RU2185402C2 - Polymer-bitumen composition and polymer-modifier production process - Google Patents
Polymer-bitumen composition and polymer-modifier production process Download PDFInfo
- Publication number
- RU2185402C2 RU2185402C2 RU2000117255/04A RU2000117255A RU2185402C2 RU 2185402 C2 RU2185402 C2 RU 2185402C2 RU 2000117255/04 A RU2000117255/04 A RU 2000117255/04A RU 2000117255 A RU2000117255 A RU 2000117255A RU 2185402 C2 RU2185402 C2 RU 2185402C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polymer
- bitumen
- pbc
- modifier
- fraction
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к переработке тяжелых нефтяных остатков, а именно к получению улучшенных материалов на битумной основе, и может быть использовано при производстве дорожных, кровельных, гидроизоляционных покрытий. The invention relates to the processing of heavy oil residues, namely, to obtain improved materials on a bitumen basis, and can be used in the manufacture of road, roofing, waterproofing coatings.
Для повышения эксплуатационных свойств последних применяют полимербитумные композиции (ПБК) на битумной основе с различными полимерами-модификаторами, а также пластификаторами, стабилизаторами и тому подобными добавками. Введение в битум полимерных добавок позволяет направленно регулировать структурно-механические свойства материала. При этом ПБК совмещают в себе качества, присущие полимерам (высокая эластичность, теплостойкость, прочность, морозостойкость) и битумам. Свойства и структура ПБК определяются в значительной степени типом полимера и дисперсной структурой битума. Введение в ПБК пластификатора (различные углеводородные фракции) позволяет улучшить пластичность и морозостойкость ПБК, а также совместимость полимеров и битума. To improve the operational properties of the latter, polymer bitumen compositions (PBC) are used on a bitumen basis with various polymer modifiers, as well as plasticizers, stabilizers and the like additives. The introduction of polymer additives into bitumen makes it possible to directionally control the structural and mechanical properties of the material. At the same time, PBC combines the qualities inherent in polymers (high elasticity, heat resistance, strength, frost resistance) and bitumen. The properties and structure of PBC are determined largely by the type of polymer and the dispersed structure of bitumen. The introduction of a plasticizer into the PBC (various hydrocarbon fractions) can improve the ductility and frost resistance of PBC, as well as the compatibility of polymers and bitumen.
В (Л. М. Гохман, С. Л. Гершкохен. Влияние многократного растяжения на свойства органических вяжущих. ХТТМ, 1999, 1, с.36-39) имеются сведения о создании ПБК, состоящей из дорожного битума (марок БНД-40/60, 60/90, 90/130), растворителя-пластификатора (индустриальные масла), полимера-модификатора (дивинил-стирольный термоэластопласт). In (L. M. Gokhman, S. L. Gershkogen. The effect of multiple stretching on the properties of organic binders. KhTTM, 1999, 1, p. 36-39) there is information about the creation of PBC, consisting of road bitumen (grades BND-40 / 60, 60/90, 90/130), solvent-plasticizer (industrial oils), polymer-modifier (divinyl-styrene thermoplastic elastomer).
Недостатками технического решения являются:
высокая стоимость полимерной присадки и растворителя-пластификатора;
повышенные энергозатраты при изготовлении ПБК;
склонность ПБК к расслаиванию при хранении.The disadvantages of the technical solution are:
the high cost of the polymer additive and the plasticizer solvent;
increased energy consumption in the manufacture of PBC;
the tendency of PBC to delaminate during storage.
Из (Д. А. Розенталь, Л.С. Таболина, В.А. Федосова. Модификация свойств битумов полимерными добавками. Тематический обзор. ЦНИИТЭнефтехим, 1988, 6, с.17, 18) известен способ получения ПБК, используемых для кровельных и дорожных покрытий и состоящих из битумов и линейных полимеров (полиэтилена, полипропилена). From (D. A. Rozental, L. S. Tabolin, V. A. Fedosova. Modification of the properties of bitumen with polymer additives. Thematic review. TsNIITEneftekhim, 1988, 6, p. 17, 18) there is a known method for producing PBC used for roofing road surfaces and consisting of bitumen and linear polymers (polyethylene, polypropylene).
К недостаткам данного технического решения относятся:
низкие показатели растяжимости ПБК;
плохая эластичность ПБК.The disadvantages of this technical solution include:
low indicators of PBC elongation;
poor elasticity of PBC.
