Влияние состава блок-сополимеров на основе стирола и бутадиена на свойства полимерных битумных вяжущих

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Нефтяные дорожные битумы для строительства автомобильных, мостовых и аэродромных покрытий не удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям по трещиностойкости, теплостойкости, эластичности, адгезии к поверхности минеральных материалов. Введение в состав нефтяных дорожных битумов термоэластопластов повышает эксплуатационные свойства покрытия. Данные обстоятельства определяют актуальность исследований в этой области. Данная работа посвящена получению полимер-битумных композиций при добавлении в нефтяной дорожный битум блок-сополимеров на основе стирола и бутадиена, пластификатора, а также изучению некоторых его свойств. В качестве пластификатора было использовано индустриальное масло И-40 производства АО «Ангарская нефтехимическая компания». Для проведения исследований были испытаны нефтяные дорожные битумы БНД 100/130, блок-сополимеры стирола и бутадиена производства России и Китая. В инфракрасном спектре сополимеров наблюдаются полосы поглощения при 3061, 3024, 1640, 1601, 1450, 1493, 756, 730, 659 см-1, которые относятся к стирольным звеньям, фрагменты бутадиена регистрируются в области 994, 964 и 911 см-1. По данным элементного анализа, содержание бутадиеновых фрагментов в сополимере производства Китая в 3,1 раза больше, чем в сополимере производства России. Установлено, что при увеличении процентного содержания сополимера в нефтяном дорожном битуме динамическая вязкость и значение растяжимости композиции возрастают, а температура его хрупкости понижается. С увеличением содержания бутадиеновых звеньев в сополимере динамическая вязкость, температура размягчения и хрупкости, значения пенетрации и растяжимости возрастают, причем для сополимера производства Китая данные значения выше аналогичных величин, характерных для сополимера производства России.

Об авторах

А. А. Кривошеин

Иркутский национальный исследовательский технический университет

Email: andrey.krivoshein.97@mail.ru
ORCID iD: 0009-0009-5257-4093

Н. С. Шаглаева

Иркутский национальный исследовательский технический университет

Email: ShaglaevaNS@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7889-0574

