CC BY
9
УДК 665.6/.7.
Кунаккулова Э.М. студент магистратуры 1 курса направление подготовки «Химическая технология топлива и газа»
Султанова Д.П. студент 4 курса
направление подготовки «Химическая технология» Евдокимова Н.Г., доктор технических наук
профессор
кафедра «Химико-технологические процессы» ФГБОУВО «Уфимский государственный нефтяной технический
университет» филиал в г. Салават Россия, г. Салават ВЛИЯНИЕ БУТАДИЕН-СТИРОЛЬНОГО ТЕРМОЭЛАСТОПЛАСТА НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДОРОЖНЫХ
БИТУМОВ
Аннотация: В статье рассмотрено влияние термопластичных полимеров марки ДСТ -30-01 на эксплуатационные характеристики дорожного битума БНД 60/90 смеси Западносибирских нефтей, полученного в ООО «Газпром нефтехим Салават». Приведена сравнительная характеристика качества модифицированного битума с требованиями ГОСТ 22245-90. Получены модифицированные битумы, которые являются более термостабильными и обладают повышенной теплостойкостью. Изучено влияние добавки на физико-химические свойства полученных модифицированных битумов. Определена наилучшая концентрация добавки в битуме.
Ключевые слова: битум, модификаторы, полимерные добавки, термопластичность, термостабильность.
Kunakkulova E.M., 1st year master's student direction of training " Chemical technology offuel and gas" Ufa State Petroleum Technological University Branch in Salavat, the Russian Federation, Salavat
Sultanova D.P., student 4 year direction of training "Chemical technology" Ufa State Petroleum Technological University Branch in Salavat, the Russian Federation, Salavat Evdokimova N. G., Doctor of technical Sciences, associate Professor of Chemical-Technological processes Department Ufa State Petroleum Technical University Branch of the University in the City of Salavat Russian Federation, Salavat
INFLUENCE OF BUTADIENE-STYRENE THERMAL ELASTOPLASTE FOR OPERATING CHARACTERISTICS OF
ROAD BITUMENS
Abstract: The influence of thermoplastic polymers DST - 30 - 01 on the performance characteristics of road bitumen BND 60/90 of a mixture of West Siberian oils obtained in LLC "Gazprom neftekhim Salavat". The comparative characteristic of modified bitumen with GOST 22245-90 is given. Modified bitumens have been obtained which are more thermostable and have increased heat resistance. The influence of the additive on the physic-chemical properties of the modified bitumens obtained is studied. The best concentration of the additive in bitumen is determined.
Key words: bitumen, modifiers, polymer additives, thermoplasticity, thermal stability.
Перерабатывая нефти различного состава и с большим разбросом по показателям качества, технологи столкнулись с проблемой получения высококачественных битумов. Известно, что даже небольшое изменение состава сырья (содержание парафиновых и ароматических углеводородов, асфальтенов и других компонентов) оказывает огромное влияние на качество получаемых битумов [1].
В условиях постоянного роста интенсивности движения и проблемы повышения эксплуатационной надежности дорожных битумов в покрытиях приобретает большую остроту. Следует принимать меры для увеличения срока службы дорожных покрытий.
Неудовлетворительная, недостаточная для условий России трещино-стойкость, пластичность, адгезия - является одной из главных причин преждевременного разрушения дорожных, мостовых и аэродромных асфальтобетонных покрытий. В связи с тем сегодня перед нефтеперерабатывающими заводами России главным образом стоит вопрос об улучшение качеств данного вида продукции.
Одним из способов улучшение качества битумов является введение различных модифицирующих добавок.
Процесс модификации битумов - это процесс, направленный на улучшение свойств битума за счет совмещения битума со специальными полимерными веществами - добавками. Введение подходящего полимера и получение модифицированного битума позволяет улучшить свойства битумного материала, а именно повысить тепло или морозоустойчивость, сопротивляемость нагрузкам, эластичность, долговечность и т.д. [2].
В настоящее время, ввиду многообразия искусственных материалов, предлагаемых нефтехимическими производствами, имеется богатый выбор используемых для модификации полимеров. Условно их можно классифицировать как термопласты (пластомеры); эластомеры и термоэластичные искусственные материалы [3].
В исследованиях для определения влияния термопластичных
полимеров на эксплуатационные свойства битумов был использован битум марки БНД 60/90 ООО «Газпром нефтехим Салават», в качестве модификатора был опробован стирол-бутадиен-стирольный (СБС) блоксополимер марки ДСТ-30-01 (линейный блок-сополимер на основе стирола и бутадиена с содержанием стирола 30% масс.). Полимер вводился в битум в виде гранул, однако, возможно введение его в виде жидкости -раствора или эмульсии.
