RU2761220C1 - Модификаторы для полимерно-битумного вяжущего на основе сред II Вакуумный погон и Экстракт селективной очистки остаточный - Google Patents

Модификаторы для полимерно-битумного вяжущего на основе сред II Вакуумный погон и Экстракт селективной очистки остаточный Download PDF

Info

Publication number
RU2761220C1
RU2761220C1 RU2020141400A RU2020141400A RU2761220C1 RU 2761220 C1 RU2761220 C1 RU 2761220C1 RU 2020141400 A RU2020141400 A RU 2020141400A RU 2020141400 A RU2020141400 A RU 2020141400A RU 2761220 C1 RU2761220 C1 RU 2761220C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polymer
bitumen
carbon nanotubes
carrier medium
composition
Prior art date
Application number
RU2020141400A
Other languages
English (en)
Inventor
Евгений Валерьевич Королев
Светлана Юрьевна Шеховцова
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "БЮРО ДОРОЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "БЮРО ДОРОЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "БЮРО ДОРОЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ"
Priority to RU2020141400A priority Critical patent/RU2761220C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2761220C1 publication Critical patent/RU2761220C1/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24Macromolecular compounds
    • C04B24/36Bituminous materials, e.g. tar, pitch
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L95/00Compositions of bituminous materials, e.g. asphalt, tar, pitch

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

Изобретение относится к материалам, используемым в дорожно-строительной промышленности, а именно к модифицирующим композициям для полимерно-битумных вяжущих. Композиция представляет собой наносуспензию и состоит из: среды-носителя и диспергированных в ней углеродных нанотрубок в количестве 0,00005-0,005 мас.% сверх 100% от массы среды-носителя. Причем среда-носитель представляет собой II Вакуумный погон или Экстракт селективной очистки остаточный. При этом средний приведенный диаметр частиц диспергированных углеродных нанотрубок составляет до 10 нм. Полимерно-битумное вяжущее содержит битум и следующие компоненты сверх 100% от массы битума: указанную модифицирующую композицию в количестве 1-3,5 мас.%, и стирол-бутадиен стирольный полимер в количестве 2,5–5,5 мас.%. Техническим результатом заявленной группы изобретений является повышение физико-механических свойств полимер-битумного вяжущего, а именно улучшение теплостойкости и стойкости к низким температурам, увеличение эластичности при сохранении пластичности, при одновременном ингибировании старения и улучшении адгезионного сцепления. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 7 табл., 26 пр.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к материалам, используемым в дорожно-строительной промышленности, а именно к модифицирующим добавкам и способам модифицирования углеводородных связующих материалов, таких как битумы, асфальты, гудроны и т.п.
Уровень техники
Известно вяжущее для дорожных покрытий, получаемое путем введения в битум при температуре 80-200°C и непрерывном перемешивании дивинилстирольных блок-сополимеров типа СБС, взятых в количестве 0,1-10% от массы битума в виде 5-25%-ного раствора в легких растворителях (SU 272881, 03.07.1970).
Также известно битумное вяжущее для дорожных покрытий, получаемое смешением 85-98 мас.% битума, 15-2 мас.% разветвленного или линейного стирольного блок-сополимера при 200°C-250°C в течение 15-40 минут (ЕР 0458386, 18.05.1990).
Указанные вяжущие имеют достаточно высокую прочность, эластичность, однако не обеспечивают хорошее совмещение полимера с битумом, из-за чего структура вяжущего является негомогенной. Негомогенная структура является причиной образования трещин на дорожном покрытии при температуре ниже минус 10°C. Получение вяжущих при температурах 200-250°C не решает эту проблему, что привело к разработке различных модификаторов-добавок для полимерных вяжущих. На сегодняшний день весьма перспективными модификаторами являются углеродные первичные наноматериалы (УПН), например углеродные нанотрубки. Их введение позволяет достигнуть более высоких физико-механических свойств, таких как теплостойкость, прочность, трещиностойкость. Однако при введении наноторубок в вяжущее, ввиду их склонности к самопроизвольной агрегации, исследователи сталкиваются с рядом технических проблем, таких как сложность обеспечения равномерности распределения нанотрубок в объеме и обеспечение наноразмерной дисперсности.
