Битумный состав
Формула / Реферат
1. Битумный состав, содержащий битумный компонент и блоксополимер, который содержит по меньшей мере два блока диена, имеющего сопряженные двойные связи, и по меньшей мере два блока моновинилароматического углеводорода и имеет обобщенную формулу
C1 - - Б1 - - C2 - - Б2,
где Б1 - блок полимеризованного диена, имеющего сопряженные двойные связи и содержащего по меньшей мере 50 мол.% изопрена, имеющий кажущуюся молекулярную массу от 180000 до 400000, C1 и C2 - блоки полимеризованного моновинилароматического углеводорода со средневесовой молекулярной массой 12000-40000, а Б2 - блок полимеризованного диена, имеющего сопряженные двойные связи и содержащего по меньшей мере 50 мол.% изопрена, имеющий кажущуюся молекулярную массу от 15000 до 60000; при этом отношение W масс Б1 к Б2 находится в интервале 3,0-12,0, а содержание полимеризованного моновинилароматического углеводорода - в интервале от 10 до 35 мас.%.
2. Битумный состав по п.1, отличающийся тем, что каждый из полимерных блоков Б1 и Б2 содержит по меньшей мере 80 мол.%, предпочтительно по меньшей мере 99 мол.% изопрена.
3. Битумный состав по п.1, отличающийся тем, что каждый из полимерных блоков C1 и С2 содержит по меньшей мере 80 мол.%, предпочтительно по меньшей мере 99 мол.% стирола.
4. Битумный состав по п.1, отличающийся тем, что полимерный блок Б1 имеет кажущуюся молекулярную массу от 250000 до 350000.
5. Битумный состав по п.1, отличающийся тем, что каждый из полимерных блоков C1 и C2 имеет молекулярную массу от 20000 до 35000.
6. Битумный состав по п.1, отличающийся тем, что отношение W масс находится в интервале от 4,0 до 8,0, предпочтительно составляя 6,0.
7. Битумный состав по п.1, отличающийся тем, что содержит из общей массы битумного состава от 70 до 95 мас.% битумного компонента и от 30 до 5 мас.% блоксополимера.
8. Битумный состав по п.1, отличающийся тем, что битумный компонент имеет проникающую способность менее чем 300 дмм при 25шС.
9. Блоксополимер, который содержит по меньшей мере два блока диена, имеющего сопряженные двойные связи, и по меньшей мере два блока моновинилароматического углеводорода и имеет обобщенную формулу
C1 - - Б1 - - C2 - - Б2,
где Б1 - блок полимеризованного диена, имеющего сопряженные двойные связи и содержащего по меньшей мере 50 мол.% изопрена, имеющий кажущуюся молекулярную массу от 180000 до 400000, C1 и С2 - блоки полимеризованного моновинилароматического углеводорода со средневесовой молекулярной массой 12000-40000, а Б2 - блок полимеризованного диена, имеющего сопряженные двойные связи и содержащего по меньшей мере 50 мол.% изопрена, имеющий среднюю (кажущуюся) молекулярную массу от 15000 до 60000; при этом отношение W масс Б1 к Б2 находится в интервале 3,0-12,0, а содержание полимеризованного моновинилароматического углеводорода - в интервале от 10 до 35 мас.%.
10. Применение битумного состава, заявленного в п.1, в качестве покрытия.
11. Самоклеющаяся плоская черепица, содержащая подложку или основу, на которые нанесен состав, заявленный в п.1.
12. Пленочное покрытие на кровельном картоне, содержащее подложку или основу, на которые нанесен состав, заявленный в п.1.
