RU2137792C1

RU2137792C1 - Bitumen-rubber composition and method of its producing

Info

Publication number: RU2137792C1
Application number: RU97116999A
Authority: RU
Inventors: Р.З. Фахрутдинов; Т.Ф. Ганиева; А.Ф. Кемалов; И.Н. Дияров; Р.А. Ибрагимов; А.А. Шарифуллин; Р.А. Лутфуллин; Н.Л. Солодова
Original assignee: Казанский государственный технологический университет
Priority date: 1997-10-07
Filing date: 1997-10-07
Publication date: 1999-09-20

Abstract

FIELD: road, industrial, hydrotechnical industry, civil engineering. SUBSTANCE: bitumen-rubber composition has bitumen, rubber crumb and softening agent. Composition has a nonvulcanized rubber crumb as rubber crumb, heavy resin of pyrolysis or polyalkylbenzene resin, or wood resin of leafy species as a softening agent and a plasticizer additionally. Method of producing bitumen-rubber composition involves heating bitumen, rubber crumb and softening agent. Preliminary prepared mixture consisting of 1.5-2.5 wt.-% of nonvulcanized rubber crumb, 2.5-45 wt.-% of the above indicated softening agent-plasticizer is kept for 24 h, stirred at 100-130 C up to preparing the homogeneous mass and bitumen heated to 100-130 C is added at stirring. EFFECT: improved elastic and adhesion properties, simplified process. 2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к битумно-резиновым композициям и может быть использовано в дорожном, промышленном, гражданском и гидротехническом строительстве. The invention relates to bitumen-rubber compositions and can be used in road, industrial, civil and hydraulic engineering.

Известен способ приготовления резинобитумного вяжущего, содержащего битум, резиновую крошку и пластификатор, путем смешения битума с термообработанной (в течение 1,0-5,0 ч при 190-260^oC) смесью резиновой крошки с пластификатором в соотношении 1,0 : (0,7 - 1,8) при 150-180^oC (АС СССР N 1289872, кл. C 08 L 95/00, C 04 B 26/26, 1987). В качестве пластификатора используют сланцевое масло или антраценовое масло, или экстракт селективной очистки масел, а в качестве структурообразователя - полиэтиленовый воск или элементарную серу, или нитрат аммония.A known method of preparing a rubber-bitumen binder containing bitumen, rubber crumb and plasticizer, by mixing bitumen with heat-treated (for 1.0-5.0 h at 190-260 ^o C) a mixture of rubber crumb with a plasticizer in a ratio of 1.0: (0 , 7 - 1.8) at 150-180 ^o C (USSR AS N 1289872, class C 08 L 95/00, C 04 B 26/26, 1987). Shale oil or anthracene oil, or an extract for the selective purification of oils, is used as a plasticizer, and polyethylene wax or elemental sulfur or ammonium nitrate is used as a structure-forming agent.

Способ позволяет снизить температуру хрупкости композиции. Однако при этом пятая часть резины остается в нерастворенном виде с размером частиц более или равном 1,25 мм, что приводит к снижению прочности вяжущего. The method allows to reduce the temperature of brittleness of the composition. However, a fifth of the rubber remains undissolved with a particle size of greater than or equal to 1.25 mm, which leads to a decrease in the strength of the binder.

Наиболее близким предлагаемому изобретению является способ получения битумно-резиновой композиции (АС СССР N 1705322, кл. C 08 L 95/00, 1992) путем нагревания битума, резиновой крошки и мягчителя - сульфатного мыла или омыленного таллового пека, при этом смесь битума и резиновой крошки выдерживают в течение 1,5-3,5 ч при 220-250^oC, затем вводят мягчитель, после чего смесь при постоянном перемешивании охлаждают до 40-70^oC и дополнительно вводят при перемешивании в течение 0,5-1,0 ч щелочной сток производства капролактама при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Битум - 30 - 89
Резиновая крошка - 10 - 60
Сульфатное мыло или омыленный талловый пек - 0,5 - 5,0
Указанный щелочной сток производства капролактама - 0,5-5,0
Способ позволяет повысить адгезию, эластичность, теплоустойчивость и прочность на разрыв битумно-резиновой композиции.The closest to the invention is a method for producing a bitumen-rubber composition (USSR AS N 1705322, class C 08 L 95/00, 1992) by heating bitumen, crumb rubber and a softener — sulphate soap or saponified tall tar pitch, with a mixture of bitumen and rubber the crumbs are kept for 1.5-3.5 hours at 220-250 ^o C, then a softener is introduced, after which the mixture is cooled to 40-70 ^o C with constant stirring and additionally introduced with stirring for 0.5-1.0 h alkaline stock production of caprolactam in the following ratio of components, ma .%:
Bitumen - 30 - 89
Rubber crumb - 10 - 60
Sulphate soap or saponified tall pitch - 0.5 - 5.0
The specified alkaline runoff of caprolactam production is 0.5-5.0
The method allows to increase adhesion, elasticity, heat resistance and tensile strength of the bitumen-rubber composition.