Например, в прототипе заявленного изобретения RU 2496812 (C08L 95/00, 01.08.2012) полимер-битумное вяжущее модифицируют с помощью одностенных углеродных нанотрубок (ОУНТ). В качестве углеводородной среды-носителя для ОУНТ используют индустриальное масло. Хотя модифицированное полимер-битумное вяжущее в прототипе и обладает более высокими физико-механическими свойствами, высокое содержание индустриального масла при одновременно невысоком содержании полимера (2-3%) не способно сформировать прочную углеводородную структурную сетку, что негативно сказывается, например, на устойчивости к процессам старения полимер-битумного вяжущего.
Таким образом, в уровне техники, по-прежнему, существует потребность в разработке модификаторов для полимерно-битумных вяжущих, которые позволяли бы формировать прочную углеводородную структурную сетку, что в свою очередь позволит повысить физико-механические свойства готовых полимерно-битумных вяжущих при одновременном повышении их устойчивости к старению и увеличении адгезионного сцепления. Кроме того, одним из требований к таким модификаторам является их низкий расход с целью снижения экономических затрат на получение полимер-битумных вяжущих.
Краткое описание изобретения
В настоящем описании в различных вариантах осуществления предложена модифицирующая композиция для полимерно-битумных вяжущих, которая представляет собой суспензию, состоящую из среды-носителя и диспергированных в ней агрегатов углеродных нанотрубок (далее - наносуспензия). Содержание нанотрубок составляет 0,00005-0,005 мас. % сверх 100 % от мас. среды-носителя. Среда-носитель представляет собой II Вакуумный погон или Экстракт селективной очистки. Остаточный.
В некоторых вариантах осуществления композиции углеродные нанотрубки диспергируют в среде-носителе путем ультразвуковой кавитации.
В некоторых вариантах осуществления композиции время ультразвуковой кавитации составляет от 2 до 4 минут.
В некоторых вариантах осуществления композиции время ультразвуковой кавитации составляет 2; 3 или 4 минуты.
В некоторых вариантах осуществления композиции время ультразвуковой кавитации предпочтительно составляет 2 минуты для наносуспензии, содержащей 0,00005 мас.% углеродных нанотрубок, 3 минуты для наносуспензии, содержащей 0,0005 мас.% углеродных нанотрубок, и 4 минуты для наносуспензии, содержащей 0,005 мас.% углеродных нанотрубок.
В другом аспекте изобретения предложено полимерно-битумное вяжущее, которое содержит битум и следующие компоненты сверх 100 %: модифицирующую композицию, описанную выше - 1-3,5 мас. %, и стирол-бутадиен стирольный полимер - 2,5-5,5 мас. %.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения полимерно-битумное вяжущее содержит от 2,5 мас.% до 3,2 мас. % модифицирующей композиции.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения полимерно-битумное вяжущее содержит 2,5 мас.%, 3,5 мас.%; 4,0 мас.%; 4,5 мас.%; 5,0 мас.% или 5,5% стирол-бутадиен стирольного полимера.
В другом аспекте изобретения предложен способ получения модифицирующей добавки, включающий обеспечение среды-носителя и углеродных нанотрубок в количестве 0,00005-0,005 мас. % сверх 100 % от мас. среды-носителя, диспергирование нанотрубок в среде-носителе путем ультразвуковой кавитации, при этом среда-носитель представляет собой II Вакуумный погон или Экстракт селективной очистки. Остаточный.
В другом аспекте изобретения предложено применение среды II Вакуумный погон в качестве среды-носителя для углеродных нанотрубок.