Наиболее близким по технической сущности является техническое решение, в котором ПБК предлагают изготавливать из битума и полимера-модификатора (нефтеполимерных смол, получаемых из непредельных жидких продуктов пиролиза углеводородного сырья), изложенное в (В.В. Леоненко, Л.Ю. Новоселова, Т.В. Петренко, Г. А. Сафонов. Полимерные модификаторы для нефтяного битума из жидких продуктов пиролиза. Нефтепереработка и нефтехимия, 1997, 11, с.27-29). The closest in technical essence is the technical solution in which PBCs are proposed to be made from bitumen and a modifier polymer (oil-polymer resins obtained from unsaturated liquid products of hydrocarbon pyrolysis), described in (V.V. Leonenko, L.Yu. Novoselova, T .V. Petrenko, G. A. Safonov. Polymer Modifiers for Petroleum Bitumen from Liquid Pyrolysis Products. Oil Refining and Petrochemicals, 1997, 11, pp. 27-29).
Его недостатками являются:
невысокая модифицирующая способность нефтеполимерных смол;
низкие показатели пластичности и эластичности ПБК;
невысокая морозостойкость ПБК.Its disadvantages are:
low modifying ability of petroleum polymer resins;
low indicators of plasticity and elasticity of PBC;
low frost resistance of PBC.
Задача предлагаемого изобретения - разработка способа получения ПБК, обладающей высокими эксплуатационными свойствами, с использованием более доступных реагентов (побочных продуктов), и синтез недорогого полимера-модификатора для изготовления ПБК. The objective of the invention is the development of a method for producing PBC with high performance properties using more affordable reagents (by-products), and the synthesis of an inexpensive polymer modifier for the manufacture of PBC.
Поставленной задачи достигают путем введения в переокисленный битум (температура размягчения 60-110oС) растворителя-пластификатора (экстракт селективной очистки остаточных масляных фракций) и полимера-модификатора на основе фракции C8-С9+. Используемые реагенты наиболее целесообразно применять в следующем соотношении, % (масс.):
Полимер-модификатор - - 1-12;
Растворитель-пластификатор - - 19-40;
Битум - - Остальное
Основным отличием от прототипа является следующее:
в качестве основного компонента используется битум, окисленный до температуры размягчения 60-110oС;
растворителем-пластификатором является экстракт селективной очистки остаточных масляных фракций;
полимер-модификатор получают путем термической сополимеризации при температуре 240-260oС в течение 5-10 часов фракции C8-С9+ и синтетического бутадиенового каучука, либо фракции C8-С9+, синтетического бутадиенового каучука и серы. Оптимальными соотношениями реагентов являются, % (масс.): 80-95: 5-20, либо 83,5-94,5:5-15:0,5-1,5, соответственно;
смешение компонентов ПБК проводят при температуре 150-200oС.The task is achieved by introducing into the peroxidized bitumen (softening temperature 60-110 o C) a plasticizer solvent (selective purification extract of residual oil fractions) and a modifier polymer based on the C 8 -C 9+ fraction. The reagents used are most appropriate to use in the following ratio,% (mass.):
Polymer modifier - - 1-12;
Plasticizer solvent - - 19-40;
Bitumen - - Else
The main difference from the prototype is the following:
bitumen oxidized to a softening point of 60-110 o C is used as the main component;
the plasticizer solvent is an extract for the selective purification of residual oil fractions;
the modifier polymer is obtained by thermal copolymerization at a temperature of 240-260 ° C. for 5-10 hours of the C 8 -C 9+ fraction and synthetic butadiene rubber, or the C 8 -C 9+ fraction, synthetic butadiene rubber and sulfur. The optimal ratios of the reagents are,% (mass.): 80-95: 5-20, or 83.5-94.5: 5-15: 0.5-1.5, respectively;
the mixing of the components of the PBC is carried out at a temperature of 150-200 o C.
