МАСТИЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ
MASTIC COMPOSITION AND METHOD OF OBTAINING THEREOF

Изобретение относится к составу и способу получения противокоррозионной и гидроизоляционной мастичной композиции, применяемой для защиты металлических поверхностей, в частности газо-, нефте- и продуктопроводов, резервуаров, бетонных и кирпичных поверхностей, а также в качестве компонента для производства антикоррозионных мастик, лаков, эмалей.
Известен способ получения противокоррозионных мастик на основе асфальтосмолистых олигомеров (RU 2407773, опубл. 27.12.2010). Противокоррозионную мастику получают, проводя процесс в едином технологическом цикле. Процесс включает загрузку битума при температуре 130°C. Затем прикапывают техническую серную кислоту 1,5-2 ч при температуре 130°C. Далее проводят стабилизацию продукта при 150°C 4 ч. Затем вводят добавки - масло техническое, бутилкаучук, термоэластопласт - при температуре 140°C. При этом компоненты постоянно перемешивают после каждой операции цикла от 60 до 180 мин.
Известная мастичная композиция характеризуется ограниченной областью применения и низкой теплостойкостью.
Известен способ получения противокоррозионного материала (RU 2074224, опубл. 27.02.1997), в котором асфальт деасфальтизации гудрона смешивают с кубовым остатком производства изопрена стадии регенерации диметилформальдегида и с серной кислотой. Процесс проводят постадийно. На первой стадии при 120-125°C в течение 210 мин, на второй стадии при 150°C в течение 240 мин, на третьей стадии при 160-180°C в течение 240 мин. Серную кислоту подают на первой стадии равномерно со скоростью подачи 20-35 кг/ч на тонну реакционной массы. Процесс проводят при соотношении компонентов, в мас.%: асфальт 75-85, кубовый остаток 10-15, кислота - остальное.
Мастика, получаемая известным способом, обладает невысокими физико-химическими характеристиками.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту изобретения являются способ получения асмола и его композиция (RU 2443751, опубл. 27.02.2012). Асмол получают путем взаимодействия битума или асфальта с абсорбентом, получаемым в производстве бутадиена, изопрена, изобутилена на установках газоразделения (абсорбент марки A-1), в присутствии серной кислоты, при следующем соотношении компонентов: 75-85 мас.% битума или асфальта деасфальтизации пропаном; 8-22 мас.% абсорбента и серная кислота - остальное. На первой стадии битум или асфальт перемешивают с абсорбентом при температуре 100-115°C, после чего в реакционную смесь прикапывают серную кислоту в течение 5-6 часов до достижения температуры смеси 120-130°C. На второй стадии полученную смесь перемешивают в течение 2-2,5 часов, затем повышают температуру смеси до 135-140°C, после чего перемешивают ее в течение 4-5 часов. На третьей стадии температуру смеси повышают до 145-155°C и при достижении этой температуры смесь перемешивают в течение 4-6 часов с образованием целевого продукта.
Известным способом получают мастичную композицию, не обладающую стабильными свойствами в процессе ее эксплуатации.
Задачей настоящего изобретения является получение мастичной композиции с антикоррозионными и гидроизоляционными свойствами, при этом обладающей стабильными эксплуатационными свойствами, а также оптимизация состава и способа ее получения, что позволяет получить композицию с заданными эксплуатационными показателями, использование отходов производства для снижения загрязнения окружающей среды и обеспечение безопасности условий труда.
Поставленная задача достигается тем, что мастичная композиция содержит битум нефтяной или асфальт пропановой деасфальтизации гудрона (далее - АПД), переработанный абсорбент производств бутадиена и изопрена, кислоту серную при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Битум нефтяной
или асфальт пропановой деасфальтизации
гудрона
86-90
Абсорбент
5-8
Кислота серная
остальное
Битум нефтяной выбирают из группы, включающей битумы нефтяные дорожные вязкие БН 60/90/130, БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 200/300, БНД 130/200, БНД 40/60, БН 200/300, БН 130/200, БН 90/130, БН 60/90 по ГОСТ 22245-90. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Абсорбент представляет собой переработанный абсорбент производств бутадиена и изопрена по ТУ 2411-019-73776139-2009 или ТУ 38.103349-85 (абсорбент марки А-2), предпочтительнее использовать переработанный абсорбент в производстве мономера изопрена для синтетического каучука по ТУ 2411-019-73776139-2009 (свойства приведены в табл.2). Вместе с тем предпочтительно использовать кислоту серную с концентрацией 90-95%. Серная кислота в процессе получения мастичной композиции является сульфирующим агентом и катализатором.
Поставленная задача достигается также тем, что способ получения мастичной композиции включает следующие стадии: на первой стадии битум нефтяной или АНД перемешивают с указанным абсорбентом при температуре 100-110°C в течение 150-180 мин, после чего в реакционную массу осуществляют ввод кислоты серной прикапыванием через дозирующую шайбу со скоростью 40-50 кг/ч при температуре реакционной массы 110-125°C. На данной стадии дополнительно вводят пеногаситель из расчета 0,0001-0,0002 мас.% на реакционную массу. На второй стадии полученную реакционную массу перемешивают в течение 120-150 мин при температуре 125-130°C, затем повышают температуру до 140°C, после чего продолжают ее перемешивание в течение 240-300 мин. На третьей стадии температуру реакционной массы повышают до 150°C и при достижении этой температуры ее перемешивают в течение 240 мин. Далее полученный продукт с целью дальнейшей стабилизации подвергают вылеживанию по меньшей мере в течение суток в зимнее время и по меньшей мере в течение двух суток в летнее время.