Список литературы

  1. Polacco G., Filippi S., Merusi F., Stasta G. A review of the fundamentals of polymer-modified asphalts: asphalt/polymer interactions and principles of compatibility //Advances in Colloid and Interface Science. 2015. Vol. 224. P. 72–112. doi: 10.1016/j.cis.2015.07.010.
  2. Брызгалов Н.И., Кемалов А.Ф., Кемалов Р.А. Влияние бутадиен-стирольного термоэластопласта на физико-химические показатели полимер-битумных вяжущих // Вестник технологического университета. 2022. Т. 25. N 9. С. 76–84. doi: 10.55421/1998-7072_2022_25_9_76. EDN: JCAHEO.
  3. Лукин А.С., Житов Р.Г., Баяндин В.В., Шаглаева Н.С. Исследование влияния природы пластификатора на свойства полимер-битумных композиций методом флуоресцентной микроскопии // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2022. Т. 12. N 3. С. 471–478. doi: 10.21285/2227-2925-2022-12-3-471-478. EDN: ZMVOML.
  4. Chen S., Jin E., Xu G., Zhuo S., Chen X. Factors influencing the low-temperature properties of styrene-butadiene-styrene modified asphalt based on orthogonal tests // Polymers. 2023. Vol. 15, no. 1. P. 52. doi: 10.3390/polym15010052.
  5. Jexembayeva A., Konkanov M., Aruova L., Kirgizbayev A., Zhaksylykova L. Modifying bitumen with recycled PET plastics to enhance its water resistance and strength characteristics // Polymers. 2024. Vol. 16, no. 23. P. 3300. doi: 10.3390/polym16233300.
  6. Airey G.D. Styrene butadiene styrene polymer modification of road bitumens // Journal of Materials Science. 2004. Vol. 39, no. 3. P. 951–959. doi: 10.1023/B:JMSC.0000012927.00747.83.
  7. Zhitov R.G., Kizhnyaev V.N., Shirokov V.V. Copolymerization of styrene with methacrylates in petroleum bitumen and properties of resulting composites // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2019. Vol. 53. P. 860–863. doi: 10.1134/S0040579518050305.
  8. Yu H., Jin Y., Liang X., Dong F. Preparation of waste-LDPE/SBS composite high-viscosity modifier and its effect on the rheological properties and microstructure of asphalt // Polymers. 2022. Vol. 14, no. 18. P. 3848. doi: 10.3390/polym14183848.
  9. Liu K., Xu Y., Wang H., Wang L. Experimental and molecular dynamics study on the properties of amorphous poly alpha olefin (APAO)reinforcing styrene butadiene rubber (SBR) modified asphalt // Construction and Building Materials. 2024. Vol. 443. P. 137844. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2024.137844.
  10. Евдокимова Н.Г., Егорова Н.А., Султанова Д.П., Кунаккулова Э.М., Сережкина Н.Г. Формирование золь-гелевой наноструктуры дорожных битумов методом подбора группового химического состава // Нанотехнологии в строительстве: научный Интернет-журнал. 2019. Т. 11. N 5. С. 512–525. DOI: https://doi.org/10.15828/2075-8545-2019-11-5-512-525. EDN: KPPGIH.
  11. Высоцкая М.А., Кузнецов Д.А., Литовченко Д.П., Барковский Д.В., Ширяев А.О. Пластификатор при производстве полимерно-битумных вяжущих – как необходимость // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2019. N 5. С. 16–22. doi: 10.34031/article_5cd6df466bb9e0.32764094. EDN: VRPVEJ.
  12. Алексеев А.А., Лобанов А.В., Осипчик В.С., Жуков А.Ф., Алексеев А.А. Пластификация индустриальным маслом бутадиен-стирольного блок-сополимера с повышенным содержанием стирола // Известия высших учебных заведений. Серия Химия и химическая технология. 2013. Т. 56. N 8. С. 85–89. EDN: QZESWJ.
  13. Беляев П.С., Полушкин Д.Л., Макеев П.В., Фролов В.А. Модификация нефтяных дорожных битумов полимерными материалами для получения асфальтобетонных покрытий с повышенными эксплуатационными характеристиками // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2016. Т. 22. N 2. С. 264–271. doi: 10.17277/vestnik.2016.02.pp.264-271. EDN: VWDSXH.
  14. Zhang F., Yu J., Wu S. Effect of ageing on rheological properties of storage-stable SBS/sulfur-modified asphalts // Journal of Hazardous Materials. 2010. Vol. 182, no. 1-3. P. 507–517. doi: 10.1016/j.jhazmat.2010.06.061.
  15. Bansal S., Gupta V., Chopra T., Mehta R. Styrene-Butadiene-Styrene polymer modified bitumen: a review on compatibility and physico-chemical properties // Physica Scripta. 2024. Vol. 99. P. 122001. doi: 10.1088/1402-4896/ad9113.
  16. Liu K., Liu Y., Wang X., Dong L., Wang P. Evolution in thermal storage stability of SBS-polymer modified asphalt induced by differences in microscopic characteristics of base asphalt // Journal of Adhesion Science and Technology. 2024. P. 1–26. doi: 10.1080/01694243.2024.2430655.
  17. Гохман Л.М. Выбор полимера и приготовление ПБВ // Автомобильные дороги. 2016. N 2. С. 55–61.
  18. Dong F., Zhao W., Zhang Y., We J., Fan W., Yu Y., et al. Influence of SBS and asphalt on SBS dispersion and the performance of modied asphalt // Construction and Building Materials. 2014. Vol. 62. P. 1–7. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2014.03.018.
  19. Chen M., Geng J., Xia C., He L., Liu Z. A review of phase structure of SBS modified asphalt: Affecting factors, analytical methods, phase models and improvements // Construction and Building Materials. 2021. Vol. 294. P. 123610. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2021.123610.
  20. Zhou S., Wang J., Li S., Yan C. Investigating the rheological behaviour of styrene-butadiene-styrene modified asphalt // Road Materials and Pavement Design. 2023. Vol. 25, no. 9. P. 1964–1979. doi: 10.1080/14680629.2023.2287715.
  21. Li L., Huang C., Zeng Xu., Yang H., Gao W., Chen Y., et al. Rheological performance and UV aging resistance of buton rock asphalt and styrene-butadiene-styrene composite modified asphalt under high temperature // Coatings. 2024. Vol. 14, no. 12. P. 1589. doi: 10.3390/coatings14121589.
  22. Dong F., Zhao W., Zhang Y., Fan W., Wei J., Luo H., et al. High-temperature performance and microstructure of composite modified hard asphalt // Petroleum Science and Technology. 2018. Vol. 36, no. 7. P. 481–486. doi: 10.1080/10916466.2014.919006.
  23. Баданов С.В., Урумов А.В., Баяндин В.В., Шаглаева Н.С. Реакционная способность 2,3-дихлорпропена в реакциях радикальной сополимеризации // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2021. Т. 11. N 4. С. 517–522. doi: 10.21285/2227-2925-2021-11-4-517-522. EDN: GHSPJJ.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).