Смола для битума: Как правильно и из чего варить битум для заливки крыши гаража, какие нужны пропорции?

Содержание

Смола на битумные материалы — Справочник химика 21

    Сланцевый дестиллатный мазут хорошо смешивается с нефтяными мазутами и улучшает их качество (по температуре застывания). Так, например, дестиллатный мазут марки 12, смешанный с нефтяным мазутом марки М-20 в соотношении 1 1, снижает температуру застывания до —12°. Для народного хозяйства представляют интерес и остатки после переработки сланцевой смолы. После отбора от нее бензина, дизельного топлива и мазута получается готовый битум или битумный материал, который может быть применен и для других целей. В зависимости от глубины отбора дестиллатного мазута могут быть получены битумы различных марок, характеристика которых приводится в таблице. [c.134]
    СМОЛЫ (вязко-твердые компоненты) —красно-бурого цвета, растворяющиеся в петролейном эфире и бензоле. Увеличение содержания смол улучшает свойста битумного материала, усиливает его вяжущие свойства, увеличивает эластичность и температуру размягчения  
[c. 116]

    Обертка полимерно-дегте-битумная представляет собой рулонный материал, изготавливаемый из полиэтилена, полиизобутилена, битума БН-1У или БН-У сланцевой или газогенераторной смолы. Обертки типа ПДБ применяют при любой влажности окружающего воздуха и в широком интервале температур. [c.66]

    Обертка ПДБ (ТУ 21-27-49-76) — полимерно-дегте-битумный рулонный материал, изготовленный из полиэтилена высокого или низкого давления (или их смеси), бутилкаучука, битума, газогенераторной смолы или продукта окисления ЛСБ (битума или нефтяного дистиллата «черный соляр»). Обертка ПДБ предназначена для защиты изоляционных покрытий трубопроводов от механических повреждений. Выпускают в виде рулонов, намотанных на прочные пластмассовые или картонные сердечники с внутренним диаметром 75 5 мм. При транспортировке рулоны ПДБ следует оберегать от механических повреждений и воздействий атмосферных осадков. Хранить рулоны ПДБ следует в закрытом помещении под навесом или брезентом, располагая не более чем в три ряда по высоте вдали от открытого огня.

Не допускается, чтобы витки рулонов слипались. [c.32]

    Эти процессы приводят к разделению компонентов битума по молекулярному весу, т. е. к более глубокому прониканию масел, а затем смол в микропоры минерального материала и соответственно к увеличению концентрации асфальтенов в пленке битума, покрывающей поверхность минерального материала. Это, в свою очередь, сопровождается уменьщением эластичных свойств битумной пленки. 

[c.12]

    Битумные материалы хорошо совмещаются с синтетическими смолами. Так, например, если в каменноугольную смолу добавить эпоксидную смолу получается ценный антикоррозионный материал ЭКС-1, обладающий свойствами составных компонентов. Этот материал наносят в виде мастики он затвердевает без нагревания в слое любой толщины. Покрытия из ЭКС-1 стойки в серной, соляной и 5%-ной азотной кислотах, а также в 

[c.204]

    Стекловолокнистый холст ВВГ — рулонный нетканый материал из перекрещенных штапельных волокон, скрепленных синтетическими смолами. Применяют для армирования битумных изоляционных покрытий для защиты трубопроводов от почвенной коррозии. [c.347]

    Для сохранения высокого качества удобрений их нужно держать в специальных складах или специально приспособленных сараях и амбарах с хорошей крышей и полом, причем для каждого удобрения должны быть отдельные закром или секция. Важно, чтобы в склад не попадала влага, просачивающаяся через пол из земли и т. п. Склад для минеральных удобрений надо строить на повышенных местах, ограждая его водоотводными канавами, а полы делать асфальтированными или глинобитными на подстилке из гравия толщиной не менее 30 см. Стены могут быть кирпичными, деревянными или из другого материала, а крыша — из любого материала, кроме железа. Железные крыши устраивать не рекомендуется, потому что от выделяемых удобрениями газов они быстро портятся. Перегородки лучше делать передвижные, так как при таком устройстве можно полнее использовать емкость помещения. Стенки закромов для предохранения от разрушения под влиянием удобрений рекомендуется обмазывать краской из асфальтовой, битумной, каменноугольной или древесной смол.

[c.151]


    К материала м, получаемым на основе растительных масел и естественных смол, относятся масляные краски и эмали, а также битумные лаки. Применение этой группы материалов весьма ограничено, так как покрытия на основе масляных красок и эмалей не обладают необходимой стойкостью к агрессивным средам. [c.43]

    Как уже указывалось, в 1939 г., ввиду крайнего недостатка лакокрасочного сырья, начало развиваться производство лакокрасочных материалов на основе каменноугольной смолы . Однако пленки, получавшиеся по ранее разработанным рецептурам, часто были хрупкими и очень чувствительными к изменениям температуры. К этому времени благодаря усилиям авторов данной главы краски на основе каменноугольных пеков и битума были значительно улучшены путем введения мягких, очень клейких и пластичных кумароновых смол. Эти смолы хорошо совместимы с пеком, так как они родственны ему оо химической структуре они придают пеку пластичность и позволяют получать более однородный материал.

Улучшилась также адгезия пленки к подложке. В битумных красках, пигментированных алюминиевой пудрой, благодаря присутствию кумароновой смолы значительно улучшается также всплывание алюминия. 
[c.256]

    Лабораторные испытания на срок службы битумных покрытий, модифицированных добавкой эпоксидных смол, показали, что материал этого [c.375]

    Полиметилметакрилат Хлорсульфированный полиэтилен Политетр афторэтилен Замазка из фурановой смолы Замазка из фенолформальдегидной смолы Битумный материал [c.226]

    ООО—500 ООО, а диаметр мицелл, определенный при помощи утральцентрифуги и электронного микроскопа, находится в пределах 100—300 А (10—30 нм), что эквивалентно молекулярному весу 3,7-103—10 Последнее позволило сформулировать гипотезу о макроструктуре битумного материала, строении агрегатов, ячеек и комплексов мицелл в подтверждение того, что битум представляет собой раствор асфальтенов и смол в ароматических соединениях.

[c.37]

    В — при 100° в чистых растворах и в необработанных растворах, содержащих серную кислоту и сульфат железа(П1). И — футеровка стальных емкостей грунтовка из синтетической смолы, сверху слой битумного материала резилона и футеровка кислотостойким кирпичом. Кирпич покрывают силикатной кислотостойкой замазкой. Вместо органического слоя может применяться свинцовая обкладка, а затем футеровка керамическими плитками (цементированными). 

[c.218]

    Добавлением различных высокополимеров в процессе окисления гудрона можно изменить состав отдельных компонентов битума и добиться получения битумов с необходимыми свойствами. В табл. 33 приведены основные данные битумных материалов, полученных в результате совмещения битума с фуриловыми смолами (мономера ФА, т. е. продукта взаимодействия фурфурола с ацетоном и фурило-фенолом ацетальной смолы в виде лака ФЛ-1). При введении этих компонентов в исходный битум снижается вязкость битумного материала и уменьшается его прочность.

[c.119]

    Для получения материала с высокими склеивающими и сцепляющими свойствами рекомендуется [281] смесь битума (60 вес.%) и уайт-спирита (40 вес.%) обрабатывать алифатическими аминами (2,7 ч. на 100 ч. смеси), а затем изоцианитом (1,3 ч. на 100 ч. смеси). Для повышения сцепления битума с полиэтиленовыми и терефта-латнымн волокнами или тканями к битумно-минеральной смеси, содержащей 5,5 вес.% битума, при 145°С добавляют 35 вес.% кумароновой, малеиновой или фенольной смолы, канифоли или циклобутадиеновых стирольных сополимеров [194]. Битумом либо смесью битума с канифолью, парафином, растительным маслом и резиной пропитывают брезентовые трансмиссионные приводы [182]. [c.391]

    Железный лом еще применяется как материал для анодных заземлителей лишь в весьма ограниченном объеме. Могут быть использованы старые стальные балки, трубы, трамвайные или железнодорожные рельсы (с погонной массой 30—50 кг-м- ), сваренные между собой. К ним затем припаивается твердым припоем подходящий кабель, например NYY0 2×2,5 мм Си Для подземной укладки, NSHou с сечением до 16 мм Си и более для укладки в воде.

В области подсоединения кабеля анодные заземлители должны быть хорошо изолированы битумными мастиками (в грунте) или литой смолой (в воде), так чтобы и свободно лежащий кабель не подвергся анодному растворению в местах с дефектами изоляции. 
[c.199]

    БЕТОН (франц. beton, от лат. bitumen-горная смола), искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания уплотненной смеси вяжущего материала, воды и инертных заполнителей. Вяжущим в Б. чаще всего является цемент, содержание к-рого составляет 10-15% от массы Е Используют также гипс, шлаковые и известковопесчаные вяжущие, р-римое стекло, цементы с добавлением полимерных материалов или битумно-дегтевых вяжущих. Вводят также добавки пластификаторов, пенообразователей, ускорителей или замедлителей схватывания и т.д. [c.284]

    Вязкостно-температурные свойства битума отвечают этим требованиям при температурах выше 40 °С битум является практически твердым телом, а при температурах приготовления битумно-минера. пьных смесей по механитеским свойствам близок к жидкости. Вязкость битума из всех показателей наиболее точно характеризует свойства его как материала, так как условия определеотя вязкости могут быть приблжкены к условиям работы битума в дорожном покрытии. Поэтому в последнее время вязкость считают основным показателем качества битума. В зависимости от вязкости подбирают оптимальную температуру смешения битума с минеральными материалами. Высокую вязкость имеют битумы с большим содержанием смол и асфальтенов и наоборот. [c.20]


    И во время приготовления битумно-минеральных смесей, и в период эксплуатации битумов на процесс окисления, вероятно, оказывает каталитическое воздействие минеральный материал. Химическая сущность окисления битума та же, что и в процессе производства окисленных битумов масла и смолы переходят в асфальтены, асфальтены частично превращаются в карбены и карбоиды. Масляная часть битумов тоже изменяется снижается содержание ароматических соединений. Химические реакции, протекающие при окислении битума в процессе эксплуатации, отрицательно сказшаются на качестве битума -.ухудшаются его пластичные свойства. [c.22]

    П л е н к о о б р а 3 у ю щ и е вещества — основные компоненты любого лакокрасочного материала, которые после высыхания слоя Л. или Э. создают на окрашиваемой поверхности прочное лакокрасочное покрытие и обусловливают его адгезию к подложке, В Э. пленкообразующие, кроме того, смачивают и прочно удерживают частицы пигментов н наполнителей. Большинство пленкообразующих — олигомеры, переходящие в высокомолекулярные продукты в процессе пленкообразования (превращаемые, пли термореактивные, пленкообразующие). В нек-рых случаях они м. б. высокомолекулярными продуктами, не претерпевающими при пленкообразовании химич. изменений (непре-вращаемые, или термопластичные, пленкообразующие). К непревращаемым пленкообразующим относятся эфиры целлюлозы (см. дфироцеллюлозные лаки и эмали), битумы (см. Битумные лаки и эмали), перхлорвппило-вые с. молы (см. Перхлореиниловые лаки и эмали) и др. к превращаемым — высыхающие масла (см. Масла растительные), алкидные смолы (см. Алкидные лаки и э.чали), ненасыщенные полиэфиры (см. Полиэфирные лаки и эмали], полиуретаны (см. Полиуретановые лаки и эмали) и др. См. также Пленкообразующие вещества. [c.5]

    По ГОСТ 9825—61 все лакокрасочные материалы в зависимости от назначения делятся на восемь групп 1 — атмосферостойкие, 2 — стойкие внутри помещения, 5 — специальные, 7 — стойкие к различным средам, 8 — термостойкие, 9 — электроизоляционные, О — грунтовки и лаки полуфабрикатные, 00— шпатлевки. В зависимости от природы пленкообразователя лакокрасочные материалы разделяются на следующие виды масляные, битумные, материалы иа основе нитрацеллю-лозы, краски глифталевые, перхлорвиниловые, материалы на основе мочевино-меламино-формальдегидных смол, кремний-органических смол, эпоксидные материалы, молотковые эмали, материалы для тропического климата и др. В лакокрасочных материалах, предназначенных для защиты металла от ржавления, связующими веществами служат высыхающие масла после их предварительной обработки и безмасляные материалы (битумы, эфиры, целлюлозы и др. ). Ниже дается описание отдельных компонентов красочного материала и их назначение. [c.258]

    Эти породы находят применение в хчилищно-гражданском и промышленном строительстве в виде штучных камней для кладки стен, в виде щебня для легких (теплых) бетонов, а также в качестве облицовочного кислотостойкого материала. В измельченном виде такие пористые породы могут применяться в кислотостойких композициях (замазки и растворы), изготовляемых на основе жидкого стекла, битумных вяжущих и различных синтетических смол. [c.17]

    Листовой винипласт приклеивают растворами перхлорвинило вой смолы в дихлорэтане или ацетоне или кислотостойкой битумной мастикой. Органическое стекло (полиметилметакрилат) крепят к штукатурке клеем, приготовленным из обрезков этого материала. [c.211]

    Пленки полимердегтебитумные (ПДБ) и полимеррезиновые битумные (ПРДБ) представляют собой рулонный материал, изготовленный из полиэтилена высокого и низкого давления (или их смеси), полиизобутилена П-118 или П-200, раствора резиновой крошки в окисленном антраценовом масле или газогенераторной смолы и мягчителя битума, нефтяного дистиллята ( черный со-ляр ).[c.92]

    Исходя из этих соображений, наилучшим для обмотки труб будет являться неорганический материал, пропитанный битумной или подобной смесью. Применяют асбест, однако его механические свойства далеко не идеальны. Очень подходит для этих целей стеклоткань, но это слишком дорого. Спенсер и Футнер для протяженных трубопроводов рекомендуют применять стеклоткань, пропитанную синтетической смолой, накладываемую механически на поверхность трубы. Следует обращать внимание на прочность и твердость оберточной ткани, особенно наружного слоя, который должен сопротивляться разрушительному действию камней и других подобных им предметов, оказывающих давление на поверхность трубы в грунте во время закапывания причиной разрушения могут быть также вес почвы над трубой и сезонное изменение объема. Несомненно, твердые покрытия имеет смысл рекомендовать по крайней мере для теплых климатов, при низких же температурах твердое покрытие склонно растрескиваться под влиянием переменных напряжений, и в опытах при —17°, описанных Беком, наилучшие результаты были получены с лентой, пропитанной маслом и покрытой слоем асфальта.[c.261]


Смолы битумные — Энциклопедия по машиностроению XXL

Силикатные замазки нестойки в щелочах (они разлагаются), плохо»переносят тряску, вибрацию и резкие изменения температуры. Применяют их для соединения кислотоупорных кирпичей и плиток, используемых для футеровки емкостей, полов, каналов и т. п., чаще всего в сочетании с другой непроницаемой замазкой (например, замазкой из синтетической смолы,,битумной замазкой и т. д.). Они пригодны для работы в кислых средах (не содержащих фтор-иона), в местах постоянного нахождения неорганических кислот (особенно, концентрированных).  [c.248]
Минеральными вяжущими Битумной эмульсией совместно с цементом или карбамидной смолой Битумной эмульсией Жидким битумом или дегтем 500—800 500—800 От 200 От 80 250—500 400—500 До 300 До 250 80—250  [c.134]

В плавиковой кислоте стойки графит и графитовые изделия на основе синтетических смол, в частности плитки АТМ на основе феноло — формальдегидной смолы, битумная мастика на графитовом наполнителе, а также пластрастворы на основе феноло-формальдегидной, фуриловой и эпоксидной смол с графитовым наполнителем.[c.202]

Ксилол (ГОСТ 9949—62) применяется для растворения этинолевых красок, лакокрасочных материалов на основе пентафталевой смолы, битумных и битумно-масляных лаков. Ксилол имеет плотность 0,87 г/см и температуру кипения 140° С.  [c.75]

