаточного битума глубокой вакуумной перегонки, в которой вносят сополимер в качестве ПАВ и понижающий вязкость агент в качестве пластифицирующей добавки. При этом сополимер синтезируют из аллилового эфира полиалкиленгликоля, блока ненасыщенной дикарбоновой кислоты и блока ароматического винилового соединения, а понижающий вязкость агент представляет собой техническое масло. Все описанные выше компоненты диспергируют в заданных пропорциях в специализированных коллоидных мельницах. Модифицированный битум содержит нефтяной битум прямой перегонки нефти (А1) в количестве от 25 до 70 мас. %, понижающий вязкость агент (В), представляющий собой техническое масло, в количестве от 20 до 65 мас. % и сополимер (С) в количестве от 0,5 до 7 мас. %. Сополимер (С) содержит структурный блок из аллилового эфира полиалкиленгликоля (cl), блок из ненасыщенной дикарбоновой кислоты и/или ее ангидрид (с2) и блок из ароматического винилового соединения (с3). Молярное соотношение блоков составляет примерно 1:1:1 (патент RU 2442808).An invention is known in which modified bitumen is obtained on the basis of residual bitumen from deep vacuum distillation, in which a copolymer is added as a surfactant and a viscosity-lowering agent as a plasticizing additive. In this case, the copolymer is synthesized from allyl ether of polyalkylene glycol, a block of unsaturated dicarboxylic acid and a block of aromatic vinyl compound, and the viscosity-lowering agent is industrial oil. All the components described above are dispersed in specified proportions in specialized colloid mills. Modified bitumen contains petroleum bitumen of direct distillation of oil (A1) in an amount of 25 to 70 wt. %, a viscosity-lowering agent (B), which is industrial oil, in an amount of 20 to 65 wt. % and a copolymer (C) in an amount of 0.5 to 7 wt. %. The copolymer (C) contains a structural block of allyl ether of polyalkylene glycol (cl), a block of unsaturated dicarboxylic acid and/or its anhydride (c2) and a block of aromatic vinyl compound (c3). The molar ratio of the blocks is approximately 1:1:1 (patent RU 2442808).
Недостатками данного изобретения являются высокий расход технического масла на понижение вязкости, а, следовательно, удорожание битума, а также сложность и дороговизна производства сополимеров.The disadvantages of this invention are the high consumption of technical oil to reduce viscosity, and, consequently, the increased cost of bitumen, as well as the complexity and high cost of producing copolymers.
Существует изобретение, в котором полимерно-битумное вяжущее получают перемешиванием в мешалке всех компонентов композиции (битум 86-89% мас., СБС-полимер 2,5-5% мас., индустриальное масло 5,5-7,5% мас., ТЖК 1-3% мас.), поданных в расчетном количестве, с последующим пропуском композиции через коллоидную мельницу во вторую мешалку. Затем этот процесс повторяется. Температура приготовления ПБВ не должна превышать 160°С, а продолжительность процесса производства ПБВ не должна превышать 60 мин. Изобретение касается полимерно-битумного вяжущего, содержащего битум, полимер - бутадиен-стирольный термоэластопласт, пластификатор - индустриальное масло и высокомолекулярное поверхностно-активное вещество, в качестве высокомолекулярного поверхностно-активного вещества содержит тяжелые жирные кислоты (ТЖК) (RU 2297990).There is an invention in which a polymer-bitumen binder is obtained by mixing in a mixer all components of the composition (bitumen 86-89% by weight, SBS polymer 2.5-5% by weight, industrial oil 5.5-7.5% by weight, TFA 1-3% by weight), fed in the calculated amount, with subsequent passage of the composition through a colloid mill into a second mixer. Then this process is repeated. The temperature of PBB preparation should not exceed 160°C, and the duration of the PBB production process should not exceed 60 minutes. The invention concerns a polymer-bitumen binder containing bitumen, a polymer - butadiene-styrene thermoplastic elastomer, a plasticizer - industrial oil and a high-molecular surfactant, containing heavy fatty acids (HFA) as a high-molecular surfactant (RU 2297990).
Недостатком данного способа являет использование индустриального масла, которое негативно влияет на адгезионные свойства вяжущего к минеральным компонентам, которые содержатся в асфальтобетоне, что приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик асфальтобетона, например, низкой устойчивости к возникновению трещин.The disadvantage of this method is the use of industrial oil, which negatively affects the adhesive properties of the binder to the mineral components contained in asphalt concrete, which leads to a deterioration in the performance characteristics of asphalt concrete, for example, low resistance to cracking.
