МАСТИЧНАЯ БИТУМНО-ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ АНТИКОРРОЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ
MASTIC BITUMEN-POLYMER COMPOSITION FOR ANTICORROSION COATINGS AND METHOD OF ITS PRODUCTION

Область применения изобретения: промышленное получение мастичных битумных композиций для защиты от коррозии стальных трубопроводов, предназначенных для транспортировки газа, нефти, воды и других жидкостей, а также металлических резервуаров и нефтехранилищ, промышленно-гражданского строительства, производства гидроизоляционных материалов. Получаемые мастичные битумные материалы с улучшенными техническими характеристиками имеют широкий диапазон применения в различных областях народного хозяйства, обладают технологичностью в производстве и применении.
Известны различные битумо-полимерные мастики, в состав которых входят различные добавки: эластомеры, термоэластопласты, минеральные наполнители, пластификаторы, адгезивы и т.д. В зависимости от назначения и требуемых характеристик их соотношения могут быть различными. Способы введения компонентов и распределение их в битуме, соотношение компонентов определяют качество и область применения мастичных композиций, а также технологичность производственного процесса их получения. Распространение получило лишь ограниченное количество разработок: полимерно-битумные мастики горячего применения МБР-Г-90, МБР-Г/Шм-75, ТУ 5775-002-11149403-97; резинобитумные композиционные мастики МРБК-И/Д, ТУ 2384-003-40010445-2000; битумно-полимерный материал RU 2248381; АСМОЛ ТУ 4859-001-05111644-95; ТРАНСКОР RU 2192578, применяемые в дорожном и гражданском строительстве, а также для антикоррозионной защиты нефтегазопроводов.
Наиболее близкой по технической сущности является битумно-полимерная мастика ТРАНСКОР по патенту RU 2192578, включает битум, термоэластопласт и пластификатор, при этом в качестве термоэластопласта использован дивинилстирольный термоэластопласт, в качестве битума использована смесь битумов БНД 60/90 и БНИ-4 или БН 30/70, а в состав мастики дополнительно введен модификатор, при следующем составе компонентов, мас.%:
битум БНД 60/90 10-50,
битум БНИ-4 40-80 или битум БН 30/70 40-80,
SBS модификатор дивинилстирольный термоэластопласт ДСТ 30Р-01 1-10,
пластификатор индустриальное масло И40А 1-6,
модификатор каучук ПБН ТУ 38103641-98 1-7.
Недостатками битумно-полимерной мастики по патенту RU 2192578 являются присутствие масла в качестве пластификатора в несвязанном виде, разжижающего материал, снижающего температуру размягчения, и в дальнейшем при эксплуатации, под воздействием кислородно-озоновой деструкции окисляется и усыхает и тем самым теряет свои изначальные физико-химические свойства и эксплуатационные характеристики. Для мастики характерна тенденция к старению под воздействием кислорода.
Целью настоящего изобретения является повышение гарантированного срока эксплуатации металлических конструкций и нефтегазопроводов, достигаемого эффективной антикоррозионной защитой, путем повышения адгезии мастики к металлу и устойчивости к воздействию влаги и кислорода за счет введения в мастичную битумно-полимерную композицию ингибиторов коррозии.
Это достигается путем применения:
эластомеров - каучуков этиленпропиленового и этиленпропилендиенового, таких как СКЭПТ, ДССК 2525;
термоэластопластов, таких как ДСТ 30, ДСТ 30Р-01;
2
2 или 3
2
2
2
2-
2
2
2
4
2
4
n
2
ингибиторов коррозии, таких как диамины R-NH-(CH)NH, амидоаминов R-CO-NH-(CH)-NH-(CH)NH; полиэтиленполиамина NHCH(NHCH)NH, где n=1-5;
пластификатора - сульфированное талловое масло.
2
В сульфированном талловом масле присутствуют алкансульфокислоты R-SO-OH, что позволяет осуществлять при термической модификации контролируемое старение битумно-полимерной мастики, избавляющее ее от старения во время эксплуатации и потери качества технических свойств.
Присутствующие алкилсульфонаты в составе сульфированного таллового масла дополнительно влияют на поверхностно-активные свойства мастики, что увеличивает способность материала к смачиванию обрабатываемой поверхности и усилению адгезии.
Задача настоящего изобретения решается получением битумно-полимерной мастики, состоящей из смеси нефтяного битума, эластомера, термоэластопласта, ингибитора коррозии и пластификатора, и по способу получения реализуется методом измельчения исходных компонентов на коллоидных мельницах для физико-химического совмещения ингредиентов состава, компаудирования в реакторах, химической модификации в активаторе в следующих соотношениях мас.ч.:
Нефтяной битум БНД 60/90 по ГОСТ 22245-90 - от 85 до 95 включ.;
Эластомеры: СКЭПТ - 40, 60 по ТУ 38.103252-92, ДССК 2525 по ТУ 38.40387-2007 - от 1,5 до 5 включ.;
Термоэластопласт ДСТ 30P-01 по ТУ 38.40327-98 - от 2,0 до 4,5 включ.;
Пластификатор - сульфированное талловое масло марки ХТМ, ЛТМ по ТУ 13-0281078-119-89 - от 1,0 до 4,0 включ.;
Игибитор коррозии - полиэтиленполиамин по ТУ 2413-214-00203312-2002 - от 0,2 до 3,5 включ.