Обертка полимерно-дегте-битумная представляет собой рулонный материал, изготавливаемый из полиэтилена, полиизобутилена, битума БН-IV или BH-V сланцевой или газогенераторной смолы. Обертки типа ПДБ применяют при любой влажности окружающего воздуха и в широком интервале температур.  [c.66]

Как было указано выше, антикоррозионная техника располагает множеством неметаллических защитных покрытий — полимеризационными и конденсационными пластическими массами, материалами на основе каучука, новыми видами эластомеров, битумно-асфальтовыми пластмассами, лакокрасочными, вяжущими полимерными материалами, смолами, материалами неорганического происхождения и др. Ассортимент этих материалов непрерывно растет.[c.57]

Битумные лаки Замазки на основе фенольных смол, армированных асбестом  [c.109]

Эпоксидно-битумные материалы. За последние годы все большее применение находят лакокрасочные материалы, получаемые совмещением эпоксидной смолы с битумами.  [c.78]

Лак битумный № 177 (ГОСТ 5631—51). Раствор сплава черных смол в растворителях черного цвета, предназначен в качестве грунта и покрытия по металлу, а также для изготовления краски АЛ-177. Разбавляется уайт-спиритом, ксилолом, сольвентом или скипидаром.  [c.210]

Лаки асфальтово-битумные черные (ТУ МГ УХП 101—58). Раствор асфальта или битума с канифолью или кумароновой смолой в растворителях. Лак 35 предназначен для однослойного покрытия, без грунтования металлических изделий. Лак 350 — для лакировки тех же изделий при непродолжительном складском хранении. Разбавляется скипидаром или сольвентом (уайт-спирит не допускается).  [c. 211]

Лак № 177 представляет собой раствор битумных смол, смешанных с растительным маслом, в органическом, летучем растворителе.  [c.113]


В последнее время для изоляции газопроводов, вместо гидро-изола, стали применять стеклоткани и стекловойлок, а для битумной изоляции в качестве наполнителей применяют резиновую крошку, отходы асбеста и известняк. Проводятся работы по применению полиэфирных пластмасс, эпоксидных смол и др.  [c.65]

Мастики на смоляных связующих (природных или полимерных смолах) (% вес.)-Горячие битумные мастики  [c.157]

Органические вяжущие вещества — природные или искусственные коллоидные системы, в которых диспергированы твердые частицы d= 18…20 мкм), а дисперсной средой являются смолы и масла. Органическими вяжущими являются битумные и дегтевые вещества.  [c.261]

Органические минеральные вяжущие вещества классифицируются по происхождению и способу образования (производства). Битумные вещества по происхождению могут быть природными (горные смолы) и искусственными. Природные органические минеральные вяжущие вещества, например горные смолы, возникают в процессе естественной окислительной полимеризации нефти, а искусственные битумные вещества получают в результате переработки нефтяного сырья. Дегтевые вещества (деготь и пек) получают только искусственным путем в процессе нагревания без доступа воздуха твердых видов топлива (угля, сланца, торфа, древесины).  [c.261]

Битумно-резиновые мастики — сплав из битума, порошка резины и некоторых добавок — применяются для изоляции стальных подземных трубопроводов. Их используют в горячем виде и в холодном состоянии — с растворителем. Битумно-полимерные мастики содержат добавку каучука или синтетической смолы, придающих им эластичность на морозе и теплостойкость.  [c.266]

В марках миканита первая буква указывает на его назначение (К — коллекторный, П — прокладочный, Ф — формовочный, Г — гибкий) вторая — на тип используемой слюды (М — мусковит, Ф — флогопит, С — смесь слюды) третья — тип смол для твердых миканитов (Г — глифталевая смола, Ш — шеллачная смола, К — кремнийорганическая смола) или лаков для гибкого (С — светлый масляно-глифталевый лак, Ч — черный масляно-битумный). Четвертая буква показывает А — пониженное содержание клеящего вещества для твердых миканитов О — миканит, оклеенный специальной бумагой для гибких миканитов.  [c.336]

В качестве пропитывающих и покровных составов для изоляции класса В применяют битумно-масляно-смоляные лаки и лаки на основе природных и синтетических смол.  [c.166]

Полиметилметакрилат Хлорсульфированный полиэтилен Политетр афторэтилен Замазка из фурановой смолы Замазка из фенолформальдегидной смолы Битумный материал  [c.226]

Графит и уголь, пропитанные фенольными смолами Битумные материалы Асбовинил с антофилит-и хризотиласбестом Полиэтилен  [c.501]

Лаки воздушной сушки высыхают и образуют пленки требуемого качества при комнатной температуре ОГ)разование пленки лака воздушной сушки может происходить в результате удаления летучих растворителей, окислительных или нолимеризационных процессов (в масляных или битумных лаках), а также при введении соответствующих отвердителей холодного отверждения в лаках на основе некоторых синтетических смол.[c.226]

Масляные (маслосодержащие) лаки состоят из высыхающих растительных масел и натуральных или синтетических смол или битумов с добавкой сиккативов. Из высыхающих масел наиболее часто применяют льняное, тунговое, ойтисиковое или их смеси. Растворителями являются алифатические углеводороды (керосин, уайт-спирит), ароматические (толуол, ксилол) или пх смеси, а также скипидар. К группе масляных лаков относятся масляно-битумные, масляно-канифольные. масляно-алкидные лаки. В состав масляно-битумных лаков входят растительные масла в композиции с асфаль-тами и асфальтитами либо искусственными нефтяными битумами с добавкой сиккатива. В состав масляно-канифольных лаков входят кроме высыхающих растительных масел препараты, содержащие канифоль. Масляно-алкидные лаки представляют собой продукт ре-  [c.226]

В табл. 6.2 показано влияние вещества покрытия и потенциала на подрыв покрытия в растворе 0,1 М Na2S04 [9]. Четко видно, что скорость подрыва уменьшается со временем и увеличивается по мере снижения потенциала. Кроме того, как и в табл. 6.1, сильно полярные термореактивные (отверждаемые) смолы получаются заметно более стойкими против подрыва, чем битумные или полиэтиленовые покрытия на менее полярном клее. Практически совершенно стойко против подрыва покрытие каменноугольный пек — эпоксидная смола (табл. 6.1) и стеариновая кислота [10]. Покрытие каменноугольный пек — эпоксидная смола для трубопроводов оказывается слишком хрупким и слишком дорогим, но в особых случаях оно может быть целесообразным. Полученный результат со стеариновой кислотой представляет теоретический интерес, потому что сильно полярные карбоксильные группы покрывают стальную поверхность ортогонально и с высокой плотностью. Это благоприятное действие к сожалению теряется, когда стеариновую кис-  [c.166]


Железный лом еще применяется как материал для анодных зазем-лителей лишь в весьма ограниченном объеме. Могут быть использованы старые стальные балки, трубы, трамвайные или железнодорожные рельсы (с погонной массой 30—50 кг-м- ), сваренные между собой. К ним затем припаивается твердым припоем подходящий кабель, например NYYO 2×2,5 мм Си для подземной укладки, NSHou с сечением до 16 мм Си и более для укладки в воде. В области подсоединения кабеля анодные заземлптели должны быть хорошо изолированы битумными мастиками (в грунте) или литой смолой (в воде), так чтобы и свободно лежащий кабель не подвергся анодному растворению в местах с дефектами изоляции.  [c.199]

Повысить долговечность и защитные свойства битумных покрытий можно и совмещением битума с полимерными и олигомерными веществами — полиэтиленом, полиизопропиленом, бутилкаучуком, эпоксидными смолами, силиконами. Хотя в этом случае и получаются очень хорошие материалы, этот способ пока малоприемлем ввиду дефицитности полимеров.  [c.79]

Металлизационный метод предусматривает нанесение металлических покрытий (медь, кадмий с 0,1…0,3 % олова или цинк с 0,1 % алюминия или кадмия) газоплазменным или электродуго-вым распылением на предварительно обработанные поверхности прочным ЛКП. Основу последнего составляют этинолевый лак, эпоксидные смолы или битумные композиции. Для предотвращения расхода металла во время движения судов используют катодную защиту.  [c.93]

Антегмит (ATM—1) Асфальт Битумные лаки Замазки на основе фенолоформальде-гндных смол (Арзамит) Перхлорвиниловый лак  [c.174]

В — при 100° в чистых растворах и в необработанных растворах, содержащих серную кислоту и сульфат железа(III). И — футеровка стальных емкостей грунтовка из синтетической смолы, сверху слой битумного материала резилона и футеровка кислотостойким кирпичом. Кирпич покрывают силикатной кислотостойкой замазкой. Вместо органического слоя может применяться свинцовая обкладка, а затем футеровка керамическими плитками (цементированными).  [c.218]

Лаки на основе каменноугольной смолы (или пека) обладают высокой водостойкостью и широко используются для защиты подводных сооружений и подземных трубопроводов. Недостаток битумных покрытий — их низкие атмосферостойкость и маслостойкость и относительно быстрое ухудшение физико-механических свойств при старении. Лакокрасочные материалы на основе эпоксидно-пековых смол лишены этих недостатков. Высокие защитные свойства и долговечность эпоксидно-пековых покрытий, особенно в условиях воздействия морской и пресной воды, можно объяснить тем, что при введении в эпоксидный состав битума не только повышается адгезия при соответствующем снижении внутренних напряжений, водонабухаемости, водопроницаемости, но за счет ряда соединений, входящих в состав каменноугольной смолы, обеспечивается дополнительное защитное действие.  [c.78]

Оклеечная битумная гидроизоляция из гидроизола, изола, стекло-рубероида оклеечная полимерная гидроизоляция из нолиизобутиле-на эпоксидно-сланцевое или эпоксидно-каменноугольное покрытие покрытие на основе термоэласто-пласта типа 51-Г-10 горячая асфальтовая мастика полимерраст-воры на основе термореактивных смол армированное стеклотканью эпоксидное покрытие  [c.190]

Графит, пропитанный фенолоформальде-гидной смолой Покрытия на основе лаков бакелитового битумного Пентапласт Полиизобутилен ПСГ  [c. 343]

Эта отрасль химической промышленности, созданная в нашей стране в годы первых пятилеток, прошла в своем развитии несколько этапов. В 1930 г. па предприятиях химической промышленности вырабатывались фенольные смолы и пресспорошки, целлулоид, битумные смолы (завод Карболит в Орехово-Зуеве). С 1938—1939 гг. было начато производство поливинилхлорида, полиметилиетакрилата и амипопластов (Охтинский химкомбинат в Ленинграде, Владимирский химзавод). В годы Великой Отечественной войны возрос выпуск некоторых видов пластмасс, имеюш,их оборонное значение, в частности фенольных пресспорошков (с 4 тыс. т в 1940 г. до 9 тыс. т в 1944 г.) и фенольных смол для текстолита и гетинакса (соответственно с 2,4 до 7,6 тыс. т). В послевоенный период (1946—1958 гг.) производство пластмасс развивалось быстрыми темпами, был увеличен выпуск фенольно- и мочевино-формальдегидных пресспорошков, слоистых и листовых пластиков, а также освоено изготовление некоторых новых видов пластмасс (полистирол, пенопласты, стекловолокниты и др.).  [c.212]

Битумы — природные ископаемые асфальтиты (наиболее чистые) и асфальты и пеки — продукты перегонки нефти и коксохимического производства. Черные смолы, хорошо растворяющиеся в бензоле, толуоле, дихлорэтане и др. в воде в спирте нерастворимы стойки к действию кислот и щелочей. Очень стойки к действию воды, обладают ничтожной гигроскопичностью и практически водонепроницаемы. Минеральные и растительные масла разжижают битумы. Обладают высокими диэлектрическими свойствами. Л. к. п. на основе битумных материалов хорошо защищают от гниения и коррозии, но недостаточно устойчивы к солнечной радиации. Сочетание с синтетическими смолами повышают атмо-сферостойкость битумных л. к. п.  [c.193]

Битумные лакокрасочные материалы (табл. 11) состоят из асфальтов или битумов или каменноугольного пека, растворенных в ксилоле, сольвентнафте, уайт-спирите или других растворителях. Чистые б. л. м. обладают очень хорошей водостойкостью, но недостаточно противостоят атмосферным воздействиям и особенно солнечной радиации. Для повышения стойкости в их состав вводят масла и смолы, которые, однако снижают их водостойкость. Краткое описание приведено ниже.  [c.210]

Руберойд изготовляется из картона, пропитанного с двух сторон мягкой битумной смесью или смолой. Вследствие высокого коэ-фициента теплопроводности руберойд как изоляция применяется редко он служит дополнительным материалом к основной изоляции и прокладывается между этой изоляцией и внутренней обшивкой кузова как паро-водонепроницаемый слой  [c.666]

Битумная холодная типа Субит . А битум III — 79 толуол технический — 15 канифоль — 3 смола сосновая — 3. Б битум И1 — 75,5 канифоль — 3 бензин автомобильный — 21,5. Q—1—1,5 кг/м.  [c.142]


Битумно-резиновая холодная типа Изол . Битум III — 46 резина — 7 бензин — 30 кумароновая смола — 3 канифоль — 3 рубракс — 3 антисептик (креозотовое масло) —1 асбест VII- сорта — 7. Q=l,5—2 кг/м .  [c.142]

Обмазки — смеси, приготовленные для защиты покрытия, например, на основе растворов химически стойких синтетических смол и портлашше-ментов. К наиболее распространенным обмазкам относятся цементно-по-листирольная и цементно-полихлорвиниловая применяют также цементно-битумную мастику, цементно-казеиновую смесь, глинобитумную пасту и др.  [c.396]

Даже самые первые, высушенные на солнце кирпичи и гончарные изделия, появившиеся за 5000 лет до н. э., были более сложными материалами, чем это кажется с первого взгляда. Например, в глину часто добавляли измельченные камни или материалы органического происхождения, чтобы уменьшить ее усадку и растрескивание при обжиге. Древние гончары регулировали пористость своих изделий, в которых жидкость при хранении долго сохранялась холодной вследствие испарения. Первые армированные материалы на полимерной основе использовались вавилонянами от 4000 до 2000 лет до н. э. Упоминание о них содержится в Библии. Это были строительные материалы на основе армированной битумной смолы. Существуют различные свидетельства о том, что в Египте и Месопотамии в третьем тысячелетии до н. э. строили речные суда из тростника, пропитанного битумом (рис. 1.1). По конструкции они аналогичны судам, используемым даже в настоящее время жителями дельты Нила, и их с некоторым допущением можно считать предшественниками современных судов из стеклопластика. В Месопотамии около 2500 лет до н. э. проблема износа и истирания стен из необожженных кирпичей была решена созданием композиционных конструкций. Конус из камня или отожженной глины забивали в мягкую поверхность стены (рис. 1.2)  [c.13]


РАЗНИЦА МЕЖДУ КАМЕННОУГОЛЬНОЙ СМОЛОЙ И БИТУМОМ | СРАВНИТЕ РАЗНИЦУ МЕЖДУ ПОХОЖИМИ ТЕРМИНАМИ — НАУКА

В ключевое отличие между каменноугольной смолой и битумом в том, что каменноугольная смола — это синтетическое вещество, а битум — это вещество природного происхождения.И каменноугольная смола, и биту

В ключевое отличие между каменноугольной смолой и битумом в том, что каменноугольная смола — это синтетическое вещество, а битум — это вещество природного происхождения.

И каменноугольная смола, и битум можно рассматривать как темные, густые, высоковязкие жидкости. В основном они состоят из углерода. Битум, также называемый асфальтом, можно найти либо в природе, либо как побочный продукт процессов очистки.

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое каменноугольная смола
3. Что такое битум
4. Сравнение бок о бок — каменноугольная смола и битум в табличной форме
5. Резюме

Что такое каменноугольная смола?

Каменноугольная смола — это темная густая жидкость, которая образуется как побочный продукт при производстве кокса из угля. Эта жидкость имеет как медицинское, так и промышленное применение. Каменноугольная смола используется в области медицины из-за ее важных свойств, таких как противогрибковые, противовоспалительные, противозудные и противопаразитарные свойства. В промышленных применениях каменноугольная смола важна из-за ее горючей природы и герметизирующей способности.