Текст
006756 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к битумным составам, имеющим хорошие высоко- и низкотемпературные свойства. Указанные свойства сохраняются с течением времени, обеспечивая улучшенный расчетный срок службы при применении, например, в компонентах мягкой кровли. Эти позитивные свойства реализуются за счет применения термопластичного эластомерного блоксополимера с определенными структурой и молекулярной массой. Уровень техники Из патента США 4405680 известны кровельные плитки (плитки черепицы), обладающие улучшенной гибкостью при низких температурах. Плитки содержат гибкую подложку, изготовленную пропитыванием стекловолоконной ткани смесью непродутого асфальта (или битума) и блоксополимера моноалкенильного арена с диеном, имеющим сопряженные двойные связи. Указанная подложка покрыта смесью битума, продутого воздухом, и наполнителя. Из патента США 5308676 известно разогреваемое кровельное рулонное пленочное покрытие, содержащее армированную подложку. Подложка пропитана и покрыта битумным составом, который содержит битумный компонент и, в качестве возможного варианта, дегидрогенизированный блоксополимер моноалкенильного ароматического углеводорода с диолефином, имеющим сопряженные двойные связи. На одну из сторон подложки нанесен битумный состав, содержащий битумный компонент и гидрогенизированную форму этого же блоксополимера. Из патента США 5051457 известен состав, предназначенный для применения в рулонных устройствах мягкой кровли, использующих пленочное покрытие. В расчете на 100 частей он содержит: а) приблизительно от 93 до 87 частей битумного компонента, имеющего проникающую способность при 25 С менее приблизительно 125 дмм (декамиллиметров), и б) от приблизительно 7 до приблизительно 13 частей гидрогенизированного блоксополимера моноалкенильного ароматического углеводорода с диолефином, имеющим сопряженные двойные связи. Указанный блоксополимер до гидрогенизации имеет "контурную молекулярную массу" (т.е. молекулярную массу, измеренную вдоль контура молекулы полимера - contour arm molecular weight, см. указанный патент США 5051457) от приблизительно 105000 до приблизительно 140000, а содержание полистирола приблизительно от 25 до 37%. Из патента США 5130354 известен битумный состав, включающий в себя битумный компонент и полимер в виде диолефина, имеющего сопряженные двойные связи и, в качестве функциональных групп, силан или кислоту. Указанный состав можно применять для пропитывания и покрывания армированной подложки рулонных кровельных пленочных покрытий. Из патента США 4904713 известен битумный состав, содержащий битум, а также высокоэластичный и, возможно, гидрогенизированный блоксополимер, включающий в себя по меньшей мере два алкенильных ареновых блока А и по меньшей мере один блок Б, который представляет собой диен с сопряженными двойными связями. Кроме того, в состав входит моноалкенильный ареновый полимер,среднечисленная молекулярная масса которого по отношению к этому же параметру для полимерных блоков А находится в интервале 0,25-2. Битумный состав имеет отличные эластичность, гибкость и адгезионные свойства, что делает его особенно пригодным для применения в кровельных покрытиях. Из патента США 5447775 известен битумный кровельный состав, особенно полезный для покрывания и/или пропитывания рулонного кровельного пленочного покрытия. По отношению к суммарной массе блоксополимера и битума состав включает в себя от 2 до 10 мас.% блоксополимера винилового ароматического углеводорода с диеном, имеющим двойные сопряженные связи, а в расчете на 100 частей указанного блоксополимера - от 25 до 300 мас.ч. смолы, смешивающейся с конечным блоком и имеющей температуру размягчения выше 10 С. Остаток представляет собой битумный материал. Из патента США 5718752 известен битумный состав, содержащий битумный компонент и радиальный блоксополимер стирола с бутадиеном. Обобщенная формула этого сополимера имеет вид(Б 1 - - C - - Б 2)nY,где Б 1 - блок полибутадиена со средневесовой молекулярной массой в интервале от 2000 до 8000, С блок полистирола со средневесовой молекулярной массой 10000-30000, Б 2 - блок полибутадиена со средневесовой молекулярной массой от 40000 до 100000, Y - многофункциональный сшивающий агент, a n целое число от 3 до 6. Такой модифицированный полимером битумный состав имеет улучшенную технологическую вязкость и, следовательно, улучшенную обрабатываемость. Из патента США 6133350 известен безмасляный битумный состав, содержащий битумный компонент в количестве от 80 до 98 мас.% и безмасляную смесь в количестве от 2 до 20 мас.%. Указанная смесь включает в себя блоксополимер винилового ароматического углеводорода с диеном, имеющим двойные сопряженные связи и, возможно, гидрогенизированным, в количестве от 20 до 90 мас.%, обладающий низкой вязкостью аморфный полиолефин в количестве от 10 до 70 мас.% и сажу в количестве от 0,1 до 20 мас.