Недостатком известного способа является длительное выдерживание при высокой температуре (до 250^oC) смеси битума с резиновой крошкой, поскольку известно, что при температурах выше 230^oC в резиновой крошке преобладают деструктивные процессы по свободно-радикальному механизму, что вызывает также и деструкцию углеводородных компонентов битума, приводящую к ухудшению качества композиций.The disadvantage of this method is the long aging at high temperature (up to 250 ^o C) of a mixture of bitumen with rubber crumb, since it is known that at temperatures above 230 ^o C in the crumb destructive processes prevail by the free-radical mechanism, which also causes the destruction of hydrocarbon components bitumen, leading to a deterioration in the quality of the compositions.

Задачей изобретения является разработка битумно-резиновой композиции с улучшенными эластичными и адгезионными свойствами при упрощении процесса получения за счет более мягкого температурного режима. The objective of the invention is to develop a bitumen-rubber composition with improved elastic and adhesive properties while simplifying the production process due to a milder temperature regime.

Поставленная задача решается получением битумно-резиновой композиции, содержащей битум, резиновую крошку и мягчитель. Причем в качестве резиновой крошки берут крошку невулканизированной резины, а в качестве мягчителя и дополнительно пластификатора - отходы нефтехимической и лесной промышленности: тяжелую смолу пиролиза или полиалкилбензольную смолу, или смолу древесную лиственных пород при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Невулканизированная резина - 1,5-25
Вышеуказанный мягчитель-пластификатор - 2,5-45
Битум - 30 - 96
Задача решается также способом получения битумно-резиновой композиции путем нагревания при перемешивании битума, резиновой крошки и мягчителя. Причем предварительно приготовленную смесь 1,5-25,0 мас.% резиновой крошки с 2,5-45,0 мас.% вышеуказанного мягчителя-пластификатора выдерживают в течение суток, перемешивают при 100-130^oC до получения однородной массы и вводят при перемешивании в нагретый до 100-130^oC битум.The problem is solved by obtaining a bitumen-rubber composition containing bitumen, rubber crumb and a softener. Moreover, as the crumb rubber, they take the crumb of unvulcanized rubber, and as a softener and additional plasticizer, waste from the petrochemical and forest industries: heavy pyrolysis resin or polyalkylbenzene resin, or hardwood resin in the following ratio of components, wt.%:
Unvulcanized rubber - 1.5-25
The above softener-plasticizer - 2.5-45
Bitumen - 30 - 96
The problem is also solved by the method of obtaining a bitumen-rubber composition by heating with stirring bitumen, rubber crumb and softener. Moreover, the pre-prepared mixture of 1.5-25.0 wt.% Rubber crumbs with 2.5-45.0 wt.% Of the above softener-plasticizer is incubated for a day, stirred at 100-130 ^o C until a homogeneous mass and introduced at mixing in heated to 100-130 ^o C bitumen.

Смола древесная лиственных пород (СДЛП) получается при пиролизе древесины лиственных пород и поставляется по ТУ-13-0281078-81-89 (плотность - 1080-1200 кг/м³; массовая доля воды - не более 25%; конечная температура разгонки - 260-300^oC, состоит в основном из смоляных кислот общей формулы C₂₀H₃₀O₂).Hardwood resin (SDLP) is obtained by pyrolysis of hardwood and is supplied in accordance with TU-13-0281078-81-89 (density - 1080-1200 kg / m ³ ; water mass fraction - not more than 25%; final acceleration temperature - 260 -300 ^o C, consists mainly of resin acids of the general formula C ₂₀ H ₃₀ O ₂ ).

