ПОЛИМЕРБИТУМНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
POLYMER BITUMINOUS COMPOSITOIN

Изобретение относится к гидроизоляционным композициям, используемым при изготовлении рулонных кровельных материалов.
Известен рулонный кровельный гидроизоляционный материал на основе композиции из каучука СКЭПТ и полиэтилена низкой (или высокой) плотности. Эта композиция содержит каучук СКЭПТ - 14,74-19,28 мас.%, полиэтилен низкой (или высокой) плотности - 10,32-14,83 мас.%, технический углерод (37,74-37,96 мас.%), уголь (4,72-4,75 мас.%), парафиновое масло (25,94-26,69 мас.%), стеарин (0,3 мас.%), серу (0,27 мас.%), вулканизующую группу (0,97-0,98 мас.%) [Пат. США 5286798: МКИ С08K 3/00, С08L 23/6].
Недостатком известного рулонного кровельного гидроизоляционного материала является значительная стоимость вследствие необходимой вулканизации на стационарном технологическом оборудовании и высокой стоимости исходных компонентов (каучука СКЭПТ, высокоструктурированного технического углерода).
Известна полимерная композиция, включающая полиэтилен, нефтяной битум и модификатор, представляющий собой смесь отходов производства бутадиен-стирольных каучуков и смол (крошки БС-П), антиагломератора (талька) и антиоксиданта (нафтама-2). Содержание компонентов в известной полимерной композиции: полиэтилен - 15-30 мас.%, нефтяной битум - 20-40 мас.%, модификатор - 30-60 мас.% [А.с. SU 1761768 А1, МКИ 5 С08L 95/00, 1989].
Недостатком известной полимерной композиции является энергоемкость и длительность ее приготовления, т.к. изготовление композиции проводится в две стадии: на первой стадии вырабатывают модификатор (смешиваются отходы производства бутадиен-стирольных каучуков и смол, антиагломератор и антиоксидант); на второй осуществляется его смешение с полиэтиленом и нефтяным битумом.
Наиболее близкой к заявляемой является полимербитумная композиция, имеющая следующий состав: отходы производства бутадиен-стирольного каучука (27,78-34,84 мас.%), мел (8,71-13,88 мас.%), технический углерод (27,78-34,84 мас.%), серу (0,7-2,78 мас.%.) и отходы машинных масел (20,91-27,78 масс.%). [Шутилин Ю.Ф., Глебов Е.Н. Оптимизация рецептуры кровельных композиций / Каучук и резина, 1998, №3, с.44-46].
Известная полимерная композиция имеет низкий уровень прочностных показателей. Продукты окисления машинных масел являются инициаторами окислительных процессов, снижая срок эффективной эксплуатации покрытия. Кроме того, отходы машинных масел, мигрируя на поверхность кровельного материала, вымываются атмосферными осадками, загрязняя тем самым окружающую среду.
Изобретение решает задачу повышения прочностных характеристик, а также утилизации отходов промышленности синтетического каучука, снижения себестоимости продукции.
Технический результат заключается в повышении прочностных характеристик полимербитумной композиции и водостойкости, а также утилизации отходов промышленности синтетического каучука.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что полимербитумная композиция, включающая полимерную составляющую, мел, технический углерод, серу, пластификатор, согласно изобретению дополнительно содержит графит и стеариновую кислоту, в качестве полимерной составляющей используют недегазированные отходы производства бутадиен-нитрильного каучука, а в качестве пластификатора - битум, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Недегазированные отходы
производства
бутадиен-нитрильных каучуков
12,12-18,35
Битум
32,00-53,69
Технический углерод
10,74-19,2
Мел
13,33-20,18
Графит
5,37-12,80
Стеариновая кислота
0,61-0,92
Сера
1,21-1,84
Использование в качестве полимерной добавки недегазированных отходов производства бутадиен-нитрильных каучуков повышает прочностные характеристики композиции, каркасность формируемого профиля. Наличие низкомолекулярных продуктов в недегазированных отходах производства бутадиен-нитрильных каучуков обеспечивает хорошую перерабатываемость композиции на технологическом оборудовании.
Повышение водостойкости композиции достигается за счет использования недегазированных отходов производства бутадиен-нитрильных каучуков и битума.