Двумя основными торговыми марками каменноугольной смолы являются Balnetar и Cutar. Каменноугольная смола была произведена в 1665 году как важный компонент в области медицины. Согласно спискам ВОЗ, каменноугольная смола является одним из самых безопасных и эффективных лекарств. Обычно каменноугольная смола является важным ингредиентом некоторых шампуней, мыла и мазей. Способ применения актуален. Это значит; мы можем нанести его на кожу или волосы. Он используется как средство от перхоти и псориаза. Кроме того, он может убить или отпугнуть вшей. В медицинских целях каменноугольная смола используется в одной из двух форм: в виде сырой каменноугольной смолы или в виде раствора каменноугольной смолы.

Кроме того, каменноугольная смола играет важную роль в строительстве и других отраслях промышленности. На строительных площадках каменноугольная смола известна как герметик; в основном он используется в составе герметизирующих покрытий для парковок. В промышленных применениях он используется в котлах для отопления из-за горючести каменноугольной смолы.

Однако есть некоторые побочные эффекты от использования каменноугольной смолы в различных продуктах. Общие побочные эффекты включают раздражение кожи, чувствительность к солнцу, аллергические реакции и изменение цвета кожи.

Что такое битум?

Битум, также называемый асфальтом, представляет собой темную густую жидкость естественного происхождения, очень вязкую и липкую. Иногда встречается и в полутвердом состоянии. Помимо природных отложений, битум образуется как побочный продукт в процессах нефтепереработки. Встречающуюся в природе форму битума часто называют «сырым битумом». Он имеет вязкость, аналогичную вязкости холодной патоки. Синтетическая форма битума называется «очищенный битум» и получается путем фракционной перегонки сырой нефти при высоких температурах.

Рисунок 02: Затвердевший природный битум

В основном битум применяется в дорожном строительстве. Здесь битум — это клей или связующее, которое смешивается с заполнителями для создания асфальтобетона. Кроме того, он используется при производстве некоторых гидроизоляционных материалов, таких как герметизация плоских крыш. Битум применяется при строительстве автомагистралей, взлетно-посадочных полос аэропортов, автостоянок, теннисных кортов, крыш, плотин, покрытий труб и т. Д.

В чем разница между каменноугольной смолой и битумом?

Каменноугольная смола — это темная густая жидкость, которая образуется как побочный продукт процесса производства кокса из угля. Битум, с другой стороны, представляет собой естественную темную густую жидкость, которая очень вязкая и липкая. Ключевое различие между каменноугольной смолой и битумом состоит в том, что каменноугольная смола является синтетическим веществом, а битум — веществом природного происхождения.

Кроме того, каменноугольная смола является побочным продуктом в процессе производства кокса из угля, а битум — побочным продуктом при фракционной перегонке сырой нефти.

Ниже инфографика резюмирует разницу между каменноугольной смолой и битумом.

Резюме — каменноугольная смола против битума

И каменноугольная смола, и битум представляют собой темные густые жидкости с высокой вязкостью. Ключевое различие между каменноугольной смолой и битумом состоит в том, что каменноугольная смола является синтетическим веществом, а битум — веществом природного происхождения.

Изображение предоставлено:

1. «Получение креозота каменноугольной смолы» Брайан Шапиро — адаптировано из источника, стр. 12: Price, Overton W .; Kellogg, R.S .; Кокс, W.T. (1909). Леса США: их использование. Государственная типография. (CC0) через Commons Wikimedia

2. «Битум» Даниэля Цви — собственная работа (общественное достояние) через Commons Wikimedia

разница в составе и что лучше? Чем отличаются по происхождению?

Есть множество материалов, с которыми сталкиваются строители и работники различных производств. К таким относятся битум и гудрон. Внешне материалы похожи как по составу, так и по некоторым характеристикам. Именно поэтому их часто путают. А на самом деле запомнить отличия очень просто.

Чем отличаются по происхождению и составу?

Гудрон – продукт нефтепереработки, а точнее, остаток после этого процесса. В составе есть нефтяные смолы, множество углеводородов и малая доля металлов. По плотности вещество сопоставимо с водой. Вещество появилось относительно недавно.

Битум – это смолистый продукт, чаще твердый. Его производят из гудрона. Состав вещества всегда основывается на углеродистых соединениях. Однако точные компоненты зависят именно от происхождения смолы.

Битум обычно получается из-за того, что залежи нефти недостаточно качественно законсервированы. Так, химический состав изменяется под воздействием кислорода, и получается новое вещество. К образованию вещества могут приводить различных химические реакции. В этом основное отличие от гудрона, ведь последний делают искусственным путем. Твердое вещество же просто добывают.

Точный состав смолы и ее свойства зависят непосредственно от особенности изначальной нефти. А также влияет процесс формирования вещества. Есть и искусственный вариант битума. В таком случае для производства используют продукты переработки сланца, угля и нефти.

Естественные битумы известны людям уже много лет. Есть исторические данные о том, что такие смолы использовались еще древними шумерами. Тогда веществом обрабатывались напольные покрытия. Древние египтяне применяли битум при изготовлении мумий. Есть данные, что даже люди в неолите крепили битумом наконечники копий к основанию.

Добывают твердые смолы на естественных местах, где есть источник нефти. Однако сейчас редко продукт применяется в чистом виде. Разнообразные технологии используют для того, чтобы улучшить свойства и характеристики битума. В некоторых случаях свойства могут различаться именно из-за особенностей обработки. Вот основные различия битума и гудрона.

  1. Гудрон является остатком после переработки нефти, а вот второе вещество существует в природе. Однако оба они сделаны на основе нефти.

  2. Твердые смолы имеют более многокомпонентный состав. В итоге и свойства, и область применения значительно шире.

  3. Иногда гудрон применяют для изготовления битумов. Сделать обратную операцию невозможно. В гудрон добавляют множество химических соединений, чтобы он стал твердым и прочным.

  4. Битум используется в больших сферах жизни, чем гудрон.

Оба материала изготавливают с помощью нефти, поэтому внешне они очень похожи. В остальном же различий довольно много. Даже сферы применения разные.

Битум известен на протяжении многих лет, а вот гудрон появился только во время нефтепереработки.

Сферы применения

Гудрон чаще применяется для изготовления самых популярных видов битума. А также вещество необходимо в производстве мазута, малозольного кокса, топлива для моторов, горючих газов. В остальном сфера использования небольшая. Гудрон используют для изоляции при кровельных работах, для покрытия дорог.

Битум может быть разного вида и производства. По назначению есть несколько самых популярных модификаций. Цена на разновидности также не одинаковая.

При этом если сравнивать с аналогичными материалами, то стоимость лучшая, максимально доступная.

Сфера применение битума зависит от его вида.

  1. Строительный. Вещество необходимо для гидроизоляции. Используется в строительстве разнообразных сооружений, домов, зданий. Материал считается лучшим, имеет хорошее качество при доступной цене.

  2. Кровельный. Битумы такого вида применяются в производстве рубероида, рубемаста, пергамина, гидростеклоизола. А также материал необходим при изготовлении мастики, праймера, рубитекса. Вещество применяется также при создании битумной бумаги и стеклоэласта.

  3. Дорожный. Таким битумом обрабатывают дорожную поверхность. Так дорожки получают много полезных свойств, становятся более износостойкими.

Битум в твердом виде используется также в некоторых сферах народного хозяйства. Так, его можно встретить в литейной, электротехнической областях. Смолу используют для облицовки кожи, дерева и бумаги. Вещество используется для защиты от воды. В качестве сырья встречается в изготовлении различных лаков и красок, а также в полимерной промышленности.

В чем еще разница?

Гудрон изготавливается химическим путем, а вот битум полностью натуральный. Последний при этом застывает и превращается в твердый камень. А вот гудрон всегда вязкий, текучий, даже при низкой температуре. Битум больше используется в качестве материала. При этом гудрон в чистом виде чаще выступает в роли сырья.

Как удалить смолу с кузова автомобиля

Содержание. Развернуть

Лето — пора не только отпусков и путешествий, но и активного ремонта дорог. Для автомобилистов это означает не только дополнительные пробки, но и вероятность заляпать кузов любимой машины битумом.

На самом деле битумы, это целый ряд химических соединений, которые отличаются составом и свойствами. Но в просторечии, смолу, которая используется при ремонте дорог обычно называют просто «битум». Чтобы не вдаваться в научные детали, оставим для статьи общепринятое название.

Откуда вообще битум на дорогах

У битума три основных применения. 

  • Им заделывают небольшие трещины, чтобы в них не попадала вода и края не разбивали колеса автомобилей — это ведет к росту до размеров ямы. 
  • При ямочном ремонте расплавленный битум смешивают со щебнем и этим составом заливают полость. Обычно такой метод применяется для срочного ремонта, пока нет возможность положить асфальтовую заплатку. 
  • И, наконец, третий вариант применения — связующий слой в дорожном полотне, когда битумом заливается вся поверхность ремонтируемой дороги, на которую укладывается асфальт.

Как избежать попадания битума на кузов

Самый простой способ уберечься от проблем с битумными пятнами — постараться не получить брызги на машину. Это не очень простая задача, ведь кроме вас есть и другие участники движения, но минимизировать риск вылета битума из под колес можно.

  • Снизьте скорость до рекомендованной временными знаками в зоне ремонта. 
  • При многополосном движении постарайтесь перестроиться в крайний правый ряд.
  • Не выворачивайте сильно колеса при маневрировании.
  • Старайтесь держаться как можно дальше от соседних автомобилей спереди и сбоку.
  • После проезда участка с битумом не разгоняйтесь сразу до максимально разрешенной скорости, чтобы смола на шинах подсохла.

 

Новые автомобили с абсолютно чистыми кузовами или машины с пробегом, приведенные в идеальное состояние в официальных дилерских центрах ждут вас на #банкавто! Скидки, трейд-ин и кредит присутствуют!

 

Как правильно отмыть битум с кузова

Если совсем уберечься от напасти не удалось, постарайтесь очистить кузов как можно быстрее. Чем раньше вы озадачитесь вопросом, тем легче будет удалить смолу с кузова автомобиля. Въевшиеся капли придется убирать в несколько заходов агрессивной химией и есть риск испортить лакокрасочное покрытие.

Профессиональная мойка

Если времени после загрязнения прошло сравнительно немного, то правильнее всего обратиться на профессиональную мойку, отдельно уточнив, есть ли у работников средства для удаления битума и смол. Обычно автомойщики с такими загрязнениями сталкиваются часто и знаю как эффективно очистить поверхность. На всякий случай можно попросить показать вам состав, которым будет производится чистка.

Самостоятельно. Специальные чистящие средства

В автомобильных магазинах можно найти огромное количество средств для очистки кузова. Специализированные составы для битумных пятен лучше всего использовать на застарелых загрязнениях. Со свежими вполне могут справиться чистящие средства более общего назначения.

Перед применением любых составов необходимо тщательно вымыть кузов. Наносить чистящие составы следует на максимально холодный кузов. Нагретый металл будет способствовать быстрому испарению растворителей, и они не успеют нормально отработать.

Перед использованием чистящих средств обязательно прочтите инструкцию по применению и неукоснительно ей следуйте.

Для удаления размягченного битума и протирки используйте мягкие салфетки. Тщательно следите, чтобы на нее не попала пыль и песок, чтобы не поцарапать ЛКП. И не давите слишком сильно.

После очистки кузова от битума снова вымойте автомобиль, чтобы удалить остатки агрессивной химии.

Самостоятельно. Бытовые химикаты и подручные средства

Если специализированных чистящих средств под рукой и в ближайших магазинах нет, можно попробовать использовать растворители более общего назначения, которые вполне можно найти в строительных магазинах или отделах с бытовой химией.

Что можно использовать:

  • уайт-спирит;
  • удалитель силикона или «антисиликон»;
  • растворитель 646.

Если битум совсем свежий, то справиться с ним вполне по силам подсолнечному маслу или маргарину. Но следует набраться терпения, пока жир размягчит смолу и загрязнение можно будет убрать тряпкой. 

Что лучше не использовать

Бензин, керосин, WD-40, тормозную жидкость. В крайнем случае, конечно, подойдут и они, но лучше повременить, пока у вас не будет более подходящего растворителя. Почему мы не советуем эту «четверку»?

  • Летучесть бензина, керосина и некоторых составляющих WD-40. Испарятся составы с поверхности быстрее, чем проделают свою работу по размягчению битума.
  • Агрессивность и вероятность повреждения лакокрасочного покрытия.

Меры предосторожности

Все очистители содержат горючие компоненты. Поэтому необходимо строжайше соблюдать правила пожарной безопасности в процессе очистки. И иметь под рукой огнетушитель.

Как мы уже отметили, активные вещества часто очень летучие, и чем прохладнее будет температура воздуха и сама поверхность кузова, тем эффективнее будет идти процесс очистки.

Чтобы не поцарапать кузов следите за тем, чтобы на тряпке не было песчинок. Лучше всего использовать микрофибру.

Обязательно тщательно вымойте автомобиль до применения химикатов и после!

Как удалить гудрон, битум, смолу, деготь

гудрон – вещество, содержащее угольную смолу

К веществам, которые очень сложно вывести с любой поверхности, относится гудрон.

Гудрон является основной составляющей в производстве смазки, мазута, смолы, моторного топлива.

Как удалить гудрон, если пятно появилось в местах, требующих чистоты и порядка?

Свойства гудрона

Гудрон – вещество, содержащее угольную смолу, приготовленное с отходов нефтяной промышленности.

Оно имеет вяжущие свойства, поэтому используется в ремонте автомобилей, дорожном строительстве для обработки поверхностей с целью их герметизации.

Если пятна гудрона появляются на металле, бетоне, деревянных, пластиковых поверхностях их нужно убрать своевременно, чтобы не загрязнять окружающую среду, избежать склеивания деталей.

Как взаимодействует гудрон с другими материалами?

Связующее действие гудрона должно быть использовано только по назначению, иначе придется искать выход, как удалить гудрон, попавший в ненужное место:

  • В верхний слой бетона, кирпича и других пористых материалов гудрон проникает глубоко. Это результативно для укладки асфальта, но совершенно негативно при попадании на другую поверхность.
  • На металле гудрон может растекаться и застывать, испортив внешний вид изделия.
  • Деревянные поверхности впитывают гудрон, частично он собирается сверху и плохо удаляется.
  • В пластиковые, пластмассовые изделия гудрон не проникает, но быстро застывает и образует черные маслянистые пятна, к которым пристает мусор.

Способы удаления гудрона

Самым простым и дешевым считается механическое удаление гудрона.

Если пятно свежее, его засыпают песком и сметают остатки. Когда гудроновое пятно засыхает, его снимают острым предметом с пола или другой поверхности.

Недостатки: пятно не удаляется полностью, основа может пострадать от орудия труда.

Более продуманным считается способ удаления пятен растворителями, бензином.

Пятно смачивается растворителем, потом убирается тряпкой или щеткой. Такой способ неплохо использовать на гладких металлических и пластмассовых поверхностях.

Недостатки: остатки глубокого проникновения гудрона в пористые материалы не удаляются.

Химический способ удаления гудрона предполагает использование современных средств, обладающих особыми свойствами воздействия на смолистые вещества, находящиеся в гудроне.

Как пользоваться специальным средством для удаления гудрона

Мы вам предлагаем пошаговую инструкцию, как удалить гудрон химическим способом.

Шаг первый. Средство нужно выбрать по качеству, количеству, стоимости. Для этого проконсультируйтесь со специалистом, купите специальную смывку. Постарайтесь сделать это вовремя, предупредив засыхание гудроновых пятен.

Шаг второй. Изучите инструкцию, чтобы нанести жидкость правильно, не повредить поверхность.

Шаг третий. Нанесите жидкость на разлитый гудрон распылителем или валиком. Выдержите определенное время (по инструкции).

Шаг четвертый. Снимите растворившийся гудрон с поверхности или смойте его теплой водой. Если есть потребность, проделайте процедуру еще раз.

Эффективность средства превзойдет все ваши ожидания. За короткий период можно очистить от гудрона большие площади.

Рекомендуем

Docker GYM — профессиональное средство для удаления битума, гудрона, битумных мастик, битумных лаков, герметиков. Предназначен для наружных и внутренних работ.
Гель. Не содержит кислоты.

