СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОЙ БИТУМНО-ЛАТЕКСНОЙ ЭМУЛЬСИОННОЙ КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ГИДРОИЗОЛЯЦИОННОЙ МЕМБРАНЫ И МОДИФИЦИРОВАННАЯ БИТУМНО-ЛАТЕКСНАЯ ЭМУЛЬСИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ
METHOD OF PRODUCING MODIFIED BITUMEN-LATEX EMULSION COMPOSITION FOR PRODUCING WATERPROOFING MEMBRANES AND MODIFIED BITUMEN-LATEX EMULSION COMPOSITION

Группа изобретений относится к созданию защитных и гидроизоляционных материалов на основе битумов.
Известен способ изготовления композиционного изоляционного и/или кровельного материала на волокнистой основе, предназначенного для выполнения и/или реконструкции обмазочной паро-, гидроизоляции и/или мастичных кровель, выполнения и/или реконструкции оклеечной гидроизоляции и/или рулонных кровель, покрытия полов, используемых в различных зданиях, сооружениях (RU 2033499, опубл. 20.04.1995, МПК E04B 1/62). В соответствии с указанным способом бумагу, или картон, или ткань, или нетканый материал пропитывают битумсодержащей композицией с формированием на такой волокнистой основе битумсодержащего слоя; полученный материал в зависимости от конфигурации волокнистой основы имеет вид листа или ленты.
Известен способ изготовления ленточного гибкого материала на основе битума и полимера типа СБС, используемого в качестве герметизирующего и изоляционного материала, описанный во французской патентной заявке №2898613, опубл. 21.09.07 по МКИ D06N 5/00.
Указанный способ заключается в том, что ленту, выполненную из тонкого волокнистого материала, например из вискозы, стекловолокна, погружают в емкость, содержащую жидкую композицию на основе битума и термоэластопласта типа СБС, пропитывают волокнистый материал ленты этим жидким составом, после чего протягивают ленту через указанный состав, находящийся еще в вязком состоянии, и получают ленточный материал, представляющий собой слой смеси битума и эластомера СБС (толщина слоя 2,5-4,0 мм, ширина 1000 мм), в толще которого расположен армирующий элемент - тонкое волокнистое полотно, параметры которого по ширине и длине повторяют параметры ленточного материала.
Указанный способ технологически сложен, связан с использованием специального оборудования, снабженного термодатчиками и протягивающими средствами, обеспечивающими как образование на поверхности волокнистого полотна слоя смеси битума и эластомера, так и обеспечивающими устойчивое расположение армирующего волокнистого полотна внутри этого образованного, но очень тонкого слоя смеси битума и эластомера. При этом материал, называемый во французской патентной заявке №2898613 мембраной, применяется лишь в качестве поверхностного, завершающего слоя на изолируемой и/или герметизируемой поверхности, эта мембрана не способна обеспечить герметизацию швов сопряжения асфальтобетонных покрытий на автомобильных дорогах, мостовых сооружениях, в том числе в процессе укладки горячей асфальтобетонной смеси за счет плавления тончайшего рабочего слоя смеси битума и эластомера.
Международная патентная заявка WO 02/26889 А1 посвящена битумной композиции, модифицированной эластомерным полимером, например стирол/бутадиен/стирольным сополимером, содержащим какую-либо добавку типа IRGANOX. Недостатком является то, что композиция является твердой, и чтобы иметь желаемую вязкость для применения обсуждаемых композиций, их нужно нагревать, что противоречит целям сбережения энергии, снижению необходимых для ввода в эксплуатацию температур и безопасности рабочих.
Из RU 2416624 известно изготовление изоляционной мембраны на битумной основе, менее хрупкой по сравнению с обычным продутым битумом и обладающей хорошей липкостью.
