PL224040B1 - Wielofunkcyjny dodatek do asfaltu i sposób otrzymywania wielofunkcyjnego dodatku do asfaltu - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest wielofunkcyjny dodatek do asfaltu.

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania wielofunkcyjnego dodatku do asfaltu.

W technologiach związanych z budową nawierzchni asfaltowych stosuje się szereg dodatków chemicznych poprawiających właściwości eksploatacyjne dróg. Można tu wymienić takie parametry jak plastyczność, wytrzymałość, lepkość, odporność na koleinowanie, starzenie, odporność na oksydację, poprawę adhezji do kruszyw, mrozoodporność, odporność termiczną, i tym podobne. Znane są dodatki chemiczne poprawiające wymienione poszczególne parametry. Aminy tłuszczowe i ich pochodne oddziaływają na grupy polarne obecne w asfalcie obniżając ich aktywność i zdolność do utleniania. W polskim zgłoszeniu P-159460 jako emulgatory emulsji asfaltowych stosowano mieszaniny chlorków alkilo i polioksy-alkiloamoniowych.

Środek według zgłoszenia P-322705 zawiera dichlorki N,N-dimetylohydroksyetylenoalkilodiamin. W zgłoszeniu P-203320 jako emulgatory emulsji asfaltowych stosowano mieszaninę dichlorków N,N-dimetyloalkilodiamin i trimetyloalkiloamoniowych.

Patent japoński 2004143243 w składzie emulsji asfaltowej wymienia wielowodorotlenowy fenol, aminy alifatyczne, imidazoliny zawierające 7-22 atomów węgla, betainy lub amidobetainy z tą samą ilością atomów węgla.

Patent RU-2200173 jako emulgatory emulsji asfaltowych wymienia polietylenopoliaminy.

Jako dodatki stabilnościowe asfaltu wymieniane są pochodne polioksy-poliproksy-nitroaromatów (JP2003126927), ditiodimorfoliny (JP2004131582), wyższe alkohole lub aminy alifatyczne (JP2004323694), amid kwasu galusowego (JP2004323695), pochodne kwasu fosforowego (JP2007262406). W charakterze środków przeciwdziałających dekompozycji mieszanek asfaltowych patent CN102234432 wymienia poliwinylowe acetale, poliakryloamid, estry kwasów tłuszczowych i ich oksyetylaty, patent JP2000143993 oleje mineralne, kwasy karboksylowe i ich triglicerydy, patent JP2003192902 estry fosforowe kwasów organicznych i aminy tłuszczowe natomiast w patencie KR101100415 w tym celu stosuje się między innymi mieszaninę zawierającą wosk polietylenowy i modyfikowany kwas tłuszczowy. Jako dodatki poprawiające stabilność w podwyższonych temperaturach, w czasie magazynowania wymienia się mieszaniny polipropylenu z polietylenem (CN102086283). Patent RU2115667 opisuje zastosowanie oksyetylatów lub/i oksypropylatów alkoholi C16-20 jako dodatków zapobiegających osadzaniu się żywic parafinowych w asfalcie. Jako dodatki poprawiające właściwości asfaltu, w tym plastyczność i reologię patent US2011160355 poleca kwas polifosforowy, patent JP11255988 kopolimery styrenowo-etylenowe, patent MX2010012027 wosk. Polimery typu sieciowany polietylen, ataktyczny polipropylen, żywica styren-butadien zmniejszają koleinowanie nawierzchni asfaltowych (CN102174265).

Celem wynalazku było opracowanie wielofunkcyjnego dodatku do asfaltu poprawiającego równocześnie kilka istotnych parametrów asfaltu, mieszanek asfalt-kruszywo i rzutujących na właściwości eksploatacyjne nawierzchni asfaltowych.

Celem wynalazku było opracowanie sposobu otrzymywania wielofunkcyjnego dodatku do asfaltu poprawiającego równocześnie kilka istotnych parametrów asfaltu, mieszanek asfalt-kruszywo i rzutujących na właściwości eksploatacyjne nawierzchni asfaltowych.

Nieoczekiwanie okazało się, że dodatek będący mieszaniną złożoną głównie z dwóch różnych imidazolin z domieszką amidoamin i niewielką ilością alkiloamin zwiększa odporność asfaltu na starzenie, zapewnia adhezję asfaltu do kruszywa > 80%, poprawia penetrację i jest odporny termicznie do temperatury 300°C, co stwarza możliwość jego aplikacji już u wytwórcy asfaltu.

Nieoczekiwanie okazało się, że możliwe jest opracowanie sposobu wytwarzania dodatku będącego mieszaniną złożoną głównie z dwóch różnych imidazolin z domieszką amidoamin i niewielką ilością alkiloamin, który zwiększa odporność asfaltu na starzenie, zapewnia adhezję, asfaltu do kruszywa > 80%, poprawia penetrację i jest odporny termicznie do temperatury 300°C, co stwarza możliwość jego aplikacji już u wytwórcy asfaltu.