В другом аспекте изобретения предложено применение среды Экстракт селективной очистки. Остаточный в качестве среды-носителя для углеродных нанотрубок.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 показан график влияния ультразвуковой кавитации на средний приведенный диаметр Таунит-МД в углеводородной системе на основе II Вакуумного погона;
На Фиг. 2 показан график влияния ультразвуковой кавитации на средний приведенный диаметр Таунит-МД в углеводородной системе на основе Экстракта селективной очистки. Остаточного;
На Фиг. 3 представлена таблица с физико-механическими свойствами полимерно-битумных вяжущих (ПБВ), включая ПБВ, содержащие модифицирующие композиции в количестве 2,0 мас.% согласно изобретению, а также сравнительные образцы и ПБВ согласно прототипу.
На Фиг. 4 представлена таблица с физико-механическими свойствами полимерно-битумных вяжущих (ПБВ), включая ПБВ, содержащие модифицирующие композиции в количестве 3,5 мас.% согласно изобретению, а также сравнительные образцы и ПБВ согласно прототипу.
Раскрытие сущности изобретения
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение физико-механических свойств полимер-битумного вяжущего (ПБВ), а именно улучшение теплостойкости и стойкости к низким температурам, увеличение эластичности при сохранении пластичности, при одновременном ингибировании старения и улучшении адгезионного сцепления. Технический результат достигается за счет получения среднего приведенного диаметра частиц наноматериалов менее 10 нм и обеспечения равномерного объемного распределения углеродных первичных наноматериалов (УПН) как в среде-носителе, так и в модифицируемой матрице ПБВ, что позволяет сформировать прочную углеводородную структурную сетку в объеме готового вяжущего.
Авторами изобретения было неожиданно обнаружено, что формирование устойчивых и стабильных наносуспензий среда-носитель - углеродные нанотрубки при одновременно высокой совместимости среды-носителя с полимером термоэластопластом обеспечивают следующие углеводородные среды: II Вакуумный погон и Экстракт селективной очистки. Остаточный.
II Вакуумный погон либо газойль - продукт переработки нефти, смесь жидких углеводородов, преимущественно с количеством атомов углерода от 10 до 20 и примесей с пределами выкипания 200 - 300°C и молекулярной массой 50 - 300 г/моль. Как правило, его получают дистилляцией нефти или продуктов ее переработки (если он не был отделен в процессе перегонки). II Вакуумный погон (газойль) является углеводородной средой, ранее не рассматривавшийся для производства полимерно-битумного вяжущего.
Экстракт селективной очистки. Остаточный - продукт переработки нефти. Представляет собой сложную смесь высокомолекулярных углеводородных соединений. Экстракт селективной очистки. Остаточный получают следующим образом: гудрон, представляющий собой самый высококипящий продукт, полученный в результате перегонки на атмосферно-вакуумной колонне нефти, идет на пропановую деасфальтизацию, где происходит разделение на асфальт и деасфальтизат. Далее деасфальтизат поступает на селективную очистку, где происходит разделение на рафинад, из которого получают дизельное топливо и Экстракт селективной очистки. Остаточный.
Пример 1 А) Приготовление модифицирующей композиции на основе среды II Вакуумный погон.
Для приготовления модифицирующей композиции использовали углеродные первичные наноматериалы и углеводородную среду-носитель.
В качестве углеродных первичных материалов использовали углеродные нанотрубки (УНТ) серии «Таунит», которые представляют собой квазиодномерные наномасштабные, нитевидные образования поликристаллического графита преимущественно цилиндрической формы с внутренним каналом. Физико-химические свойства углеродных нанотрубок представлены в Таблице 1.
Таблица 1
Физико-химические показатели углеродных нанотрубок серии «Таунит»
Характеристика Таунит-МД
Внешний диаметр, нм 8-30
Внутренний диаметр, нм 2-15
Длина, мкм ≥ 20
Общее количество примесей, %
- начальное
- после очистки
≤ 5
≤1
Удельная поверхность, м2 ≥ 270
Насыпная плотность, г/см3 0,025-0,06
В качестве углеводородной среды-носителя УТН использовали II Вакуумный погон (газойль) производства ООО «Лукойл-Нижегороднефтеоргсинтез», который был получен при прямой перегонке нефти в атмосферно-вакуумной колонне при давлении 10-15 кПа (0,09-0,15 Атм). Маловязкий газойль характеризуется температурой вспышки 100 - 150°C и температурой застывания −15-22°C. Химический состав используемого в эксперименте II Вакуумного погона представлен в Таблице 2.
