專利名稱：制備瀝青-橡膠組合物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備防潮建筑材料的領(lǐng)域，更確切地說，涉及制備瀝青-橡膠組合物的方法，它在施工中可用于建筑物的密封和防水。
為了預(yù)防有接縫的建筑物在水和氣候因素的作用下過早地損壞，必須給它們作防潮處理。在此情況下，防潮材料應(yīng)當能夠承受相當于材料極限延伸率的變形而不被破壞，它還應(yīng)具備彈性、高的軟化溫度、高的斷裂強度和高的粘結(jié)強度。
在世界上的施工實踐中，廣泛利用以石油瀝青和彈性材料(包括橡膠)為基料的組合物為上述材料。
制備瀝青-橡膠組合物的已知方法是將石油瀝青加熱至180℃，接著向其中加入增塑劑和粉碎的硫化橡膠，攪拌該混合物直至獲得最終產(chǎn)品(В.Г.Мику
ъский ио.
.фпгоВский主編，《СпраВочник Πо к
еям и к
еящим мастикам В Строите
ъстве》，1984，Стройиэдат(москва)，152頁)。
按這種方法制得的組合物由石油瀝青、粉碎的硫化橡膠和增塑劑組成，其原料組分的比例如下(重量%)石油瀝青81～90粉碎的硫化橡膠5～12增塑劑5～7這種組合物含有作為增塑劑的裂解石油原料的液體產(chǎn)物，它們的60～90%是芳香烴類，該組合物的拉伸極限延伸率為50～100%，并且對各種材料表面的粘結(jié)強度不高(0.3～0.5兆帕)，同時也沒有足夠的彈性(為總變形量的5～10%)。
還有一種已知的制備瀝青一橡膠組合物的方法是將粉碎的硫化橡膠置于含增塑劑的瀝青中，在220～380℃下進行熱裂解，然后獲得最終產(chǎn)品(GB，C，1539116)。
用這種方法獲得的組合物由粉碎的硫化橡膠和石油瀝青組成，該石油瀝青含有作為增塑劑的下列物質(zhì)以溶劑凈化礦物油時獲得的提取物，或者裂解精制煤油時的重餾分，或者煤焦油的蒸餾產(chǎn)物，或者制備瀝青時的中間產(chǎn)物，該組合物的原料組分比例如下(重量%)粉碎的硫化橡膠1～50含增塑劑的石油瀝青50～99但是這種方法能耗大并且易爆炸，這是因為在高于250℃時熱裂解粉碎的硫化橡膠會形成易爆和易燃的產(chǎn)物，因而在實施這種方法時必須有專門的設(shè)備，以保證安全的工作條件。
用這種方法也不能獲得具有高的軟化溫度、高彈性和高極限延伸率的組合物。
例如，用這種方法制備的組合物的軟化溫度為61～65℃，彈性為總變形量的10～20%，極限延伸率為166～200%。
另一種已知的制備瀝青-橡膠組合物的方法是將石油瀝青、粉碎的硫化橡膠和增塑劑一起混合并加熱至175～185℃，然后再向所獲的混合物中加入結(jié)構(gòu)形成添加劑并獲得最終產(chǎn)品的組合物(SU，A，487101)。
用這種方法制備的組合物由石油瀝青、粉碎的硫化橡膠、增塑劑和結(jié)構(gòu)形成添加劑組成。這時，組合物含有溚油瀝青和石棉，它們分別作為增塑劑和結(jié)構(gòu)形成添加劑。該組合物原料組分比例如下(重量%)石油瀝青20～70粉碎的硫化橡膠10～50溚油瀝青1～24石棉5～24用上述方法不能獲得具有高極限延伸率、高粘結(jié)強度、高彈性、高軟化溫度和高斷裂強度的組合物。
用這種方法制備的組合物的極限延伸率為98～230%，對混凝土的粘結(jié)強度為0.08～0.49(兆帕)，軟化溫度為69～81℃，斷裂強度為0.4～0.57(兆帕)。