Возможность реализации предлагаемого технического решения показана на следующих примерах:
Пример 1
Синтез полимера-модификатора
Исходным сырьем для получения полимера-модификатора является фр. C8-C9+ жидких продуктов пиролиза бензиновых фракций на установках типа ЭП (получение этилена и пропилена) без какой-либо дополнительной обработки (фракционирование и т.д.). Физико-химическая характеристика сырья представлена в табл.1. Указанная фракция содержит ценные мономеры (стирол, α,β-метилстирол, винилтолуолы, инден, дициклопентадиен), являющиеся сырьем для получения полимера-модификатора.The possibility of implementing the proposed technical solution is shown in the following examples:
Example 1
Synthesis of a polymer modifier
The feedstock for the polymer modifier is fr. C 8 -C 9+ liquid products of pyrolysis of gasoline fractions in plants of the EP type (production of ethylene and propylene) without any additional processing (fractionation, etc.). Physico-chemical characteristics of the raw materials are presented in table 1. The specified fraction contains valuable monomers (styrene, α, β-methylstyrene, vinyl toluene, indene, dicyclopentadiene), which are the raw material for the polymer modifier.
Синтез полимера-модификатора проводили методом термической полимеризации. В автоклав заливали пробу фр. C8-C9+ в количестве 120-150 см3, при необходимости вводили рассчитанные объемы других добавок. Смесь хорошо перемешивали, автоклав герметично закрывали, помещали в термостат, нагретый до температуры 250±2oС, и выдерживали в течение 5-20 часов. По окончании процесса термостатирования автоклав охлаждали, количественно выгружали раствор полимера в углеводородах фр. C8-C9+. В качестве добавок при синтезе полимеров-модификаторов были выбраны синтетический бутадиеновый каучук марки СКД-ПС (по ТУ 38-103248-84, являющийся продуктом полимеризации бутадиена в растворе в присутствии комплексных катализаторов и представляющий собой полимер с массовой долей цис-1, 4 звеньев 87-93% и железа не более 0,004%) и сера. Состав сырья и условия синтеза приведены в табл.2.The synthesis of the polymer modifier was carried out by thermal polymerization. A sample of Fr. was poured into the autoclave. C 8 -C 9+ in an amount of 120-150 cm 3 , if necessary, calculated volumes of other additives were added. The mixture was well mixed, the autoclave was sealed, placed in a thermostat, heated to a temperature of 250 ± 2 o C, and kept for 5-20 hours. At the end of the thermostating process, the autoclave was cooled, the polymer solution in the hydrocarbons fr was quantitatively unloaded. C 8 -C 9+ . Synthetic butadiene rubber of the SKD-PS brand (according to TU 38-103248-84, which is the product of the polymerization of butadiene in solution in the presence of complex catalysts and is a polymer with a mass fraction of cis-1, 4 units 87, was chosen as additives in the synthesis of polymer modifiers. -93% and iron not more than 0.004%) and sulfur. The composition of the raw materials and the synthesis conditions are given in table.2.
По окончании синтеза реакционную смесь охлаждали, переносили в колбу и подвергали дистилляции на масляной бане, нагретой до температуры 250oС, при вакуумировании с помощью масляного насоса до остаточного давления 20 мм рт. ст. для удаления непрореагировавших компонентов исходной композиции и растворителя (если таковой использовался). В качестве растворителя применяли ксилолы для предварительного набухания и растворения каучука. В опытах без введения каучука растворитель не использовали. Отгон в указанных условиях проводили до последней капли, после чего колбу охлаждали и определяли выход смолы.At the end of the synthesis, the reaction mixture was cooled, transferred to a flask and subjected to distillation in an oil bath heated to a temperature of 250 o C, under vacuum using an oil pump to a residual pressure of 20 mm RT. Art. to remove unreacted components of the original composition and solvent (if used). Xylene was used as a solvent for preliminary swelling and dissolution of rubber. In experiments without the introduction of rubber, the solvent was not used. The distillation under the indicated conditions was carried out to the last drop, after which the flask was cooled and the resin yield was determined.
Полученные полимеры-модификаторы использовали при получении ПБК. The obtained modifier polymers were used to prepare PBC.
Пример 2
Способ получения ПБК
ПБК получали путем смешения компонентов при температуре 150-200oС до однородного состояния в течение 1-4 часов. В опытах использовали: дорожный битум БНД-90/130; битумы, переокисленные до температуры размягчения 70-100oС; растворитель-пластификатор (экстракт селективной очистки остаточных масляных фракций); полимер-модификатор (образцы табл.2).Example 2
The method of obtaining PBC
PBC was obtained by mixing the components at a temperature of 150-200 o C to a homogeneous state for 1-4 hours. In the experiments used: road bitumen BND-90/130; bitumen, peroxidized to a softening temperature of 70-100 o C; plasticizer solvent (extract of selective purification of residual oil fractions); polymer modifier (samples of table 2).
