RU1817703C - Способ получени битумной эмульсии и эмульгирующа добавка в эмульсию - Google Patents

Abstract

Использование: битумные эмульсии, эмульгаторы в битумных эмульси х, примен емые , например, в дорожном строительстве . Сущность изобретени : битумную эмульсию готов т смешением расплавленного битума с кислым водным раствором, содержащим эмульгирующую добавку. Добавка состоит из 40-50 мае. % алкилэфироп- ропилендиаминаформулы Р-0-(СН2)з-МН{СН2)з-МН2, где R - разветвленный алкил Cio-Ci7, и оксиэтилированно- го пропилендиамина (до 100%) формулы R1-NH-(CH2)3-NH(CH2)3-NQiQ.2, где R - линейный алкил Ci6-C2o; Qi и Qa - водород, группа -СН2-СН20Н или группа -СН2-СН2-0- СЙ2СН2-ОН, одинаковые или различные, при условии, что оба одновременно не  вл ютс  водородом. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 9 табл.

Description

Изобретение относитс  к аминосодер- жащим катионоактивным добавкам.

Цель изобретени  - разработка амино- содержащих катионоактивных добавок, жидких при комнатной температуре и стабильных при их длительном выдерживании при температурах, близких к 0°С. или при возврате в услови  комнатной температуры.

Эта цель достигаетс  с помощью композиции , включающей оксиалкилировэнный амин с алкил(простой эфир)амином.

В частности, предлагаетс  композици  следующего состава: диамин формулы

(изо-алкил Ci3)-0(CH2)3-NH(CH2)3NH2 в количестве 40-50 мае. % на смесь и диамин формулы

(н-алкил Ci8)-NH-(CH2)3-NH-(CH2)3- N(CH2-CH2-OH)2.

Такие композиции получают простым смешением при комнатной температуре оксиалкилированного амина и простого эфи- роамина, причем операци  осуществл етс  легче, когда эти вещества  вл ютс  жидкими при комнатной температуре или по крайней мере легко плав тс  при температурах, не превышающих 50°С; в жидком состо нии .они растворимы в других в любых соотношени х .

Простой эфироамин, согласно изобретению , получают конденсацией спирта с ак- рилонитрилом, гидрированием полученного простого эфиронитрила до простого эфиро- моноамина, затем повторной конденсацией этого продукта с акрилонитрилом и гидрированием простого эфироаминонитрила до простого эфиродиамина.

Изобретение относитс  к получению битумных эмульсий на основе указанной композиции , используемой в качестве эмульгатора. Кроме того, поскольку эта ком00

VJ о

О)

00

позици  хорошо растворима в водно-кислой среде, она образует стабильную водную фазу при получении битумной эмульсии. Водные растворы на основе этой композиции могут быть получены при комнатной или более низкой температуре, могут быть концентрированными и разбавленными, без признаков седиментации, и хран тс  в таком виде в течение длительного времени.

Использование при комнатной .температуре жидких фаз на основе композиций согласно изобретению позвол ет также добитьс  эмульгировани  твердых битумов на промышленных установках, работающих при атмосферном давлении.

.Изобретение по сн етс  следующим примерами (приведенные в примерах соединени  обозначены символами, которые даны в табл. 1; продукты примеров получены в лаборатории либо имеютс  в продаже; в последнем случае уточнены торговые наименовани  продуктов).

П р и м е р 1. В примере сравниваютс  физические характеристики различных соединений и продуктов согласно изобретению после выдержки при низких температурах. Осуществл ют, с одной стороны, опыт на замораживание-размораживание, в процессе которога содержащийс  в пробирке продукт подвергают интенсивному замораживанию путем погружени  в охлаждающую баню ацетон - сухой лед. Происходит понижение температуры внутри продукта; отмечают температуру Tf, при которой продукт затвердевает. Пробирку затем вынимают из охлаждающей бани и продукт оставл ют самопроизвольно нагреватьс  до температуры окружающей среды: тогда отмечают температуру Tdf, при которой наблюдают начало плавлени . С другой стороны, наблюдают за внешним видом продукта, хран щегос  в нормальных услови х температуры лаборатории, после выдержки 12 ч при 0°С и «после пролонгированной выдержки в течение 7 дней при 0°С. В табл. 2 дана характеристика некоторых представительных катионоак- тивных композиций..

