RU2086597C1 - Polymeric bitumen composition - Google Patents

Abstract

FIELD: construction, particularly, manufacture and repair of roofing materials. SUBSTANCE: polymeric bitumen composition comprises, wt.pts: product of oxidative destruction of butadiene-styrene rubber or rubber waste in hydrocarbon solvent containing, wt.-%: polymer, 45-62; bitumen, 25-30; butadiene-styrene ethermoelastoplastic material filled with polystyrene in polymerization stage, 2-7; and mineral filler, 11-18. EFFECT: improved properties. 4 tbl

Description

Изобретение относится к получению битумполимерных композиций. The invention relates to the production of bitumen polymer compositions.

Известны битумные композиции, включающие битум, эластомерные добавки и различные наполнители ([1] Битумные материалы. Под ред. Дж. Хойберга. М. Химия, 1974; авторское свидетельство N 1715757, кл. C 04 B 26/26). Bitumen compositions are known, including bitumen, elastomeric additives and various fillers ([1] Bituminous materials. Edited by J. Heuberg. M. Chemistry, 1974; copyright certificate N 1715757, class C 04 B 26/26).

Такие композиции могут быть приготовлены как путем смешения компонентов смеси при высоких температурах (160 200^oC) без использования растворителей, так и с применением растворителей.Such compositions can be prepared both by mixing the components of the mixture at high temperatures (160,200 ^° C.) without the use of solvents, or using solvents.

Недостатком битумных композиций, приготовленных без растворителя, является необходимость их предварительного разогрева перед нанесением на защищаемую поверхность, что связано с трудностями, ограничивающими их применение. Композиции, приготовленные с использованием растворителей, более удобны, наносятся на защищенную поверхность в холодном виде путем распыления, промазки или пропитки. Упомянутые композиции обладают недостаточно высокими эксплуатационными характеристиками. The disadvantage of bituminous compositions prepared without solvent is the need for their preliminary heating before applying to the surface to be protected, which is associated with difficulties limiting their use. Compositions prepared using solvents are more convenient, they are applied to the protected surface in cold form by spraying, brushing or impregnating. Mentioned compositions have insufficiently high performance characteristics.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату является битумполимерная композиция, включающая битум и модификатор продукт окисления воздухом каучука или его некондиционных отходов [2]
Композицию готовят, смешивая нагретый битум и модификатор в соотношении (20 40) (60 80) мас. ч. соответственно. Модификатор получают смешивая каучук или его некондиционные отходы с высокосмолистой нефтью в соотношении 1 (6 9) и катализатором солью кобальта или марганца, резината или нафтената в количестве 0,05 0,5 от массы каучука. Затем в смесь подают воздух в количестве 1 1,5 л/ч, перемешивают ее 4 5 ч при 150 180 ^oC.The closest in technical essence and the achieved technical result is a bitumen-polymer composition, including bitumen and a modifier, the product of oxidation by air of rubber or its substandard waste [2]
The composition is prepared by mixing heated bitumen and a modifier in the ratio (20 40) (60 80) wt. hours respectively. The modifier is obtained by mixing rubber or its substandard waste with highly resinous oil in a ratio of 1 (6 9) and a catalyst with a cobalt or manganese salt, rubber or naphthenate in an amount of 0.05 0.5 by weight of rubber. Then the mixture is supplied with air in an amount of 1 1.5 l / h, stirred for 4 5 hours at 150 180 ^o C.

Недостатком данной композиции являются ее невысокие эксплуатационные характеристики: прочность при растяжении, прочность крепления к металлу и относительное удлинение. The disadvantage of this composition is its low performance: tensile strength, strength of attachment to metal and elongation.

Изобретение направлено на улучшение эксплуатационных характеристик, а именно показателей прочности при растяжении, прочности крепления к металлу и относительного удлинения. The invention is aimed at improving operational characteristics, namely, indicators of tensile strength, fastening strength to metal and elongation.