Dodatek według wynalazku zawiera 65 do 90% mieszaniny imidazolin o strukturze:

PL 224 040 B1

gdzie R=rodnik alkilowy pochodzenia naturalnego lub syntetycznego o długości łańcucha węglowodorowego C12-C24, o różnym stopniu nasycenia w proporcji masowej 1:3 do 3:1, oraz amidoaminy zawierające rodnik R i alkilotriaminy z rodnikiem alkilowym C2-C4.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że w pierwszym etapie, w temperaturze

70-160°C i przy ciśnieniu atmosferycznym, bez udziału katalizatora, przy nadmiarze masowym alkilotriaminy z rodnikiem alkilowym C2-C4 w roli czynnika aminolizującego od 0.1 do 10 w stosunku do ilości stechiometrycznej, przez kilka godzin prowadzi się na aminolizę surowców tłuszczowych pochodzenia naturalnego lub syntetycznych o długości łańcucha węglowodorowego C12-C24, po czym otrzymane w ten sposób amidoaminy w drugim etapie poddaje się cyklizacji wygrzewając je przez kilka godzin w temperaturze 160-210°C i pod ciśnieniem malejącym od atmosferycznego na początku procesu do 50-130 kPa na końcu procesu.

Korzystnie jest, jeżeli amidoaminy otrzymane w pierwszym etapie procesu bezpośrednio kieruje się do drugiego etapu.

Wielofunkcyjny dodatek według wynalazku wprowadzony do asfaltu w ilości 0.2-2% zwiększa odporność asfaltu na starzenie do 30%, zapewnia adhezję asfaltu do kruszywa > 80%, poprawia penetrację i jest odporny termicznie do temperatury 300°C, co stwarza możliwość jego aplikacji już u wytwórcy asfaltu.

Opisany efekt można tłumaczyć obecnością dwu form imidazoliny, jednej odpowiedzialnej za neutralizowanie wiązań tlenowych zawartych w asfalcie, drugiej decydującej o lepszej adhezji do kruszyw i współdziałającej w tym obszarze z amidoaminą, przy czym obie formy są odporne termicznie.

P r z y k ł a d 1

Do reaktora wprowadza się olej rzepakowy i dietylenotriaminę w stosunku molowym 1:4.5 i całość podgrzewa się do 140°C. Zawartość reaktora miesza się przez 6 godzin, pod ciśnieniem atmosferycznym. Otrzymaną z wydajnością 89.5% diamidoaminę poddaje się procesowi cyklizacji, w temperaturze 200°C przez cztery godziny, zmniejszając ciśnienie procesu od atmosferycznego do 130 kPa. Produkt stanowi mieszanina zawierająca 89% imidazoliny I i II w proporcji 1:2, gdzie R = C12-C24, oraz amidoaminy zawierające rodnik R i dietylenotriaminę. Produkt zawiera 89.6% substancji kationowo czynnej, o zasadowości 1.5 ml HCI/g.

Uzyskany produkt wprowadza się do ciekłego asfaltu Lotos 50/70 w ilości 1%. Poprawie o 15% uległa odporność na starzenie, adhezja do kruszywa granitowego wzrosła z 35 do 85%. Dodatek jest termicznie odporny do 300°C (w tej temperaturze 90% dodatku nie ulega rozkładowi).

P r z y k ł a d 2

Do reaktora wprowadza się smalec wieprzowy i dietylenotriaminę w stosunku molowym 1:5 i całość podgrzewa się do 140°C. Proces prowadzi się przez 5 godzin pod ciśnieniem atmosferycznym. Otrzymaną diamidoaminę z wydajnością 86.5% poddaje się procesowi cyklizacji w temperaturze 190°C, przez 3 godziny zmniejszając ciśnienie procesu od atmosferycznego do 110 kPa. Produkt stanowi mieszanina zawierająca 85% imidazoliny I i II w proporcji 1:1, gdzie R = C12-C24, oraz amidoaminy zawierające rodnik R i dietylenotriaminę. Produkt zawiera 92.4% substancji kationowo czynnej, o zasadowości 2.1 ml HCI/g.

Produkt aplikuje się jak powyżej. Odporność na starzenie wzrosła o 16.7%, adhezja do kruszywa granitowego wzrosła z 35 do 80%.

P r z y k ł a d 3

Do reaktora wprowadza się oleinę techniczną, zawierającą blisko 80% kwasu oleinowego, oraz dietylenotriaminę w stosunku molowym 1:5.5. Całość podgrzewa się do 160°C pod ciśnieniem atmosferycznym. Proces prowadzi się przez 5 godzin. Otrzymaną diamidoaminę z wydajnością 91% poddaje się procesowi cyklizacji w temperaturze 200°C, przez 5 godzin, zmniejszając ciśnienie procesu od atmosferycznego do 50 kPa. Produkt stanowi mieszanina zawierająca 78% imidazoliny I i II w propor4

PL 224 040 B1 cji 2:1 gdzie R = C12-C24, oraz amidoaminy zawierające rodnik R i dietylenotriaminę. Produkt zawiera 87.4% substancji kationowo czynnej, przy zasadowości 4.1 ml HCI/g.