Свойства пеногасителя приведены в табл.3.
На первой стадии происходит образование сульфокислот и сульфоновых полиароматических соединений, на второй - олигомеризация изопрена и поликонденсация олигомеров с компонентами битумов, третья стадия - стабилизация продукта.
Предлагаемую мастичную композицию наносят на обрабатываемую поверхность в расплавленном состоянии, в виде рулонных материалов или в виде раствора (например, посредством растворения в углеводородных растворителях - сольвент нефтяной, неэтилированный бензин). В последнем случае нанесение возможно кистью, шпателем, краскопультом. Вместе с тем возможно нанесение мастичной композиции также на неподготовленные поверхности (например, на старые битумные и пластизольные).
Изменение количественного содержания компонентов композиции позволило получить конечный продукт, который стабилен в течение всего срока эксплуатации мастичной композиции, обладает улучшенными физико-химическими характеристиками, имеет широкую область применения, заявленная мастичная композиция обладает необходимой адгезией к металлической поверхности. Варьирование количественного содержания компонентов композиции в заявленном интервале значений позволяет получить продукт с заданными эксплуатационными показателями (табл. 1).
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
1 стадия: В нагретый реактор подают расчетное количество битума БНД 90/130, нагретого до температуры 100°C, и абсорбент марки А-2 по ТУ 2411-019-73776139-2009, полученный в процессе получения мономера изопрена для синтетического каучука. Смесь перемешивают при температуре 100°C в течение 150 мин. Затем в реактор подают прикапыванием серную кислоту через дозирующую шайбу со скоростью 50 кг/ч, при этом температура реакционной массы не должна превышать 125°C, одновременно вводят пеногаситель в количестве 5 г на реакционную массу.
Соотношение компонентов реакционной массы составляет, мас.%:
Битум дорожный
88,35
Абсорбент марки А-2
5,08
Серная кислота (95%)
6,57
2 стадия: реакционную смесь перемешивают в течение 120 мин при температуре 125°C. Затем температуру повышают до 140°C и перемешивают реакционную массу ее в течение 300 мин.
3 стадия: Температуру реакционной массы повышают до 150°C и продолжают ее перемешивание в течение 240 мин. Полученный продукт для стабилизации вылеживается в течение двух суток.
Пример 2.
1 стадия: В нагретый реактор подают расчетное количество асфальт пропановой деасфальтизации гудрона (АПД), нагретого до температуры 110°C, и абсорбент марки А-2 по ТУ 38.103349-85. Реакционную массу перемешивают при температуре 110°C в течение 180 мин. Затем в реактор подают прикапыванием серную кислоту через дозирующую шайбу со скоростью 40 кг/ч до достижения температуры реакционной массы 120°C, одновременно вводят пеногаситель в количестве 10 г на реакционную массу.
Соотношение компонентов реакционной массы составляет, мас.%:
Асфальт пропановой деасфальтизации
гудрона (АПД)
87,72
Абсорбент марки А-2
7,54
Серная кислота (90%)
4,74
2 стадия: реакционную массу перемешивают в течение 150 мин при температуре 130°C. Затем температуру реакционной смеси повышают до 140°C и перемешивают ее в течение 240 мин.
3 стадия: Температуру реакционной смеси повышают до 150°C и продолжают ее перемешивание в течение 240 мин. Полученный продукт для стабилизации вылеживается в течение суток.
Таблица 1
Физико-химические показатели мастичной композиции
Наименование показателя
Пример 1
Пример 2
1. Внешний вид
Однородная масса черного цвета без видимых посторонних включений
2. Температура размягчения по методу «Кольцо и Шар»,°C
120
87
3.Температура хрупкости по Фраасу, °C,
Минус 25
Минус 22
4.Пенетрация (глубина проникания иглы) при 25°C, 0,1 мм,
31
43
5. Растяжимость при 25°C, см,
8,0
7,0
6. Адгезия к металлической подложке:
Отсутствует отслаивание от подложки
при (20±5)°C
при минус (25±5)°C
7. Площадь отслаивания при катодной поляризации покрытия при 20°C в течение 30 суток, см<sup>2</sup>
2,4
2,7
8. Растворимость в сольвенте, % не менее
99,9
99,9
Таблица 2
Физико-химические показатели абсорбента марки А-2 по ТУ 2411-019-73776139-2009
Наименование показателя
Норма
1. Внешний вид
Темная без механических примесей жидкость
2. Плотность при 15°C, г/см<sup>3</sup>
0,80-0,95
3. Фракционный состав:
а) температура начала кипения, °C, не ниже
60
б) температура конца кипения, °C, не выше
370
в) количество фракций, выкипающих до температуры 300°C, % объем., не менее
45
4. Испытания на медной пластине
выдерживает
5. Массовая доля фактических смол при тридцатидневном хранении, мг/100 см<sup>3</sup>
12000
6. Массовая доля общей серы, %, не более
1,0
7. Содержание свободной воды, %, не более
отсутствует
Таблица 3
Свойства пеногасителя
Качественные показатели
Внешний вид
Вязкая прозрачная жидкость от бесцветной до светло-желтого цвета без механических примесей (допускается опалесценция)
Вязкость условная при 20°C
80-160
Реакция среды (pH водной вытяжки)
6-8 (нейтральная)