%. Состав можно применять для производства однослойных пленочных покрытий, широко используемых в кровельной промышленности. Из патента США 5854335 известен битумный состав, включающий в себя битумный компонент и блоксополимер диена, имеющего сопряженные двойные связи, с моновинилароматическим углеводородом. Содержание винила в указанном блоксополимере составляет по меньшей мере 25 мас.% от обще-1 006756 го количества диена, а содержание диблока равно по меньшей мере 25 мас.% или менее. Диблок имеет среднюю (кажущуюся) молекулярную массу в интервале от 100000 до 170000. Этот состав в особенности пригоден для применения в компонентах мягкой кровли. Из патента Канады 1225177 известен битумный состав, обладающий улучшенной стабильностью и содержащий (а) 100-30 мас.% смеси (1) 40-99 мас.% битумного компонента, имеющего при 25 С проникающую способность (в декамиллиметрах) менее 800, (2) 0,1-50 мас.% блоксополимера, имеющего по меньшей мере один термопластичный моноалкенильный ареновый полимерный блок А и по меньшей мере один высокоэластичный блок Б диена, имеющего сопряженные двойные связи, и (3) 0,1-10,0 мас.% диблоксополимера полистирол-поли(этиленпропилен). На долю наполнителя (б) приходится 0-70 мас.% состава. Таким образом, известно применение перечисленных выше блоксополимеров (обычно обозначаемых термином "стирольные блоксополимеры") в битумных составах, и в частности в битумных составах для мягкой кровли. В кровельной промышленности модифицированные битумные пленочные покрытия обычно наносят посредством нагрева открытым пламенем или разглаживания горячего битума или асфальта. Оба способа могут обеспечить прочный и водонепроницаемый шов между перекрывающимися покрытиями. Однако при процедуре разглаживания возникают проблемы, касающиеся здоровья и запаха, а нагрев создает опасность возгорания. Успешно развивается применение наносимых холодным образом клеев на основе растворителей, но в этом направлении все еще существуют ограничения, связанные с проблемами летучих органических соединений и длинными периодами отверждения. Растущий спрос на самоклеющиеся кровельные пленочные покрытия, отчасти инициируемый страховыми компаниями и законодательством с целью увеличения безопасности рабочих-монтажников, стимулирует применение самоклеющихся битумных кровельных пленочных покрытий, которые можно наносить без использования нагрева пламенем, горячего битума или холодных клеев на основе растворителей. Хотя существуют определенные региональные различия, первосортные самоклеющиеся кровельные составы обычно состоят из следующего набора компонентов: битум/асфальт, смесь различных стирольных блоксополимеров (например, стирол-бутадиен-стирол, далее именуемый СБС, стирол-изопренстирол, далее именуемый СИС, и стирол-бутадиен, далее именуемый СБ), смола, повышающая клейкость, нафтеновое масло, оксидированный битум и наполнитель. Вопрос о том, какие компоненты применять и в каком количестве, отчасти решается, исходя из требований к конечному продукту. Однако самым важным моментом здесь является сильная зависимость от типа применяемого битума или асфальта. В добавление к требованиям, предъявляемым к тем же высокотемпературным характеристикам обычных пленочных покрытий, для самоклеющихся смесей существует дополнительное требование. Оно заключается в том, что эти смеси должны сохранять клейкость при самых низких температурах нанесения. Это более жесткое требование к характеристикам в широком температурном интервале обычно влечет за собой усложнение составов. Три самые важные характеристики самоклеющихся составов сводятся к следующим: стойкость к деформации, клейкость при низких температурах и стойкость к отклеиванию. Первые две характеристики являются, в первую очередь, реологическими требованиями, в то время как последняя характеризуется адгезионной и когезионной прочностью. Для стандартных небитумных смесей существуют реологические модели, однако, если главным компонентом является асфальт, такие модели не применимы. Исследования последних лет фокусируются на упрощении составов и, таким образом, на облегчении их приготовления, в том числе в случае кровельного картона. Сущность изобретения Довольно неожиданно был разработан самоклеющийся битумный состав, удовлетворяющий названным противоречивым требованиям. Таким образом, в рамках настоящего изобретения предлагается битумный состав, который содержит битумный компонент и блоксополимер, включающий в себя по меньшей мере два блока диена,имеющего сопряженные двойные связи, и по меньшей мере два блока моновинилароматического углеводорода. Общая формула этого сополимера имеет видC1 - - Б 1 - - С 2 - - Б 2,где Б 1 - блок полимеризованного диена, имеющего сопряженные двойные связи и содержащего по меньшей мере 50 мол.% изопрена, причем блок имеет среднюю (кажущуюся) молекулярную массу от 180000 до 400000, C1 и C2 - блоки полимеризованного моновинилароматического углеводорода со средневесовой молекулярной массой 12000-40000, a Б 2 - блок полимеризованного диена, имеющего сопряженные двойные связи и содержащего по меньшей мере 50 мол.