Характеристика растворителя-пластификатора представлена в табл.3. The characteristics of the solvent plasticizer are presented in table.3.
Полученные ПБК анализировали по следующим показателям: глубина проникновения иглы (пенетрация) по ГОСТ 11501, температура размягчения по кольцу и шару по ГОСТ 11506, растяжимость по ГОСТ 11505, температура хрупкости по ГОСТ 11507 и эластичность по п.7.2.2 ОСТ 218.010-98. Состав полученных ПБК и их свойства приведены в табл.4. The obtained PBCs were analyzed according to the following indicators: needle penetration depth (penetration) according to GOST 11501, softening temperature on the ring and ball according to GOST 11506, elongation according to GOST 11505, brittleness temperature according to GOST 11507 and elasticity according to clause 7.2.2 OST 218.010-98. The composition of the obtained PBC and their properties are given in table 4.
Анализ данных, приведенных в табл.4, показывает:
1. ПБК, полученные компаундированием (смешением) дорожного битума БНД-90/130 и полимера-модификатора (образцы 1-3 табл.2) по прототипу (опыты 2-8 табл.4), имеют довольно низкие показатели теплостойкости и пластичности (при температуре размягчения 43-45oС пенетрация составила при 0oС 34-44•0,1 мм и при 25oС - 113-121•0,1 мм, интервал пластичности 64-69oС), морозостойкости (температура хрупкости минус 20 - минус 25oС) и эластичности (17-19%).Analysis of the data given in table 4 shows:
1. PBC obtained by compounding (mixing) of road bitumen BND-90/130 and polymer modifier (samples 1-3 of table 2) according to the prototype (experiments 2-8 of table 4) have rather low heat resistance and ductility (at the softening temperature of 43-45 o C penetration was at 0 o C 34-44 • 0.1 mm and at 25 o C - 113-121 • 0.1 mm, ductility interval 64-69 o C), frost resistance (brittle temperature minus 20 - minus 25 o C) and elasticity (17-19%).
2. ПБК, полученные на основе переокисленных битумов, растворителя-пластификатора и полимера-модификатора (образец 7 табл.2), по своим свойствам значительно превосходят прототип (опыты 12, 13, 15 табл.4). ПБК имеют более высокие показатели пластичности (при температуре размягчения 44-48oС пенетрация при 0oС составляет 56-74•0,1 мм и при 25oС - 120-208•0,1 мм, интервал пластичности 72-77oС), морозостойкости (температура хрупкости минус 31 - минус 33oС), эластичности (30-36%) и растяжимости при 0oС (10-18 против 7,1-12 см).2. PBC, obtained on the basis of peroxidized bitumen, solvent-plasticizer and polymer-modifier (
3. ПБК, состоящие из переокисленного битума, растворителя-пластификатора и полимера-модификатора (образец 5 табл.2), также по своим свойствам значительно превосходят прототип (опыт 11 табл.4) и аналогичны предыдущим ПБК (отличается только значительно более высокой растяжимостью при 0oС - 29 см). Данные ПБК возможно применять при производстве улучшенных дорожных покрытий.3. PBC, consisting of peroxidized bitumen, a plasticizer solvent and a polymer modifier (
4. ПБК, полученные при компаундировании переокисленного битума, растворителя-пластификатора и полимера-модификатора (образцы 4, 8 табл.2) превосходят прототип по теплостойкости, пластичности, морозостойкости и эластичности, но уступают ему и вышеперечисленным ПБК по показателю растяжимость (опыты 9, 10, 16 табл.4). Полученная ПБК может быть использована при изготовлении улучшенных кровельных и гидроизоляционных материалов. 4. PBC obtained by compounding peroxidized bitumen, solvent-plasticizer and polymer-modifier (
Таким образом, подобраны способ получения ПБК с улучшенными эксплуатационными свойствами, а также состав сырья и условия синтеза полимера-модификатора. Thus, a method for producing PBC with improved operational properties, as well as the composition of the raw materials and the conditions for the synthesis of the polymer modifier, were selected.