Из анализа данных табл. 2 очевидно, что (простой эфир)амин и композиции на основе простого эфироамина и оксиалкилирован- ных аминов не только жидкие при комнатной температуре 0°С.

Пример 2. Характеристика продуктов при выдержке в атмосфере.

Наблюдают образование покрытых коркой соединений при выдержке на воздухе, что  вл етс  следствием образовани  кар- баматов и гидратов за счет реакции с углекислым газом и водой атмосферы. Это

вещества плохо определенного состава,  вл ющиес  одновременно твердыми и нерастворимыми в амине, из которого они происход т.

В табл. 3 представлены данные о внешнем виде некоторых катионоактивных композиций после выдержки в течение 24 ч на открытом воздухе.

Из данных табл. 3 следует, что устойчи0 вость к старению в атмосфере  вл етс  свойством оксиалкилированных аминов и (простых) эфироаминов с разветвленной цепью, и что композиции, содержащие заметные доли нестабильных катионоактив5 ных продуктов, остаютс  нестабильными в атмосфере.

Пример 3. Гомогенность водных составов катионоактивных аюиносодержа- щих соединений.

0 При промышленном использовании катионоактивных аминов необходимо обычно раствор ть их в воде. Если эти соединени  нерастворимы в воде, то прибегают к растворам солей аминов, обычно к хлоргидра5 там, которые сами по себе имеют . ограниченную растворимость.

В насто щем примере получают растворы с титром 5 кг аминопроизводного на 1 м3 раствора путем дисперпровани  катионо0 активной композиции в воде, предварительно доведенной до температуры около 60°С. Затем добавл ют торговую сол ную кислоту в количестве, достаточном дл  установлени  рН 2, после чего оставл ют раствор ох- /

5 лаждатьс  до комнатной температуры. Наблюдают растворы после выдержки в течение 24 ч.

Констатируют, что а л кил диамины типа ЖЭПДА всегда дают после охлаждени  му0 аровые растворы, которые могут выдел ть частично действующее начало в форме нерастворимых хлоргидратов; ЖЭПДА-2.0П дает мутные растворы с легким отстоем, тогда как растворы, реализуемые из компози5 ций согласно изобретению, так же как из их индивидуальных составл ющих, а именно оксилалкилированных аминов и 9 простых эфироаминов, всегда остаютс  прозрачными и, следовательно, абсолютно гомогенны0 ми.

Пример 4. Этот пример иллюстрирует стабильность эмульсий, полученных с использованием известных аминных соединений и предлагаемой композиции. Опыт

5 провод т с эмульси ми, получаемыми в гор чей воде с последующим добавлением кислоты.

В стакан емкостью 1л ввод т 500 мл воды при 60°С и при медленном перемешивании добавл ют 5 г аминопроизводного.

ЖЭПДА плавитс , дава  нестабильную эмульсию, котора  после прекращени  перемешивани  превращаетс  в масл нистые капли, всплывающие на поверхность.

ОПДА образует нестабильную эмуль- сию, в которой быстро образуютс  комки каучукообразного внешнего вида, более не диспергирующиес , даже при сильном перемешивании .

Композици , согласно изобретению об- разованна  60% ОПДА-1,5.0 и 4,% изо-Cis ОППДА, дает стабильную эмульсию, котора  не измен етс  во врем  продолжени  операции.

Пример 5. Получение на холоде растворов хлоргидратов алкиламинов, используемых в качестве дисперсионной фазы дл  получени  эмульсий дорожных битумов.

Получают растворы катионоактивных композиций с концентрацией 5 кг активного вещества на 1 т или 1 м раствора; эти растворы используют в качестве дисперсионных фаз дл  получени  эмульсий дорожного битума, однако в данном случае работают в отсутствие вс кого нагрева: диспергируют при осторожном перемешивании катионо- активную композицию в воде, вз той при комнатной температуре, .затем медленно добавл ют соответствующее количество торговой сол ной кислоты дл  того, чтобы рН фиксировалось при значении 2.

С ЖЭПДА операци  невозможна: диамин не диспергируетс , и последующее введение сол ной кислоты не дает улучшени  гетерогенности смеси.

С ЖЭПДА-2.0П получают приемлемую дисперсию аминосодержащей композиции в виде эмульсии; после добавлени  продажной сол ной кислоты (,18) по 7,5 л на 1 м дисперсии, рН 2, получают водную фазу , лишенную твердых или полутвердых частиц , но тем не менее очень мутную.