.Подробнее

Чем быстро очистить гудрон
Моющее средство от мазута

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Кинетика, реологические свойства и микроструктура модификации

3.1. Кратковременная и долговременная реологическая модификация

Кинетика кратковременной модификации битума при 180 ° C оценивалась путем мониторинга изменения нормализованного крутящего момента (M / M 0 ) в зависимости от времени перемешивания. Значение M 0 соответствует постоянному крутящему моменту, полученному перед добавлением эпоксидной смолы (которое происходит после 10 минут перемешивания), а M — фактический крутящий момент для каждого времени перемешивания.Таким образом, M / M 0 позволяет нам количественно определять изменения крутящего момента только из-за модификации эпоксидной смолы, независимо от значения крутящего момента непосредственно перед добавлением эпоксидной смолы (то есть M 0 ). отображает эволюцию M / M 0 для базового битума (что дает пустой образец после завершения его обработки) и соответствующих им связующих, модифицированных эпоксидной смолой, содержащих различные концентрации эпоксидной смолы.

Изменение относительного крутящего момента перемешивания во время обработки в зависимости от добавленной концентрации эпоксидной смолы.

Прежде всего, можно заметить, что базовый битум претерпел незначительную эволюцию M / M 0 после 24 часов обработки, что указывает на то, что выбранные условия обработки (180 ° C в течение 24 часов) не приводят к значительным затвердевание связующего из-за окисления. Что касается связующих, модифицированных эпоксидной смолой, все они имеют одинаковый рисунок: (а) первая область с постоянным значением M / M 0 (равным 1) перед добавлением эпоксидной смолы; (b) заметное снижение M / M 0 из-за пластифицирующего эффекта, вызванного добавлением жидкости с низкой вязкостью, который становится более выраженным по мере увеличения концентрации эпоксидной смолы; и (c) монотонный рост M / M 0 без тенденции к выравниванию.Такое поведение приписывают затвердеванию битума, вызванному эпоксидной смолой, или химическому сшиванию, поскольку эффект окисления битума был исключен с результатом, наблюдаемым для базового битума. Кроме того, значение M / M 0 после завершения обработки, которое соответствует окончательному затвердеванию связующего, пропорционально концентрации эпоксидной смолы. Таким образом, наибольшее значение наблюдалось для связующего, приготовленного с 4 мас.% БФА.

Интересно, что непрерывный рост кривых M / M 0 , показанный на, без тенденции к постоянному значению, предполагает, что все связующие по-прежнему имеют доступные эпоксидные группы для дальнейшего сшивания после 24-часового перемешивания.Следовательно, ожидается дополнительное отверждение в процессе их отверждения в окружающей среде (длительная модификация), как сообщают Polacco et al. [1].

В целом, краткосрочные и долгосрочные модификации эпоксидной смолы включают изменения реологических свойств вяжущего, которые влияют на его применение в дорожных покрытиях. Реологические характеристики на основе кривых вязкой текучести при 60 и 135 ° C и испытания на изменение температуры были проведены на связующих сразу после 24-часовой обработки (неотвержденные связующие) и на тех, которые подвергались отверждению в условиях окружающей среды в течение одного месяца (отвержденные связующие).отображает кривые вязкого течения при 60 ° C, что считается характерной рабочей температурой для теплого климата.

Кривые вязкой текучести при 60 ° C для неотвержденных и отвержденных эпоксидно-модифицированных связующих. Сравнение с битумом, модифицированным 3 мас.% SBS, и чистым битумом, подвергнутым одинаковым условиям смешивания (контрольный образец).

Как можно видеть, все связующие демонстрируют одинаковый вязкостный отклик, характеризующийся зоной Ньютона при низких скоростях сдвига, с постоянными значениями вязкости, за которой следует область разжижения при сдвиге выше критической скорости сдвига.Такое вязкое поведение можно подогнать под модель Карро:

ηη0 = 1 [1+ (λ⋅γ⋅) 2] с

(1)

где η0 — предельная вязкость при нулевой скорости сдвига, наблюдаемая в ньютоновской зоне, λ (с) — характерное время, обратное значение которого приблизительно соответствует скорости сдвига для начала области утонения сдвига, а ‘ s ‘ — параметр, связанный с наклоном этой области. Параметры модели Карро для всех связующих собраны в.

Таблица 1

Параметры модели Карро для изученных связующих.

2 ВПА
η0 (Па · с) λ (т) с
Пустой 247 ± 7 0,08 ± 0,02 0,42 ± 0,01
SBS 625 ± 9 14,89 ± 0,02 0,09 ± 0,01
Неотвержденные связующие 0,5 мас.% BPA 311 ± 6 0.15 ± 0,02 0,27 ± 0,01
1 мас.% BPA 377 ± 6 0,24 ± 0,02 0,24 ± 0,01
2 мас.% BPA 480 ± 7 0,02 0,36 ± 0,01
3 мас.% БФА 582 ± 9 0,40 ± 0,02 0,25 ± 0,01
4 мас.
Отвержденные связующие 0.5 мас.% БФА 347 ± 6 0,14 ± 0,02 0,38 ± 0,01
1 мас.% БФА 441 ± 7 0,19 ± 0,02 0,37 ± 0,01 2
530 ± 7 0,27 ± 0,02 0,32 ± 0,01
3 мас.% БФА 634 ± 9 0,40 ± 0,02 0,31 ± 0,01
мас. 11 0,71 ± 0,02 0.28 ± 0,01

Как следует из и, постепенное увеличение значений вязкости наблюдается у неотвержденных связующих по мере увеличения концентрации BPA, что соответствует затвердеванию (т.е. конечные значения M / M 0 через 24 часа). h обработки) наблюдается в. Интересно отметить, что последующее отверждение неотвержденных связующих в течение 24 часов при комнатной температуре приводит к увеличению их вязкости. Важно отметить, что не происходит увеличения вязкости, когда холостой образец подвергается такому же процессу отверждения при окружающей среде.Таким образом, эти результаты ясно показывают, что сшивание битумных соединений посредством эпоксидных реакций продолжается после обработки в течение по крайней мере одного месяца. Более того, результаты показывают, что добавление BPA к базовому битуму (и последующий процесс отверждения) приводит к более сложной микроструктуре (с более высокими значениями λ), поскольку битумные материалы более чувствительны к приложению к напряжению сдвига [26], если по сравнению с холостым образцом. Этот факт связывают с образованием полимерных структур в результате сшивки эпоксидно-битумной смолы.Кроме того, собранные значения предельной вязкости (η0) при нулевой скорости сдвига были рассмотрены для количественной оценки степени модификации битума при высоких температурах эксплуатации. С этой целью индекс модификации (M.I. 60 ° C ) был определен следующим образом:

M.I.60 ° C = η0, mod − η0, blnakη0, blnak

(2)

где η0, mod — предельная вязкость при нулевой скорости сдвига связующих, модифицированных эпоксидной смолой, а η0, blank — это значение, соответствующее холостому образцу, оба они при 60 ° C. показывает изменение этого параметра в зависимости от концентрации эпоксидной смолы для неотвержденных (кратковременная модификация) и отвержденных (долговременная модификация) связующих.

Эволюция с концентрацией эпоксидной смолы индекса модификации (M.I. 60 ° C ), достигнутая при 60 ° C для неотвержденных и отвержденных связующих.

Как и ожидалось, наблюдается более высокое увеличение вязкости неотвержденных связующих по мере увеличения концентрации эпоксидной смолы, что является предпочтительным после их последующего процесса отверждения в окружающей среде. Точно так же 3 мас.% Отвержденного связующего представляет более высокую степень модификации, чем обнаруженная для эталонного SBS-связующего, которая также превосходит даже для 4 мас.% Связующего без процесса отверждения.И снова M.I. 60 ° C Различия между неотвержденными и неотвержденными связующими позволяют утверждать, что даже после 24 часов обработки есть эпоксидные группы, доступные для дальнейшей реакции с битумными соединениями во время отверждения при комнатной температуре, причем эта разница более очевидна для связующего, приготовленного с 4 мас. % BPA. Более того, η0 также считается адекватным параметром для прогнозирования устойчивости вяжущих для дорожных покрытий к остаточной деформации при высоких температурах эксплуатации [27,28]. Следовательно, значения η0 (или индексы модификации) указывают на то, что, контролируя стадии обработки и отверждения, можно производить битумные вяжущие (и, следовательно, асфальтовые смеси) с лучшими характеристиками колейности, чем у SBS-вяжущего.

Кроме того, вязкость связующего при 135 ° C дает ценную информацию о его прокачиваемости, смешиваемости и удобоукладываемости смеси [29]. отображает кривые вязкой текучести при 135 ° C для неотвержденных (A) и отвержденных (B) связующих, а также для холостого образца и эталонного связующего SBS.

Кривые вязкой текучести при 135 ° C неотвержденных ( A ) и ( B ) отвержденных эпоксидно-модифицированных связующих. Сравнение с битумом, модифицированным 3 мас.% SBS, и чистым битумом, подвергнутым одинаковым условиям смешивания (пустой образец).

Согласно стандарту AASHTO MP320, если вязкость вяжущего при 135 ° C превышает 3 Па · с, асфальтобетонные смеси становятся слишком твердыми для уплотнения и трудно сформировать подходящую поверхность дорожного покрытия [19]. Как видно, все связующие имеют значения вязкости от 0,3 до 0,5 Па · с при полной испытанной скорости сдвига, что соответствует спецификации.

Наконец, испытания на изменение температуры колебательного сдвига от 30 до 80 ° C были проведены на контрольных образцах (холостой образец и резиновый SBS-связующий материал) и двух выбранных эпоксидных связующих (неотвержденный 0.5 мас.% БФА и 4 мас.% Вулканизированного БФА). Таким образом, изменение в зависимости от температуры испытания модулей упругости (G ’) и вязкости (G’ ’) и тангенса угла потерь (tan δ = G” / G ’) нанесены на графики A, B, соответственно.

Зависимость от температуры для выбранных связующих: ( A ) модулей упругости (G ’) и вязкости (G”); и ( B ) тангенс угла потерь (tan δ = G ”/ G’).

Все битумные вяжущие демонстрируют монотонное уменьшение обоих модулей с повышением температуры испытания, с преобладанием вязкого характера (со значениями tan δ> 1).Как и ожидалось, связующее с 0,5 мас.% BPA сразу после 24-часовой обработки дает небольшое увеличение G ’и G’ ’по сравнению с холостым образцом. Однако 4 мас.% BPA, отвержденного в условиях окружающей среды, демонстрирует заметное увеличение, причем оба модуля явно выше, чем наблюдаемые для связующего SBS (разница более очевидна при низкой температуре испытания). Этот результат согласуется с предыдущей реакцией на вязкий поток при 60 ° C.

Во всех случаях кривые tan δ показывают, что характеристики эластичного связующего материала снижаются с увеличением температуры испытания.Напротив, модификация эпоксидного битума 0,5 мас.% Без отверждения в окружающей среде приводит к снижению значений tan δ во всем диапазоне температур испытания (улучшение эластичных свойств связующего). Этот эффект более выражен для отвержденного связующего, приготовленного с 4 мас.% БФА. С другой стороны, наклон кривой tan δ от T связан с термической восприимчивостью связующего при средних / высоких температурах эксплуатации. Таким образом, SBS-связующее проявляет пониженную чувствительность к температуре в интервале прибл.30–45 ° C, с почти постоянными значениями tan δ, аналогично сообщению Martin-Alfonso et al. [30]. Что касается эпоксидных связующих и холостого образца, даже несмотря на то, что они имеют одинаковый наклон на их кривых tan δ (и, следовательно, не влияют на тепловую восприимчивость), отвержденный 4 мас.% BPA показывает довольно похожие значения tan δ при средних / высоких эксплуатационных температурах. (45–70 ° C), чем коммерческое связующее SBS.

3.2. Физико-химические характеристики и микроструктура битумов, модифицированных эпоксидной смолой

Упомянутые выше изменения реологических характеристик связующих, модифицированных эпоксидной смолой, при высоких температурах эксплуатации связаны со значительными изменениями их физико-химических характеристик и микроструктуры.Чтобы прояснить это, на отобранных образцах были проведены тесты FTIR, TLC / FID и MDSC.

Сообщалось, что оксирановые (C 2 H 4 O) группы, которые образуются после раскрытия эпоксидного кольца, реагируют с группами карбонильной кислоты (RCOOH), присутствующими в битумной фазе с образованием сложного эфира (RCOOR »). ) и эфирные (ROR´) соединения [11,19,24]. Таким образом, чтобы оценить степень этой реакции из-за концентрации эпоксидной смолы и отверждения в окружающей среде, FTIR-спектры выбранных связующих были нанесены на график в трех различных интервалах: (A) 1760-1700 см -1 , чтобы оценить карбониловую кислоту и сложноэфирные группы при 1716 и 1735 см -1 соответственно; (B) 1100–950 см –1 и (C) 1000–830 см –1 для оценки эфирных и оксирановых групп при 1035 и 917 см –1 , соответственно.

FTIR-спектры выбранных эпоксидно-модифицированных связующих и холостого образца в трех различных интервалах: ( A ) 1760-1700 см -1 , для оценки карбонильных кислотных и сложноэфирных групп при 1716 и 1735 см -1 , соответственно ; ( B ) 1100–950 см –1 и ( C ) 1000–830 см –1 для оценки эфирных и оксирановых групп при 1035 и 917 см –1 , соответственно. Пунктирными линиями отмечена соответствующая площадь пика.

В целом, увеличение степени реакции следует отмечать как увеличение площадей, соответствующих полосам при 1735 см -1 (RCOOR ») и 1035 см -1 (ROR ‘) вместе с уменьшение пиков при 917 см −1 (C 2 H 4 O) и 1716 см −1 (RCOOH). Соответственно, эпоксидное связующее, приготовленное с наивысшей концентрацией эпоксидной смолы и подвергшееся воздействию окружающей среды, показывает самые большие отмеченные площади для продуктов реакции (см. Пики при 1735 и 1035 см -1 на A, B).Это эпоксидное связующее также имеет наименьшие площади для реагентов (пики при 917 и 1716 см -1 в A, C). Что касается эффектов концентрации эпоксидной смолы, если обратить внимание на неотвержденные связующие (кривые 2 и 4), становится ясно, что более высокое количество эпоксидной смолы способствует этим реакциям. Следовательно, улучшенные реологические свойства эпоксидных связующих могут быть явно связаны с созданием сшитой сети за счет новых сложноэфирных и эфирных групп. Кроме того, пик, все еще наблюдаемый при 917 см -1 для отвержденных связующих (кривые 3 и 5 в C), подтверждает присутствие остающихся оксирановых групп (доступных для дальнейших реакций) даже после месяца отверждения.Таким образом, ожидается, что реологические свойства связующего улучшатся в течение более длительного периода эксплуатации.

С другой стороны, из-за сложности химического состава битум широко охарактеризован методами фракционирования (например, с помощью тонкослойной хроматографии, TLC / FID) на так называемые фракции SARA (т.е. ароматические углеводороды, смолы и асфальтены) в зависимости от их растворимости и полярности. Хотя до сих пор ведутся споры, были предложены различные модели для описания того, как эти фракции расположены в микроструктуре битума [31].Среди них коллоидная модель является наиболее реалистичной для определения эффектов реакций этерификации и этерификации, оказываемых на поведение битума при высоких температурах эксплуатации. В соответствии с этой моделью мицеллоподобные структуры, образованные агломератами асфальтенов, окружены высокомолекулярными полярными соединениями (в основном смолами), диспергированными в мальтеновой фракции, состоящей из насыщенных, ароматических и остальных смол [1,32,33, 34]. Таким образом, размеры мицелл и относительные пропорции этих фракций из-за расположения полярных битумных соединений сильно влияют на термо-реологическое поведение битума, и считается, что более структурированные системы демонстрируют более высокую вязкость [35,36].