% изопрена, причем блок имеет среднюю (кажущуюся) молекулярную массу в интервале от 15000 до 60000. При этом отношение W массы Б 1 к массе Б 2 находится в интервале от 3,0 до 12,0, а содержание полимеризованного моновинилароматического углеводорода - в интервале от 10 до 35 мас.%. Кроме того, в рамках настоящего изобретения предлагается блоксополимер, включающий в себя по меньшей мере два блока диена, имеющего сопряженные двойные связи, и по меньшей мере два блока моновинилароматического углеводорода. Общая формула этого сополимера имеет вид С 1 - - Б 1 - - С 2 - - Б 2,-2 006756 где Б 1 - блок полимеризованного диена, имеющего сопряженные двойные связи и содержащего по меньшей мере 50 мол.% изопрена, причем блок имеет среднюю (кажущуюся) молекулярную массу в интервале от 180000 до 400000, C1 и C2 - блоки полимеризованного моновинилароматического углеводорода со средневесовой молекулярной массой 12000-40000, а Б 2 - блок полимеризованного диена, имеющего сопряженные двойные связи и содержащего по меньшей мере 50 мол.% изопрена, имеющий среднюю (кажущуюся) молекулярную массу от 15000 до 60000. При этом отношение W массы Б 1 к массе Б 2 находится в интервале от 3,0 до 12,0, а содержание полимеризованного моновинилароматического углеводорода- в интервале от 10 до 35 мас.%. Далее, в рамках настоящего изобретения предлагается применение битумного состава по настоящему изобретению в качестве покрытия, а также самоклеющиеся кровельные плитки (плитки плоской черепицы) или пленочные покрытия на кровельном картоне, содержащие подложку или основу, на которую наносят битумный состав по настоящему изобретению. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения Использованный в настоящем описании термин "средняя (кажущаяся) молекулярная масса" означает молекулярную массу полимера за исключением самого полистирола, измеренную посредством гельхроматографии (гельпроникающей хроматографии) с применением полистирольных калибровочных стандартов согласно документу ASTM (American Society for Testing Materials) 3536. Что касается блоксополимера, перечень пригодных диенов с сопряженными двойными связями,кроме изопрена, включает, например, 1,3-бутадиен, 2,3-диметил-1,3-бутадиен, 1,3-пентадиен, 1,3-гексадиен и другие соединения, имеющие от 4 до 8 атомов углерода. Можно применять также смесь таких диенов с изопреном. Желательно, чтобы блоки диенов, имеющих сопряженные двойные связи, содержали по меньшей мере 80, а предпочтительно по меньшей мере 99 мол.% изопрена. Аналогичным образом перечень пригодных моновинилароматических углеводородов включает в себя стирол, о-метилстирол, п-метилстирол, п-трет-бутилстирол, 2,4-диметилстирол, -метилстирол,винилнафталин, винилтолуол и винилксилол или их смеси. Предпочтительно, чтобы блоки полимеризованного моновинилароматического углеводорода приготавливались из стирола или из смеси, содержащей по меньшей мере 80 мол.% стирола, причем первый вариант представляется более желательным. Эти блоки могут содержать небольшие количества мономеров, отличающихся от диенов с сопряженными двойными связями, в частности моновинилароматические углеводороды, при условии, что характер полимерных блоков существенно не изменится. Особо предпочтительны блоксополимеры поли(стирол-изопрен-стирол-изопрен), далее именуемые СИСИ-полимерами. Для получения баланса указанных выше свойств важно также, чтобы блоксополимеры удовлетворяли требованиям, касающимся молекулярной массы каждого полимерного блока. Так, для Б 1 предпочтительна средняя (кажущаяся) молекулярная масса в интервале от 250000 до 350000. Аналогичным образом предпочтительно, чтобы средневесовая молекулярная масса каждого из полимерных блоков C1 и C2 составляла 20000-35000. Далее, полимерный блок Б 2 имеет предпочтительную среднюю (кажущуюся) молекулярную массу в интервале от 30000 до 52500. Предпочтительно, чтобы отношение W массы Б 1 к массе Б 2 лежало в интервале от 4,0 до 8,0, причем наиболее предпочтительное значение приблизительно равно 6,0. Наконец, величина предпочтительного содержания моновинилароматического углеводорода лежит в интервале от 15 до 30 мас.%, наиболее предпочтительно от 20 до 25 мас.%. Описанные выше блоксополимеры обычно приготавливают посредством анионной полимеризации. Приготовление блоксополимеров хорошо известно специалистам в данной области и описано, например,в патентах США 3265765, 3231635, 3149182, 3238173, 3239478, 3431323, Re. 27145. Все эти документы введены в настоящее описание посредством ссылок на них. Оно описано также во многих справочниках, включая "Thermoplastic Elastomers, a comprehensive review" (1987); ed. N.R. Legge, G. Holden,H.E. Schroeder; Hanser publishers. Подобные полимеры описаны также в патенте Германии 3737439. Блоксополимеры, пригодные для использования в качестве модификаторов в битумных составах согласно настоящему изобретению, предпочтительно приготавливают хорошо известным способом полной последовательной полимеризации, при необходимости комбинируя ее с повторным инициированием. Но можно использовать также хорошо известный способ ассоциирования. Представляется, что блоксополимер, примененный в качестве модификатора в битумном составе по настоящему изобретению, может быть новым, т.