Достижение более высокого технического результата по показателям прочности при растяжении, прочности крепления к металлу и относительного удлинения обеспечивается тем, что битумнополимерная композиция, включающая битум и модификатор продукт окислительной деструкции каучука или его отходов, в качестве модификатора содержит продукт окислительной деструкции бутадиен-стирольного каучука или его отходов в углеводородном растворителе с содержанием полимера 20 30 мас. и дополнительно бутадиен-стирольный термоэластопласт разветвленного строения, наполненный полистиролом на стадии полимеризации, и минеральный наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас. ч. The achievement of a higher technical result in terms of tensile strength, fastening strength to metal and elongation is ensured by the fact that the bitumen-polymer composition, including bitumen and a modifier, the product of oxidative degradation of rubber or its waste, contains, as a modifier, the product of oxidative degradation of styrene-butadiene rubber or its waste in a hydrocarbon solvent with a polymer content of 20 to 30 wt. and additionally branched styrene butadiene thermoplastic elastomer filled with polystyrene at the polymerization stage, and mineral filler in the following ratio of components, wt. h

Продукт окислительной деструкции бутадиен-стирольного каучука или его отходов в углеводородном растворителе с содержанием полимера 20 30 мас. - 45 62
Битум 25 30
Бутадиен-стирольный термоэластопласт, наполненный на стадии полимеризации полистиролом ДСТ-30Р20ПС 2 7
Минеральный наполнитель 11 18
Продукт окислительной деструкции каучука или его отходов в растворителе изготавливается по техническому регламенту и представляет собой продукт окислительной деструкции бутадиен-стирольных каучуков или их отходов в углеводородных растворителях: уайт-спирите ГОСТ 3134-78, ксилоле ГОСТ 9410-78 или нефрасе С 150/200 ТУ 38.403126-82. Для получения модификатора используют в основном каучуки бракованных партий, имеющие отклонения от ТУ или ГОСТ, а также отходы этих полимеров, образующиеся после чистки технологического оборудования.The product of the oxidative degradation of styrene-butadiene rubber or its waste in a hydrocarbon solvent with a polymer content of 20 to 30 wt. - 45 62
Bitumen 25 30
Styrene-butadiene thermoplastic elastomer, filled at the polymerization stage with DST-30R20PS 2 polystyrene 2 7
Mineral filler 11 18
The product of oxidative degradation of rubber or its waste in a solvent is manufactured according to the technical regulations and is a product of oxidative degradation of styrene butadiene rubbers or their waste in hydrocarbon solvents: white spirit GOST 3134-78, xylene GOST 9410-78 or Nefras C 150/200 TU 38.403126-82. To obtain the modifier, mainly rubbers of defective batches having deviations from TU or GOST, as well as the waste of these polymers generated after cleaning the processing equipment, are used.

Свойства используемого модификатора (раствора в ксилоле) приведены в табл. 1. The properties of the modifier used (solution in xylene) are given in table. one.

Термоэластопласт ДСТ-30Р20ПС (ТУ 38.40306-86) представляет собой разветвленный (звездообразный) бутадиен-стирольный блоксополимер строения

где A полистирольный блок мол. м. 8000 12000;
B полибутадиеновый блок мол. м. 30000 50000;
X тетрафункциональный агент сшивания (четыреххлористый кремний, тетраэтоксисилан), наполненный полистиролом (мол. м. 50000 100000) на стадии полимеризации.Thermoelastoplast DST-30R20PS (TU 38.40306-86) is a branched (star-shaped) styrene-butadiene block copolymer of the structure

where A is a polystyrene block mol. m. 8000 12000;
B polybutadiene block mol. m. 30,000 50,000;
X tetrafunctional crosslinking agent (silicon tetrachloride, tetraethoxysilane) filled with polystyrene (mol. M. 50,000 100,000) at the polymerization stage.