Как видно на фиг., Хотя все образцы показывают одинаковое содержание насыщенных веществ, из-за их низкой химической активности, в других фракциях наблюдаются значительные различия. Когда содержание эпоксидных смол в связующих увеличивается (или они подвергаются отверждению при комнатной температуре), фракции ароматических углеводородов и смол уменьшаются, что приводит к значительному увеличению содержания асфальтенов. Таким образом, по сравнению с контрольным образцом, отвержденное связующее с 4 мас.% БФА демонстрирует снижение содержания ароматических углеводородов на 10% (с 62 до 52 мас.%) И на 6 мас.% Смол (с 17 до 11 мас.%), Что сопровождается повышением асфальтены 16 мас.% (от 20 до 36 мас.%).Эти результаты показывают, что реакции этерификации и этерификации происходят между оксирановыми группами и высокомолекулярными молекулами, обнаруженными в ароматических соединениях и смолах, которые содержат группы карбонильных кислот. Образовавшиеся новые битумные соединения не вымываются во время хроматографического разделения, и поэтому они количественно оцениваются по содержанию асфальтенов [33,35,37]. Очевидно, что развитие более сложных структур согласуется с реологическими результатами, приведенными выше.

Фракция SARA, полученная методом TLC-FID выбранных эпоксидно-модифицированных связующих и холостого образца.

Углубляясь в микроструктуру, MDSC, проведенный на этих выбранных связующих, также предоставляет ценную информацию. Как сообщает Masson et al. [38,39], четыре события обычно можно наблюдать на необратимых кривых теплового потока, когда различные фракции битума меняют порядок с повышением температуры: первое событие, характеризующееся широким эндотермическим фоном, расположенным от -30 до 85 ° C; два экзотермических события, обычно с центром около −5 и 25 ° С; и четвертый случай, эндотерм от 25 до 80 ° C.

Как показано на фигуре, неотвержденное связующее с 0,5 мас.% BPA демонстрирует значительное увеличение площади, соответствующей четвертому эндотермическому событию (связанное с энтальпией, ΔH MDSC ), которое становится больше после его последующего отверждения в окружающей среде. Этот эффект гораздо более выражен для связующих, приготовленных с самой высокой концентрацией эпоксидной смолы (и). Четвертое событие приписывается плавлению относительно больших (или высокомолекулярных) соединений, которые обычно встречаются в асфальтенах, которые изменяют порядок, образуя мезофазные домены [38,39].Как видно на фиг., Химические реакции между оксираном и карбонильными группами приводят к соединениям с более высокой молекулярной массой, которые увеличивают долю асфальтена. Эти более структурированные и упорядоченные мезофазные микроструктуры нуждаются в большем количестве тепла для процесса плавления и ответственны за наблюдаемое увеличение значений ΔH MDSC ().

Кривые нереверсивного теплового потока по результатам испытаний модулированной калориметрии (MDSC) для выбранных связующих, модифицированных эпоксидной смолой, и холостого образца.

Таблица 2

Энергия, связанная с четвертым эндотермическим событием, ΔH MDSC , и характеристическая температура второго события (T MDSC ), полученная с помощью MDSC для выбранных связующих.

0,5
ΔH MDSC (Дж / г) T MDSC (° C)
Бланк 0,34 ± 0,05 −2,5 ± 0,5
Необработанный BPA 0,95 ± 0,06 -3,2 ± 0,5
отвержденный 0,5 мас.% BPA 1,27 ± 0,06 −3,2 ± 0,6
неотвержденный 4,0 мас.% BPA 2,09 ± 0,07 −3
затвердевший 4.0 мас.% BPA 2,41 ± 0,07 -4,7 ± 0,5

С другой стороны, второе событие вызвано зависящей от времени холодной кристаллизацией низкомолекулярных насыщенных сегментов [38,39] и появляется при характерной температуре (T MDSC ). Более низкие значения T MDSC сдвигают подвижность цепи в сторону более низких температур (т.е. понижая температуру, при которой кристаллизующиеся сегменты могут кристаллизоваться) [38,39,40]. По сравнению с холостым образцом, хотя для неотвержденного 0 существенных различий не наблюдается.Связующее с 5 мас.% BPA, T MDSC , собранное в собранном, сдвигается к более низкому значению для связующего, содержащего 4 мас.% BPA, и, в частности, после отверждения при комнатной температуре. Этот результат указывает на улучшение низких рабочих температур, хотя для подтверждения этого предположения требуются дополнительные реологические испытания.

Кинетика, реологические свойства и микроструктура модификации

3.1. Кратковременная и долговременная реологическая модификация

Кинетика кратковременной модификации битума при 180 ° C оценивалась путем мониторинга изменения нормализованного крутящего момента (M / M 0 ) в зависимости от времени перемешивания.Значение M 0 соответствует постоянному крутящему моменту, полученному перед добавлением эпоксидной смолы (которое происходит после 10 минут перемешивания), а M — фактический крутящий момент для каждого времени перемешивания. Таким образом, M / M 0 позволяет нам количественно определять изменения крутящего момента только из-за модификации эпоксидной смолы, независимо от значения крутящего момента непосредственно перед добавлением эпоксидной смолы (то есть M 0 ). отображает эволюцию M / M 0 для базового битума (что дает пустой образец после завершения его обработки) и соответствующих им связующих, модифицированных эпоксидной смолой, содержащих различные концентрации эпоксидной смолы.

Изменение относительного крутящего момента перемешивания во время обработки в зависимости от добавленной концентрации эпоксидной смолы.

Прежде всего, можно заметить, что базовый битум претерпел незначительную эволюцию M / M 0 после 24 часов обработки, что указывает на то, что выбранные условия обработки (180 ° C в течение 24 часов) не приводят к значительным затвердевание связующего из-за окисления. Что касается связующих, модифицированных эпоксидной смолой, все они имеют одинаковый рисунок: (а) первая область с постоянным значением M / M 0 (равным 1) перед добавлением эпоксидной смолы; (b) заметное снижение M / M 0 из-за пластифицирующего эффекта, вызванного добавлением жидкости с низкой вязкостью, который становится более выраженным по мере увеличения концентрации эпоксидной смолы; и (c) монотонный рост M / M 0 без тенденции к выравниванию.Такое поведение приписывают затвердеванию битума, вызванному эпоксидной смолой, или химическому сшиванию, поскольку эффект окисления битума был исключен с результатом, наблюдаемым для базового битума. Кроме того, значение M / M 0 после завершения обработки, которое соответствует окончательному затвердеванию связующего, пропорционально концентрации эпоксидной смолы. Таким образом, наибольшее значение наблюдалось для связующего, приготовленного с 4 мас.% БФА.

Интересно, что непрерывный рост кривых M / M 0 , показанный на, без тенденции к постоянному значению, предполагает, что все связующие по-прежнему имеют доступные эпоксидные группы для дальнейшего сшивания после 24-часового перемешивания.Следовательно, ожидается дополнительное отверждение в процессе их отверждения в окружающей среде (длительная модификация), как сообщают Polacco et al. [1].

В целом, краткосрочные и долгосрочные модификации эпоксидной смолы включают изменения реологических свойств вяжущего, которые влияют на его применение в дорожных покрытиях. Реологические характеристики на основе кривых вязкой текучести при 60 и 135 ° C и испытания на изменение температуры были проведены на связующих сразу после 24-часовой обработки (неотвержденные связующие) и на тех, которые подвергались отверждению в условиях окружающей среды в течение одного месяца (отвержденные связующие).отображает кривые вязкого течения при 60 ° C, что считается характерной рабочей температурой для теплого климата.

Кривые вязкой текучести при 60 ° C для неотвержденных и отвержденных эпоксидно-модифицированных связующих. Сравнение с битумом, модифицированным 3 мас.% SBS, и чистым битумом, подвергнутым одинаковым условиям смешивания (контрольный образец).

Как можно видеть, все связующие демонстрируют одинаковый вязкостный отклик, характеризующийся зоной Ньютона при низких скоростях сдвига, с постоянными значениями вязкости, за которой следует область разжижения при сдвиге выше критической скорости сдвига.Такое вязкое поведение можно подогнать под модель Карро:

ηη0 = 1 [1+ (λ⋅γ⋅) 2] с

(1)

где η0 — предельная вязкость при нулевой скорости сдвига, наблюдаемая в ньютоновской зоне, λ (с) — характерное время, обратное значение которого приблизительно соответствует скорости сдвига для начала области утонения сдвига, а ‘ s ‘ — параметр, связанный с наклоном этой области. Параметры модели Карро для всех связующих собраны в.

Таблица 1

Параметры модели Карро для изученных связующих.

2 ВПА
η0 (Па · с) λ (т) с
Пустой 247 ± 7 0,08 ± 0,02 0,42 ± 0,01
SBS 625 ± 9 14,89 ± 0,02 0,09 ± 0,01
Неотвержденные связующие 0,5 мас.% BPA 311 ± 6 0.15 ± 0,02 0,27 ± 0,01
1 мас.% BPA 377 ± 6 0,24 ± 0,02 0,24 ± 0,01
2 мас.% BPA 480 ± 7 0,02 0,36 ± 0,01
3 мас.% БФА 582 ± 9 0,40 ± 0,02 0,25 ± 0,01
4 мас.
Отвержденные связующие 0.5 мас.% БФА 347 ± 6 0,14 ± 0,02 0,38 ± 0,01
1 мас.% БФА 441 ± 7 0,19 ± 0,02 0,37 ± 0,01 2
530 ± 7 0,27 ± 0,02 0,32 ± 0,01
3 мас.% БФА 634 ± 9 0,40 ± 0,02 0,31 ± 0,01
мас. 11 0,71 ± 0,02 0.28 ± 0,01

Как следует из и, постепенное увеличение значений вязкости наблюдается у неотвержденных связующих по мере увеличения концентрации BPA, что соответствует затвердеванию (т.е. конечные значения M / M 0 через 24 часа). h обработки) наблюдается в. Интересно отметить, что последующее отверждение неотвержденных связующих в течение 24 часов при комнатной температуре приводит к увеличению их вязкости. Важно отметить, что не происходит увеличения вязкости, когда холостой образец подвергается такому же процессу отверждения при окружающей среде.Таким образом, эти результаты ясно показывают, что сшивание битумных соединений посредством эпоксидных реакций продолжается после обработки в течение по крайней мере одного месяца. Более того, результаты показывают, что добавление BPA к базовому битуму (и последующий процесс отверждения) приводит к более сложной микроструктуре (с более высокими значениями λ), поскольку битумные материалы более чувствительны к приложению к напряжению сдвига [26], если по сравнению с холостым образцом. Этот факт связывают с образованием полимерных структур в результате сшивки эпоксидно-битумной смолы.Кроме того, собранные значения предельной вязкости (η0) при нулевой скорости сдвига были рассмотрены для количественной оценки степени модификации битума при высоких температурах эксплуатации. С этой целью индекс модификации (M.I. 60 ° C ) был определен следующим образом:

M.I.60 ° C = η0, mod − η0, blnakη0, blnak

(2)

где η0, mod — предельная вязкость при нулевой скорости сдвига связующих, модифицированных эпоксидной смолой, а η0, blank — это значение, соответствующее холостому образцу, оба они при 60 ° C. показывает изменение этого параметра в зависимости от концентрации эпоксидной смолы для неотвержденных (кратковременная модификация) и отвержденных (долговременная модификация) связующих.

Эволюция с концентрацией эпоксидной смолы индекса модификации (M.I. 60 ° C ), достигнутая при 60 ° C для неотвержденных и отвержденных связующих.

Как и ожидалось, наблюдается более высокое увеличение вязкости неотвержденных связующих по мере увеличения концентрации эпоксидной смолы, что является предпочтительным после их последующего процесса отверждения в окружающей среде. Точно так же 3 мас.% Отвержденного связующего представляет более высокую степень модификации, чем обнаруженная для эталонного SBS-связующего, которая также превосходит даже для 4 мас.% Связующего без процесса отверждения.И снова M.I. 60 ° C Различия между неотвержденными и неотвержденными связующими позволяют утверждать, что даже после 24 часов обработки есть эпоксидные группы, доступные для дальнейшей реакции с битумными соединениями во время отверждения при комнатной температуре, причем эта разница более очевидна для связующего, приготовленного с 4 мас. % BPA. Более того, η0 также считается адекватным параметром для прогнозирования устойчивости вяжущих для дорожных покрытий к остаточной деформации при высоких температурах эксплуатации [27,28]. Следовательно, значения η0 (или индексы модификации) указывают на то, что, контролируя стадии обработки и отверждения, можно производить битумные вяжущие (и, следовательно, асфальтовые смеси) с лучшими характеристиками колейности, чем у SBS-вяжущего.

Кроме того, вязкость связующего при 135 ° C дает ценную информацию о его прокачиваемости, смешиваемости и удобоукладываемости смеси [29]. отображает кривые вязкой текучести при 135 ° C для неотвержденных (A) и отвержденных (B) связующих, а также для холостого образца и эталонного связующего SBS.

Кривые вязкой текучести при 135 ° C неотвержденных ( A ) и ( B ) отвержденных эпоксидно-модифицированных связующих. Сравнение с битумом, модифицированным 3 мас.% SBS, и чистым битумом, подвергнутым одинаковым условиям смешивания (пустой образец).

Согласно стандарту AASHTO MP320, если вязкость вяжущего при 135 ° C превышает 3 Па · с, асфальтобетонные смеси становятся слишком твердыми для уплотнения и трудно сформировать подходящую поверхность дорожного покрытия [19]. Как видно, все связующие имеют значения вязкости от 0,3 до 0,5 Па · с при полной испытанной скорости сдвига, что соответствует спецификации.

Наконец, испытания на изменение температуры колебательного сдвига от 30 до 80 ° C были проведены на контрольных образцах (холостой образец и резиновый SBS-связующий материал) и двух выбранных эпоксидных связующих (неотвержденный 0.5 мас.% БФА и 4 мас.% Вулканизированного БФА). Таким образом, изменение в зависимости от температуры испытания модулей упругости (G ’) и вязкости (G’ ’) и тангенса угла потерь (tan δ = G” / G ’) нанесены на графики A, B, соответственно.

Зависимость от температуры для выбранных связующих: ( A ) модулей упругости (G ’) и вязкости (G”); и ( B ) тангенс угла потерь (tan δ = G ”/ G’).

Все битумные вяжущие демонстрируют монотонное уменьшение обоих модулей с повышением температуры испытания, с преобладанием вязкого характера (со значениями tan δ> 1).Как и ожидалось, связующее с 0,5 мас.% BPA сразу после 24-часовой обработки дает небольшое увеличение G ’и G’ ’по сравнению с холостым образцом. Однако 4 мас.% BPA, отвержденного в условиях окружающей среды, демонстрирует заметное увеличение, причем оба модуля явно выше, чем наблюдаемые для связующего SBS (разница более очевидна при низкой температуре испытания). Этот результат согласуется с предыдущей реакцией на вязкий поток при 60 ° C.

Во всех случаях кривые tan δ показывают, что характеристики эластичного связующего материала снижаются с увеличением температуры испытания.Напротив, модификация эпоксидного битума 0,5 мас.% Без отверждения в окружающей среде приводит к снижению значений tan δ во всем диапазоне температур испытания (улучшение эластичных свойств связующего). Этот эффект более выражен для отвержденного связующего, приготовленного с 4 мас.% БФА. С другой стороны, наклон кривой tan δ от T связан с термической восприимчивостью связующего при средних / высоких температурах эксплуатации. Таким образом, SBS-связующее проявляет пониженную чувствительность к температуре в интервале прибл.30–45 ° C, с почти постоянными значениями tan δ, аналогично сообщению Martin-Alfonso et al. [30]. Что касается эпоксидных связующих и холостого образца, даже несмотря на то, что они имеют одинаковый наклон на их кривых tan δ (и, следовательно, не влияют на тепловую восприимчивость), отвержденный 4 мас.% BPA показывает довольно похожие значения tan δ при средних / высоких эксплуатационных температурах. (45–70 ° C), чем коммерческое связующее SBS.

3.2. Физико-химические характеристики и микроструктура битумов, модифицированных эпоксидной смолой

Упомянутые выше изменения реологических характеристик связующих, модифицированных эпоксидной смолой, при высоких температурах эксплуатации связаны со значительными изменениями их физико-химических характеристик и микроструктуры.Чтобы прояснить это, на отобранных образцах были проведены тесты FTIR, TLC / FID и MDSC.