Полиалкилбензольная смола (ПАБС) - побочный продукт производства алкилбензолов, поставляется по ТУ-38-10296-83 (плотность - 900-1000 кг/м³, выкипает в интервале 238-300^oC - 20,6 мас.%, в интервале 300-370^oC - 54,35 мас. %, в интервале 370-440^oC - 12 мас.%, содержание ароматических углеводородов - 65-70 мас.%).Polyalkylbenzene resin (PABS) - a by-product of the production of alkylbenzenes, is supplied according to TU-38-10296-83 (density - 900-1000 kg / m ³ , boils in the range 238-300 ^o C - 20.6 wt.%, In the range of 300 -370 ^o C - 54.35 wt.%, In the range 370-440 ^o C - 12 wt.%, The content of aromatic hydrocarbons - 65-70 wt.%).

Тяжелая смола пиролиза (ТСП) образуется как побочный продукт при производстве этилена методом пиролиза низкооктанового бензина. Характеристики: плотность - 1160 кг/м³ состав, мас.%: парафино-нафтеновые углеводороды 5-5,5, ароматические углеводороды 62-64, смолы 16-18, асфальтены 12,5-17.Heavy pyrolysis resin (TSP) is formed as a by-product in the production of ethylene by pyrolysis of low octane gasoline. Characteristics: density - 1160 kg / m ³ composition, wt.%: Paraffin-naphthenic hydrocarbons 5-5.5, aromatic hydrocarbons 62-64, resins 16-18, asphaltenes 12.5-17.

Для приготовления композиции используют битумы марок БНД по ГОСТ 22245-76, а также битум БНК 45/180 по ГОСТ 9548-74. To prepare the composition using bitumen grades BND according to GOST 22245-76, as well as bitumen BNK 45/180 according to GOST 9548-74.

Невулканизированная резиновая крошка (НВРК) - отход при транспортировке сырой резины на процесс вулканизации (фр. 0-1,25 мм). Для осуществления изобретения подходит резиновая крошка каучуков, способных набухать в углеводородной части битума, а именно этиленпропиленового, дивинильного, изопренового, бутадиенметилстирольного, а также их смесей. Unvulcanized rubber crumb (NVRK) - waste during transportation of crude rubber to the vulcanization process (fr. 0-1.25 mm). For the implementation of the invention suitable rubber crumb rubbers that can swell in the hydrocarbon part of bitumen, namely ethylene propylene, divinyl, isoprene, butadiene methyl styrene, as well as mixtures thereof.

В табл. 1 приведены составы приготовленных образцов битумно-резиновых композиций и температурные режимы их приготовления, а в табл. 2 - их физико-механические свойства. Как видно из приведенных экспериментальных данных, предлагаемая битумно-резиновая композиция превосходит известную по эластичности - 77-86% против 65-79%, а по адгезии - 12,0-13,5 кгс/см² против 6-11,7 кгс/см², и не уступает по прочности на разрыв. При этом снижение температуры процесса не только способствует улучшению эксплуатационных характеристик композиции, но и позволяет снизить энергозатраты на ее производство.In the table. 1 shows the compositions of the prepared samples of bitumen-rubber compositions and temperature conditions for their preparation, and in table. 2 - their physical and mechanical properties. As can be seen from the experimental data, the proposed bitumen-rubber composition surpasses the known elasticity - 77-86% versus 65-79%, and in adhesion - 12.0-13.5 kgf / cm ² against 6-11.7 kgf / cm ² , and not inferior in tensile strength. At the same time, lowering the temperature of the process not only helps to improve the operational characteristics of the composition, but also reduces the energy consumption for its production.

Claims

1. A bituminous-rubber composition comprising bitumen, rubber crumb and a softener, characterized in that it contains unvulcanized rubber crumb as a rubber crumb, and as a softener and additionally a plasticizer, a heavy pyrolysis resin, or polyalkyl benzene resin, or hardwood resin the following ratio of components, wt. %:
Unvulcanized rubber crumb - 1.5 - 25
The above softener-plasticizer - 2.5 - 45
Bitumen - 30 - 96
2. A method of obtaining a bitumen-rubber composition, comprising heating bitumen, rubber crumb and softener, characterized in that unvulcanized rubber crumb is used as rubber crumb, and heavy pyrolysis resin or polyalkyl benzene resin or wood resin is used as softener and additional plasticizer hardwood in the following ratio, wt.%:
Unvulcanized rubber crumb - 1.5 - 25
The above softener-plasticizer - 2.5 - 45
Bitumen - 30 - 96
in this case, the pre-prepared mixture of unvulcanized rubber crumb, a softener-plasticizer is kept for a day, stirred at 100 - 130 ^o C until a homogeneous mass is obtained and introduced into the bitumen heated to 100 - 130 ^{o C.}