Таблица 2
Групповой состав II Вакуумного погона (газойля)
Наименование компонентов Значение показателей, % масс.
Парафинонафтеновые углеводороды 35,23
Легкие ароматические углеводороды 18,20
Средние ароматические углеводороды 12,0
Сумма легких и средних ароматических углеводородов 30,2
Тяжелые ароматические углеводороды 24,23
Смолы (суммарное количество) 8,9
Асфальтены 1,43
Для получения модифицирующей композиции нанотрубки вводили в среду-носитель и диспергировали с помощью ультразвуковой кавитации для получения стабильной наносуспензии. Для этого на аналитических весах с точностью 0,0001 г. в измерительный стеклянный термостакан с углеводородной средой взвешивали углеродный наноматериал (УНМ) - углеродные нанотрубки Таунит-МД, масса навески которого находилась в диапазоне концентраций от 0,000005 до 0,01 % от массы углеводородной среды. Далее на лабораторных весах с точностью до 0,001 г. отвешивалась углеводородная среда в количестве 100 % в измерительный стеклянный термостакан - Модифицирующая композиция (МК). Стеклянный стакан с модифицирующей композицией помещали в шкаф ультразвукового зонда. В образец МК погружали ультразвуковой зонд, который закрепляли с помощью штатива. Выставляли параметры ультразвукового воздействия: количество энергии, передаваемое в зонд - 750 Дж, частота колебаний ультразвуковой волны - 20 кГц, амплитуда ультразвуковых колебаний наконечника зонда - 100 % (характеризует процентное соотношение волн, находящихся в ультразвуковом диапазоне). Запуск ультразвуковой установки осуществляли с заранее установленными характеристиками. После запуска происходило ультразвуковое диспергирование комплексного модификатора в течение 1, 2, 3, 4, 5 и 6 минут, в зависимости от углеводородной среды-носителя и количества углеродных наномодификаторов.
Пример 1 Б) Приготовление модифицирующей композиции на основе среды Экстракт селективной очистки. Остаточный
Для приготовления модифицирующей композиции на основе среды Экстракт селективной очистки. Остаточный использовали операции, описанные в Примере 1(а). В качестве углеродных первичных материалов, аналогично Примеру 1 (а), использовали углеродные нанотрубки (УНТ) серии «Таунит», физико-химические которых представлены в таблице 1.
В качестве углеводородной среды-носителя использовали Экстракт селективной очистки. Остаточный производства ООО «Лукойл-Пермьнефтепереработка», г. Пермь, который представляет собой сложную смесь высокомолекулярных углеводородных соединений, групповой состав которой представлен в Таблице 3.
Таблица 3
Групповой состав Экстракта селективной очистки. Остаточного
Наименование компонентов Значение показателей, % масс
Парафинонафтеновые углеводороды 9,93
Легкие ароматические углеводороды 17,8
Средние ароматические углеводороды 14,6
Сумма легких и средних ароматических углеводородов 32,4
Тяжелые ароматические углеводороды 38,10
Смолы (суммарное количество) 18,27
Асфальтены 1,3
Результаты исследований образцов, полученных в Примере 1(А) и Примере 1 (Б)
Как было указано выше, для достижения технического результата необходимо получить устойчивую суспензию агрегатов нанотрубок в углеводородной среде - наносуспензию.
В Таблице 4 приведены характеристики полученных модифицирующих композиций на основе таких сред как II Вакуумный погон и Экстракт селективной очистки. Остаточный при различном количественном содержании в них нанотрубок и времени обработки ультразвуковой кавитацией.