е. настоящее изобретение распространяется также на полимер как таковой. Битумный компонент, присутствующий в битумных составах согласно настоящему изобретению,может иметь природное происхождение или представлять собой битум, полученный из минерального масла. В качестве такого компонента можно применять также нефтяные пеки, полученные в результате крекинг-процесса, и каменноугольную смолу, а также смеси различных битумных материалов. Примерами пригодных компонентов являются дистиллированные или "нефтяные" битумы, осадочные, например пропановые, битумы, продутые битумы, например битумы, оксидированные каталитическим образом("Multiphate"), а также их смеси. Перечень других пригодных битумных компонентов включает в себя смеси одного или нескольких указанных битумов с наполнителями (разжижителями), такими как нефтя-3 006756 ные экстракты, имеющие, например, ароматическую природу, дистилляты или осадки. Пригодны также смеси такого рода с маслами. К пригодным битумным компонентам ("нефтяным" или "разжиженным" битумам) относятся вещества такого рода, имеющие значение проникающей способности при 25 С менее 400 дмм, причем обычно предпочтителен интервал 50-250 дмм. Таким образом, можно применять довольно твердые битумы с проникающей способностью от 60 до 70 дмм, однако, в общем случае наиболее удобным для применения будет нефтяной или дистиллированный битум, обладающий проникающей способностью в интервале от 150 до 250 дмм. Можно применять как смешивающиеся, так и несмешивающиеся битумы. Желательно, чтобы полимерный модификатор присутствовал в битумном составе в количестве от 5 до 30 мас.% (относительно общей массы битумного компонента и блоксополимера), более предпочтительно от 6 до 15 мас.%. При необходимости битумный состав может содержать также и другие ингредиенты, в частности такие, которые могут потребоваться для запланированного конечного использования. Такими наполнителями могут быть, например, летучая зола, опилки, кремнистые наполнители, такие как силикаты,тальк, известковые наполнители, такие как карбонат кальция, сажа. Можно вводить и какие-либо другие компоненты, в том числе смолы, масла, стабилизаторы или ингибиторы горения. Содержание таких наполнителей и прочих компонентов может составлять величину в интервале от 0 вплоть до 80 мас.% в расчете на массу смеси. Конечно, если это целесообразно, в битумный состав по изобретению можно включать также и другие полимерные модификаторы. Полезные низко- и высокотемпературные свойства смесей полимер-битум по настоящему изобретению обеспечивают таким смесям существенное преимущество в тех случаях применения, когда смеси подвергаются воздействию внешних погодных условий, в частности при применении в составе мягкой кровли, например в качестве компонента самоклеющихся плиток плоской черепицы или пленочных покрытий на кровельном картоне. Полезность небольшой вязкости при высокой температуре, в первую очередь, заключается не только в том, что появляется возможность более легкой обработки смесей полимер-битум. Важно также, что они обладают способностью включить в себя большее количество наполнителя, прежде чем будет достигнута максимально допустимая технологическая вязкость. Это приводит к удешевлению продукта в приложениях, для которых характерно применение наполнителей. Битумные составы могут также найти применение в мощении, изготовлении основы ковров, в покрытиях и т.п. К другим приложениям, в которых полимеры по изобретению можно применять сами по себе, относятся звукоизоляция, склеивающие, уплотняющие и покрывающие составы и/или составы, амортизирующие вибрации. Следующие далее примеры приводятся только в иллюстративных целях и не ставят своей задачей ограничение изобретения приводимыми конкретными реагентами и количествами. Эксперимент Общая процедура приготовления полимера А. Полимеры, входящие в блоксополимер по настоящему изобретению, приготовили следующим образом. 2,59 кг стирола при 50 С добавили к 120 кг сек-бутилциклогексана, после чего добавили 94,2 ммоля сек-бутиллития. Реакция завершилась через 40 мин. Далее в течение 10 мин добавили 15,49 кг изопрена. Повысили температуру реагирующей смеси до 70 С. Позволили полимеризации протекать при этой температуре в течение 85 мин. После этого в течение 3 мин добавили вторую порцию стирола с массой 2,51 кг. Позволили полимеризации протекать при 60 С в течение 15 мин, после чего в течение 3 мин добавили вторую порцию изопрена с массой 2,58 кг. Дали возможность изопрену прореагировать до конца, после чего добавили этанол в количестве, достаточном для завершения полимеризации. После охлаждения реакционной смеси, чтобы стабилизировать систему, добавили препарат IONOL в количестве 0,6 мас.% в расчете на массу полимера. Посредством отгонки паром выделили продукт в виде белых крошек. Этот полимер А типа СИСИ имеет следующие характеристики: молекулярная масса (кг/моль) C1=28,0, Б 1=247,4, С 2=28,1 и Б 2=40,2; содержание полстирола (PolyStyrene Content - PSC) (мас.