本發(fā)明的一個目的是簡化制備瀝青-橡膠組合物的工藝。另一個目的是制備具有高極限延伸率、高粘結(jié)強度、高軟化溫度、高彈性和高斷裂強度的瀝青-橡膠組合物。
為達到上述目的，在制備瀝青-橡膠組合物時采用如下方法將石油瀝青、粒徑小于5mm的粉碎的硫化橡膠和增塑劑混合并加熱到175℃以上，接著往所獲混合物中加入結(jié)構(gòu)形成添加劑并獲得最終產(chǎn)品。按照本發(fā)明，還包括這樣的方法，即將石油瀝青和粒徑小于5mm的粉碎的硫化橡膠的混合物加熱并在220～250℃下保持一段時間，然后加入增塑劑和結(jié)構(gòu)形成添加劑。
在將上述瀝青和橡膠的混合物在220～250℃下保持一段時間后，再往其中加入增塑劑就可保證維持增塑劑的增塑性能，并形成了使橡膠有效地增塑的條件。
所推薦的制備瀝青-橡膠組合物的上述方法的操作次序和規(guī)范，保證了在瀝青介質(zhì)中橡膠的部分分解，防止了混合物的燃燒。這就允許在不太高的勞動及能量的消耗下，在普通的工藝設(shè)備中以連續(xù)的工藝制得上述使用性能良好的瀝青-橡膠組合物。
此時，石油瀝青和粒徑小于5mm的粉碎的硫化橡膠在220～250℃下保持的最佳時間為1.5～3.5小時，因為在此情況下，瀝青-橡膠的組合物具有上述物理力學性能指標的最大值。
最好是先把石油瀝青、粒徑小于5mm的粉碎的硫化橡膠和增塑劑的混合物冷卻到40～70℃，然后再往其中加入結(jié)構(gòu)形成添加劑，因為這樣可以獲得具有較佳使用性能的瀝青-橡膠組合物，這些性能是軟化溫度、極限延伸率、粘結(jié)強度和斷裂強度，所說的斷裂是由于在粉碎的硫化橡膠結(jié)構(gòu)中較牢固的聯(lián)結(jié)發(fā)生了極小的破壞而引起的。
由本發(fā)明提出的制備瀝青-橡膠組合物的方法可按下述方式實施。
將石油瀝青和粒徑小于5mm的粉碎的硫化橡膠置于反應(yīng)器中混合并將其加熱到220～250℃。
在低于220℃時，不能形成硫化橡膠有效分解的條件，而在高于250℃時，會產(chǎn)生易爆和易燃的產(chǎn)物，這時在橡膠中最牢固的聯(lián)結(jié)將被破壞。
將上述瀝青和橡膠混合物加熱并保持220～250℃，再往其中加入增塑劑和結(jié)構(gòu)形成添加劑，并獲得最終產(chǎn)品。
如果先往上述混合物中加入增塑劑和結(jié)構(gòu)形成添加劑，然后再在220～250℃下加熱該混合物，則會使上述增塑劑和結(jié)構(gòu)形成添加劑發(fā)生分解。
可以使用按硫酸法由針葉類木材生產(chǎn)纖維素的副產(chǎn)品作為增塑劑，該副產(chǎn)品是在硫酸鹽液沉淀時析出的，它含有45～55%樹脂酸的鈉鹽和脂肪酸鈉鹽的混合物，或者使用真空分餾溚油時分離出溚油松香和脂肪酸餾分后的皂化殘余物作為增塑劑，它含有20～35%樹脂酸的鈉鹽和脂肪酸的鈉鹽的混合物。使用在由苯生產(chǎn)己內(nèi)酰胺的工藝中由環(huán)己酮制備己二酸的步驟所產(chǎn)生的副產(chǎn)品作為結(jié)構(gòu)形成添加劑，它含有11～22%己二酸的鈉鹽。
此時，上述瀝青、硫化橡膠、增塑劑和結(jié)構(gòu)形成添加劑應(yīng)取這樣的數(shù)量，即要保證在獲得的瀝青-橡膠組合物中各成分的重量比(瀝青∶橡膠∶增塑劑∶結(jié)構(gòu)形成添加劑)等于30～89∶10.0～60∶0.5～5∶0.5～5。
上述瀝青和橡膠的混合物保持在220～250℃下的最佳奔湮 .5～3.5小時，因為在這種情況下，瀝青-橡膠組合物具有上述使用性能指標的最大值。