Produkt wprowadzony do asfaltu Lotos 50/70 w ilości 1% poprawia odporność na starzenie o 33.7%, adhezję do kruszywa granitowego z 35 do 85% i jest odporny termicznie.

P r z y k ł a d 4

Do reaktora wprowadza się olej palmowy i dietylenotriaminę w stosunku molowym 1:3.5 i całość podgrzewa się do 140°C. Aminolizę prowadzi się 6 godzin, pod ciśnieniem atmosferycznym i otrzymany półprodukt poddaje się cyklizacji w temperaturze 210°C, przez 6 godzin, zmniejszając ciśnienie procesu od atmosferycznego do 100 kPa.

Produkt zawiera 84% mieszaniny imidazoliny I i II, w proporcji 1:1, gdzie R = C12-C24, oraz amidoaminy zawierające rodnik R i dietylenotriaminę. Produkt zawiera 81.3% substancji kationowych i wykazuje zasadowość 1.4 ml HCI/g.

Wprowadzony do asfaltu Orlen 50/70 poprawia adhezję do 80%.

P r z y k ł a d 5

Do reaktora wprowadza się łój wołowy i dietylenotriaminę w stosunku molowym 1:4 i całość podgrzewa się do 140°C. Aminolizę prowadzi się 5 godzin, pod ciśnieniem atmosferycznym, a otrzymany półprodukt poddaje się cyklizacji w temperaturze 200°C, przez 6 godzin, zmniejszając ciśnienie procesu od atmosferycznego do 80 kPa. Produkt zawiera 70% mieszaniny imidazoliny I i II gdzie R = = C12-C24, w proporcji 2:1, oraz amidoaminy zawierające rodnik R i dietylenotriaminę. Produkt zawiera 76.3% substancji kationowych i wykazuje zasadowość 2.3 ml HCI/g.

Wprowadzony do asfaltu Orlen 50/70 poprawia adhezję do 80%.

P r z y k ł a d 6

Do reaktora wprowadza się porafinacyjne, odpadowe kwasy tłuszczowe, zawierające 71% kwasu oleinowego oraz dietylenotriaminę w stosunku molowym 1:4.5. Całość odgrzewa się do 140°C. Aminolizę prowadzi się 6 godzin, pod ciśnieniem atmosferycznym, a otrzymany półprodukt poddaje się cyklizacji w temperaturze 210°C, przez 6 godzin zmniejszając ciśnienie procesu od atmosferycznego do 60 kPa. Produkt zawiera 72% mieszaniny imidazolin I i II, w proporcji 2:1 gdzie R = C12-C24, oraz amidoaminy zawierające rodnik R i dietylenotriaminę. Produkt zawiera 89.7% substancji kationowych i wykazuje zasadowość 2.2 ml HCI/g. Wprowadzony do asfaltu Orlen 50/70 poprawia adhezję do 85%.

P r z y k ł a d 7

Wielofunkcyjny dodatek do asfaltu zawiera 90% mieszaniny imidazolin o strukturze:

w proporcji masowej 1:3, gdzie R = C12-C24, oraz 9% amidoamin tłuszczowych C12-C24 i 1% dietylenotriaminy

P r z y k ł a d 8

Wielofunkcyjny dodatek do asfaltu zawiera 85% mieszaniny imidazolin o strukturze:

w proporcji masowej 1:1 gdzie R = C12-C24, 13% amidoamin tłuszczowych C12-C24 i 2% dietylenotriaminy.

Claims (3)

1. Wielofunkcyjny dodatek do asfaltu, znamienny tym, że zawiera 65-90% mieszaniny imidazolin o strukturze:

gdzie R= rodnik alkilowy pochodzenia naturalnego lub syntetycznego o długości łańcucha węglowodorowego C12-C24, o różnym stopniu nasycenia w proporcji masowej 1:3 do 3:1, oraz amidoaminy zawierające rodnik R i alkilotriaminy z rodnikiem alkilowym C2-C4.

2. Sposób otrzymywania wielofunkcyjnego dodatku do asfaltu, znamienny tym, że w pierwszym etapie, w temperaturze 70-160°C i przy ciśnieniu atmosferycznym, bez udziału katalizatora, przy nadmiarze alkilotriaminy z rodnikiem alkilowym C2-C4 w roli czynnika aminolizującego od 0.1 do 10 w stosunku do ilości stechiometrycznej, przez kilka godzin prowadzi się na aminolizę surowców tłuszczowych pochodzenia naturalnego lub syntetycznych o długości łańcucha węglowodorowego C12-C24, po czym otrzymane w ten sposób amidoaminy w drugim etapie poddaje się cyklizacji wygrzewając je przez kilka godzin w temperaturze 160-210°C i pod ciśnieniem malejącym od atmosferycznego na początku procesu do 50-130 kPa na końcu procesu.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że amidoaminy otrzymane w pierwszym etapie procesu bezpośrednio kieruje się do drugiego etapu.