%)=22,W=6,2. Полимер согласно изобретению сопоставлен с контрольными полимерами, приведенными в табл. 1. Она содержит также сведения о дополнительных компонентах битумного состава. СБС 1 СБС 2 СБ СИСKRATON D1184, разветвленный блоксополимер на основе стирола и бутадиена, часто применявшийся в качестве модификатора битума в покрывающих смесях для кровельного картона,на дорогах, а также при покрывании труб; имеет PSC 30 мас.%KRATON D КХ-219, экспериментальный разветвленный блоксополимер на основе стирола и бутадиена, имеющий содержание стирола, повышенное до приблизительно 40 мас.%, и PSC 30 мас.%KRATON D1118, смесь 20/80 СБС/СБ блоксополимера на основе стирола и бутадиена; имеетKRATON D1163, линейный блоксополимер на основе стирола и изопрена; имеет PSC 15 мас.%-4 006756 Масло Смола Битум А Битум Б Битум В Битум Г Нафтеновое масло, N965 EDELEX фирмы Shell Смола, повышающая клейкость, HERCOTAC 205 фирмы Eastman РХ 200, битум с низким (7 мас.%) содержанием асфальтенов и высокой смешиваемостью с полимерами; состоит из пропанового битума в количестве 65% и экстракта Bright Furfural в количестве 35% В 250, Ex Neste (Швеция) В 200, ESSO/Nynas 50/50 (Германия) В 160, Total (Франция) Приготовление битумных составов. Составы, описанные в табл. 2, приготавливали с помощью смесителя Silverson L4R, обеспечивающего большие сдвигающие усилия. Нагревали битум до 160 С и последовательно добавляли полимер(полимеры) и/или другие добавки. При перемешивании увеличивали температуру до 180 С за счет энергии, подводимой от смесителя. Перемешивание при этой температуре продолжали до момента получения гомогенной смеси, определенного посредством флуоресцентной микроскопии. Образцы для испытания на адгезию. Кровельные листы для испытания на адгезию (отслаивание) (T-Peel ASTM D1876-93) изготовили,нанеся 55 г состава на подложку, имеющую размер 230 мм х 160 мм х 1,5 мм, и наложив сверху слой сложного полиэфира в качестве носителя. Покрытый кремниевой бумагой образец поместили в гидравлический пресс и подвергли давлению при 140 С в течение 5 мин с нагрузкой 67,5 кН. После периода охлаждения, продолжавшегося 10 мин, на другую сторону носителя поместили вторую прокладку с дополнительными 55 г смеси. Повторное приложение давления сформировало искусственный кровельный лист толщиной 3 мм. Полученный таким образом лист отрезали от его подложек. Для испытания T-Peel из листа вырезали образец размером 25 х 200 мм. Способы испытания. С помощью стандартного анализа смеси определили проникающую способность при 25 С, температуру размягчения, вязкость, стойкость к деформации и холодный изгиб по стандартам DIN (F. de Bats,Analysis of the DIN flow test and cold bending test for water proofing membranes, "green cover" issue of ShellInternational Petroleum Company Limited). Испытание на Т-отслаивание. Адгезионные характеристики композиции, предназначенной для самосклеивания, определили посредством сваривания двух пленочных покрытий одинакового состава с последующим разделением их в Т-конфигурации с помощью прибора для испытания на растяжение. Усилие (Н/25 мм), необходимое для разделения покрытий, представляет собой меру прочности адгезионного связывания. Прочность адгезионного связывания определяли при 5 и 21 С. Условия для первого варианта обеспечивали, помещая пленочные покрытия в холодильник по меньшей мере на 12 ч и сваривая их сразу же после удаления из холодильника с немедленным проведением испытания на Т-отслаивание. Образцы,сваренные при комнатной температуре, до испытания на отслаивание выдерживались в течение по меньшей мере 12 ч. При обеих температурах сваривание осуществляли десятикратной прокаткой пленочных покрытий под нагрузкой 1,0 кг. По длине 50 мм склеивание предотвращали, покрывая концы покрытий кремниевой бумагой. Испытания на Т-отслаивание проводили с помощью прибора Instron 4501, предназначенного для тестов на растяжение. Свободные концы зажимали в тисках, а затем разделяли с постоянной скоростью смещения 254 мм/мин согласно документу ASTM D1876-93 (Annual book of ASTM standards, Volume 15.06, Standard test method for peel resistance of adhesives (T-peel test), ASTM D1876-93). Для быстрого связывания, в особенности при низких температурах сваривания (10 С), важным параметром продукта является клейкость пленочных покрытий. В настоящем исследовании она количественно не анализировалась, а ее характеристики оценивались вручную. Количественные данные такого рода можно получить с помощью стандартных испытаний на адгезивность, таких как проба Поликена и кольцевая клейкость. Анализ НАСА (насыщенные соединения-ароматические соединения-смолы-асфальтены) в широком смысле определяет химический состав битума. В рамках анализа НАСА присутствующие в битуме асфальтены сначала отделили от мальтенов осаждением в n-гептане. Затем гравиметрически определили содержание асфальтенов. Смолы, ароматические соединения и насыщенные вещества, остающиеся в мальтеновой фракции, отделили и оценили количественно посредством жидкостной