Сообщалось, что оксирановые (C 2 H 4 O) группы, которые образуются после раскрытия эпоксидного кольца, реагируют с группами карбонильной кислоты (RCOOH), присутствующими в битумной фазе с образованием сложного эфира (RCOOR »). ) и эфирные (ROR´) соединения [11,19,24]. Таким образом, чтобы оценить степень этой реакции из-за концентрации эпоксидной смолы и отверждения в окружающей среде, FTIR-спектры выбранных связующих были нанесены на график в трех различных интервалах: (A) 1760-1700 см -1 , чтобы оценить карбониловую кислоту и сложноэфирные группы при 1716 и 1735 см -1 соответственно; (B) 1100–950 см –1 и (C) 1000–830 см –1 для оценки эфирных и оксирановых групп при 1035 и 917 см –1 , соответственно.

FTIR-спектры выбранных эпоксидно-модифицированных связующих и холостого образца в трех различных интервалах: ( A ) 1760-1700 см -1 , для оценки карбонильных кислотных и сложноэфирных групп при 1716 и 1735 см -1 , соответственно ; ( B ) 1100–950 см –1 и ( C ) 1000–830 см –1 для оценки эфирных и оксирановых групп при 1035 и 917 см –1 , соответственно. Пунктирными линиями отмечена соответствующая площадь пика.

В целом, увеличение степени реакции следует отмечать как увеличение площадей, соответствующих полосам при 1735 см -1 (RCOOR ») и 1035 см -1 (ROR ‘) вместе с уменьшение пиков при 917 см −1 (C 2 H 4 O) и 1716 см −1 (RCOOH). Соответственно, эпоксидное связующее, приготовленное с наивысшей концентрацией эпоксидной смолы и подвергшееся воздействию окружающей среды, показывает самые большие отмеченные площади для продуктов реакции (см. Пики при 1735 и 1035 см -1 на A, B).Это эпоксидное связующее также имеет наименьшие площади для реагентов (пики при 917 и 1716 см -1 в A, C). Что касается эффектов концентрации эпоксидной смолы, если обратить внимание на неотвержденные связующие (кривые 2 и 4), становится ясно, что более высокое количество эпоксидной смолы способствует этим реакциям. Следовательно, улучшенные реологические свойства эпоксидных связующих могут быть явно связаны с созданием сшитой сети за счет новых сложноэфирных и эфирных групп. Кроме того, пик, все еще наблюдаемый при 917 см -1 для отвержденных связующих (кривые 3 и 5 в C), подтверждает присутствие остающихся оксирановых групп (доступных для дальнейших реакций) даже после месяца отверждения.Таким образом, ожидается, что реологические свойства связующего улучшатся в течение более длительного периода эксплуатации.

С другой стороны, из-за сложности химического состава битум широко охарактеризован методами фракционирования (например, с помощью тонкослойной хроматографии, TLC / FID) на так называемые фракции SARA (т.е. ароматические углеводороды, смолы и асфальтены) в зависимости от их растворимости и полярности. Хотя до сих пор ведутся споры, были предложены различные модели для описания того, как эти фракции расположены в микроструктуре битума [31].Среди них коллоидная модель является наиболее реалистичной для определения эффектов реакций этерификации и этерификации, оказываемых на поведение битума при высоких температурах эксплуатации. В соответствии с этой моделью мицеллоподобные структуры, образованные агломератами асфальтенов, окружены высокомолекулярными полярными соединениями (в основном смолами), диспергированными в мальтеновой фракции, состоящей из насыщенных, ароматических и остальных смол [1,32,33, 34]. Таким образом, размеры мицелл и относительные пропорции этих фракций из-за расположения полярных битумных соединений сильно влияют на термо-реологическое поведение битума, и считается, что более структурированные системы демонстрируют более высокую вязкость [35,36].

Как видно на фиг., Хотя все образцы показывают одинаковое содержание насыщенных веществ, из-за их низкой химической активности, в других фракциях наблюдаются значительные различия. Когда содержание эпоксидных смол в связующих увеличивается (или они подвергаются отверждению при комнатной температуре), фракции ароматических углеводородов и смол уменьшаются, что приводит к значительному увеличению содержания асфальтенов. Таким образом, по сравнению с контрольным образцом, отвержденное связующее с 4 мас.% БФА демонстрирует снижение содержания ароматических углеводородов на 10% (с 62 до 52 мас.%) И на 6 мас.% Смол (с 17 до 11 мас.%), Что сопровождается повышением асфальтены 16 мас.% (от 20 до 36 мас.%).Эти результаты показывают, что реакции этерификации и этерификации происходят между оксирановыми группами и высокомолекулярными молекулами, обнаруженными в ароматических соединениях и смолах, которые содержат группы карбонильных кислот. Образовавшиеся новые битумные соединения не вымываются во время хроматографического разделения, и поэтому они количественно оцениваются по содержанию асфальтенов [33,35,37]. Очевидно, что развитие более сложных структур согласуется с реологическими результатами, приведенными выше.

Фракция SARA, полученная методом TLC-FID выбранных эпоксидно-модифицированных связующих и холостого образца.

Углубляясь в микроструктуру, MDSC, проведенный на этих выбранных связующих, также предоставляет ценную информацию. Как сообщает Masson et al. [38,39], четыре события обычно можно наблюдать на необратимых кривых теплового потока, когда различные фракции битума меняют порядок с повышением температуры: первое событие, характеризующееся широким эндотермическим фоном, расположенным от -30 до 85 ° C; два экзотермических события, обычно с центром около −5 и 25 ° С; и четвертый случай, эндотерм от 25 до 80 ° C.

Как показано на фигуре, неотвержденное связующее с 0,5 мас.% BPA демонстрирует значительное увеличение площади, соответствующей четвертому эндотермическому событию (связанное с энтальпией, ΔH MDSC ), которое становится больше после его последующего отверждения в окружающей среде. Этот эффект гораздо более выражен для связующих, приготовленных с самой высокой концентрацией эпоксидной смолы (и). Четвертое событие приписывается плавлению относительно больших (или высокомолекулярных) соединений, которые обычно встречаются в асфальтенах, которые изменяют порядок, образуя мезофазные домены [38,39].Как видно на фиг., Химические реакции между оксираном и карбонильными группами приводят к соединениям с более высокой молекулярной массой, которые увеличивают долю асфальтена. Эти более структурированные и упорядоченные мезофазные микроструктуры нуждаются в большем количестве тепла для процесса плавления и ответственны за наблюдаемое увеличение значений ΔH MDSC ().

Кривые нереверсивного теплового потока по результатам испытаний модулированной калориметрии (MDSC) для выбранных связующих, модифицированных эпоксидной смолой, и холостого образца.

Таблица 2

Энергия, связанная с четвертым эндотермическим событием, ΔH MDSC , и характеристическая температура второго события (T MDSC ), полученная с помощью MDSC для выбранных связующих.

0,5
ΔH MDSC (Дж / г) T MDSC (° C)
Бланк 0,34 ± 0,05 −2,5 ± 0,5
Необработанный BPA 0,95 ± 0,06 -3,2 ± 0,5
отвержденный 0,5 мас.% BPA 1,27 ± 0,06 −3,2 ± 0,6
неотвержденный 4,0 мас.% BPA 2,09 ± 0,07 −3
затвердевший 4.0 мас.% BPA 2,41 ± 0,07 -4,7 ± 0,5

С другой стороны, второе событие вызвано зависящей от времени холодной кристаллизацией низкомолекулярных насыщенных сегментов [38,39] и появляется при характерной температуре (T MDSC ). Более низкие значения T MDSC сдвигают подвижность цепи в сторону более низких температур (т.е. понижая температуру, при которой кристаллизующиеся сегменты могут кристаллизоваться) [38,39,40]. По сравнению с холостым образцом, хотя для неотвержденного 0 существенных различий не наблюдается.Связующее с 5 мас.% BPA, T MDSC , собранное в собранном, сдвигается к более низкому значению для связующего, содержащего 4 мас.% BPA, и, в частности, после отверждения при комнатной температуре. Этот результат указывает на улучшение низких рабочих температур, хотя для подтверждения этого предположения требуются дополнительные реологические испытания.

Кинетика, реологические свойства и микроструктура модификации

3.1. Кратковременная и долговременная реологическая модификация

Кинетика кратковременной модификации битума при 180 ° C оценивалась путем мониторинга изменения нормализованного крутящего момента (M / M 0 ) в зависимости от времени перемешивания.Значение M 0 соответствует постоянному крутящему моменту, полученному перед добавлением эпоксидной смолы (которое происходит после 10 минут перемешивания), а M — фактический крутящий момент для каждого времени перемешивания. Таким образом, M / M 0 позволяет нам количественно определять изменения крутящего момента только из-за модификации эпоксидной смолы, независимо от значения крутящего момента непосредственно перед добавлением эпоксидной смолы (то есть M 0 ). отображает эволюцию M / M 0 для базового битума (что дает пустой образец после завершения его обработки) и соответствующих им связующих, модифицированных эпоксидной смолой, содержащих различные концентрации эпоксидной смолы.

Изменение относительного крутящего момента перемешивания во время обработки в зависимости от добавленной концентрации эпоксидной смолы.

Прежде всего, можно заметить, что базовый битум претерпел незначительную эволюцию M / M 0 после 24 часов обработки, что указывает на то, что выбранные условия обработки (180 ° C в течение 24 часов) не приводят к значительным затвердевание связующего из-за окисления. Что касается связующих, модифицированных эпоксидной смолой, все они имеют одинаковый рисунок: (а) первая область с постоянным значением M / M 0 (равным 1) перед добавлением эпоксидной смолы; (b) заметное снижение M / M 0 из-за пластифицирующего эффекта, вызванного добавлением жидкости с низкой вязкостью, который становится более выраженным по мере увеличения концентрации эпоксидной смолы; и (c) монотонный рост M / M 0 без тенденции к выравниванию.Такое поведение приписывают затвердеванию битума, вызванному эпоксидной смолой, или химическому сшиванию, поскольку эффект окисления битума был исключен с результатом, наблюдаемым для базового битума. Кроме того, значение M / M 0 после завершения обработки, которое соответствует окончательному затвердеванию связующего, пропорционально концентрации эпоксидной смолы. Таким образом, наибольшее значение наблюдалось для связующего, приготовленного с 4 мас.% БФА.

Интересно, что непрерывный рост кривых M / M 0 , показанный на, без тенденции к постоянному значению, предполагает, что все связующие по-прежнему имеют доступные эпоксидные группы для дальнейшего сшивания после 24-часового перемешивания.Следовательно, ожидается дополнительное отверждение в процессе их отверждения в окружающей среде (длительная модификация), как сообщают Polacco et al. [1].

В целом, краткосрочные и долгосрочные модификации эпоксидной смолы включают изменения реологических свойств вяжущего, которые влияют на его применение в дорожных покрытиях. Реологические характеристики на основе кривых вязкой текучести при 60 и 135 ° C и испытания на изменение температуры были проведены на связующих сразу после 24-часовой обработки (неотвержденные связующие) и на тех, которые подвергались отверждению в условиях окружающей среды в течение одного месяца (отвержденные связующие).отображает кривые вязкого течения при 60 ° C, что считается характерной рабочей температурой для теплого климата.

Кривые вязкой текучести при 60 ° C для неотвержденных и отвержденных эпоксидно-модифицированных связующих. Сравнение с битумом, модифицированным 3 мас.% SBS, и чистым битумом, подвергнутым одинаковым условиям смешивания (контрольный образец).

Как можно видеть, все связующие демонстрируют одинаковый вязкостный отклик, характеризующийся зоной Ньютона при низких скоростях сдвига, с постоянными значениями вязкости, за которой следует область разжижения при сдвиге выше критической скорости сдвига.Такое вязкое поведение можно подогнать под модель Карро:

ηη0 = 1 [1+ (λ⋅γ⋅) 2] с

(1)

где η0 — предельная вязкость при нулевой скорости сдвига, наблюдаемая в ньютоновской зоне, λ (с) — характерное время, обратное значение которого приблизительно соответствует скорости сдвига для начала области утонения сдвига, а ‘ s ‘ — параметр, связанный с наклоном этой области. Параметры модели Карро для всех связующих собраны в.

Таблица 1

Параметры модели Карро для изученных связующих.

2 ВПА
η0 (Па · с) λ (т) с
Пустой 247 ± 7 0,08 ± 0,02 0,42 ± 0,01
SBS 625 ± 9 14,89 ± 0,02 0,09 ± 0,01
Неотвержденные связующие 0,5 мас.% BPA 311 ± 6 0.15 ± 0,02 0,27 ± 0,01
1 мас.% BPA 377 ± 6 0,24 ± 0,02 0,24 ± 0,01
2 мас.% BPA 480 ± 7 0,02 0,36 ± 0,01
3 мас.% БФА 582 ± 9 0,40 ± 0,02 0,25 ± 0,01
4 мас.
Отвержденные связующие 0.5 мас.% БФА 347 ± 6 0,14 ± 0,02 0,38 ± 0,01
1 мас.% БФА 441 ± 7 0,19 ± 0,02 0,37 ± 0,01 2
530 ± 7 0,27 ± 0,02 0,32 ± 0,01
3 мас.% БФА 634 ± 9 0,40 ± 0,02 0,31 ± 0,01
мас. 11 0,71 ± 0,02 0.28 ± 0,01

Как следует из и, постепенное увеличение значений вязкости наблюдается у неотвержденных связующих по мере увеличения концентрации BPA, что соответствует затвердеванию (т.е. конечные значения M / M 0 через 24 часа). h обработки) наблюдается в. Интересно отметить, что последующее отверждение неотвержденных связующих в течение 24 часов при комнатной температуре приводит к увеличению их вязкости. Важно отметить, что не происходит увеличения вязкости, когда холостой образец подвергается такому же процессу отверждения при окружающей среде.Таким образом, эти результаты ясно показывают, что сшивание битумных соединений посредством эпоксидных реакций продолжается после обработки в течение по крайней мере одного месяца. Более того, результаты показывают, что добавление BPA к базовому битуму (и последующий процесс отверждения) приводит к более сложной микроструктуре (с более высокими значениями λ), поскольку битумные материалы более чувствительны к приложению к напряжению сдвига [26], если по сравнению с холостым образцом. Этот факт связывают с образованием полимерных структур в результате сшивки эпоксидно-битумной смолы.Кроме того, собранные значения предельной вязкости (η0) при нулевой скорости сдвига были рассмотрены для количественной оценки степени модификации битума при высоких температурах эксплуатации. С этой целью индекс модификации (M.I. 60 ° C ) был определен следующим образом:

M.I.60 ° C = η0, mod − η0, blnakη0, blnak

(2)

где η0, mod — предельная вязкость при нулевой скорости сдвига связующих, модифицированных эпоксидной смолой, а η0, blank — это значение, соответствующее холостому образцу, оба они при 60 ° C. показывает изменение этого параметра в зависимости от концентрации эпоксидной смолы для неотвержденных (кратковременная модификация) и отвержденных (долговременная модификация) связующих.

Эволюция с концентрацией эпоксидной смолы индекса модификации (M.I. 60 ° C ), достигнутая при 60 ° C для неотвержденных и отвержденных связующих.

Как и ожидалось, наблюдается более высокое увеличение вязкости неотвержденных связующих по мере увеличения концентрации эпоксидной смолы, что является предпочтительным после их последующего процесса отверждения в окружающей среде. Точно так же 3 мас.% Отвержденного связующего представляет более высокую степень модификации, чем обнаруженная для эталонного SBS-связующего, которая также превосходит даже для 4 мас.% Связующего без процесса отверждения.И снова M.I. 60 ° C Различия между неотвержденными и неотвержденными связующими позволяют утверждать, что даже после 24 часов обработки есть эпоксидные группы, доступные для дальнейшей реакции с битумными соединениями во время отверждения при комнатной температуре, причем эта разница более очевидна для связующего, приготовленного с 4 мас. % BPA. Более того, η0 также считается адекватным параметром для прогнозирования устойчивости вяжущих для дорожных покрытий к остаточной деформации при высоких температурах эксплуатации [27,28]. Следовательно, значения η0 (или индексы модификации) указывают на то, что, контролируя стадии обработки и отверждения, можно производить битумные вяжущие (и, следовательно, асфальтовые смеси) с лучшими характеристиками колейности, чем у SBS-вяжущего.