Таблица 4
Составы модифицирующих композиций и время УЗ кавитации
Наименование углеводородной
среды-носителя
Время УЗ кавитации для составов, мин
Концентрация УПН Таунит-МД для состава, %
0 5⋅10-5 5⋅10-4 5⋅10-3
II Вакуумный погон 0 мин 2 мин 3 мин 3 мин
Приведенный диаметр углеродного первичного наноматериала (УПН) Таунит-МД, нм
- 1,59 нм 3,31 нм 3,28 нм
Время УЗ кавитации для составов, мин
Экстракт селективной очистки 37-10. Остаточный 0 мин 2 мин 3 мин 4 мин
Приведенный диаметр углеродного первичного наноматериала (УПН) Таунит-МД, нм
- 1,00 нм 1,00 нм 1,05 нм
Однородность модифицирующих композиций определяли по показателям дисперсности частиц углеродных наноматериалов в образцах материала, взятых из нескольких слоев исследуемых композиций, из каждого слоя было отобрано не менее трех проб из различных точек.
Дисперсный состав наноразмерных частиц первичных углеродных наноматериалов в объеме модифицирующих композиций определяли с помощью метода лазерной дифракции в исследуемом диапазоне размера частиц от 0,0008 до 6,5 мкм на приборе лазерный анализатор Zetatrac фирмы «Microtrac Inc.», в котором в качестве источника когерентного монохроматического излучения используется лазерный диод с длиной волны 780 нм.
Принцип действия применяемого анализатора основан на методе динамического рассеяния оптического излучения. Фотоприемник (кремниевый фотодиод) регистрирует опорный сигнал от источника излучения и рассеянное излучение диспергированными в кювете с дисперсионной жидкостью частицами, находящимися в Броуновском движении. При рассеянии на частицах, благодаря их движению, происходит изменение частоты излучения в соответствии с эффектом Доплера. Далее реализуется расчет автокорреляционной функции опорного и рассеянного сигнала. Обратное преобразование Фурье позволяет рассчитать значения интенсивностей рассеянного излучения, пропорциональных различным размерам частиц.
Результаты влияния ультразвуковой кавитации на средний приведенный диаметр первичного углеродного наноматериала Таунит-МД представлены на Фиг. 1.
На основе обработки и анализа полученных данных было установлено, что для УПН Таунит-МД время эффективного диспергирования зависит от его концентрации в системе. В ходе проведения исследования были установлены оптимальные временные режимы ультразвуковой кавитации, при которых в данной углеводородной системе наблюдались минимальные приведенные диаметры углеродного первичного наноматериала (УПН) Таунит-МД, представленные в таблицах 4 и 5.
Таблица 5
Модифицирующая композиция для полимерно-битумных вяжущих
Модифицирующая композиция, % Оптимальное время УЗД, % Агрегатное состояние
II Вакуумный погон Углеродные нанотрубки
Таунит - МД
1 100 0,005 4 Коллоидный раствор (наносуспензия)
2 100 0,0005 3
3 100 0,00005 2
Экстракт селективной очистки Углеродные нанотрубки
Таунит - МД
4 100 0,005 4 Коллоидный раствор
(наносуспензия)
5 100 0,0005 3
6 100 0,00005 2
В наносуспензиях дисперсной фазой являются наноразмерные частицы твердого вещества, а дисперсионной средой - жидкость. Иначе наносуспензии - это взвеси нанопорошков в жидкостях. Наносуспензии с размерами частиц менее 100 нм также называются коллоидными растворами, или золями.
Результаты исследований полученных модифицирующих композиций показали, что данные системы являются коллоидными. Как известно, одной из главных характеристик таких систем является способность противостоять тенденции к агрегации частиц. Таким образом, разработанные составы модифицирующих композиций представляют собой стабильные наносуспензии и, следовательно, обеспечивают стабильность свойств во времени, однородность и равномерность распределения всех компонентов в объеме системы, тем самым при объединении с полимером и битумом, обеспечивают формирование прочной углеводородной структурной сетки.
Пример 2 (А). Получение полимер-битумных вяжущих с использованием 2,0% разработанных модифицирующих композиций на основе сред II Вакуумный погон и Экстракт селективной очистки. Остаточный
Для приготовления полимер-битумного вяжущего (ПБВ) использовали 2,0 % модифицирующих композиций, полученных в Примере 1 (а) и Примере 1 (б), битум нефтяной дорожный БНД 100/130 и стирол-бутадиен стирольный полимер SBS 30L-01.