Процесс получения ДСТ-30Р20ПС осуществляют следующим образом. The process of obtaining DST-30R20PS is as follows.

На первой стадии получают звездообразный блоксополимер указанного выше строения, затем вводят в реестр блоксополимера необходимое количество стирола и катализатора и проводят полимеризацию стирола, полимер выделяют методом водной или безводной дегазации. Таким образом, термоэластопласт ДСТ 30Р20ПС представляет собой смесь двух полимеров, получаемых на стадии полимеризации: блоксополимера (термоэластопласта) и полистирола. Общее содержание связанного стирола в ДСТ-30Р20ПС 43 50 мас. из них 13 20 мас. гомополимер-полистирола, 28 30 мас. полистирольных блоков (А) термоэластопласта. At the first stage, a star-shaped block copolymer of the above structure is obtained, then the required amount of styrene and catalyst is added to the block copolymer registry and styrene is polymerized, the polymer is isolated by the method of water or anhydrous degassing. Thus, DST 30R20PS thermoplastic elastomer is a mixture of two polymers obtained at the polymerization stage: block copolymer (thermoplastic elastomer) and polystyrene. The total content of bound styrene in DST-30R20PS 43 50 wt. of which 13 to 20 wt. polystyrene homopolymer, 28 30 wt. polystyrene blocks (A) thermoplastic elastomer.

Свойства бутадиен-стирольных термоэластопластов приведены в табл. 2 (показатели ТУ 38.40370-91). The properties of styrene-butadiene thermoplastic elastomers are given in table. 2 (indicators TU 38.40370-91).

Композиция содержит битум (ГОСТ 6617-76) и минеральный наполнитель: тальк (ГОСТ 21235), мел природный обогащенный, каолин. The composition contains bitumen (GOST 6617-76) and mineral filler: talc (GOST 21235), natural enriched chalk, kaolin.

Для приготовления битумполимерной композиции в смеситель с обогревом загружают продукт окислительной деструкции каучука или его отходов в алифатическом или ароматическом растворителе с содержанием полимера 20 30 бутадиенстирольный термоэластопласт разветвленного строения, наполненный полистиролом на стадии раствора (ДСТ-30Р20ПС), битум. To prepare a bitumen-polymer composition, a product of oxidative destruction of rubber or its waste in an aliphatic or aromatic solvent with a polymer content of 20-30 butadiene-styrene branched thermoplastic elastomer filled with polystyrene at the solution stage (DST-30R20PS), bitumen is loaded into the mixer with heating.

Смесь перемешивают при температуре 60 80^oC в течение 40 60 мин, после чего вводят минеральный наполнитель, композицию перемешивают в течение 40 60 мин до получения гомогенной массы. Приготовленную композицию с помощью распылителя, кисти или валика наносят на защищаемую поверхность.The mixture is stirred at a temperature of 60 80 ^o C for 40 to 60 minutes, after which a mineral filler is introduced, the composition is stirred for 40 to 60 minutes to obtain a homogeneous mass. The prepared composition is applied using a spray gun, brush or roller to a protected surface.

Пример 1. В смеситель загружают, мас. ч. продукт окислительной деструкции бутадиенстирольного каучука или его отходов в растворителе 62; бутадиен-стирольный термоэластопласт ДСТ-30Р-29ПС 2; битум 25. Смесь перемешивают при температуре 70^oC в течение 60 мин. В полученный состав добавляют тальк 11 мас. ч. Композицию перемешивают до образования гомогенного состава в течение 50 мин.Example 1. In the mixer load, wt. including the product of the oxidative degradation of styrene butadiene rubber or its waste in solvent 62; styrene-butadiene thermoplastic elastomer DST-30R-29PS 2; bitumen 25. The mixture is stirred at a temperature of 70 ^o C for 60 minutes Talc 11 wt. h. The composition is stirred until a homogeneous composition is formed for 50 minutes.