Кроме того, вязкость связующего при 135 ° C дает ценную информацию о его прокачиваемости, смешиваемости и удобоукладываемости смеси [29]. отображает кривые вязкой текучести при 135 ° C для неотвержденных (A) и отвержденных (B) связующих, а также для холостого образца и эталонного связующего SBS.

Кривые вязкой текучести при 135 ° C неотвержденных ( A ) и ( B ) отвержденных эпоксидно-модифицированных связующих. Сравнение с битумом, модифицированным 3 мас.% SBS, и чистым битумом, подвергнутым одинаковым условиям смешивания (пустой образец).

Согласно стандарту AASHTO MP320, если вязкость вяжущего при 135 ° C превышает 3 Па · с, асфальтобетонные смеси становятся слишком твердыми для уплотнения и трудно сформировать подходящую поверхность дорожного покрытия [19]. Как видно, все связующие имеют значения вязкости от 0,3 до 0,5 Па · с при полной испытанной скорости сдвига, что соответствует спецификации.

Наконец, испытания на изменение температуры колебательного сдвига от 30 до 80 ° C были проведены на контрольных образцах (холостой образец и резиновый SBS-связующий материал) и двух выбранных эпоксидных связующих (неотвержденный 0.5 мас.% БФА и 4 мас.% Вулканизированного БФА). Таким образом, изменение в зависимости от температуры испытания модулей упругости (G ’) и вязкости (G’ ’) и тангенса угла потерь (tan δ = G” / G ’) нанесены на графики A, B, соответственно.

Зависимость от температуры для выбранных связующих: ( A ) модулей упругости (G ’) и вязкости (G”); и ( B ) тангенс угла потерь (tan δ = G ”/ G’).

Все битумные вяжущие демонстрируют монотонное уменьшение обоих модулей с повышением температуры испытания, с преобладанием вязкого характера (со значениями tan δ> 1).Как и ожидалось, связующее с 0,5 мас.% BPA сразу после 24-часовой обработки дает небольшое увеличение G ’и G’ ’по сравнению с холостым образцом. Однако 4 мас.% BPA, отвержденного в условиях окружающей среды, демонстрирует заметное увеличение, причем оба модуля явно выше, чем наблюдаемые для связующего SBS (разница более очевидна при низкой температуре испытания). Этот результат согласуется с предыдущей реакцией на вязкий поток при 60 ° C.

Во всех случаях кривые tan δ показывают, что характеристики эластичного связующего материала снижаются с увеличением температуры испытания.Напротив, модификация эпоксидного битума 0,5 мас.% Без отверждения в окружающей среде приводит к снижению значений tan δ во всем диапазоне температур испытания (улучшение эластичных свойств связующего). Этот эффект более выражен для отвержденного связующего, приготовленного с 4 мас.% БФА. С другой стороны, наклон кривой tan δ от T связан с термической восприимчивостью связующего при средних / высоких температурах эксплуатации. Таким образом, SBS-связующее проявляет пониженную чувствительность к температуре в интервале прибл.30–45 ° C, с почти постоянными значениями tan δ, аналогично сообщению Martin-Alfonso et al. [30]. Что касается эпоксидных связующих и холостого образца, даже несмотря на то, что они имеют одинаковый наклон на их кривых tan δ (и, следовательно, не влияют на тепловую восприимчивость), отвержденный 4 мас.% BPA показывает довольно похожие значения tan δ при средних / высоких эксплуатационных температурах. (45–70 ° C), чем коммерческое связующее SBS.

3.2. Физико-химические характеристики и микроструктура битумов, модифицированных эпоксидной смолой

Упомянутые выше изменения реологических характеристик связующих, модифицированных эпоксидной смолой, при высоких температурах эксплуатации связаны со значительными изменениями их физико-химических характеристик и микроструктуры.Чтобы прояснить это, на отобранных образцах были проведены тесты FTIR, TLC / FID и MDSC.

Сообщалось, что оксирановые (C 2 H 4 O) группы, которые образуются после раскрытия эпоксидного кольца, реагируют с группами карбонильной кислоты (RCOOH), присутствующими в битумной фазе с образованием сложного эфира (RCOOR »). ) и эфирные (ROR´) соединения [11,19,24]. Таким образом, чтобы оценить степень этой реакции из-за концентрации эпоксидной смолы и отверждения в окружающей среде, FTIR-спектры выбранных связующих были нанесены на график в трех различных интервалах: (A) 1760-1700 см -1 , чтобы оценить карбониловую кислоту и сложноэфирные группы при 1716 и 1735 см -1 соответственно; (B) 1100–950 см –1 и (C) 1000–830 см –1 для оценки эфирных и оксирановых групп при 1035 и 917 см –1 , соответственно.

FTIR-спектры выбранных эпоксидно-модифицированных связующих и холостого образца в трех различных интервалах: ( A ) 1760-1700 см -1 , для оценки карбонильных кислотных и сложноэфирных групп при 1716 и 1735 см -1 , соответственно ; ( B ) 1100–950 см –1 и ( C ) 1000–830 см –1 для оценки эфирных и оксирановых групп при 1035 и 917 см –1 , соответственно. Пунктирными линиями отмечена соответствующая площадь пика.

В целом, увеличение степени реакции следует отмечать как увеличение площадей, соответствующих полосам при 1735 см -1 (RCOOR ») и 1035 см -1 (ROR ‘) вместе с уменьшение пиков при 917 см −1 (C 2 H 4 O) и 1716 см −1 (RCOOH). Соответственно, эпоксидное связующее, приготовленное с наивысшей концентрацией эпоксидной смолы и подвергшееся воздействию окружающей среды, показывает самые большие отмеченные площади для продуктов реакции (см. Пики при 1735 и 1035 см -1 на A, B).Это эпоксидное связующее также имеет наименьшие площади для реагентов (пики при 917 и 1716 см -1 в A, C). Что касается эффектов концентрации эпоксидной смолы, если обратить внимание на неотвержденные связующие (кривые 2 и 4), становится ясно, что более высокое количество эпоксидной смолы способствует этим реакциям. Следовательно, улучшенные реологические свойства эпоксидных связующих могут быть явно связаны с созданием сшитой сети за счет новых сложноэфирных и эфирных групп. Кроме того, пик, все еще наблюдаемый при 917 см -1 для отвержденных связующих (кривые 3 и 5 в C), подтверждает присутствие остающихся оксирановых групп (доступных для дальнейших реакций) даже после месяца отверждения.Таким образом, ожидается, что реологические свойства связующего улучшатся в течение более длительного периода эксплуатации.

С другой стороны, из-за сложности химического состава битум широко охарактеризован методами фракционирования (например, с помощью тонкослойной хроматографии, TLC / FID) на так называемые фракции SARA (т.е. ароматические углеводороды, смолы и асфальтены) в зависимости от их растворимости и полярности. Хотя до сих пор ведутся споры, были предложены различные модели для описания того, как эти фракции расположены в микроструктуре битума [31].Среди них коллоидная модель является наиболее реалистичной для определения эффектов реакций этерификации и этерификации, оказываемых на поведение битума при высоких температурах эксплуатации. В соответствии с этой моделью мицеллоподобные структуры, образованные агломератами асфальтенов, окружены высокомолекулярными полярными соединениями (в основном смолами), диспергированными в мальтеновой фракции, состоящей из насыщенных, ароматических и остальных смол [1,32,33, 34]. Таким образом, размеры мицелл и относительные пропорции этих фракций из-за расположения полярных битумных соединений сильно влияют на термо-реологическое поведение битума, и считается, что более структурированные системы демонстрируют более высокую вязкость [35,36].

Как видно на фиг., Хотя все образцы показывают одинаковое содержание насыщенных веществ, из-за их низкой химической активности, в других фракциях наблюдаются значительные различия. Когда содержание эпоксидных смол в связующих увеличивается (или они подвергаются отверждению при комнатной температуре), фракции ароматических углеводородов и смол уменьшаются, что приводит к значительному увеличению содержания асфальтенов. Таким образом, по сравнению с контрольным образцом, отвержденное связующее с 4 мас.% БФА демонстрирует снижение содержания ароматических углеводородов на 10% (с 62 до 52 мас.%) И на 6 мас.% Смол (с 17 до 11 мас.%), Что сопровождается повышением асфальтены 16 мас.% (от 20 до 36 мас.%).Эти результаты показывают, что реакции этерификации и этерификации происходят между оксирановыми группами и высокомолекулярными молекулами, обнаруженными в ароматических соединениях и смолах, которые содержат группы карбонильных кислот. Образовавшиеся новые битумные соединения не вымываются во время хроматографического разделения, и поэтому они количественно оцениваются по содержанию асфальтенов [33,35,37]. Очевидно, что развитие более сложных структур согласуется с реологическими результатами, приведенными выше.

Фракция SARA, полученная методом TLC-FID выбранных эпоксидно-модифицированных связующих и холостого образца.

Углубляясь в микроструктуру, MDSC, проведенный на этих выбранных связующих, также предоставляет ценную информацию. Как сообщает Masson et al. [38,39], четыре события обычно можно наблюдать на необратимых кривых теплового потока, когда различные фракции битума меняют порядок с повышением температуры: первое событие, характеризующееся широким эндотермическим фоном, расположенным от -30 до 85 ° C; два экзотермических события, обычно с центром около −5 и 25 ° С; и четвертый случай, эндотерм от 25 до 80 ° C.

Как показано на фигуре, неотвержденное связующее с 0,5 мас.% BPA демонстрирует значительное увеличение площади, соответствующей четвертому эндотермическому событию (связанное с энтальпией, ΔH MDSC ), которое становится больше после его последующего отверждения в окружающей среде. Этот эффект гораздо более выражен для связующих, приготовленных с самой высокой концентрацией эпоксидной смолы (и). Четвертое событие приписывается плавлению относительно больших (или высокомолекулярных) соединений, которые обычно встречаются в асфальтенах, которые изменяют порядок, образуя мезофазные домены [38,39].Как видно на фиг., Химические реакции между оксираном и карбонильными группами приводят к соединениям с более высокой молекулярной массой, которые увеличивают долю асфальтена. Эти более структурированные и упорядоченные мезофазные микроструктуры нуждаются в большем количестве тепла для процесса плавления и ответственны за наблюдаемое увеличение значений ΔH MDSC ().

Кривые нереверсивного теплового потока по результатам испытаний модулированной калориметрии (MDSC) для выбранных связующих, модифицированных эпоксидной смолой, и холостого образца.

Таблица 2

Энергия, связанная с четвертым эндотермическим событием, ΔH MDSC , и характеристическая температура второго события (T MDSC ), полученная с помощью MDSC для выбранных связующих.

0,5
ΔH MDSC (Дж / г) T MDSC (° C)
Бланк 0,34 ± 0,05 −2,5 ± 0,5
Необработанный BPA 0,95 ± 0,06 -3,2 ± 0,5
отвержденный 0,5 мас.% BPA 1,27 ± 0,06 −3,2 ± 0,6
неотвержденный 4,0 мас.% BPA 2,09 ± 0,07 −3
затвердевший 4.0 мас.% BPA 2,41 ± 0,07 -4,7 ± 0,5

С другой стороны, второе событие вызвано зависящей от времени холодной кристаллизацией низкомолекулярных насыщенных сегментов [38,39] и появляется при характерной температуре (T MDSC ). Более низкие значения T MDSC сдвигают подвижность цепи в сторону более низких температур (т.е. понижая температуру, при которой кристаллизующиеся сегменты могут кристаллизоваться) [38,39,40]. По сравнению с холостым образцом, хотя для неотвержденного 0 существенных различий не наблюдается.Связующее с 5 мас.% BPA, T MDSC , собранное в собранном, сдвигается к более низкому значению для связующего, содержащего 4 мас.% BPA, и, в частности, после отверждения при комнатной температуре. Этот результат указывает на улучшение низких рабочих температур, хотя для подтверждения этого предположения требуются дополнительные реологические испытания.

Кинетика, реологические свойства и микроструктура модификации

3.1. Кратковременная и долговременная реологическая модификация

Кинетика кратковременной модификации битума при 180 ° C оценивалась путем мониторинга изменения нормализованного крутящего момента (M / M 0 ) в зависимости от времени перемешивания.Значение M 0 соответствует постоянному крутящему моменту, полученному перед добавлением эпоксидной смолы (которое происходит после 10 минут перемешивания), а M — фактический крутящий момент для каждого времени перемешивания. Таким образом, M / M 0 позволяет нам количественно определять изменения крутящего момента только из-за модификации эпоксидной смолы, независимо от значения крутящего момента непосредственно перед добавлением эпоксидной смолы (то есть M 0 ). отображает эволюцию M / M 0 для базового битума (что дает пустой образец после завершения его обработки) и соответствующих им связующих, модифицированных эпоксидной смолой, содержащих различные концентрации эпоксидной смолы.

Изменение относительного крутящего момента перемешивания во время обработки в зависимости от добавленной концентрации эпоксидной смолы.

Прежде всего, можно заметить, что базовый битум претерпел незначительную эволюцию M / M 0 после 24 часов обработки, что указывает на то, что выбранные условия обработки (180 ° C в течение 24 часов) не приводят к значительным затвердевание связующего из-за окисления. Что касается связующих, модифицированных эпоксидной смолой, все они имеют одинаковый рисунок: (а) первая область с постоянным значением M / M 0 (равным 1) перед добавлением эпоксидной смолы; (b) заметное снижение M / M 0 из-за пластифицирующего эффекта, вызванного добавлением жидкости с низкой вязкостью, который становится более выраженным по мере увеличения концентрации эпоксидной смолы; и (c) монотонный рост M / M 0 без тенденции к выравниванию.Такое поведение приписывают затвердеванию битума, вызванному эпоксидной смолой, или химическому сшиванию, поскольку эффект окисления битума был исключен с результатом, наблюдаемым для базового битума. Кроме того, значение M / M 0 после завершения обработки, которое соответствует окончательному затвердеванию связующего, пропорционально концентрации эпоксидной смолы. Таким образом, наибольшее значение наблюдалось для связующего, приготовленного с 4 мас.% БФА.

Интересно, что непрерывный рост кривых M / M 0 , показанный на, без тенденции к постоянному значению, предполагает, что все связующие по-прежнему имеют доступные эпоксидные группы для дальнейшего сшивания после 24-часового перемешивания.Следовательно, ожидается дополнительное отверждение в процессе их отверждения в окружающей среде (длительная модификация), как сообщают Polacco et al. [1].

В целом, краткосрочные и долгосрочные модификации эпоксидной смолы включают изменения реологических свойств вяжущего, которые влияют на его применение в дорожных покрытиях. Реологические характеристики на основе кривых вязкой текучести при 60 и 135 ° C и испытания на изменение температуры были проведены на связующих сразу после 24-часовой обработки (неотвержденные связующие) и на тех, которые подвергались отверждению в условиях окружающей среды в течение одного месяца (отвержденные связующие).отображает кривые вязкого течения при 60 ° C, что считается характерной рабочей температурой для теплого климата.

Кривые вязкой текучести при 60 ° C для неотвержденных и отвержденных эпоксидно-модифицированных связующих. Сравнение с битумом, модифицированным 3 мас.% SBS, и чистым битумом, подвергнутым одинаковым условиям смешивания (контрольный образец).

Как можно видеть, все связующие демонстрируют одинаковый вязкостный отклик, характеризующийся зоной Ньютона при низких скоростях сдвига, с постоянными значениями вязкости, за которой следует область разжижения при сдвиге выше критической скорости сдвига.Такое вязкое поведение можно подогнать под модель Карро:

ηη0 = 1 [1+ (λ⋅γ⋅) 2] с

(1)

где η0 — предельная вязкость при нулевой скорости сдвига, наблюдаемая в ньютоновской зоне, λ (с) — характерное время, обратное значение которого приблизительно соответствует скорости сдвига для начала области утонения сдвига, а ‘ s ‘ — параметр, связанный с наклоном этой области. Параметры модели Карро для всех связующих собраны в.