С N-АЛКИЭ диспергирование в холодной воде трудно осуществимо и неполно. Внешний вид массы медленно улучшаетс  после добавлени  11,25 л сол ной кислоты на 1 м . Получают достаточно гомогенную и прозрачную водную фазу только после 20 мин перемешивани .

С композицией согласно изобретению, включающей 50% ОПДА-2.0Э и 50% изо- Ci3 ОППДА, диспергирование в холодной воде немедленное, и после добавлени  7,5 л торговой сол ной кислоты на 1 м3 получа- ют практически мгновенно абсолютную жидкую водную фазу.

Таким образом, можно получать из композиций согласно изобретению катионоак- тивные растворы, готовые к

использованию, путем диспергировани  и солеобразовани , осуществл емых на холоде и в очень короткий срок.

Пример 6. Водные концентрированные растворы.

В данном примере иллюстрируетс  возможность получени  водных концентрированных растворов катионоактивных аминопроизводных согласно изобретению, которые остаютс  гомогенными и стабильными , в св зи с чем они могут мгновенно перекачиватьс  и мгновенно разбавл тьс  на холоде.

Готов т раствор, содержащий 125 кг на 1 м3 раствора, композиции, образованной 60% ОПДА-2,0 и 40% ИЗО-С13 ОППДА. Затем в стакан Бехера помещают 50 г указанной катионоактивной композиции, туда же выливают 400 мл воды при . При м гком перемешивании получают квазигомогенную моментальную дисперсию. После этого добавл ют 21,5 мл сол ной кислоты (d 1,18) и получают немедленно жидкий раствор, рН которого равно 2.

Повтор ют ту же операцию, однако на этот раз с водой при комнатной температуре; приход т к тому же самому результату.

Полученные растворы хран тс  неопределенно долго. Их можно разбавл ть, например , 24 объемами воды, подкисленной до рН 2; таким образом, из запасного раствора легко получают раствор с концентрацией 0,5% катионоактивных соединений, который имеет внешний вид, идентичный раствору близкой композиции примера 5. полученной пр мым путем.

Дл  сравнени  получают растворы той же самой концентрации 12,5%,+10°СЖЭП- ДАМ. При нагревании этот раствор остаетс  жидким во врем  его возврата к комнатной температуре и сохран етс  таковым еще 24 ч после получени , но осадок образуетс  спуст  48 ч. Приготовление раствора на холоде затрудн етс  началом гелеобразова- ни , которое исчезает с момента добавлени  кислоты; однако таким образом получаетс  мутный раствор, из которого выпадает осадок менее чем за 24 ч.

Пример 7. Пример иллюстрирует использование предлагаемой композиции дл  получени  эмульсий дорожных битумов. Готов т эмульсию дл  наружных покрытий с концентрацией 60% битума путем введени  в турбосмесмтель битума при 140°С и дисперсионной фазы, образованной сол нокислым раствором эмульгатора.

Определ ют следующие характеристики полученной эмульсии:

-рН;

- в зкость в,мм2/с (измерено согласно норме AFNORT 66-020);V

- удерживание ситом 0,630 мм, выраженное на тыс чу по отношению к эмульсии (согласно норме Центральной лаборатории мостов и шоссейных дорог, RLE AC.2.1965);

-средний диаметр частиц битума в мкм (измерено лазерным гранулометром, аппарат SILAS, модель 715); - .

- устойчивость при хранении в течение 7 дней (измерено по разнице содержание битума в % между двум  отборами, осуществленными соответственно на поверхности и в глубине емкости дл  хранени , согласно норме PFNORT 66-022);

- индекс разрушени  (согласно норме AFNORT 66-017);

- прилипание к силикатным мелким щебн м (грави м) (согласно норме AFNORT 66-018). . . .

В качестве эталона берут битумные эмульсии в зкостью 180-220, реализуемые с помощью водной фазы, нейтрализованной до рН 2 сол ной кислотой, и содержащие 600 кг битума и соответственно 1,5 и.2 кг ЖЭПДА на тонную эмульсии. Эти эмульсии представл ют собой продукты обычного приготовлени . Характеристики приготовленных в лаборатории продуктов даны в табл. 4.. : Эмульсии-реализуютс  с композици ми , такими, как СПДА-2.0Э + 40% ИЗО-С13 ОППДА.и ОПДА-2,0 + 50% ИЗО-С13 ОППДА. С помощью композиций согласно изобретению можно реализовать корректные битуминозные эмульсии дл  розлива. Катионоактивные свойства таких композиций сравнимы с аналогичными свойствами традиционных алкилпропилен диаминов.