Известен способ приготовления полимерно-битумного вяжущего, включающий введение в нагретый до 165-175°С битум термоэластопласта, пластификатора, перемешивание. Вяжущее дополнительно содержит азотсодержащее поверхностно-активное вещество в количестве 0,5-2,0% от массы битума при следующей последовательности приготовления вяжущего: азотсодержащее поверхностно-активное вещество вводят в битум или, если оно является твердым, полутвердым или пастообразным, то его смешивают с частью пластификатора до получения жидкой смеси и в таком виде вводят в битум, затем осуществляют введение термоэластопласта в гранулированном виде с последующим перемешиванием, после чего вводят пластификатор или оставшуюся его часть и перемешивают до однородного состояния (патент RU 2152964).A method for preparing a polymer-bitumen binder is known, which includes introducing a thermoplastic elastomer, a plasticizer into bitumen heated to 165-175°C, and mixing. The binder additionally contains a nitrogen-containing surfactant in an amount of 0.5-2.0% of the bitumen weight with the following sequence of binder preparation: the nitrogen-containing surfactant is introduced into the bitumen or, if it is solid, semi-solid or pasty, it is mixed with a portion of the plasticizer until a liquid mixture is obtained and introduced into the bitumen in this form, then the thermoplastic elastomer is introduced in granulated form with subsequent mixing, after which the plasticizer or the remaining portion thereof is introduced and mixed until a homogeneous state is obtained (patent RU 2152964).
Недостатком изобретения является применение дорогостоящих поверхностно-активных веществ для повышения адгезионных свойств и облегчения процесса приготовления полимерно-битумного вяжущего.A disadvantage of the invention is the use of expensive surfactants to improve the adhesive properties and facilitate the process of preparing the polymer-bitumen binder.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения полимерно-битумного вяжущего, описанный в патенте №2211846. Согласно изобретению расплавленный битум марок БНД смешивают с бутадиен-стирольным термоэластопластом линейного, звездообразного или древоподобного строения, заправленного смесью ионола и фосфита НФ, с ортофосфорной кислотой, с техническим углеродом и полимерными адгезионными добавками, представляющими собой полимеры строения: полистирол или полибутадиен, или полистирол - полиизопрен с общей молекулярной массой 2-60 тыс. и концевыми полярными функциональными группами.The closest to the proposed invention is the method for producing a polymer-bitumen binder described in patent No. 2211846. According to the invention, molten bitumen of BND grades is mixed with a butadiene-styrene thermoplastic elastomer of linear, star-shaped or tree-like structure, filled with a mixture of ionol and phosphite NF, with orthophosphoric acid, with technical carbon and polymer adhesive additives, which are polymers of the structure: polystyrene or polybutadiene, or polystyrene - polyisoprene with a total molecular weight of 2-60 thousand and terminal polar functional groups.
Недостатками данного способа являются сложная система приготовления ПБВ с использованием большого количества дополнительных компонентов с отдельным приготовлением смесей ионола, фосфита и ортофосфорной кислоты, использование крайне дорогостоящих добавок -технического углерода и полимерных адгезионных добавок, а также незначительно повысившийся интервал пластичности вяжущих.The disadvantages of this method are the complex system of preparing PBB using a large number of additional components with separate preparation of mixtures of ionol, phosphite and orthophosphoric acid, the use of extremely expensive additives - carbon black and polymer adhesive additives, as well as a slightly increased plasticity range of binders.
Технической проблемой изобретения является разработка способа получения композиции модифицированного полимерно-битумного вяжущего, устраняющего вышеуказанные недостатки, с достижением следующего технического результата: повышение показателей реологических свойств нефтяного битума (температурных характеристик и его твердости).The technical problem of the invention is the development of a method for obtaining a composition of a modified polymer-bitumen binder that eliminates the above-mentioned disadvantages, with the achievement of the following technical result: an increase in the rheological properties of petroleum bitumen (temperature characteristics and its hardness).
Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения полимерно-битумного вяжущего на основе битума, пластифицирующей добавки и полимерного модификатора, согласно изобретению предварительно смешивают минеральное масло на нефтяной основе в качестве пластифицирующей добавки с бутадиен-стирольным термоэластопластом в качестве модификатора при температуре свыше 200°С в течение 45-50 минут, далее вводят получившийся расплав в товарный битум марки БНД 50/70 в соотношении: пластификатор 8 мас. %: полимерный модификатор 1,5-6 мас. %: битум БНД 86-90,5 мас. % при перемешивании и продолжительности 20 минут, отстаивают готовый образец полимерно-битумного вяжущего (ПБВ 60) в течение суток с предохранением от влаги. Затем полученную смесь нагревают до температуры 150°С и добавляют в нее в течение 10-15 минут углеродные нановолокна до образования однородной смеси, при следующем соотношении компонентов: битум ПБВ 97-99 мас. %: углеродные нановолокна - 1-3 мас. % и отстаивают в течение суток.The specified technical result is achieved by the fact that in the method for producing a polymer-bitumen binder based on bitumen, a plasticizing additive and a polymer modifier, according to the invention, a petroleum-based mineral oil is pre-mixed as a plasticizing additive with a butadiene-styrene thermoplastic elastomer as a modifier at a temperature above 200°C for 45-50 minutes, then the resulting melt is introduced into commercial bitumen of the BND 50/70 brand in the ratio: plasticizer 8 wt. %: polymer modifier 1.5-6 wt. %: BND bitumen 86-90.5 wt. % with stirring and for a duration of 20 minutes, the finished sample of the polymer-bitumen binder (PBB 60) is settled for 24 hours while protecting it from moisture. Then the resulting mixture is heated to a temperature of 150°C and carbon nanofibers are added to it over the course of 10-15 minutes until a homogeneous mixture is formed, with the following ratio of components: PBB bitumen 97-99 wt.%: carbon nanofibers - 1-3 wt.% and left to settle for 24 hours.
В качестве основы для приготовления модифицированного битума используют некондиционный товарный битум марки БНД 50/70. Из таблицы 1 видно, что образец битума полностью удовлетворяет требованиям ГОСТ 33133-2014 для своей марки.Substandard commercial bitumen grade BND 50/70 is used as a basis for the preparation of modified bitumen. Table 1 shows that the bitumen sample fully meets the requirements of GOST 33133-2014 for its grade.
Таблица 1Table 1
50/70Values for the studied sample of bitumen grade BND
50/70
33133-2014 для БНД
50/70GOST requirements
33133-2014 for BND
50/70
по кольцу и шару, °СSoftening temperature
by ring and ball, °C
В качестве пластифицирующей добавки использовали минеральное масло на нефтяной основе. При модификации в первую очередь определялась оптимальная концентрация масла. В ходе ряда испытаний было установлено оптимальное содержание пластификатора (8% от общей массы битума), которое позволяет значительно увеличить запас по температуре хрупкости, при этом не сильно понижая температуру размягчения, уменьшая растяжимость и увеличивая глубину проникания иглы.A petroleum-based mineral oil was used as a plasticizing additive. During modification, the optimal oil concentration was determined first. A series of tests established the optimal plasticizer content (8% of the total bitumen mass), which allows for a significant increase in the brittleness temperature reserve, without significantly lowering the softening temperature, reducing extensibility and increasing the depth of needle penetration.
После выявления оптимальной концентрации пластификатора в битуме были изготовлены полимер-масляные расплавы. В общей массе испытывалось влияние на качество вяжущего от 1,5 до 6% мас. бутадиен-стирольного термоэластопласта (СБС-полимера) (также от общей массы образца) с сохранением содержания пластификатора в 8% мас. В ходе добавления СБС показатели размягчения и глубины проникания иглы постоянно возрастали, также снижались показатели температуры хрупкости и растяжимости битума.After identifying the optimal concentration of plasticizer in bitumen, polymer-oil melts were produced. In the total mass, the effect on the quality of the binder was tested from 1.5 to 6% by weight of butadiene-styrene thermoplastic elastomer (SBS polymer) (also from the total mass of the sample) while maintaining the plasticizer content at 8% by weight. During the addition of SBS, the softening and needle penetration depth indicators constantly increased, and the brittleness temperature and extensibility of the bitumen also decreased.
Наилучшими показателями обладает битум с добавлением 6% мас. СБС, при этом внесение полимера в большем количестве ведет к процессу деструкции полимера, все значения соответствуют требованиям ГОСТ Р 52056-2003 для марки битума ПБВ 60. В таблице 2 представлены сравнительные результаты.The best indicators are demonstrated by bitumen with the addition of 6% by weight of SBS, while the introduction of a larger amount of polymer leads to the process of polymer destruction, all values correspond to the requirements of GOST R 52056-2003 for the grade of bitumen PBB 60. Table 2 presents comparative results.