хроматографии под высоким давлением ("Rapid Bitumen Analysis by High Pressure Chromatography", ConstructionBuildingMaterials, Vol. 6,3, 1992). Полученные результаты. Самоклеющееся покрытие должно одновременно иметь хорошие клейкость и адгезионную прочность, чтобы его можно было "уложить и забыть", причем в особенности при пониженных температурах. Однако, к сожалению, приемлемые с коммерческой точки зрения стирольные блоксополимеры, обеспе-5 006756 чивающие эти свойства, применительно к компонентам мягкой кровли проявляют недостаточную стойкость к деформации. В табл. 2 приведены результаты оценки различных стирольных блоксополимеров в контрольных битумах с проникающей способностью порядка 200. Эти оценки демонстрируют влияние типов полимеров и их смесей на адгезионные и реологические свойства, т.е. на температуру размягчения RB, стойкость к деформации по стандарту DIN и холодный изгиб. В таком практическом приближении стироловые блоксополимеры СБС 1 и СБС 2 на основе бутадиена (обычно применяющиеся в компонентах мягкой кровли) проявляют только хорошие реологические свойства, тогда как их адгезионная прочность довольно низка, особенно при низкой температуре. СИС-полимер обеспечивает отличную адгезию при низкой температуре, однако, его стойкость к деформации при 50 С недостаточна для нормального функционирования. Улучшенный баланс имеет место в случае смешивания СБС и СИС с целью комбинирования желаемых адгезионных и реологических свойств. Однако в этом случае адгезионная прочность при низкой температуре улучшается недостаточно. Добавление диблока СБ понижает стойкость к деформации и немного улучшает адгезию при низкой температуре. По причинам, описанным далее, адгезию увеличивает добавление нафтенового масла и смолы, повышающей клейкость. Для этой конкретной композиции получается хороший баланс свойств. К сожалению, при этом требуется шесть различных ингредиентов, которые усложняют обеспечение производственной безопасности. Удовлетворительный баланс между адгезионными свойствами и типичными реологическими характеристиками был получен при применении в битуме единичного блоксополимера по настоящему изобретению. Наблюдаемые результаты вполне сопоставимы с данными для смеси, содержащей несколько ингредиентов, но процесс изготовления в случае единичного полимера гораздо проще. Таблица 2 Испытание на Т-отслаивание проводилось согласно документу ASTM D1876-93. Воздействие битума на рабочие характеристики. Битумные составы для устройств мягкой кровли представляют собой смеси вполне определенных компонентов. Важнейшим компонентом в смеси, наносимой на самоклеющиеся кровельные картоны,является битум или асфальт. Хотя в первом приближении компоненты асфальта можно подразделить на насыщенные соединения, ароматические соединения, смолы и асфальтены (НАСА), его можно рассматривать также как смесь сложных молекул, имеющих различные длину, полярность и структуру, причем эти свойства зависят от состава и консистенции сырой нефти, обрабатываемой для получения применяемого нефтепродукта. В данном случае присутствует слишком много неопределенных параметров, что не позволяет назвать асфальт четко определенным ингредиентом с точки зрения состава. Данные о влиянии асфальта на качество самоклеющейся смеси представлены в табл. 3. Эти результаты характеризуют адгезионные свойства, прочность при отслаивании Т-Рееl и клейкость для блоксополимера по настоящему изобретению в различных коммерчески приемлемых типах асфальта. Кроме того,с целью получения данных по составу битумов по ним был проведен анализ НАСА.-6 006756 Таблица 3 Воздействие асфальта на адгезионные характеристики при введении 14 мас.% полимера Влияние асфальта на клейкость и прочность при отслаивании при низкой температуре выявлено, в частности, для битума Г (см. табл. 1). К сожалению, соотношение и содержание компонентов асфальта не объясняют и не проясняют обнаруженные различия. Не существует четкой связи между содержанием асфальтенов или ароматических компонентов и адгезионными свойствами смесей, содержащих различные типы битума. Однако необходимо отметить, что результаты анализа НАСА не дают какой-либо информации о молекулярных массах и распределении молекулярных масс различных компонентов, хотя такие данные являются важным фактором по отношению к растворяющей способности и смешиваемости битума с точки зрения модификации полимеров. Кроме того, описанные выше оценки получены только для блоксополимера согласно изобретению. Чтобы исключить возможность того, что замеченные выше явления происходят именно из-за битума Г, а не вследствие отрицательных свойств указанного блоксополимера, оценочные исследования были проведены для смесей, типичных по отношению к самоклеющемуся адгезиву в битуме Г. Результаты этих оценок представлены в табл. 4. Полученные результаты показывают, что блоксополимер согласно изобретению по своим характеристикам подобен сложным битумным составам, причем даже в тех случаях, когда применяют"трудный" битум. Таблица 4 Характеристики соединений для самоклеющегося адгезива в битуме Г-7 006756 Заключительные выводы Битумные составы, причем независимо от того, находятся они в форме смесей или покрытий для самоклеющихся компонентов мягкой кровли, часто относительно сложны вследствие множества требуемых компонентов. Каждый из этих компонентов играет важную роль в создании желаемого баланса рабочих характеристик, стойкости к деформации, клейкости при низких температурах и сопротивления разрыву связей. Проблема заключается в том, чтобы получить в одной смеси достаточную стойкость по отношению к подвижности молекул (т.