Характеристики этих эмульсий даны в табл. 5.

Пример 8. Осуществл ют, как в примере 7, сравнение эмульсий, реализуемых с ЖЭПДА и с композицией Ci согласно изобретению, но в отличие от предыдущего примера используют водные фазы, которые сто ли 48 ч и из которых отбиралась только надосадочна  часть. Таким образом, имитируют промышленное получение исход  из водных фаз, приготовленных заранее, которые могут стареть за счет отделени  нерастворимых солей от эмульгатора.

Результаты представлены в табл. 6. Эмульси , полученна  с продуктом согласно изобретению, практически идентична эмульсии примера 7. Зато эмульси  с ЖЭПДА сильно разрушена и обладает очевидными признаками нестабильности: Значительное удерживание при прохождении

через 0,63 мм, сильна  декантаци  при хранении со следами разрушени , большой средний диаметр-и незначительный показатель разрушени , которые указывают на то,

что водна  фаза сильно обеднена действующим началом за счет седиментации;

П р и м е р 9. Дл  сравнени  осуществл ют эмульгированиё твердого битума в зкостью 40/50. Согласно обычным

требовани м при эмульгировании этого рода битума его довод т до температуры 160°С. В этих услови х дл  возможности применени  водных обычных фаз при обычно используемых температурах или температурах около 55°С необходимо эмульгировать под давлением 2 бар, при работе в одной и той же коллоидальной мельнице, путем кип чени  образующейс  эмульсии.

Получение эмульсии с помощью оборудовани , работающего под атмосферным давлением, требует, чтобы водна  фаза имела максимальную температуру 30°С. Реализаци  подобного с водной фазой не удалась

с ЖЭПДА. Зато эмульси , реализуема  с

композицией СИ согласно изобретению,

представл ет собой эмульсию с хорошими

характеристиками, сравнимыми с характе-:,

ристиками эмульсий, полученных из ЖЭПДА под давлением.

Результаты представлены в табл. 7. Пример 10. Готов т эмульсию с водной фазой, полученной путем разбавлени  концентрированного препарата. Ими-,

тируют услови  получени  эмульсии в установках, где осуществл ют простое разбавление приготовленных перед самым

употреблением эмульгирующих препаратов , заготовленных в концентрированной

форме. Целева  эмульси  представл ет собой 60%-ную эмульсию битума, приготовленную в обычных услови х, причем битум 180-220 нагрет до 135°С и водна  фаза находитс  при 55°С с 0,5% композиции Ci,

представленной либо обычно путем растворени  необходимого количества катионоак- тивной композиции в воде и подкислени , либо путем разбавлени  концентрированной композиции, приготовленной, как впримере 6, и использованной семью дн ми позже.

Полученные согласно тому или другому методу результаты эквивалентны. Метод де- концентрировани  мыла, изложенный выше , предпочтителен дл  приготовлени  эмульсий с помощью мобильных установок или устройств, расположенных в необходимых местах.

Результаты даны в табл. 8.

Пример 11. Имитируют приготовление с помощью водной фазы, реализуемое в установке, где процесс нагревани  затруднен при низкой температуре. Поэтому приготавливают и получают на холоде эмульгатор. Сравнивают эмульсию с 0,2% композиции Cz, такой, котора  реализована на холоде в примере 5 и используетс  также на холоде, причем остающийс  битум, как и ранее, используетс  при его обычной темпе- ратуре 135°С, с эмульсией того же состава, реализуемой в стандартных услови х.

Результаты даны в табл. 9.

Операци , реализуема  в этих услови х, при низкой температуре водной фазы, по- звол ет приготовить эмульсию приемлемого качества.

