Адгезійна присадка до бітумних та асфальтових виробів

Адгезійна присадка до бітумних та асфальтових виробів на основі кислот, виділених з рослинних олій, та етаноламіну, яка відрізняється тим, що як джерело кислот вона містить фосфатидний концентрат, а як етаноламін використовують моноетаноламін при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: фосфатидний концентрат 81-83,5 моноетаноламін 16,5-19. (19) (21) a200806813 (22) 19.05.2008 (24) 25.12.2009 (46) 25.12.2009, Бюл.№ 24, 2009 р. (72) ПОП ГРИГОРІЙ СТЕПАНОВИЧ, ШАБО МУАЙЕД ДЖОРДЖ, RU, НАЗАРЧУК НАДІЯ МИХАЙЛІВНА (73) ІНСТИТУТ БІООРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ ТА НАФТОХІМІЇ НАН УКРАЇНИ (56) UA 81369, C2, 26.11.2007 UA 42620, C2, 15.09.2004 SU 958455, 15.09.1982 SU 1362737, A1, 30.12.1987 3 89121 4 Поставлена задача вирішується тим, що в адтригліцеридами (олія), ФК містить до 60% розчингезійній присадці на основі кислот рослинної олії них в олії гліцерофосфатидів - фосфатидилетанота етанол аміну, як джерело кислот використовуламін (кефалін), фосфатидилхолін (лецитин), іноють фосфатидний концентрат (ФК), а як· етанолазитфосфатиди тощо. Головною складовою мін використовують моноетаноламін (МЕА) при частиною ФК, які входять як до складу рослинних наступному співвідношенні компонентів, мас.%: олій, так і фосфатидів є жирні кислоти: ненасичені фосфатидний концентрат - 81,0-83,5; моноетано- олеїнова, лінолева, ліноленова, ейкозенова, еруламін - 16,5-19,0. кова та насичені - пальмітинова, стеаринова, араФосфатидний концентрат є побічним продукхінова. Середня молекулярна маса ФК, розрахотом від очищення рослинних олій (соняшникова, вана за хімічним складом тригліцеридів і ріпакова) і являє собою, відповідно до ДСТУ фосфатидів, знаходиться в межах 780-798. 4526:2006 або ТУ 9146-203-00334534-97, коричнеДля синтезів використано екологічно чистий ву масу із суміші фосфатидів (40-60%), ефіронеФК Вовчанського та Запорізького олійно-жирових розчинних речовин (1-5%) і олії (39-60%) із залишкомбінатів, склад яких приведено в табл. 1. ковою вологістю 0,5-3,0%. Таким чином, поруч із Таблиця 1 Виробник ЗАТ Вовчанський ОЖК ЗАТ Запорізький ОЖК Склад фосфатидного концентрату, % мас. ефіронерозчинні волога та леткі ретригліцериди (олія) фосфатиди речовини човини 50,19 45,01 4,29 0,51 38,72 59,11 1,40 0,77 Як амінну складову використано моноетаноламін (МЕА) з Т.кип. 171°С, густиною 1016кг/м3 і показником заломлення при 20°С 1,4541. У процесі взаємодії ФК з МЕА при молярному співвідношенні ФК:МЕА=1:(2,0-3,5) за температури 165°С впродовж 6год. утворюється суміш поверхнево-активних речовин (ПАР) - алкілоламідів, аміноестерів та естероамідів. Останні при зберіганні здатні перегруповуватись в алкілоламіди. Тому основною складовою частиною суміші є алкілоламіди жирих кислот та розчинені в них гліцерофосфатиди. Така суміш продуктів і є ефективною адгезійною добавкою. Завдяки підвищеній поверхневій активності вона забезпечує високу адгезію бітуму до мінеральної основи. Покращені адгезійні властивості цієї присадки зумовлені наявністю у ФК фосфатидів, оскільки аналогічний продукт, одержаний (для порівняння) на базі олії нерафінованої з концентрацією фосфатидів 2,3%, такими властивостями не володіє. Технологічний процес отримання присадки полягає в наступному. В реактор, оснащений механічною мішалкою і термометром> завантажують ФК. Після розігрівання ФК до 60°С включають перемішування і додають розрахункову кількість МЕА. Температуру поступово піднімають до 100°С, витримують реакційну суміш впродовж 15 хвилин. Потім при інтенсивному перемішуванні температуру піднімають до 165°С. При досягненні цієї температури на поверхні суміші утворюється шар піни, яка залишається на ній протягом 0,5 години. По завершенні реакції піна зникає і на дні реактора утворюється осад в кількості (8-14)% від основного продукту. Кінець реакції характеризується як зникненням піни, так і досягненням кислотного числа продукту в межах (4,6-7,5)мг КОН/г. Умови синтезу, вихід та властивості ПАР на основі ФК та МЕА представлені в таблиці 2. Таблиця 2 Співвідношення Умови синтезу та вихід основВластивості адгезійної присадки ного продукту № зра- реагентів, %мас. зка Температура, Час, Т.пл, К.ч., ФК МЕА Вихід, % Консистенція Колір Запах °С год. °С мгКОН/г МастилоТемно1 86,4 13,6 165 6,0 90 Амінний 38-41 4,6 подібний корич. МастилоТемно2 83,5 16,5 165 6,0 87 Амінний 40-45 5,5 подібний корич. МастилоТемно3 81,0 19,0 165 6,0 86 Амінний 45-50 6,4 подібний корич. МастилоТемно4 78,0 22,0 165 6,0 92 Амінний 50-53 7,5 подібний корич. Для відомої і запропонованої адгезійних присадок проведені лабораторні дослідження їх впливу на якість зчеплення бітумів з мінеральними матеріалами у відповідності з будівельними нормами України ВБН В.2.7-218-176-2003 "Застосуваня по верхнево-активних речовин в дорожних технологіях з використанням бітумів" та ТУ У В.2.7 -2300018112-25 86-2006 "Бітуми з адгезійними добавками. Технічні умови". Для визначення показників зчеплення використані бітум БН 90/130 Кременчу 5 89121 6 цького НПЗ і гранітний щебінь Янцевського кар'євання асфальтобетонів. Для цього визначені кое15 ру. Показники зчеплення визначали згідно ДСТУ фіцієнти водостійкості К Вод. асфальтобетонів Б.