е. стойкость к деформации) при высоких температурах, несмотря на то, что одновременное достижение удовлетворительных вязкостных свойств и подвижности молекул создает проблемы при низких температурах (в отношении адгезии). Хотя при определении состава смеси ингредиентов, предназначенных для использования, важны требования, предъявляемые к конечному продукту, большее значение играет природа применяемого битума или асфальта. Необходимо точно рассчитать композиции самоклеющихся смесей. С другой стороны, производство можно значительно упростить за счет использования единичного полимера, комбинирующего достаточные вязкостные и эластичные свойства в единичном СБС или СИС блоксополимере,предназначенном для такого применения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Битумный состав, содержащий битумный компонент и блоксополимер, который содержит по меньшей мере два блока диена, имеющего сопряженные двойные связи, и по меньшей мере два блока моновинилароматического углеводорода и имеет обобщенную формулуC1 - - Б 1 - - C2 - - Б 2,где Б 1 - блок полимеризованного диена, имеющего сопряженные двойные связи и содержащего по меньшей мере 50 мол.% изопрена, имеющий кажущуюся молекулярную массу от 180000 до 400000, C1 и C2 блоки полимеризованного моновинилароматического углеводорода со средневесовой молекулярной массой 12000-40000, а Б 2 - блок полимеризованного диена, имеющего сопряженные двойные связи и содержащего по меньшей мере 50 мол.% изопрена, имеющий кажущуюся молекулярную массу от 15000 до 60000; при этом отношение W масс Б 1 к Б 2 находится в интервале 3,0-12,0, а содержание полимеризованного моновинилароматического углеводорода - в интервале от 10 до 35 мас.%. 2. Битумный состав по п.1, отличающийся тем, что каждый из полимерных блоков Б 1 и Б 2 содержит по меньшей мере 80 мол.%, предпочтительно по меньшей мере 99 мол.% изопрена. 3. Битумный состав по п.1, отличающийся тем, что каждый из полимерных блоков C1 и С 2 содержит по меньшей мере 80 мол.%, предпочтительно по меньшей мере 99 мол.% стирола. 4. Битумный состав по п.1, отличающийся тем, что полимерный блок Б 1 имеет кажущуюся молекулярную массу от 250000 до 350000. 5. Битумный состав по п.1, отличающийся тем, что каждый из полимерных блоков C1 и C2 имеет молекулярную массу от 20000 до 35000. 6. Битумный состав по п.1, отличающийся тем, что отношение W масс находится в интервале от 4,0 до 8,0, предпочтительно составляя 6,0. 7. Битумный состав по п.1, отличающийся тем, что содержит из общей массы битумного состава от 70 до 95 мас.% битумного компонента и от 30 до 5 мас.% блоксополимера. 8. Битумный состав по п.1, отличающийся тем, что битумный компонент имеет проникающую способность менее чем 300 дмм при 25 С. 9. Блоксополимер, который содержит по меньшей мере два блока диена, имеющего сопряженные двойные связи, и по меньшей мере два блока моновинилароматического углеводорода и имеет обобщенную формулуC1 - - Б 1 - - C2 - - Б 2,где Б 1 - блок полимеризованного диена, имеющего сопряженные двойные связи и содержащего по меньшей мере 50 мол.% изопрена, имеющий кажущуюся молекулярную массу от 180000 до 400000, C1 и С 2 блоки полимеризованного моновинилароматического углеводорода со средневесовой молекулярной массой 12000-40000, а Б 2 - блок полимеризованного диена, имеющего сопряженные двойные связи и содержащего по меньшей мере 50 мол.% изопрена, имеющий среднюю (кажущуюся) молекулярную массу от 15000 до 60000; при этом отношение W масс Б 1 к Б 2 находится в интервале 3,0-12,0, а содержание полимеризованного моновинилароматического углеводорода - в интервале от 10 до 35 мас.%. 10. Применение битумного состава, заявленного в п.1, в качестве покрытия. 11. Самоклеющаяся плоская черепица, содержащая подложку или основу, на которые нанесен состав, заявленный в п.1. 12. Пленочное покрытие на кровельном картоне, содержащее подложку или основу, на которые нанесен состав, заявленный в п.1. Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2/6
МПК / Метки
МПК: C08F 297/04, C08L 95/00, C08L 53/02
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/9-6756-bitumnyjj-sostav.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Битумный состав</a>
Предыдущий патент: Способ изготовления блока солнечного элемента с использованием временной подложки
Следующий патент: Способ переработки газовых смесей с высоким содержанием диоксида серы
Случайный патент: Способ получения композиции катализатора полимеризации олефинов