В табл. 3, 4 приведены примеры по составу композиции и ее свойствам. In the table. 3, 4 are examples of the composition and its properties.

Для определения прочности крепления к металлу методом отрыва битумполимерную композицию наносили на поверхность металлических грибков. После выдержки на воздухе в течение 40 мин грибки соединяли друг с другом поверхностями с нанесенным слоем композиции и помещали их в формы с нагрузкой 2 кг, где их выдерживали при комнатной температуре в течение 72 ч, после чего разрывали на разрывной машине. To determine the strength of attachment to the metal by tearing, the bitumen-polymer composition was applied to the surface of metal fungi. After exposure to air for 40 min, the fungi were connected to each other by surfaces with a coated layer of the composition and placed in molds with a load of 2 kg, where they were kept at room temperature for 72 hours, after which they were torn on a tensile testing machine.

Прочность при растяжении и относительное удлинение определяли по ГОСТ 270-75. Tensile strength and elongation were determined according to GOST 270-75.

Для получения образцов для определения прочности при растяжении и относительного удлинения битумполимерную композицию наливали ровным слоем на водный насыщенный раствор поваренной соли и выдерживали при комнатной температуре в течение 4 сут. Прочность при растяжении и относительное удлинение определяли на образцах полученной пленки, вырубленных в виде лопаточек. Кроме того, оценивали морозостойкость композиции по ГОСТ 2678-87 по гибкости образца пленки композиции на стержне диаметром 20 мм. При заданных минусовых температурах трещины на пленке отсутствовали. To obtain samples for determining tensile strength and elongation, the bitumen-polymer composition was poured in an even layer on an aqueous saturated solution of sodium chloride and kept at room temperature for 4 days. Tensile strength and elongation were determined on samples of the obtained film, cut out in the form of spatulas. In addition, we evaluated the frost resistance of the composition according to GOST 2678-87 by the flexibility of the sample film composition on a rod with a diameter of 20 mm At given minus temperatures, there were no cracks in the film.

Их представленных в табл. 4 данных следует, что благодаря наличию в битумполимерной композиции нового сочетания компонентов, а именно продукта окислительной деструкции бутадиен-стирольного каучука или его отходов в алифатическом и ароматическом растворителе с массовой долей полимера 20 30 и бутадиен-стирольного термоэластопласта разветвленного строения, наполненного полистиролом, и наполнителя в заявленных соотношениях достигается новый технический результат улучшаются эксплуатационные характеристики композиции. Композиция без термоэластопласта ДСТ-30Р20ПС (см. пример 16, табл. 3, 4) имеет недостаточную прочность крепления к металлу, прочность при растяжении и относительное удлинение. При отсутствии в композиции продукта окислительной деструкции бутадиен-стирольного каучука или его отходов в алифатическом и ароматическом растворителе с массовой долей полимера 20 30 (см. пример 17, табл. 3, 4) показатели прочности крепления к металлу и относительного удлинения снижаются. Только совместное использование указанных добавок позволяет получить композицию с улучшенными эксплуатационными характеристиками. They are presented in table. 4, it follows that due to the presence in the bitumen polymer composition of a new combination of components, namely, the product of oxidative degradation of styrene-butadiene rubber or its waste in an aliphatic and aromatic solvent with a mass fraction of polymer of 20-30 and branched styrene-butadiene thermoplastic elastomer filled with polystyrene, and a filler in the claimed ratios, a new technical result is achieved, the operational characteristics of the composition are improved. A composition without thermoelastoplast DST-30R20PS (see Example 16, Tables 3, 4) has insufficient fastening to metal, tensile strength and elongation. In the absence of oxidative degradation of styrene-butadiene rubber or its waste in the aliphatic and aromatic solvent with a polymer mass fraction of 20 30 (see Example 17, Tables 3, 4), the fastening strength to the metal and elongation are reduced. Only the combined use of these additives allows you to get a composition with improved performance.