Используют углеродные нановолокна, полученные путем каталитического крекинга метана.Carbon nanofibers obtained by catalytic cracking of methane are used.
В готовый модельный образец вносили углеродные нановолокна в количестве от 1 до 3% мас. В результате смешения полученного ПБВ с углеродным материалом удалось повысить твердость, теплостойкость и морозостойкость битума, однако при этом некритично снизилась его пластичность. Результаты представлены в таблице 3.Carbon nanofibers were introduced into the finished model sample in an amount of 1 to 3% by weight. As a result of mixing the obtained PBB with carbon material, it was possible to increase the hardness, heat resistance and frost resistance of bitumen, but at the same time its plasticity was not critically reduced. The results are presented in Table 3.
Для осуществления заявляемого способа перед приготовлением полимерно-битумного вяжущего определяют влияние чистой пластифицирующей добавки на свойства битума (каким образом изменяются характеристики в зависимости от количества внесенной пластифицирующей добавки). Образец битума смешивают с пластифицирующей добавкой, после чего проводятся требуемые испытания. После выявления оптимального количества пластифицирующей добавки готовятся расплавы «пластификатор: полимер». В пластифицирующую добавку при температуре свыше 200°С вносится полимерный модификатор при постоянном перемешивании в течение 45-50 минут. Готовый расплав смешивается с чистым битумом в течение 20 минут до получения однородного вяжущего, после чего получившийся ПБВ оставляет на сутки отстаиваться, предохраняя его от влаги и проводят испытания, сравнивая результат с требованиями ГОСТ Р 52056-2003. Приготовленный ПБВ нагревают до температуры 150°С и вмешивают в него углеродные нановолокна в течение 10-15 минут до образования однородной смеси и, после отстаивания битума в течение суток, вновь проводят испытания с целью выяснения изменений в характеристиках.To implement the claimed method, before preparing the polymer-bitumen binder, the effect of a pure plasticizing additive on the properties of bitumen is determined (how the characteristics change depending on the amount of plasticizing additive added). A bitumen sample is mixed with a plasticizing additive, after which the required tests are carried out. After identifying the optimal amount of plasticizing additive, "plasticizer: polymer" melts are prepared. A polymer modifier is added to the plasticizing additive at a temperature above 200°C with constant stirring for 45-50 minutes. The finished melt is mixed with pure bitumen for 20 minutes until a homogeneous binder is obtained, after which the resulting PBB is left to settle for 24 hours, protecting it from moisture, and tests are carried out, comparing the result with the requirements of GOST R 52056-2003. The prepared PBB is heated to a temperature of 150°C and carbon nanofibers are mixed into it for 10-15 minutes until a homogeneous mixture is formed and, after the bitumen has settled for 24 hours, tests are carried out again to determine changes in the characteristics.
Способ по изобретению иллюстрируется примерами.The method according to the invention is illustrated by examples.
Пример 1Example 1
- битум БНД (94% мас.);- BND bitumen (94% wt.);
- минеральное масло (3% мас.);- mineral oil (3% by weight);
- СБС-полимер (3% мас.).- SBS polymer (3% wt.).
С целью недопущения значительного падения показателей размягчения и твердости, а также экономии на пластифицирующей добавке и полимерном модификаторе, были взяты их минимальные содержания. Однако, так как минеральное масло не является специализированным пластификатором, при внесении полимера в пластифицирующую добавку при температуре 205°С полимер подвергся деструкции (термическому разложению). Снижение температуры до 190°С не позволило расплавиться полимеру.In order to prevent a significant drop in softening and hardness indices, as well as to save on the plasticizing additive and polymer modifier, their minimum contents were taken. However, since mineral oil is not a specialized plasticizer, when the polymer was added to the plasticizing additive at a temperature of 205°C, the polymer was subjected to destruction (thermal decomposition). Reducing the temperature to 190°C did not allow the polymer to melt.
Пример 2Example 2
- битум БНД (84,5% мас.);- BND bitumen (84.5% wt.);
- минеральное масло (8% мас.);- mineral oil (8% by weight);
- СБС-полимер (7,5% мас.).- SBS polymer (7.5% wt.).