最好是向已冷卻到40～70℃的上述瀝青、橡膠和增塑劑的混合物中加入結(jié)構(gòu)形成添加劑，因為這樣獲得的瀝青-橡膠組合物具有較高的軟化溫度、彈性、極限延伸率、粘結(jié)強度和斷裂強度，所說的斷裂是由于在橡膠結(jié)構(gòu)中較牢固的聯(lián)結(jié)發(fā)生了極小的破壞而引起的。
為了更好地理解本發(fā)明，列舉了下述方法的實施例。
實施例1向裝有攪拌器和溫度計并用油加熱的反應(yīng)器中裝入900克粘度為2×105泊的石油瀝青(為組合物總重量的30%)以及1800克通過破碎舊輪胎來獲得的，粒徑小于5mm的粉碎的硫化橡膠(為組合物總重量的60%)，將它們混合，再加熱到250℃并保持3.5小時，然后向該混合物中加入用硫酸法由針葉類木材生產(chǎn)纖維的副產(chǎn)品作為增塑劑，該副產(chǎn)品是在硫酸鹽液沉淀時析出的，它含有55%樹脂酸的鈉鹽和脂肪酸的鈉鹽的混合物，加入量為150克(為組合物總重量的5%)，將所得的混合物冷卻至60℃，并向其中加入在由苯生產(chǎn)己內(nèi)酰胺的工藝中由環(huán)己酮制備己二酸的步驟所產(chǎn)生的副產(chǎn)品作為結(jié)構(gòu)形成添加劑，它含有11%己二酸的鈉鹽，加入量為150克(為組合物總重量的5%)，其密度在20℃時為11.8克/厘米3;干殘渣38%;pH＝11。
攪拌所獲的混合物直到獲得最終產(chǎn)品。
用所獲的瀝青-橡膠組合物制成試樣并對它們進行了極限延伸率、對混凝土的粘結(jié)強度、彈性、軟化溫度和斷裂強度幾種試驗。
試驗結(jié)果列于下列表中。
實施例2用類似于實施例1的方法來制備瀝青-橡膠組合物并對其進行試驗，只是所用原料的組分如下(重量%)粘度為0.5×106泊的石油瀝青 59.5粒徑小于5mm的粉碎的硫化橡膠35.0增塑劑-上述生產(chǎn)纖維素的副產(chǎn)品，含有45%樹脂酸的鈉鹽和脂肪酸的鈉鹽的混合物2.75上述的結(jié)構(gòu)形成添加劑，含有22%己二酸的鈉鹽2.75對所獲組合物的試驗結(jié)果列于下列表中。
實施例3用類似于實施例1的方法來制備瀝青-橡膠組合物并對其進行試驗，只是所用原料的組分如下(重量%)粘度為0.5×106泊的石油瀝青 89.0
粉碎的硫化橡膠(粒徑小于5mm)10.0增塑劑-上述生產(chǎn)纖維素的副產(chǎn)品，含有50%樹脂酸的鈉鹽和脂肪酸的鈉鹽的混合物0.5上述的結(jié)構(gòu)形成添加劑，含有15%己二酸的鈉鹽0.5對所獲組合物的試驗結(jié)果列于下列表中。
實施例4用類似于實施例1的方法來制備瀝青-橡膠組合物并對其進行試驗，只是所用原料的組分如下(重量%)粘度為1.1×106的石油瀝青 47粉碎的硫化橡膠(＞緞∮ mm)47增塑劑-在真空分餾溚油時分離出溚油松香和脂肪酸餾分后獲得的皂化殘余物，含有20%的樹脂酸鈉鹽和脂肪酸鈉鹽的混合物3上述的結(jié)構(gòu)形成添加劑，含有17%己二酸的鈉鹽3對所獲組合物的試驗結(jié)果列于下列表中。
實施例5用類似于實施例1的方法來制備瀝青-橡膠組合物并對其進行試驗，只是所用原料的組分如下(重量%)粘度為3×106泊的石油瀝青 47粉碎的硫化橡膠(粒徑小于5mm)47
增塑劑-上述生產(chǎn)纖維素的副產(chǎn)物，含有50%樹脂酸的鈉鹽和脂肪酸的鈉鹽的混合物3上述的結(jié)構(gòu)形成添加劑，含有20%己二酸的鈉鹽3對所獲組合物的試驗結(jié)果列于下列表中。