Технология получения мастичной битумно-полимерной композиции заключается в следующем.
1.1. Гранулированный эластомер и термоэластопласт смешивают с битумом и подают на коллоидную мельницу для получения гомогенизированной смеси.
1.2. Полученную смесь подают в реактор с мешалкой, который имеет рубашку для обогрева, поддерживают температуру от 110 до 120°C включ.
1.3. Затем подают ингибитор коррозии через объемный мерник. Производится компаундирование с помощью мешалки в горизонтальном направлении в течение 40-60 мин.
1.4. После этого вводят пластификатор дозирующим насосом и проводят компаундирование в течение 90 минут.
1.5. Включают насос, который производит перемешивание смеси в вертикальном направлении, подавая смесь с нижней части реактора в верхнюю. Одновременно проводят перемешивание смеси в горизонтальном направлении мешалкой реактора. Происходит перемешивание нижних и верхних слоев смеси. Перемешивание производится в течение 8 часов.
1.6. Во время прокачки смеси насосом она проходит устройство - активатор, с температурой стенок от 160 до 170°C включ., где происходит химическое модифицирование реакционной смеси.
После отбора проб и проверки на соответствие заявленных показателей ТУ мастику подают на узел разливки в тару.
В зависимости от назначения битумно-полимерного мастики соотношения входящих компонентов меняются для достижения оптимальных характеристик. Температура размягчения является определяющим показателем для определения степени готовности материала и регулируется временем перемешивания, температурой ведения процесса. Физико-механические свойства битумно-полимерной мастики позволяют использовать ее для капитального ремонта инженерных сетей, трубопроводов, ямочного ремонта автодорог, а также для гидроизоляции и защиты от коррозии железобетонных и металлических конструкций, автомобилей и других объектов.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Соотношение входящих компонентов и состав получаемых битумно-полимерных материалов.
Пример 1
Таблица 1
Входящие компоненты
Количество, кг
Состав БПМ
Количество, мас.ч.
Эластомер СКЭПТ-40
20
Эластомер СКЭПТ-40
5,0
ДСТ 30Р-01
12
ДСТ 30Р-01
3,0
Битум БНД 60/90
356
Битум БНД 60/90
89
Талловое масло
8
Талловое масло
2
Полиэтиленполиамины
4
Полиэтиленполиамины
1
ИТОГО
400
100
Пример 2
Таблица 2
Входящие компоненты
Количество кг
Состав БПМ
Количество, мас.ч.
Эластомер СКЭПТ-40
16,4
Эластомер СКЭПТ-40
4,1
ДСТ 30Р-01
18,0
ДСТ 30Р-01
4,5
Битум БНД 60/90
340
Битум БНД 60/90
85,0
Талловое масло
16,0
Талловое масло
4,0
Полиэтиленполиамины
9,6
Полиэтиленполиамины
2,4
ИТОГО
400
100
Пример 3
Таблица 3
Входящие компоненты
Количество кг
Состав БПМ
Количество, мас.ч.
Эластомер ДССК 2525
6
Эластомер ДССК 2525
1,5
ДСТ 30Р-01
6,8
ДСТ 30Р-01
1,7
Битум БНД 60/90
376
Битум БНД 60/90
95,0
Талловое масло
6,4
Талловое масло
1,6
Полиэтиленполиамины
0,8
Полиэтиленполиамины
0,2
ИТОГО
400
100
Пример 4
Таблица 4
Входящие компоненты
Количество кг
Состав БПМ
Количество, мас.ч.
Эластомер СКЭПТ-60
18
Эластомер СКЭПТ-60
4,5
ДСТ 30Р-01
8
ДСТ 30Р-01
2,0
Битум БНД 60/90
356
Битум БНД 60/90
89,0
Талловое масло
4
Талловое масло
1,0
Полиэтиленполиамины
14
Полиэтиленполиамины
3,5
ИТОГО
400
100
Таблица 5
Таблица основных технических показателей битумно-полимерного материала
Наименование показателя
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Прототип
Температура размягчения, Т°C, по КиШ
98
100
93
91
75
Глубина проникания иглы, 0,1 мм, при +25°C
24
26
21
25
20
Гибкость на брусе радиусом R=20 мм, °C
-28
-30
-20
-24
-
Температура хрупкости по Фраасу, °C
-35
-45
-24
-31
-20
Растяжимость, см, при +25°C
8,7
9,8
7,3
9,1
8
Характер отрыва
когезионный
когезионный
когезионный
когезионный
Когезионный
Прочность сцепления со сталью, МПа, при T=+20°C
0,6
1,1
0,3
0,7
0,2
Водопоглощение в течение 24 часов, % по массе
0,1
0,1
0,1
0,1
0,2
Переходное электросопротивление покрытия (сталь-грунтовка-слой мастики без обертки) при температуре плюс 23±2°C, Ом·м<sup>2</sup>,
10<sup>9</sup>
10<sup>9</sup>
10<sup>9</sup>
10<sup>9</sup>
10<sup>9</sup>
исходного покрытия после 1000 часов выдержки в 3% растворе NaCl при температуре плюс 60±2°C.
10<sup>7</sup>
10<sup>7</sup>
10<sup>7</sup>
10<sup>7</sup>
10<sup>7</sup>