В.2.7- 89-99 "Матеріали на основі органічних впродовж 15 діб з добавкою і без неї за методами в'яжучих для дорожнього і аеродромного будівнивипробувань згідно ДСТУ БВ 2.7-89. цтва. Методи випробувань". Відповідно до цього Межу міцності зразків на стиснення визначали методу показник зчеплення бітумів з мінеральнивідповідно до ГОСТ 12801-84, п.4.9 шляхом визнами матеріалами визначався у відсотках за частичення навантаження, необхідного для руйнування ною поверхні мінерального матеріалу (щебеню), зразка при 20°С. на якій зберігся бітум після витримування його у Біорозщеплюваність протягом 21 доби визнаводі при температурі 85°С. чали за ДСТУ 4247:2003 (CECL 33-А-93, NEQ). Термостабільність присадки, тобто здатність її Одержані присадки в концентраціях 0,5зберігати активність після прогріву бітуму, переві2,0%мас. додавали до бітумів, переміщували і рялася при температурі 180°С на протязі 5год. проводили випробування на адгезійні властивості згідно з пунктом 4.4. ВБН В.2.7-218-176-2003. відповідно до описаних вище вимог нормативних Для поглибленої оцінки ефективності адгезійдокументів і зведені в табл. 3. ної присадки проведені фізико-механічні випробуТаблиця 3 Результати випробувань адгезійної присадки до бітумів Показники зчеплення Концентр. Прототип чи № Міцність на адгезійної До прогрівання, Після прогрівання, зразка в табл. 2 стиснення, МПа присадки %мас. %мас. Азмол БП-3 1,5 75 70 3,1 (прототип) 1 1,5 70 65 2,7 2 1,5 85 80 3,2 3 0,5 70 70 3,0 3 0,7 80 80 3,3 3 1,5 95 90 4,2 3 2,0 96 90 4,3 4 1,5 95 90 4,3 З даних лабораторних випробувань, приведених в табл. 3, випливає, що запропонована адгезійна присадка збільшує зчеплення бітуму зі щебенем і майже повністю біологічно розкладається протягом 21 доби. При встановленні заявленого оптимального діапазону використання присадки виходили з того, що за масового співвідношення ФК:МЕА=86,4:13,6 (зразок 1) та при концентрації присадки меншій за 0,5% (зразок 3), не дивлячись на високу біорозщеплюваність, за всіма технологічними показниками ці зразки присадки дещо поступаються прототипу. Водночас за масового співвідношення ФК:МЕА=78,0:22,0 (зразок 4) та при концентрації присадки більшій за 2,0% (зразок 3) технологічні показники майже не покращуються, а зразок 4 характеризується ще й суттєвим зменшенням біорозкладу. У заявленому оптимальному діапазоні співвідношення інгредієнтів ФК:МЕА=(81,0-83,5):(16,519,0) в адгезійній присадці, уведення її до бітуму в концентрації 0,7-1,5% (зразки 2 і 3) підвищує адгезію дорожного бітуму до кам'яних матеріалів від 35% (бітум 90/130 без присадки) чи 75% для прототипу до 80-95%, тобто, відповідно, на 45,0-60,0% та 20%. При цьому біорозщеплюваність присадки збільшується з 35% для прототипу до 87-93%. Зчеплення бітуму зі щебенем у присутності адгезійної присадки після прогрівання при 180°С протягом 5год. залишилося нарівні 80-90%, а по К15вод. Біорозщеплюваність, % 0,71 35 0,62 0,75 0,70 0,72 0,85 0,87 0,75 93 91 87 87 87 87 80 казники тривалої (протягом 15 діб) водостійкості визначені на рівні 0,75-0,85, тобто присадка володіє високою термостабільністю та істотним уповільненням набрякання і водонасичення асфальтобетонних сумішей. Отже, у заявленому оптимальному діапазоні співвідношення інгредієнтів ФК і МЕА та концентрації, використання запропонованої присадки в дорожніх бітумах дозволяє підвищити біорозщеплюваність на 52-58% і на 20% покращити технікоекономічні показники відомої присадки азмол БП3, що дозволяє стверджувати про досягнення заявленого технічного результату. Використані джерела 1. Егоров С.В. и др. Покрытия с применением эмульсий и катионактивной добавки. М. Автотрансиздат, 1962. - С.27. 2. Патент на корисну модель №25241 Україна, МПК(2006): С08L95/00, С04В26/26. Адгезійна добавка до бітумів / З.М. Ільницький, В.В. Бойко та ін. // Заявл. 01.07.2007. Опубл. 25.07.2007. Бюл. №11. 3. ДСТУ 4526:2006 Концентрат фосфатидний ріпаковий. Технічні умови. 4. Патент №42620 України, МПК: С08L95/00. Присадка адгезійна АЗМОЛ БП-3 / О.Д. Стахурський, О.В. Шапошник та ін. // 3аявл. 18.05.2001. Опубл. 15.09.2004. Бюл.№9. 5. ДСТУ 4247 : 2003 Нафтопродукти. Метод визначення біорозщеплюваності (CECL 33-А-93, NEQ). 7 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 89121 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601