Недегазированные отходы производства бутадиен-нитрильных каучуков выпускаются по ТУ 38.30324-2005; образуются в виде коагулюма при производстве бутадиен-нитрильных латексов и каучуков и представляют собой фракцию с содержанием свободного (остаточного) нитрила акриловой кислоты не более 0,2 мас.%; летучих веществ - не более 40 мас.% и с содержанием гель-фракции - не более 18 мас.%.
Предлагаемая полимербитумная кровельная композиция имеет высокие прочностные характеристики, низкое водопоглощение.
Результаты испытаний заявленной полимербитумной кровельной композиции приведены в таблице 1.
Таблица 1
Наименование
Показатели
Когезионная прочность, МПа
3,83-8,21
Анизотропия когезионной прочности
0,95-1,32
Относительное удлинение при разрыве, %
230-490
Водопоглощение, %
0,70-1,59
Пластичность
0,48-0,71
Получение полимербитумной кровельной композиции включает следующие операции. Недегазированные отходы производства бутадиен-нитрильных каучуков сушат до остаточной влажности не более 0,5 мас.%. Все составляющие дозируют. Недегазированные отходы производства бутадиен-нитрильных каучуков перемешивают с наполнителями, пластификатором, технологическими добавками. Смешение осуществляется на стационарном смесительном оборудовании (например, вальцы).
Пример 1.
Все составляющие дозируют на вальцы и перемешивают: недегазированные отходы производства бутадиен-нитрильных каучуков (17,09 мас.%), стеариновая кислота (ГОСТ 9419-78, 0,86 мас.%), серу (ГОСТ 127,2-93, 1,71 мас.%), битум, например, марки БН 70/30 (ГОСТ 6617-76, 34,18 мас.%), технический углерод, например, марки П 803 (ГОСТ 7885-86, 13,68 мас.%), графит, например, с размером частиц менее 0,4 мкм (13,68 мас.%). Общее время смешения 20 мин. Образцы для механических испытаний вырубают штанцевыми ножами из каландрованного листового материала.
Различные составы заявляемой композиции и ее свойства в сравнении со свойствами известной наиболее близкой к заявляемой по составу композиции представлены в таблицах 2 и 3.
Определение свойств заявляемой композиции проводят по следующим стандартам: относительное удлинение при разрыве - по ГОСТ 270-75; водопоглощение - по ГОСТ 2678-81; пластичность - по ИСО 7323-96.
Таблица 2
Составы композиций
Компоненты
Известная композиция, масс.%
Содержание компонентов (мас.%) в заявляемой полимерной композиции
1
2
3
4
5
6
Отходы производства бутадиен-стирольного каучука
30,49
-
-
-
-
-
-
Недегазированные отходы производства бутадиен-нитрильного каучука
-
17,09
17,70
14,60
14,18
13,42
12,74
Технический углерод
30,49
13,68
14,16
17,52
17,02
10,74
10,19
Мел
15,24
18,80
19,46
16,06
15,60
14,77
14,01
Графит
-
13,68
10,62
5,84
8,51
5,37
10,19
Битум
-
34,18
35,40
43,79
42,56
53,69
50,96
Стеариновая кислота
-
0,86
0,89
0,73
0,71
0,67
0,64
Сера
2,44
1,71
1,77
1,46
1,42
1,34
1,27
Отходы машинных масел
21,34
-
-
-
-
-
-
Таблица 3
Свойства композиций
Показатели
Известная композиция
Заявляемая полимерная композиция
1
2
3
4
5
6
Когезионная прочность, МПа
2,25
6,84
8,21
5,75
6,69
4,51
4,58
Относительное удлинение при разрыве, %
650
340
430
290
260
320
320
Водопоглощение за 24 часа при 23°С, %
1,09
0,87
0,77
0,89
0,97
0,80
0,78
Пластичность
0,82
0,53
0,51
0,62
0,59
0,68
0,71
Преимуществом заявляемого кровельного материала (в виде рулонов, листов) являются повышенные прочностные характеристики, эффективная утилизация недегазированных отходов производства бутадиен-нитрильных каучуков и снижение себестоимости продукции.