ПБВ готовили следующим образом:
В предварительно отвешенный в количестве 100% разогретый, до рабочей температуры (150-155°С) в сушильном шкафу битум вводили модифицирующую композицию, выбранную из композиции на основе II Вакуумного погона или Экстракта селективной очистки. Остаточного в количестве 2,0 %. Перемешивали с помощью лопастного смесителя в течение 1-5 минут, затем вводили полимер стирол-бутадиен стирольный полимер SBS 30L-01 в количестве 1,0 - 4,5% и перемешивали с помощью лопастного смесителя в течение 40-90 минут, до однородного состояния. После чего полимерно-битумное вяжущее помещали в сушильный шкаф при температуре 130-140°С в течение 30-60 минут для стабилизации структуры. Составы приготовленных ПБВ приведены в Таблице 6.
Таблица 6
Составы ПБВ
№ составов ПБВ Компоненты полимерно-битумного вяжущего, %
Битум
БНД 100/130
Полимер стирол-бутадиен стирольный
SBS 30L-01
Модифицирующая композиция (№ состава)
1 100 2,6 2,0 (№1)
2 100 3,2 2,0 (№1)
3 100 2,6 2,0 (№2)
4 100 3,2 2,0 (№2)
5 100 2,6 2,0 (№3)
6 100 3,2 2,0 (№3)
II Вакуумный погон
7 (сравнительный образец) 100 2,6 2,0
8(сравнительный образец) 100 3,2 2,0
9 (сравнительный образец) 100 4,0 2,0
10 100 3,2 2,0 (№4)
11 100 3,2 2,0 (№5)
12 100 3,2 2,0 (№6)
Экстракт селективной очистки. Остаточный
13 (сравнительный образец) 100 4,0 2,0
Далее исследовали физико-механические свойства полученных составов ПБВ, результаты которых приведены в таблице на Фиг. 3.
Пример 2 (Б). Получение полимер-битумных вяжущих с использованием 3,2 % разработанных модифицирующих композиций на основе сред II Вакуумный погон и Экстракт селективной очистки. Остаточный
ПБВ готовили аналогично Примеру 2 (А), но количество модифицирующих добавок составило 3,2 мас.%, в качестве битума использовали Битум БНД 70/100. Составы приготовленных ПБВ приведены в Таблице 7.
Таблица 7
Составы ПБВ
№ составов ПБВ Компоненты полимерно-битумного вяжущего, %
Битум
БНД 70/100
Полимер стирол-бутадиен стирольный
SBS 30L-01
Модифицирующая композиция (№ состава)
14 100 2,6 3,2 (№1)
15 100 3,2 3,2 (№1)
16 100 2,6 3,2 (№2)
17 100 3,2 3,2 (№2)
18 100 2,6 3,2 (№3)
19 100 3,2 3,2 (№3)
II Вакуумный погон
20 (сравнительный образец) 100 2,6 3,2
21 (сравнительный образец) 100 3,2 3,2
22 (сравнительный образец) 100 4,0 3,2
23 100 3,2 3,2 (№4)
24 100 3,2 3,2 (№5)
25 100 3,2 3,2 (№6)
Экстракт селективной очистки. Остаточный
26 (сравнительный образец) 100 4,0 3,2
Далее исследовали физико-механические свойства полученных составов ПБВ, результаты которых приведены в таблице на Фиг. 4.
Результаты исследований ПБВ, приготовленных в Примере 2 (А) и Примере 2 (Б)
Как показали результаты исследований (Фиг. 3 и 4), модифицирование ПБВ разработанными композициями обеспечило повышение таких физико-механических свойств, как теплостойкость, устойчивость к низким температурам, а также эластичность при различных температурах, с сохранением пластичности, в сравнении с эталонными образцами, а также прототипом. Также полученные образцы обладают улучшенными показателями по устойчивости к процессам старения и улучшение адгезионного сцепления.