Ф о р м у л а и з о б р е те н и  

Claims (6)

1. Способ получени  битумной эмуль-. сии путем одновременного смешени  в тур- босмесителе расплавленного битума с водным раствором, подкисленным сол ной кислотой до рН 2 и содержащим катионную эмульгирующую добавку на основе аминов, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  срока хранени  эмульсии в стабильном состо нии при нормальной и пониженной температуре, в качестве эмульгирующей добавки используют смесь пропилендиаминов при следующем соотно- шении компонентов: алкилэфиропропилен- диамин формулы

R-04CH2}3-NH{CH2)3-NH2, где R обозначает разветвленную алкильную цепь , в количестве 40-50 мае, % на смесь и оксиэтилированный пропилендиа- мин, вз тый в количестве - остальное до 100% и имеющий формулу: R1-NH4CH2)3- NH(CH2b-NQiQ.2, где RI - линейный алкил Ci6-C20, a Qi и Q2 представл ют собой водо- род или гидроксизтильную группу - СН2- СЙ20Н или гидроксиэтилоксиэтильную группу - СН2-СЙ2-0-СН2-СН2-ОН, одинаковые или различные при условии, что одновременно Qi и Q2 не  вл ютс  водородом, и при этом смешение ведут в интервале температур от температуры окружающей среды и до 60°С, использу  следующие количества , мае. %:

Битум60-65 Водный раствор с содержанием эмульгирующей добавки 0,2-0,5 Остальное.

2. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что в качестве оксиэтилированного пропилендиамина используют соединение формулы (н-алкил Cie}-NH-(CH2)3- NH(CH2bN(CH2CH20H)2.

3. Способ по п. 1. отличающийс  тем, что приготавливают концентрированный водный раствор эмульгирующей добавки , который разбавл ют водой до рабочей концентрации в период приготовлени  эмульсии,

4. Способ по п. 3, отличающийс  тем, что концентраци  добавки в водном растворе составл ет 125 кг на 1 м раствора.

5. Способ поп. 1, отличающийс  тем, что в битум ввод т водный раствор, содержащий эмульгирующую добавку и имеющий температуру окружающей среды.

6. Эмульгирующа  добавка дл  получени  битумной эмульсии, включающа  кати- оноактивные аминные соединени , отличающа с  тем, что, с целью повышени  стабильности добавки, устойчивости при пониженных температурах и увеличени  растворимости в сол нокислых водных растворах , в качестве аминных соединений она содержит смесь пропилендиаминов следующего состава: алкилэфиропропилендиа- мин формулы

R-ОЧС H2)3-N H(CH2)3-N N2. где R - разветвленна  алкильна  цепь Cto- Ci7. в количестве 40-50 мае. % на смесь и оксиэтилированный пропилендиамин в количестве - остальное до 100%, имеющий формулу

R1-NH-(CH2)3-NH(CH2)3-NQiQ2,

где R1 - линейный алкил . a Qi и Q2 представл ют собой водород или гидрокси- этильную группу - СН2-СН20Н, или гидро- ксизтилоксиэтильную / группу - СН2-СН2-0-СН2-СН2-ОН, одинаковые или различные при условии, что одновременно каждый из заместителей не  вл етс  водородом .

Таблица1

Продолжение табл. 1

ОПДА-1,503 ОПДА-2,003 ОПДА - 2,5 ОЭ - ЖЭПДА- 1,50П

ОПДАМ

ЖЭПДА

Н-С13 ОППДА

ИЗО-С13-ОПДА N-алкиз

Олеилпропилендиамины, оксиэтилированные

соответственно 1,5; 2,0; 2,5 моль окиси этилена;

(дл  ОРДА 2,0 - ОЭ вз т Dlnoramox 02 ОЭ фирмы СЕСА С.А.)

Жирный эфир пропилендиамина, оксйпропилированный 2

моль пропиленоксида (Динорам SL фирмы СЕСА С.А.)

М-Олеил-М-метил-пропилендиамин

N-Жирный эфир N-метил-пропилендиамина

N-Тридецилоксипропил-пропмлендиамин (смесь тридецили пентадецил- оксипропил-пропилен-диамина (Kenograd

С13ИС15)

Изотридецилоксипропил-пропиЛен-диамин Алкил-имидазолин-амин (эмульэамин L-60 фирмы СЕСА)

Продукт

ОПДА2.0Э

ЖЭПДА 2.0 П

ОПДА 2,0 Э 50%;

изо-С13 ОППДА

изо-013 ОППДА 50%

ЖЭПДА1.50П

N-алкиз

ОПДАМ

ЖЭПДА

Таблица 2

ТаблицаЗ

Внешний вид

Неизменившийс 

Очень мутна  жидкость и осадок Корка на поверхности Очень толста  корка на поверхности и осадок

Продолжение табл. 3

Та бл и ц а 4

Таблица 5

Таблица 6

15

1817703

16 Таблица 7

Таблица 8

Таблица 9