Таблица 1

Параметры модели Карро для изученных связующих.

2 ВПА
η0 (Па · с) λ (т) с
Пустой 247 ± 7 0,08 ± 0,02 0,42 ± 0,01
SBS 625 ± 9 14,89 ± 0,02 0,09 ± 0,01
Неотвержденные связующие 0,5 мас.% BPA 311 ± 6 0.15 ± 0,02 0,27 ± 0,01
1 мас.% BPA 377 ± 6 0,24 ± 0,02 0,24 ± 0,01
2 мас.% BPA 480 ± 7 0,02 0,36 ± 0,01
3 мас.% БФА 582 ± 9 0,40 ± 0,02 0,25 ± 0,01
4 мас.
Отвержденные связующие 0.5 мас.% БФА 347 ± 6 0,14 ± 0,02 0,38 ± 0,01
1 мас.% БФА 441 ± 7 0,19 ± 0,02 0,37 ± 0,01 2
530 ± 7 0,27 ± 0,02 0,32 ± 0,01
3 мас.% БФА 634 ± 9 0,40 ± 0,02 0,31 ± 0,01
мас. 11 0,71 ± 0,02 0.28 ± 0,01

Как следует из и, постепенное увеличение значений вязкости наблюдается у неотвержденных связующих по мере увеличения концентрации BPA, что соответствует затвердеванию (т.е. конечные значения M / M 0 через 24 часа). h обработки) наблюдается в. Интересно отметить, что последующее отверждение неотвержденных связующих в течение 24 часов при комнатной температуре приводит к увеличению их вязкости. Важно отметить, что не происходит увеличения вязкости, когда холостой образец подвергается такому же процессу отверждения при окружающей среде.Таким образом, эти результаты ясно показывают, что сшивание битумных соединений посредством эпоксидных реакций продолжается после обработки в течение по крайней мере одного месяца. Более того, результаты показывают, что добавление BPA к базовому битуму (и последующий процесс отверждения) приводит к более сложной микроструктуре (с более высокими значениями λ), поскольку битумные материалы более чувствительны к приложению к напряжению сдвига [26], если по сравнению с холостым образцом. Этот факт связывают с образованием полимерных структур в результате сшивки эпоксидно-битумной смолы.Кроме того, собранные значения предельной вязкости (η0) при нулевой скорости сдвига были рассмотрены для количественной оценки степени модификации битума при высоких температурах эксплуатации. С этой целью индекс модификации (M.I. 60 ° C ) был определен следующим образом:

M.I.60 ° C = η0, mod − η0, blnakη0, blnak

(2)

где η0, mod — предельная вязкость при нулевой скорости сдвига связующих, модифицированных эпоксидной смолой, а η0, blank — это значение, соответствующее холостому образцу, оба они при 60 ° C. показывает изменение этого параметра в зависимости от концентрации эпоксидной смолы для неотвержденных (кратковременная модификация) и отвержденных (долговременная модификация) связующих.

Эволюция с концентрацией эпоксидной смолы индекса модификации (M.I. 60 ° C ), достигнутая при 60 ° C для неотвержденных и отвержденных связующих.

Как и ожидалось, наблюдается более высокое увеличение вязкости неотвержденных связующих по мере увеличения концентрации эпоксидной смолы, что является предпочтительным после их последующего процесса отверждения в окружающей среде. Точно так же 3 мас.% Отвержденного связующего представляет более высокую степень модификации, чем обнаруженная для эталонного SBS-связующего, которая также превосходит даже для 4 мас.% Связующего без процесса отверждения.И снова M.I. 60 ° C Различия между неотвержденными и неотвержденными связующими позволяют утверждать, что даже после 24 часов обработки есть эпоксидные группы, доступные для дальнейшей реакции с битумными соединениями во время отверждения при комнатной температуре, причем эта разница более очевидна для связующего, приготовленного с 4 мас. % BPA. Более того, η0 также считается адекватным параметром для прогнозирования устойчивости вяжущих для дорожных покрытий к остаточной деформации при высоких температурах эксплуатации [27,28]. Следовательно, значения η0 (или индексы модификации) указывают на то, что, контролируя стадии обработки и отверждения, можно производить битумные вяжущие (и, следовательно, асфальтовые смеси) с лучшими характеристиками колейности, чем у SBS-вяжущего.

Кроме того, вязкость связующего при 135 ° C дает ценную информацию о его прокачиваемости, смешиваемости и удобоукладываемости смеси [29]. отображает кривые вязкой текучести при 135 ° C для неотвержденных (A) и отвержденных (B) связующих, а также для холостого образца и эталонного связующего SBS.

Кривые вязкой текучести при 135 ° C неотвержденных ( A ) и ( B ) отвержденных эпоксидно-модифицированных связующих. Сравнение с битумом, модифицированным 3 мас.% SBS, и чистым битумом, подвергнутым одинаковым условиям смешивания (пустой образец).

Согласно стандарту AASHTO MP320, если вязкость вяжущего при 135 ° C превышает 3 Па · с, асфальтобетонные смеси становятся слишком твердыми для уплотнения и трудно сформировать подходящую поверхность дорожного покрытия [19]. Как видно, все связующие имеют значения вязкости от 0,3 до 0,5 Па · с при полной испытанной скорости сдвига, что соответствует спецификации.

Наконец, испытания на изменение температуры колебательного сдвига от 30 до 80 ° C были проведены на контрольных образцах (холостой образец и резиновый SBS-связующий материал) и двух выбранных эпоксидных связующих (неотвержденный 0.5 мас.% БФА и 4 мас.% Вулканизированного БФА). Таким образом, изменение в зависимости от температуры испытания модулей упругости (G ’) и вязкости (G’ ’) и тангенса угла потерь (tan δ = G” / G ’) нанесены на графики A, B, соответственно.

Зависимость от температуры для выбранных связующих: ( A ) модулей упругости (G ’) и вязкости (G”); и ( B ) тангенс угла потерь (tan δ = G ”/ G’).

Все битумные вяжущие демонстрируют монотонное уменьшение обоих модулей с повышением температуры испытания, с преобладанием вязкого характера (со значениями tan δ> 1).Как и ожидалось, связующее с 0,5 мас.% BPA сразу после 24-часовой обработки дает небольшое увеличение G ’и G’ ’по сравнению с холостым образцом. Однако 4 мас.% BPA, отвержденного в условиях окружающей среды, демонстрирует заметное увеличение, причем оба модуля явно выше, чем наблюдаемые для связующего SBS (разница более очевидна при низкой температуре испытания). Этот результат согласуется с предыдущей реакцией на вязкий поток при 60 ° C.

Во всех случаях кривые tan δ показывают, что характеристики эластичного связующего материала снижаются с увеличением температуры испытания.Напротив, модификация эпоксидного битума 0,5 мас.% Без отверждения в окружающей среде приводит к снижению значений tan δ во всем диапазоне температур испытания (улучшение эластичных свойств связующего). Этот эффект более выражен для отвержденного связующего, приготовленного с 4 мас.% БФА. С другой стороны, наклон кривой tan δ от T связан с термической восприимчивостью связующего при средних / высоких температурах эксплуатации. Таким образом, SBS-связующее проявляет пониженную чувствительность к температуре в интервале прибл.30–45 ° C, с почти постоянными значениями tan δ, аналогично сообщению Martin-Alfonso et al. [30]. Что касается эпоксидных связующих и холостого образца, даже несмотря на то, что они имеют одинаковый наклон на их кривых tan δ (и, следовательно, не влияют на тепловую восприимчивость), отвержденный 4 мас.% BPA показывает довольно похожие значения tan δ при средних / высоких эксплуатационных температурах. (45–70 ° C), чем коммерческое связующее SBS.

3.2. Физико-химические характеристики и микроструктура битумов, модифицированных эпоксидной смолой

Упомянутые выше изменения реологических характеристик связующих, модифицированных эпоксидной смолой, при высоких температурах эксплуатации связаны со значительными изменениями их физико-химических характеристик и микроструктуры.Чтобы прояснить это, на отобранных образцах были проведены тесты FTIR, TLC / FID и MDSC.

Сообщалось, что оксирановые (C 2 H 4 O) группы, которые образуются после раскрытия эпоксидного кольца, реагируют с группами карбонильной кислоты (RCOOH), присутствующими в битумной фазе с образованием сложного эфира (RCOOR »). ) и эфирные (ROR´) соединения [11,19,24]. Таким образом, чтобы оценить степень этой реакции из-за концентрации эпоксидной смолы и отверждения в окружающей среде, FTIR-спектры выбранных связующих были нанесены на график в трех различных интервалах: (A) 1760-1700 см -1 , чтобы оценить карбониловую кислоту и сложноэфирные группы при 1716 и 1735 см -1 соответственно; (B) 1100–950 см –1 и (C) 1000–830 см –1 для оценки эфирных и оксирановых групп при 1035 и 917 см –1 , соответственно.

FTIR-спектры выбранных эпоксидно-модифицированных связующих и холостого образца в трех различных интервалах: ( A ) 1760-1700 см -1 , для оценки карбонильных кислотных и сложноэфирных групп при 1716 и 1735 см -1 , соответственно ; ( B ) 1100–950 см –1 и ( C ) 1000–830 см –1 для оценки эфирных и оксирановых групп при 1035 и 917 см –1 , соответственно. Пунктирными линиями отмечена соответствующая площадь пика.

В целом, увеличение степени реакции следует отмечать как увеличение площадей, соответствующих полосам при 1735 см -1 (RCOOR ») и 1035 см -1 (ROR ‘) вместе с уменьшение пиков при 917 см −1 (C 2 H 4 O) и 1716 см −1 (RCOOH). Соответственно, эпоксидное связующее, приготовленное с наивысшей концентрацией эпоксидной смолы и подвергшееся воздействию окружающей среды, показывает самые большие отмеченные площади для продуктов реакции (см. Пики при 1735 и 1035 см -1 на A, B).Это эпоксидное связующее также имеет наименьшие площади для реагентов (пики при 917 и 1716 см -1 в A, C). Что касается эффектов концентрации эпоксидной смолы, если обратить внимание на неотвержденные связующие (кривые 2 и 4), становится ясно, что более высокое количество эпоксидной смолы способствует этим реакциям. Следовательно, улучшенные реологические свойства эпоксидных связующих могут быть явно связаны с созданием сшитой сети за счет новых сложноэфирных и эфирных групп. Кроме того, пик, все еще наблюдаемый при 917 см -1 для отвержденных связующих (кривые 3 и 5 в C), подтверждает присутствие остающихся оксирановых групп (доступных для дальнейших реакций) даже после месяца отверждения.Таким образом, ожидается, что реологические свойства связующего улучшатся в течение более длительного периода эксплуатации.

С другой стороны, из-за сложности химического состава битум широко охарактеризован методами фракционирования (например, с помощью тонкослойной хроматографии, TLC / FID) на так называемые фракции SARA (т.е. ароматические углеводороды, смолы и асфальтены) в зависимости от их растворимости и полярности. Хотя до сих пор ведутся споры, были предложены различные модели для описания того, как эти фракции расположены в микроструктуре битума [31].Среди них коллоидная модель является наиболее реалистичной для определения эффектов реакций этерификации и этерификации, оказываемых на поведение битума при высоких температурах эксплуатации. В соответствии с этой моделью мицеллоподобные структуры, образованные агломератами асфальтенов, окружены высокомолекулярными полярными соединениями (в основном смолами), диспергированными в мальтеновой фракции, состоящей из насыщенных, ароматических и остальных смол [1,32,33, 34]. Таким образом, размеры мицелл и относительные пропорции этих фракций из-за расположения полярных битумных соединений сильно влияют на термо-реологическое поведение битума, и считается, что более структурированные системы демонстрируют более высокую вязкость [35,36].

Как видно на фиг., Хотя все образцы показывают одинаковое содержание насыщенных веществ, из-за их низкой химической активности, в других фракциях наблюдаются значительные различия. Когда содержание эпоксидных смол в связующих увеличивается (или они подвергаются отверждению при комнатной температуре), фракции ароматических углеводородов и смол уменьшаются, что приводит к значительному увеличению содержания асфальтенов. Таким образом, по сравнению с контрольным образцом, отвержденное связующее с 4 мас.% БФА демонстрирует снижение содержания ароматических углеводородов на 10% (с 62 до 52 мас.%) И на 6 мас.% Смол (с 17 до 11 мас.%), Что сопровождается повышением асфальтены 16 мас.% (от 20 до 36 мас.%).Эти результаты показывают, что реакции этерификации и этерификации происходят между оксирановыми группами и высокомолекулярными молекулами, обнаруженными в ароматических соединениях и смолах, которые содержат группы карбонильных кислот. Образовавшиеся новые битумные соединения не вымываются во время хроматографического разделения, и поэтому они количественно оцениваются по содержанию асфальтенов [33,35,37]. Очевидно, что развитие более сложных структур согласуется с реологическими результатами, приведенными выше.

Фракция SARA, полученная методом TLC-FID выбранных эпоксидно-модифицированных связующих и холостого образца.

Углубляясь в микроструктуру, MDSC, проведенный на этих выбранных связующих, также предоставляет ценную информацию. Как сообщает Masson et al. [38,39], четыре события обычно можно наблюдать на необратимых кривых теплового потока, когда различные фракции битума меняют порядок с повышением температуры: первое событие, характеризующееся широким эндотермическим фоном, расположенным от -30 до 85 ° C; два экзотермических события, обычно с центром около −5 и 25 ° С; и четвертый случай, эндотерм от 25 до 80 ° C.

Как показано на фигуре, неотвержденное связующее с 0,5 мас.% BPA демонстрирует значительное увеличение площади, соответствующей четвертому эндотермическому событию (связанное с энтальпией, ΔH MDSC ), которое становится больше после его последующего отверждения в окружающей среде. Этот эффект гораздо более выражен для связующих, приготовленных с самой высокой концентрацией эпоксидной смолы (и). Четвертое событие приписывается плавлению относительно больших (или высокомолекулярных) соединений, которые обычно встречаются в асфальтенах, которые изменяют порядок, образуя мезофазные домены [38,39].Как видно на фиг., Химические реакции между оксираном и карбонильными группами приводят к соединениям с более высокой молекулярной массой, которые увеличивают долю асфальтена. Эти более структурированные и упорядоченные мезофазные микроструктуры нуждаются в большем количестве тепла для процесса плавления и ответственны за наблюдаемое увеличение значений ΔH MDSC ().

Кривые нереверсивного теплового потока по результатам испытаний модулированной калориметрии (MDSC) для выбранных связующих, модифицированных эпоксидной смолой, и холостого образца.

Таблица 2

Энергия, связанная с четвертым эндотермическим событием, ΔH MDSC , и характеристическая температура второго события (T MDSC ), полученная с помощью MDSC для выбранных связующих.

0,5
ΔH MDSC (Дж / г) T MDSC (° C)
Бланк 0,34 ± 0,05 −2,5 ± 0,5
Необработанный BPA 0,95 ± 0,06 -3,2 ± 0,5
отвержденный 0,5 мас.% BPA 1,27 ± 0,06 −3,2 ± 0,6
неотвержденный 4,0 мас.% BPA 2,09 ± 0,07 −3
затвердевший 4.0 мас.% BPA 2,41 ± 0,07 -4,7 ± 0,5

С другой стороны, второе событие вызвано зависящей от времени холодной кристаллизацией низкомолекулярных насыщенных сегментов [38,39] и появляется при характерной температуре (T MDSC ). Более низкие значения T MDSC сдвигают подвижность цепи в сторону более низких температур (т.е. понижая температуру, при которой кристаллизующиеся сегменты могут кристаллизоваться) [38,39,40]. По сравнению с холостым образцом, хотя для неотвержденного 0 существенных различий не наблюдается.Связующее с 5 мас.% BPA, T MDSC , собранное в собранном, сдвигается к более низкому значению для связующего, содержащего 4 мас.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.