Получение кровельных битумов на основе стирола и низкомолекулярного полиэтилена

В мире существуют множества технологий по получению кровельных материалов, однако не все они являются экономичными, а качество получаемых материалов не всегда лучше. Поэтому целью нашей работы было создание добавки из дешевых материалов, улучшение основных свойств получаемого битума и снижение его себестоимости.

В основе получения добавки лежит процесс сополимеризации. В качестве исходных материалов для получения модифицирующей добавки были выбраны низкомолекулярный полиэтилен и стирол.

Данный выбор сырья обосновывается тем, что на предприятии «Газпром нефтехим Салават» эксплуатируется установка получения полиэтилена высокого давления и одной из проблем этой установки является переработка отходов. Дело в том, что на внутренних стенках труб скапливаются отложения в виде низкомолекулярного полиэтилена, который на данный момент не нашел применения в производстве. Но несмотря на это НМПЭ обладает полезными свойствами, например, при компаундировании он хорошо растворяется, распределяется по сырью и образует прочную структуру. Также НМПЭ является модифицирующим веществом и его наличие в композиции обеспечивает хорошие свойства получаемого битума. Выбор стирола обосновывается его химическими свойствами, несмотря на неприятный едкий запах, он хорошо сополимеризуется с различными мономерами, легко растворяется и придает получаемому битуму влагостойкость.

Сополимеризация стирола с низкомолекулярным полиэтиленом была исследована и ранее, доказано, что выходы сополимеров возрастают с увеличением доли НМПЭ в исходной смеси, это объясняется высокой реакционной способностью низкомолекулярного полиэтилена. Также увеличивается вязкость растворов сополимеров с повышением доли НМПЭ в исходной смеси [1].

Нами были получены два вида добавок (таблица 1), различающиеся как температурой ведения процесса, так и температурой размягчения.

Таблица 1 – Виды добавок

Опытным путем было определено оптимальное процентное содержание добавки, которое составило 7%.

Для каждого вида были выявлены зависимости температуры размягчения от времени компаундирования. Данные представлены на рисунке 1.

Время компаундирования, мин

КиШ=62    КиШ=84

Рисунок 1 – График зависимости температуры размягчения от времени компаундирования.

Данные образцы прошли все требуемые лабораторные испытания, указанные в ГОСТ 9548-74 для кровельных материалов. Было определено, что добавка с температурой размягчения 62 оС (I вид) наилучшим образом подходит для получения кровельного битума марки БНК 90/30. Основные физико-химические свойств битума, модифицированного добавками представлены в таблице 2.

Таблица 2- Физико-химические свойства битума, модифицированного добавкой

После получения данной марки была рассчитана ее себестоимость с учетом компонентов добавки, цена за тонну составила 11 480 руб. в то врем как ориентировочная себестоимость модифицированных битумов составляет 15 до 18 тыс.руб./т [2].

Таким образом при модифицировании битума I добавкой:

• -увеличивается его температура размягчения;

  -увеличивается значение пенетрации;

• -снижается потеря массы после перегрева;

  -рационально используется отход производства полиэтилена высоко-

• го давления;

  -снижается себестоимость.