Таким образом, разработанные модифицирующие добавки хорошо совместимы с битумным вяжущим и полимером, их дополнительное нанокластерное структурирование позволяет обеспечить множественное локальное взаимодействие с асфальтеносмолистыми комплексами (основными структурообразующими элементами битумного вяжущего), что способствует формированию иерархически-связанных структур, образующих синергетические связи и функционирование всего комплекса в целом, что закономерно отображается на увеличении структурирования, ингибировании процессов старения и улучшении адгезионного сцепления.

Claims (7)

1. Модифицирующая композиция для полимерно-битумных вяжущих, которая представляет собой наносуспензию, состоящую из среды-носителя и диспергированных в ней углеродных нанотрубок в количестве 0,00005-0,005 мас.% сверх 100% от массы среды-носителя, при этом среда-носитель представляет собой II Вакуумный погон или Экстракт селективной очистки остаточный, при этом средний приведенный диаметр частиц диспергированных углеродных нанотрубок составляет до 10 нм.
2. Композиция по п.1, где углеродные нанотрубки диспергируют в среде-носителе путем ультразвуковой кавитации.
3. Композиция по п.2, где время ультразвуковой кавитации составляет от 2 до 4 мин.
4. Композиция по п.3, где время ультразвуковой кавитации предпочтительно составляет 2 мин для наносуспензии, содержащей 0,00005 мас.% углеродных нанотрубок, 3 мин для наносуспензии, содержащей 0,0005 мас.% углеродных нанотрубок, и 4 мин для наносуспензии, содержащей 0,005 мас.% углеродных нанотрубок.
5. Полимерно-битумное вяжущее, содержащее битум и следующие компоненты сверх 100% от массы битума:
модифицирующая композиция по п. 1 – 1-3,5 мас.%; и
стирол-бутадиен стирольный полимер – 2,5–5,5 мас.%.
RU2020141400A 2020-12-15 2020-12-15 Модификаторы для полимерно-битумного вяжущего на основе сред II Вакуумный погон и Экстракт селективной очистки остаточный RU2761220C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020141400A RU2761220C1 (ru) 2020-12-15 2020-12-15 Модификаторы для полимерно-битумного вяжущего на основе сред II Вакуумный погон и Экстракт селективной очистки остаточный

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020141400A RU2761220C1 (ru) 2020-12-15 2020-12-15 Модификаторы для полимерно-битумного вяжущего на основе сред II Вакуумный погон и Экстракт селективной очистки остаточный

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021135065A Division RU2794089C1 (ru) 2021-11-30 Среда-носитель углеродных наноматериалов для модифицирования битумных вяжущих

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2761220C1 true RU2761220C1 (ru) 2021-12-06

Family

ID=79174263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020141400A RU2761220C1 (ru) 2020-12-15 2020-12-15 Модификаторы для полимерно-битумного вяжущего на основе сред II Вакуумный погон и Экстракт селективной очистки остаточный

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2761220C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2412126C1 (ru) * 2009-11-19 2011-02-20 Общество с Ограниченной Ответственностью "Электронинвест" Наноструктурирующий модификатор для асфальтобетона
RU2436749C2 (ru) * 2009-10-22 2011-12-20 Андрей Николаевич Пономарев Нанокомпозитный материал на основе минеральных вяжущих
RU2496812C1 (ru) * 2012-08-01 2013-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Полимерно-битумное вяжущее и способ его получения
US20150184026A1 (en) * 2012-08-22 2015-07-02 Corporacion Para La Investigacion Y Desarrollo De Asfaltos En El Sector Transporte E Industrial-Cora Asphalt modified with an sbs/mmwcnt nanocomposite and production method thereof
RU2626493C2 (ru) * 2015-06-01 2017-07-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Строительная композиция и комплексная добавка для строительной композиции
CN110684362A (zh) * 2019-11-18 2020-01-14 山东建筑大学 一种生物基沥青改性剂及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2436749C2 (ru) * 2009-10-22 2011-12-20 Андрей Николаевич Пономарев Нанокомпозитный материал на основе минеральных вяжущих
RU2412126C1 (ru) * 2009-11-19 2011-02-20 Общество с Ограниченной Ответственностью "Электронинвест" Наноструктурирующий модификатор для асфальтобетона