Бутадиен-стирольный термоэластопласт (ДСТ) относится к промышленной группе термопластичных резин. Необходимо отметить, что ДСТ сохраняет эластичность при низких температурах, не требуют вулканизации, при обычных температурах обладает свойствами вулканизованных резин, растворяется в ароматических, циклоалифатических и алифатических растворителях [4].
Анализ известных способов приготовления битумов, модифицированных полимерами, показывает, что все они предусматривают, как правило, повышенную температуру процесса (150-200 °С) и интенсивное перемешивание компонентов для достижения однородности [2].
Процесс компаундирования вели в температурном интервале 160-180°С с различным содержанием полимера при интенсивном перемешивании. Процесс смешения осуществляли от 3 до 7 часов (в зависимости от концентрации полимера). Для определения однородности пробы использовали метод стеклянной палочки (ГОСТ Р 52056-2003).
Физико-химические свойства полученного модифицированного битума представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Физико-химические свойства битума, модифицированного ДСТ-30-01_
Показатель Содержание, % масс. БНД 60/90 ГОСТ 22245-90
0 0,5 1 1,5 2 3
Температура размягчения, °С 46 50 48 50 63 72 не ниже 47
Изменение температуры размягчения после старения, °С 2 7 6 8 0 -9 не более 5
Изменение массы образца после старения, % масс. 0,7 8 0,58 0,62 0,3 2 0,2 9 1,4 7 -
Глубина проникания иглы при 0оС х 0,1, мм 26 40 34 25 30 32 не менее 20
Глубина проникания иглы при 25оС х 0,1 мм 77 36 45 41 63 59 61-90
Основные характеристики битумов, которые определяют их пригодность к использованию являются незначительное изменение пластичности при изменении температуры, высокая цементирующая способность, вязкость, стабильность, долговечность, теплостойкость, упругость и т.д. Анализ, данных, представленных в таблице 1, показывает,
что при увеличении содержания добавки в битуме происходит рост температуры размягчения и экстремально изменяются значения таких параметров как пенетрация и изменение температуры размягчения после старения в диапазоне концентраций 1,0-1,5% масс. ДСТ. При введении в битум 2,0-3,0% масс. добавки позволяет получить модифицированный битум стабильный к процессам термического старения.
Для наиболее полной оценки свойств модифицированных битумов были проведены испытания на растяжение и адгезию. Результаты исследований показаны на рисунках 4 и 5..
0.5 1 1.5 2 2.5 3
Содеражние ДСТ-30-01, % масс.
Рисунок 1 - Изменение растяжимости от концентрации ДСТ - 30 - 01
100
«
со ш
(ч
3
90
80
70
60
50 -
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
Содержание ДСТ-30-01, % масс.
Рисунок 2 - Изменение адгезии от содержания полимерных добавок По результатам исследования можно прийти к выводу, что модифицированные битумы более термостабильны, обладают повышенной теплостойкостью. С увеличением содержания полимера происходит структурирование дисперсной структуры битума.
Анализ результатов исследований показал, что при содержании
полимерного модификатора марки ДСТ-30-01 в количестве 2% масс. можно получить битумы с улучшенными эксплуатационными показателями в соответствие с требованиями стандартов к дорожным маркам битума.
Использованные источники:
1. Хужакулов А. Ф., Мадаминов О. Э., Джумаев М. А. Возможности получения дорожных битумов улучшенного качества // Молодой ученый. -2014. - №1. - С. 138-140.;
2. Компания «GlobeCore», Модифицированный битум и его виды [Электронный ресурс]. - URL: https://emulsion.globecore.ru/modifitsirovan-nyj_bitum_i_ego_vidy.html;
3. «Строй-Техника.Ру» - информационная система по строительной технике, Модифицированный битум [Электронный ресурс]. - URL: http://stroy-technics.ru/article/modifitsirovannyi-bitum;
4. Компания «Sibur International», Бутадиен-стирольный термоэластопласт [Электронный ресурс]. - URL: http://sibur-int.ru/product/rubber/catal-og/item74.php.
References:
1. Khuzhakulov AF, Madaminov OE, Dzhumaev MA Possibilities of obtaining road bitumens of improved quality // Young scientist. - 2014. - №1. - pp. 138-140;
2. The company «GlobeCore», modified bitumen and its types [Electronic resource]. - URL: https://emulsion.globecore.ru/modifitsirovannyj_b itum_i_ego_vidy.html;
3. "StroyTekhnika.Ru" - information system for construction equipment, modified bitumen [Electronic resource]. - URL: http://stroy-technics.ru/article/modifitsirovannyi-bitum;
4. The company "SIBUR INTERNATIONAL", butadiene-styrene thermoplastic elastomer [Electronic resource]. - URL: http://sibur-int.ru/product/rubber/catal-og/item74.php.