Для повышения морозостойких свойств и последующего восстановления после разбавления битума пластификатором пенетрации и размягчения, количество полимера было взято максимально доступное. При незначительном снижении температуры до 190°С полимер растворился не полностью, частично оставшись осадком в таре. Повторное повышение температуры до 200°С привело к началу деструктивных процессов и горению полимера, что говорит о невозможности внесения большого количества СБС в минеральном масле. При этом повышение содержания масла может сильно увеличить себестоимость будущего ПБВ, и, несмотря на значительное повышение морозостойкости - адгезия, твердость и теплостойкость битума снизятся.To increase frost-resistant properties and subsequent restoration of penetration and softening after dilution of bitumen with plasticizer, the maximum available amount of polymer was taken. With a slight decrease in temperature to 190 ° C, the polymer did not dissolve completely, partially remaining as sediment in the container. Repeated increase in temperature to 200 ° C led to the onset of destructive processes and combustion of the polymer, which indicates the impossibility of introducing a large amount of SBS in mineral oil. At the same time, an increase in the oil content can greatly increase the cost of future PBB, and, despite a significant increase in frost resistance, adhesion, hardness and heat resistance of bitumen will decrease.
Пример 3Example 3
- битум БНД (86% мас.);- BND bitumen (86% wt.);
- минеральное масло (8% мас.);- mineral oil (8% by weight);
- СБС-полимер (6% мас.).- SBS polymer (6% wt.).
По примеру 3 получают образец, аналогичный по своим свойствам ПБВ 60 (таблица 2).According to example 3, a sample is obtained that is similar in its properties to PBB 60 (Table 2).
Пример 4Example 4
- битум БНД (90,5% мас.);- BND bitumen (90.5% wt.);
- минеральное масло (8% мас.);- mineral oil (8% by weight);
- СБС-полимер (1,5% мас.).- SBS polymer (1.5% wt.).
Приведенные отношение компонентов позволила расплавить полимер в пластификаторе при температуре свыше 205°С без термического разложения СБС, однако после внесения полученного расплава в битум, значительно снизилась температура размягчения последнего и при этом не было достигнуто ожидаемого снижения температуры хрупкости.The given ratio of components made it possible to melt the polymer in the plasticizer at a temperature above 205°C without thermal decomposition of SBS, however, after introducing the resulting melt into bitumen, the softening temperature of the latter decreased significantly and the expected decrease in the brittleness temperature was not achieved.
При уменьшении содержания СБС в битуме показатель размягчения снижается с 60,1°С (при 6%) до 51,8°С (при 1,5%). Хрупкость битума снижается с -24°С (при 6%) до -20°С (при 1,5%). Также снижаются показатели растяжимости и глубины проникания иглы с 50,6 см (при 6%) до 67,2 см (при 1,5%) и с 82,4 (при 6%) до 90,5 (при 1,5%) соответственно.With a decrease in the SBS content in bitumen, the softening index decreases from 60.1°C (at 6%) to 51.8°C (at 1.5%). The brittleness of bitumen decreases from -24°C (at 6%) to -20°C (at 1.5%). The extensibility and needle penetration depth also decrease from 50.6 cm (at 6%) to 67.2 cm (at 1.5%) and from 82.4 (at 6%) to 90.5 (at 1.5%), respectively.
Пример 5Example 5
- битум ПБВ (97% мас.);- PBB bitumen (97% by weight);
- углеродные нановолокна (3% мас.).- carbon nanofibers (3% by weight).
Полученный битум ПБВ нагревают до температуры 150°С и вмешивают в него углеродные нановолокна в течение 10-15 минут до образования однородной смеси. После полученный образец отстаивают в течение суток.The resulting PBB bitumen is heated to 150°C and carbon nanofibers are mixed into it for 10-15 minutes until a homogeneous mixture is formed. Afterwards, the resulting sample is left to settle for 24 hours.
При увеличении содержания нановолокна в полученном образце ПБВ повышаются теплотехнические и морозостойкие свойства битума, увеличивается его твердость, а также снижается растяжимость (таблица 3).With an increase in the nanofiber content in the obtained PBB sample, the thermal and frost-resistant properties of bitumen increase, its hardness increases, and its extensibility decreases (Table 3).