實施例6用類似于實施例1的方法來制備瀝青-橡膠組合物并對其進行試驗，只是所用原料的組分如下(重量)粘度為3×106泊的石油瀝青 47粉碎的硫化橡膠(粒徑小于5mm)47增塑劑-上述皂化殘余物，含有35%樹脂酸的鈉鹽和脂肪酸的鈉鹽的混合物4上述結(jié)構(gòu)形成添加劑，含有22%己二酸的鈉鹽2對所獲組合物的試驗結(jié)果列于下列表中。
實施例7用類似于實施例1的方法來制備瀝青-橡膠組合物并對其進行試驗，只是所用原料的組分如下(重量)粘度為1.1×106泊的石油瀝青 47粉碎的硫化橡膠(粒徑小于5mm)47增塑劑-上述生產(chǎn)纖維素的副產(chǎn)物，含有52%樹脂酸的鈉鹽和脂肪酸的鈉鹽的混合物0.4
結(jié)構(gòu)形成添加劑，含有20%己二酸的鈉鹽5.6對所獲組合物的試驗結(jié)果列于下列表中。
實施例8用類似于實施例1的方法來制備瀝青-橡膠組合物并對其進行試驗，只是所用原料的組分如下(重量%)粘度為1.1×106泊的石油瀝青 47粉碎的硫化橡膠(粒徑小于5mm)47增塑劑-上述皂化殘余物，含有35%樹脂酸的鈉鹽和脂肪酸的鈉鹽的混合物5.6上述的結(jié)構(gòu)形成添加劑，含有17%己二酸的鈉鹽0.4對所獲組合物的試驗結(jié)果列于下列表中。
實施例9向安裝有攪拌器和溫度計并用油加熱的反應(yīng)器中裝入1410克(為組合物總重量的47%)粘度為2×105泊的(在25℃下)并已加熱到220℃的石油瀝青，并裝入1410克(為組合物總重量的47%)通過破碎舊輪胎獲得的粉碎的硫化橡膠(粒徑小于5mm)，將它們混合，再加熱到220℃并保持3.5小時。然后加入90克(為組合物總重量的3%)上述生產(chǎn)纖維素的副產(chǎn)物作為增塑劑，它含有55%樹脂酸的鈉鹽和脂肪酸的鈉鹽的混合物，并加入90克(為組合物總重量的3%)上述的結(jié)構(gòu)形成添加劑，它含有22%己二酸的鈉鹽。
攪拌所得的混合物直至獲得最終產(chǎn)品。
把用所推薦的方法制得的瀝青-橡膠組合物制成試樣并對它們進行了下述試驗極限延伸率、對混凝土的粘結(jié)強度、軟化溫度、彈性和斷裂強度。
對所獲組合物的試驗結(jié)果列于下列表中。
實施例10瀝青-橡膠組合物的組分、它的制備和試驗方法均類似于實施例9。在實驗中，石油瀝青和粉碎的硫化橡膠的混合物被加熱至235℃，并在上述溫度下保持3.5小時。
對所獲組合物的試驗結(jié)果列于下列表中。
實施例11瀝青-橡膠組合物的組分、它的制備和試驗方法均類似于實施例9。在實驗中，石油瀝青和粉碎的硫化橡膠的混合物被加熱至250℃，并在該溫度下保持3.5小時。
對所獲組合物的試驗結(jié)果列于下列表中。
實施例12瀝青-橡膠組合物的組分、它的制備和試驗方法均類似于實施例9。在實驗中，石油瀝青和粉碎的硫化橡膠的混合物被加熱至235℃，并在該溫度下保持2.5小時。
對所獲組合物的試驗結(jié)果列于下列表中。
實施例13瀝青-橡膠組合物的組分、它的制備和試驗方法均類似于實施例9。在實驗中，石油瀝青和粉碎的橡膠的混合物被加熱至235℃并保持1.3小時。
對所獲組合物的試驗結(jié)果列于下列表中。
實施例14
瀝青-橡膠組合物的組分、它的制備和試驗方法均類似于實施例9。在實驗中，石油瀝青和粉碎的硫化橡膠的混合物被加熱至250℃并保持3.5小時，加入增塑劑并將該混合物冷卻至70℃，然后加入結(jié)構(gòu)形成添加劑。對所獲組合物的試驗結(jié)果列于下列表中。
實施例15瀝青-橡膠組合物的組分、它的制備和試驗方法均類似于實施例9。在實驗中，石油瀝青和粉碎的硫化橡膠被加熱至250℃并保持3.5小時，加入增塑劑并將該混合物冷卻至55℃，然后加入結(jié)構(gòu)形成添加劑。