RU2496812C1 (ru) * 2012-08-01 2013-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Полимерно-битумное вяжущее и способ его получения
US20150184026A1 (en) * 2012-08-22 2015-07-02 Corporacion Para La Investigacion Y Desarrollo De Asfaltos En El Sector Transporte E Industrial-Cora Asphalt modified with an sbs/mmwcnt nanocomposite and production method thereof
RU2626493C2 (ru) * 2015-06-01 2017-07-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Строительная композиция и комплексная добавка для строительной композиции
CN110684362A (zh) * 2019-11-18 2020-01-14 山东建筑大学 一种生物基沥青改性剂及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
К.А. Губина, "Изучение влияния углеродных нанотрубок на свойства полимерно-битумного вяжущего", Пояснительная записка к выпускной квалификационной работе, Челябинск, 2019, 86 с. *
К.А. Губина, "Изучение влияния углеродных нанотрубок на свойства полимерно-битумного вяжущего", Пояснительная записка к выпускной квалификационной работе, Челябинск, 2019, 86 с. Шеховцова С.В. "Эффективный асфальтобетон на основе наномодифицированного полимерно-битумного вяжущего", Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Белгород, 2016, 192 с. *
Шеховцова С.В. "Эффективный асфальтобетон на основе наномодифицированного полимерно-битумного вяжущего", Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Белгород, 2016, 192 с. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Khattak et al. The impact of carbon nano-fiber modification on asphalt binder rheology
Polacco et al. Rheological properties of asphalt/SBS/clay blends
Hoepfner et al. The fractal aggregation of asphaltenes
Jestin et al. A small angle neutron scattering study of the adsorbed asphaltene layer in water-in-hydrocarbon emulsions: Structural description related to stability
Wang et al. Study of asphaltene adsorption on kaolinite by X-ray photoelectron spectroscopy and time-of-flight secondary ion mass spectroscopy
Moud Asphaltene induced changes in rheological properties: A review
Eyssautier et al. Mesoscale organization in a physically separated vacuum residue: Comparison to asphaltenes in a simple solvent
Bardon et al. The colloidal structure of crude oils and suspensions of asphaltenes and resins
Brunier et al. Partitioning of laponite clay platelets in pickering emulsion polymerization
Kang et al. Reaction of asphalt and maleic anhydride: Kinetics and mechanism
Verruto et al. Water-in-model oil emulsions studied by small-angle neutron scattering: interfacial film thickness and composition
Lepcio et al. Bulk polymer nanocomposites with preparation protocol governed nanostructure: The origin and properties of aggregates and polymer bound clusters
Li et al. Investigation on evolution of bitumen composition and micro-structure during aging
Negi et al. Viscosity modification of heavy crude oil by using a chitosan-based cationic surfactant
Ballard et al. Aggregation behavior of e-sara asphaltene fractions studied by small-angle neutron scattering
Ouyang et al. Low‐density polyethylene/silica compound modified asphalts with high‐temperature storage stability
Mao et al. Synthesis and performance evaluation of a nanocomposite pour-point depressant and viscosity reducer for high-pour-point heavy oil
Liang et al. Selective modification of kaolinite with vinyltrimethoxysilane for stabilization of Pickering emulsions
Bossard et al. Linear and nonlinear viscoelastic behavior of very concentrated plate-like kaolin suspensions
Song et al. Dissipative particle dynamics study on the aggregation behavior of asphaltenes under shear fields
Chen et al. Irreversible adsorption of asphaltenes on kaolinite: influence of dehydroxylation
Vatti et al. Asphaltene aggregation in aqueous solution using different water models: A classical molecular dynamics study
Balestrin et al. Using atomic force microscopy to detect asphaltene colloidal particles in crude oils
White et al. Rheology of disentangled multiwalled carbon nanotubes dispersed in uncured epoxy fluid
Ilyin et al. Deasphalting of heavy crude oil by hexamethyldisiloxane: The effect of a solvent/oil ratio on the structure, composition, and properties of precipitated asphaltenes