Битумная эмульсия широко используется в качестве вяжущего материала в различных отраслях промышленности. Они хорошо себя зарекомендовали при строительстве и ремонте дорог (М.Ф. Никитина, И.М. Эвентов и др. Дорожные эмульсии. Из-во "Транспорт", М., 1964, с.172; Сборник "Труды Союздорнии", вып.57, М., 1972), но и в том, и в другом случае для увеличения механической прочности и водостойкости ее применяют совместно с латексом (Руководство по проектированию и устройству кровель с применением битумных эмульсий. Из-во "Стройиздат", М., 1983, с.16; Материал битумно-латексный эмульсионный для устройства и ремонта кровель и гидроизоляции - БЛЭМ. Новые полимерные строительные материалы. Из-во "Ярославский завод СК", Ярославль, 1988, с.22-28) или другими материалами. Столь широкая область применения битумных эмульсий постоянно стимулирует работу по улучшению ее эксплуатационных свойств, главным образом, с целью увеличения ее устойчивости, водостойкости и улучшения ее сцепления с подложкой и минеральными наполнителями.
Известен целый ряд модифицированных битумных эмульсий, в которые вводят различные добавки, такие как производные монокарбоновых кислот, биолипидные экстракты, эпоксидированные жирные кислоты, натриевые соли карбоксиметилцеллюлозы и фосфорной кислоты, натуральный латекс и жидкий каучук, гомополимер акриламида и т.д. (А.с. СССР №1162841, 1985; Пат.ГДР №226293, кл. С 08 L 95/00, 1985; Пат. США №4548966, кл. C08L 3/14, 1985; Пат. США №4772647, кл. C08L 95/00, 1988). Эти добавки значительно улучшают эксплуатационные свойства покрытий, получаемых на основе данных эмульсий. Однако другие параметры подобных покрытий при этом нередко ухудшаются. В частности, применение монокарбоновых кислот жирного ряда, биолипидного экстракта, эпоксидированных жирных кислот, натриевых солей карбоксиметилцеллюлозы повышают однородность и устойчивость эмульсий к расслаиванию при хранении, но недостаточно водостойки и обладают малой адгезией к поверхности подложки и минеральными наполнителями.
Битумная эмульсия бутадиенстирольного латекса и карбоксиметилцеллюлозы с добавлением этил- или бутилксантогената натрия или калия и фосфорной кислоты сокращает срок пленкообразования в 2 раза, но выделяет в процессе производства и эксплуатации высокотоксичный и огнеопасный сероуглерод и имеет высокую цену.
Добавлением к битумной эмульсии жидкого каучука и инертного наполнителя приводит к получению более эластичных покрытий. Однако как недостаток данной композиции следует отметить ее низкую стойкость при хранении, трудность приготовления и слабое сцепление с минеральными наполнителями.
Введение в эмульсию гомополимера акриламида способствует образованию прочной пленки и ускоряет процесс затвердевания по сравнению с эмульсией, содержащей гидроксиэтилцеллюлозу. Но недостатками этой эмульсии являются сложность ее изготовления, высокая стоимость, малая водостойкость и слабое сцепление с подложкой. Аналогичные недостатки присущи также эмульсиям, приготовленным с добавлением и других вышеперечисленных добавок.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является Эмульсионно-минеральная смесь, включающая битумную эмульсию RU 2240333, содержащую битум, катионный эмульгатор аминного типа, полимерную и адгезионную добавки, соляную кислоту, воду, латекс. Недостатком прототипа является то, что такая смесь не позволяет получить мембрану, способную восстанавливать свои потребительские свойства после кратковременного замораживания до -5°C.
Техническим результатом для группы изобретений является то, что полученный таким способом эмульгатор не расслаивается, не боится заморозки, может перекачиваться шестеренчатыми насосами при температурах от -5°C, не требуя дополнительного подогрева, быстро формирует гидроизоляционное покрытие при температурах не ниже 0°С.