Композиции с дозировками за пределами заявленных (см. примеры 2, 8, 9, 11, 15) показали худшие технические показатели. При большем содержании модификатора (см. пример 9) снижаются прочность при растяжении и прочность крепления к металлу, при меньшем снижаются прочность крепления к металлу и относительное удлинение (см. пример 5). При увеличении содержания термоэластопласта ДСТ-30Р20ПС (см. пример 8) снижаются показатели прочности крепления к металлу, при снижении его содержания (см. пример 13) ухудшаются прочность при растяжении и относительное удлинение. При уменьшении содержания наполнителя (см. примеры 2, 9, 11) снижаются показатели прочности при растяжении. При увеличении содержания наполнителя (см. примеры 6, 14, 15) ухудшается прочность крепления к металлу и относительное удлинение. Уменьшение содержания битума в композиции (см. примеры 9, 11) приводит к снижению прочности крепления к металлу и прочности при растяжении. Увеличение содержания битума (см. пример 8) приводит к снижению относительного удлинения и прочности крепления к металлу. Compositions with dosages outside the declared (see examples 2, 8, 9, 11, 15) showed the worst technical indicators. With a higher modifier content (see example 9), tensile strength and fastening strength to metal decrease, while lower fastening strength to metal and elongation decrease (see example 5). With an increase in the content of thermoelastoplast DST-30R20PS (see example 8), the fastening strength to metal decreases, while a decrease in its content (see example 13) tensile strength and elongation deteriorate. With a decrease in the filler content (see examples 2, 9, 11), the tensile strength decreases. With an increase in the filler content (see examples 6, 14, 15), the fastening strength to the metal and elongation deteriorate. A decrease in the content of bitumen in the composition (see examples 9, 11) leads to a decrease in the strength of attachment to metal and tensile strength. An increase in the content of bitumen (see example 8) leads to a decrease in elongation and strength of attachment to the metal.

Достижение высокого технического результата, а именно увеличение показателей прочности крепления к металлу, относительного удлинения при использовании заявляемой битумполимерной композиции позволяет повысить надежность защиты материалов, а следовательно, их долговечность. The achievement of a high technical result, namely an increase in the strength of fastening to metal, elongation when using the inventive bitumen-polymer composition can improve the reliability of protection of materials, and therefore their durability.

Claims (1)

Битумполимерная композиция, включающая битум, каучуксодержащую добавку, минеральный наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве каучуксодержащей добавки она содержит продукт окислительной деструкции бутадиен-стирольного каучука или его отходов в углеводородном растворителе с содержанием полимера 20 30 мас. и дополнительно бутадиен-стирольный термоэластопласт, наполненный на стадии полимеризации полистиролом, марки ДСП-30Р20ПС при следующем соотношении компонентов, мас.ч. Bitumen-polymer composition, including bitumen, rubber-containing additive, mineral filler, characterized in that as a rubber-containing additive it contains the product of the oxidative destruction of styrene-butadiene rubber or its waste in a hydrocarbon solvent with a polymer content of 20 to 30 wt. and additionally styrene-butadiene thermoplastic elastomer, filled at the polymerization stage with polystyrene, grade DSP-30R20PS in the following ratio of components, parts by weight Продукт окислительной деструкции бутадиен-стирольного каучука или его отходов в углеводородном растворителе с содержанием полимера 20 30 мас. - 45 62
Битум 25 30
Бутадиен-стирольный термоэластопласт, наполненный на стадии полимеризации полистиролом, марки ДСТ-30Р20ПС 2 7
Минеральный наполнитель 11 182The product of the oxidative degradation of styrene-butadiene rubber or its waste in a hydrocarbon solvent with a polymer content of 20 to 30 wt. - 45 62
Bitumen 25 30
Styrene-butadiene thermoplastic elastomer, filled at the stage of polymerization with polystyrene, grade DST-30R20PS 2 7
Mineral filler 11 182

Images