Таким образом, получают модифицированный дорожный битум с приготовлением на его основе полимерно-битумного вяжущего марки 60 с последующим внесением в него углеродных нановолокон, что ведет к резкому улучшению реологических характеристик вяжущего, таких как: температура размягчения, температура хрупкости и твердость материала, что может позволить использовать полученный битум в приготовлении высококачественных горячих и литых асфальтобетонных смесей.Thus, modified road bitumen is obtained with the preparation of a polymer-bitumen binder grade 60 on its basis, followed by the introduction of carbon nanofibers into it, which leads to a sharp improvement in the rheological characteristics of the binder, such as: softening temperature, brittleness temperature and hardness of the material, which can allow the use of the obtained bitumen in the preparation of high-quality hot and cast asphalt concrete mixtures.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2838477C1 true RU2838477C1 (en) | 2025-04-16 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2152964C2 (en) * | 1998-09-23 | 2000-07-20 | Открытое акционерное общество "Орелдорстрой" | Process for preparing polymer-bitumen binding agent |
| RU2211846C1 (en) * | 2002-08-02 | 2003-09-10 | Калгин Юрий Иванович | Method for preparing polymeric-bitumen binding agent |
| RU2442808C2 (en) * | 2008-09-04 | 2012-02-20 | Чугоку Марин Пейнтс, Лтд. | Modified oil bitumen and two-component resin composition |
| RU2754709C2 (en) * | 2020-02-13 | 2021-09-06 | Общество с ограниченной ответственностью «Карельская инвестиционная компания «РБК» | Polymer-bitumen binder and method for its preparation |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2152964C2 (en) * | 1998-09-23 | 2000-07-20 | Открытое акционерное общество "Орелдорстрой" | Process for preparing polymer-bitumen binding agent |
| RU2211846C1 (en) * | 2002-08-02 | 2003-09-10 | Калгин Юрий Иванович | Method for preparing polymeric-bitumen binding agent |
| RU2442808C2 (en) * | 2008-09-04 | 2012-02-20 | Чугоку Марин Пейнтс, Лтд. | Modified oil bitumen and two-component resin composition |
| RU2754709C2 (en) * | 2020-02-13 | 2021-09-06 | Общество с ограниченной ответственностью «Карельская инвестиционная компания «РБК» | Polymer-bitumen binder and method for its preparation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2584877C (en) | Use of inorganic acids with crosslinking agents in polymer modified asphalts | |
| USRE41167E1 (en) | Modified asphalt compositions | |
| DE69319448T2 (en) | RUBBER TREATMENT FOR PRODUCING BITUMINOUS COMPOSITIONS | |
| EP0575400B1 (en) | Rubber processing oil and rubber products containing it | |
| US3803066A (en) | Modifying bitumens | |
| EP0628067B1 (en) | Asphalt composition and process for obtaining same | |
| US10000638B2 (en) | Storage stabilized devulcanized tire rubber modified asphalt composition and the process for its preparation | |
| EP3397693B1 (en) | Modified asphalt using epoxide-containing polymers | |
| US20050101702A1 (en) | Modified asphalt compositions | |
| US20090149577A1 (en) | Using Excess Levels of Metal Salts to Improve Properties when Incorporating Polymers in Asphalt | |
| CN102443270B (en) | Asphalt modifier, comprise the modifying asphalt of this properties-correcting agent and their respective preparation methods | |
| CN107849304B (en) | Modified asphalt using phosphorous acid | |
| US7186765B2 (en) | Method for preparation of stable bitumen polymer compositions | |
| US6441065B1 (en) | Method for preparation of stable bitumen polymer compositions | |
| RU2838477C1 (en) | Method of producing polymer-bitumen binder | |
| CN102276994B (en) | Modified asphalt binders and asphalt paving compositions | |
| RU2748791C1 (en) | Modifier of asphalt-concrete mixture and method for its preparation | |
| CN114716839A (en) | Modified asphalt for heavy-duty pavement, modified asphalt mixture and preparation method thereof | |
| RU2618854C1 (en) | Method of obtaining a polymer-bitumen astringent for road construction | |
| CN113969064B (en) | SBR modified asphalt and preparation method and application thereof | |
| CN117304701B (en) | Screening method of low-grade asphalt raw material for high-modulus asphalt and application thereof | |
| RU2132857C1 (en) | Bitumen polymeric composition and method of preparation thereof | |
| CN1227296C (en) | A kind of polymer modified asphalt composition and preparation method thereof | |
| CN112442279B (en) | Road asphalt and preparation thereof | |
| RU2763726C1 (en) | Polymer-bitumen binder for road surface |