Технический результат достигается способом получения модифицированной битумно-латексной эмульсионной композиции для производства гидроизоляционной мембраны, смешением водно-битумной эмульсии, полученной из водной фазы, приготовленной добавлением в водный раствор щелочи эмульгатора на основе аддукта продукта взаимодействия кислот растительных масел с ди-, три-полиолами нормального и/или изостроения в присутствии натриевых солей алкилбензолсульфокислот и битума, а водно-битумную эмульсию смешивают с эмульсией коалесцента и латексом, при этом эмульсию коалесцента готовят смешением указанного аддукта и органической фазы на основе смеси моно- и диалкилфталатов, высокоароматических масел с ароматическим числом не менее 50 и/или синтетических и/или минеральных масел с последующим эмульгированием в водном растворе щелочи при 80-900С в течение 10-90 мин.
Дополнительно технический результат достигается тем, что используют битумы с показателем пенетрации 20-130 единиц, а в битумы с пенетрацией менее 35 единиц дополнительно вводят органическую фазу в количестве 1-10% масс, используют латекс анионного типа либо смесь таких латексов (например, акрилатные, и/или стиролакрилатные, и/или дивинилстирольные, и/или хлоропреновые латексы).
Технический результат достигается также за счет модифицированной битумно-латексной эмульсионной композиции, характеризующейся тем, что она содержит эмульсии битума и алкифталатов и получена способом, описанным выше.
Способ производства битумно-эмульсионного материала для получения гидроизоляционной мембраны методом безвоздушного двухпоточного напыления при температуре не ниже 0°C, способного восстанавливать свои потребительские свойства после кратковременного замораживания до -5°C, в основном характеризуется следующими отличительными признаками:
1. Приготовление водной битумной эмульсии осуществляют в присутствии эмульгатора на основе аддукта взаимодействия кислот растительных масел с ди-, три- полиолами нормального и/или изостроения в присутствии натриевых солей алкилбензолсульфокислот.
2. Модификация материала водной эмульсией смеси моно- и/или диалкилфталатов, высокоароматических масел (характеризующий признак - ароматическое число не менее 50), синтетических и минеральных масел, полученной отдельно с использованием эмульгатора, которая обеспечивает достаточно быстрое формирование гидроизоляционного покрытия при температурах не ниже 0°C.
3. Модифицированный битумно-латексный эмульсионный материал, включающий эмульсии битума и алкилфталатов, полученных в присутствии эмульгатора по п.1, не теряет своих потребительских свойств после кратковременного замораживания до -5°C.
СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Приготовление эмульгатора ведется в аппаратах объемного типа, оборудованных системами нагрева, охлаждения, конденсации и перемешивающим устройством. Процесс идет при температурах 80-900°С. Загружаются все исходные компоненты, порядок загрузки значения не имеет. Смесь нагревается до заданной температуры. Выдерживается 10-90 мин. Полученный таким способом эмульгатор не расслаивается, не боится заморозки, может перекачиваться шестеренчатыми насосами при температурах от -5°C, не требуя дополнительного подогрева.
Приготовление эмульсии коалесцента ведется на роторных диспергаторах с числом ступеней 1-7 при температуре 20-100°C в присутствии эмульгатора, приготовленного с pH 10,5-12,5.
Водную и органическую фазы готовят отдельно.
Приготовление водной фазы ведется в аппаратах емкостного типа, оборудованных обогревом и мешалкой. В воде растворяют едкий натр и едкое кали, затем добавляют эмульгатор. Растворение ведут при 40°C.
Приготовление органической фазы ведется в аппаратах емкостного типа, оборудованных обогревом и мешалкой. Загружают все компоненты в произвольной последовательности, затем нагревают до 60°C.
Эмульсию получают на диспергаторах роторного типа с числом ступеней от 2 до 7 по непрерывной или периодической схеме. Увеличение числа ступеней больше 7 не ведет к повышению качества эмульсии.
Полученная таким образом эмульсия стабильна на протяжении длительного времени. Ее хранят в емкостях или бочках.