Claims (3)
Вышеуказанный полимер-модификатор - 1 - 12
Экстракт селективной очистки остаточных масляных фракций - 19 - 40
Вышеуказанный битум - Остальное
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что смешение компонентов проводят при температуре 150-200oС.1. A method of obtaining a polymer-bitumen composition based on bitumen, an extract for the selective purification of residual oil fractions, a polymer modifier, characterized in that the polymer obtained by thermal copolymerization of the C 8 -C 9 fraction and synthetic butadiene rubber in the ratio wt. %: (80-95): (5-20), or C 8 -C 9 fractions, synthetic butadiene rubber and sulfur in the ratio, wt. %: (83.5-94.5): (5-15): (0.5-1.5), bitumen with a softening point of 60-110 o C is used as bitumen in the following ratio of components, wt. %:
The above polymer modifier - 1 - 12
Extract of selective purification of residual oil fractions - 19 - 40
Above Bitumen - Else
2. The method according to p. 1, characterized in that the mixing of the components is carried out at a temperature of 150-200 o C.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000117255/04A RU2185402C2 (en) | 2000-06-29 | 2000-06-29 | Polymer-bitumen composition and polymer-modifier production process |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000117255/04A RU2185402C2 (en) | 2000-06-29 | 2000-06-29 | Polymer-bitumen composition and polymer-modifier production process |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000117255A RU2000117255A (en) | 2002-06-10 |
RU2185402C2 true RU2185402C2 (en) | 2002-07-20 |
Family
ID=20237135
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000117255/04A RU2185402C2 (en) | 2000-06-29 | 2000-06-29 | Polymer-bitumen composition and polymer-modifier production process |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2185402C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2477736C2 (en) * | 2011-04-20 | 2013-03-20 | Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" | Polymer-asphalt binder for road surface and method for production thereof |
RU2763726C1 (en) * | 2021-04-19 | 2021-12-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" | Polymer-bitumen binder for road surface |
-
2000
- 2000-06-29 RU RU2000117255/04A patent/RU2185402C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЛЕОНЕНКО В.В. и др. Полимерные модификаторы для нефтяного битума из жидких продуктов пиролиза. Нефтепереработка и нефтехимия. 1997, №11, с.27-29. РОЗЕНТАЛЬ Д.А. и др. Модификация свойств битумов полимерными добавками. - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1988, с.20-23. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2477736C2 (en) * | 2011-04-20 | 2013-03-20 | Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" | Polymer-asphalt binder for road surface and method for production thereof |
RU2763726C1 (en) * | 2021-04-19 | 2021-12-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" | Polymer-bitumen binder for road surface |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPS63265957A (en) | Bitmen composition composed of compound of bitmen and thermoplastic elastomer | |
US3303151A (en) | Polymerization process | |
CA1326103C (en) | Method for preparing functionalized hydrocarbon polymers | |
RU2185402C2 (en) | Polymer-bitumen composition and polymer-modifier production process | |
US5393811A (en) | Composition and method for improving the storage stability of polymer modified asphalts | |
CN1342726A (en) | Method for preparing modified coal tar pitch road building oil | |
DE1934905A1 (en) | Process for the production of thermoplastic masses | |
RU2237691C2 (en) | Method for preparing polymer-bitumen composition | |
Nagurskyy et al. | Rubber crumb modified bitumen produced from crude oil residuals of Ukrainian deposits | |
CN86102635A (en) | Bituminous material and application thereof | |
US3491047A (en) | Bitumen - maleic anhydride - ethylene-vinyl acetate reaction products and molding compositions made therefrom | |
US2824859A (en) | Production of resins by reaction of maleic anhydride with steam-cracked fractions | |
US2836581A (en) | Process for making resins | |
US4358574A (en) | Production of hydrocarbon resins and products resulting therefrom | |
US4403080A (en) | Isomerization and polymerization of hydrocarbon resins | |
JPH06157918A (en) | Binder for asphalt pavement modified with stably storable polymer | |
RU2346965C1 (en) | Polymeric asphalt modifier | |
US2798866A (en) | Stepwise polymerization of dripolene fractions | |
US3265517A (en) | Hydrodechlorination processes and products of chlorinated asphaltenes and thermoplastic hydrocarbon resins | |
US3216926A (en) | Petroleum resin process | |
CN112745687B (en) | Biomass heavy oil modified asphalt material and preparation method thereof | |
US3288701A (en) | Propane-insoluble pitch | |
US4173699A (en) | Process for manufacturing petroleum resins for adhesive thermofusible compositions | |
RU2284304C2 (en) | Sulfur-bitumen binder manufacturing process | |
US2709695A (en) | High-temperature polymerization of unsaturated hydrocarbon mixtures |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060630 |