對所獲組合物的試驗結(jié)果列于下列表中。
實施例16瀝青-橡膠組合物的組分、它的制備和試驗方法均類似于實施例9。在實驗中，石油瀝青和粉碎的硫化橡膠被加熱至250℃并保持3.5小時，加入增塑劑并將該混合物冷卻至40℃，然后加入結(jié)構(gòu)形成添加劑。
對所獲組合物試驗結(jié)果列于下列表中。
序號組合物性能實施例12345612345678120℃時的極限延伸率，%64076066088088086020℃時對混凝土的粘結(jié)強度，兆帕0.971.090.841.070.970.963軟化溫度，℃1289292979796430℃時的彈性，%52574964686650℃時的斷裂強度，兆帕1.040.920.960.980.940.91續(xù)表序號實施例78910111213141910111213141516151080048050053047041088021.020.820.820.800.830.810.681.0031278810290878894984534648495448406751.000.910.680.760.760.720.630.93
續(xù)表實施例序號典型現(xiàn)有技術(shù)15161171819190092010521.021.080.113969581465682350.960.970.權(quán)利要求
1.制備瀝青--橡膠組合物的方法，包括將石油瀝青、粒徑小于5mm的粉碎的硫化橡膠和增塑劑混合并加熱至175℃以上，繼而向所獲混合物中加入結(jié)構(gòu)形成添加劑并獲得最終產(chǎn)品，其特征在于首先將石油瀝青和粒徑小于5mm的粉碎的硫化橡膠混合，加熱該混合物并在220～250℃下保持一段時間，然后向所獲混合物中加入增塑劑和結(jié)構(gòu)形成添加劑。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于石油瀝青和粒徑小于5mm的粉碎的硫化橡膠的混合物在220～250℃下保持1.5～3.5小時。
3.如權(quán)利要求1、2的方法，其特征在于在向上述混合物中加入增塑劑并將其冷卻到40～70℃之后，再加入結(jié)構(gòu)形成添加劑。
4.如權(quán)利要求1～3的方法，其特征在于使用按硫酸法由針葉類木材生產(chǎn)纖維素的副產(chǎn)品作為增塑劑，該副產(chǎn)品是在硫酸鹽液沉淀時析出的，它含有45～55%樹脂酸的鈉鹽和脂肪酸的鈉鹽的混合物，或者使用真空分餾塔油時在分離出溚油松香和脂肪酸餾分后的皂化殘余物作為增塑劑，它含有20～35%樹脂酸的鈉鹽和脂肪酸的鈉鹽的混合物。
5.如權(quán)利要求1～4的方法，其特征在于使用在由苯生產(chǎn)己內(nèi)酰胺的工藝中由環(huán)己酮制備己二酸的步驟所產(chǎn)生的副產(chǎn)品作為結(jié)構(gòu)形成添加劑，它含有11～22%己二酸的鈉鹽。
全文摘要
本發(fā)明涉及制備建筑材料的領(lǐng)域。
文檔編號C08L15/00GK1037526SQ8810391
公開日1989年11月29日 申請日期1988年5月14日 優(yōu)先權(quán)日1988年4月28日
發(fā)明者伊果爾·尼古拉耶維奇·佩托霍夫, 根納德·尼古拉耶維奇·科茲洛夫, 佩特爾·尤西福維奇·圖馬?？?申請人:多斯托羅技術(shù)科學生產(chǎn)協(xié)會