Приготовление битумной эмульсии. Технология приготовления аналогична технологии приготовления эмульсии коалесцента. В качестве органической фазы используются битумы с показателем пенетрации 20-130 единиц. В битумы с пенетрацией менее 35 единиц дополнительно вводят органическую фазу в количестве 1-10% в зависимости от марки битума.
Органическую фазу перед подачей на диспергатор подогревают до температуры 130-150°C, затем обе фазы подают на диспергатор.
Приготовление битумно-латексной эмульсии ведут в аппаратах емкостного типа, оборудованных мешалкой, смешением в потоке или наливом в тару компонентов по весу.
Для приготовления берутся:
Битумная эмульсия приготовленная, эмульсия коалесцента приготовленная и латекс анионного типа либо смесь таких латексов. Могут применяться акрилатные, стиролакрилатные, дивинилстирольные, хлоропреновые и другие.
Отличительные свойства изобретения обеспечивают следующий технический результат:
1. Существенно ускорен процесс формирования гидроизоляционной мембраны, получаемой путем двухпоточного нанесения, что позволяет работать с материалом при температурах окружающей среды до 0°C.
2. В случае охлаждения материала до -5°C на время не более 24 часов последующее нагревание материала до положительных температур (но не более 100°c) приводит к восстановлению потребительских свойств материала.
3. Относительное удлинение нанесенной мембраны с выдержкой 30 дней при температуре 20°C 1500%.
В способе используются синтетические масла и ди-, три- полиолы изостроения: например, масло ПН-6ш, И-20, глицерин; 2,4-бутандиол; цетиловый 2 спирт, пентаметиленгликоль.
В примерах реализации способа показано, что в качестве компонента эмульсии «смесь моно- и/или ди- алкилфталатов» входят такие вещества: динонилфталат, диоктилфталат, диизопропилфталат, изопропилбензол, бутилбензол, гексаизопропилбензол.
Пример 1. Приготовление эмульгатора
Загрузка:
абиетиновая - 6
лигноцериновая - 10
палюстровая - 7
пимаровая - 7
стеариновая - 10
эруковая - 5
линолевая - 5
олеиновая - 30
додецилсульфонат натрия - 2
4-додецилбензолсульфонат натрия - 8
пропиленгликоль - 5
глицерин - 4,5
цетиловый спирт - 0,5
ИТОГО: 100% масс.
Температура смешения 180°C, время 20 мин.
Пример 2. Приготовление эмульгатора
Загрузка:
абиетиновая - 6
лигноцериновая - 15
палюстровая - 7
пимаровая - 7
стеариновая - 15
эруковая - 5
линолевая - 5
олеиновая - 20
додецилсульфонат натрия - 1
4-додецилбензолсульфонат натрия - 1
ГПМЦ-1
ПВС-1
этиленгликоль - 10
пропиленгликоль - 6
ИТОГО: 100% масс.
Температура смешения 140°C, время 60 мин.
Приготовление эмульсии
Пример 3
Водная фаза:
Эмульгатор (по примеру 1) - 6,67
КОН - 1
NaOH - 0,58
Вода - 91,75
Всего: - 100
Температура приготовления 40°C, время приготовления 1 час.
Пример 4
Водная фаза:
Эмульгатор (по примеру 2) - 1
КОН - 0,1
NaOH - 0,05
Вода - 98,85
Всего: - 100
Температура приготовления 45°C, время приготовления 1 час.
Пример 5
Водная фаза, приготовленная в примере 3, - 30.
Битум БНД 60/90 - 70.
Температура битума 140°C, температура водной фазы 40°C, пропускаются через диспергатор с 3 ступенями за 1 проход.
Пример 6
Водная фаза (см. Пример 4) - 40
динонилфталат - 10
диоктилфталат - 10
диизопропилфталат - 10
изопропилбензол - 10
бутилбензол - 10
гексаизопропилбензол - 10
Пример 7
Битумная эмульсия (по примеру 5) - 73
Эмульсия коалесцента по примеру 6 - 5
Латекс Lipaton SB 2540 - 7
Латекс Lipren В - 15