Preview

Тонкие химические технологии

Расширенный поиск

Исследование влияния процесса модификации на групповой состав битума и модификаторов методом Фурье-ИК-спектроскопии

https://doi.org/10.32362/2410-6593-2020-15-2-56-66

Полный текст:

Аннотация

Цели. В статье проанализировано влияние процесса модификации на групповой состав битума и битумных вяжущих, содержащих резиновый порошок и гибридный модификатор на основе бутадиен-стирольного термоэластопласта и резиновой крошки. Целью исследования было определение наличия или отсутствия функциональных групп, отражающих направленность физико-химических процессов при получении гибридного модификатора в роторных диспергаторах и при модификации битумных вяжущих.

Методы. Резиновый порошок и гибридный модификатор получены методом высокотемпературного сдвигового измельчения на роторном диспергаторе. Битумы и модифицированные битумные вяжущие исследованы методом инфракрасной спектроскопии с Фурье преобразованием. С помощью метода вычитания спектров установлено, что в процессе изготовления модифицированных битумных вяжущих происходят структурные изменения как в битуме, так и в модификаторах. В работе также проведена экстракция модификаторов (резинового порошка и гибридного модификатора) в толуоле.

Результаты. Проведен количественный анализ изменений, происходящих в групповом составе модификаторов до и после процедуры модификации. Определены активный полимерный и структурный индексы. Отмечена общая тенденция в изменении активного полимерного и структурного индексов для исходных спектров резинового порошка и гибридного модификатора и их спектров, полученных после процедуры вычитания из спектров битумных вяжущих спектра битума.

Выводы. Подтверждена взаимодиффузия ароматических соединений между битумной составляющей и частицами модификаторов. На основании результатов экстракции модификаторов в толуоле и с учетом данных ИК-спектроскопии найдено, что в процессе производства гибридного модификатора совместным соизмельчением резиновой крошки и бутадиен-стирольного термоэластопласта между ними происходит химическое взаимодействие. 

Об авторах

И. В. Гордеева
Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова
Россия

Гордеева Ирина Владимировна, младший научный сотрудник

Scopus Author ID 39261264400, ResearcherID E-6567-2014

119991, Москва, ул. Косыгина, д. 4



Д. А. Мельников
Научно-исследовательский институт эластомерных материалов и изделий
Россия

Мельников Дмитрий Анатольевич, инженер

111024,  Москва, Перовский проезд, д. 2, стр. 1



В. Н. Горбатова
Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова
Россия

Горбатова Виктория Николаевна, инженер

119991,  Москва, ул. Косыгина, д. 4 



Д. С. Резниченко
Научно-исследовательский институт эластомерных материалов и изделий; МИРЭА – Российский технологический университет
Россия

Резниченко Дмитрий Сергеевич, кандидат технических наук, генеральный директор; старший преподаватель, кафедра физики и химии материалов имени Б.А. Догадкина

111024,  Москва, Перовский проезд, д. 2, стр. 1; 119435,  Москва, улица Малая Пироговская, д. 1, стр. 5



Ю. А. Наумова
МИРЭА – Российский технологический университет
Россия

Наумова Юлия Анатольевна, доктор химических наук, профессор кафедры химии и технологии переработки эластомеров им. Ф.Ф. Кошелева

119571,  Москва, пр-т Вернадского, д. 86



Список литературы

1. Partl M.N., Bahia H.U., Canestrari F., Roche Ch., Benedetto H.D., Piber H., Sybilski D. (eds.) Advances in Inter- laboratory Testing and Evaluation of Bituminous Materials: State-of-the-Art Report of the RILEM Technical Committee 206-ATB. Springer; 2013. V. 9. 453 p.

2. Leseur D., Gerard J.-F, Claudy P., Letoffe J.-M., Planche J.-P., Martin D. A structure-related model to describe asphalt linear viscoelasticity. J. Rheol. 1996;40:813-856. https://doi.org/10.1122/1.550764

3. Гохман Л.М. Битумы, полимерно-битумные вяжущие, асфальтобетон, полимерасфальтобетон: учебно-методическое пособие. М.: ЗАО «ЭКОН-ИНФОРМ»; 2008. 117 с.

4. Soenen H., Lu X., Redelius P. The morphology of SBS modified bitumen in binders and in asphalt mix. In: Advanced Testing and Characterization of Bituminous Materials, London: Taylor & Francis Group; 2009. P. 151-160. ISBN 978-0-415-55854-9

5. Behnood A., Gharehveran M.M. Morphology, rheology, and physical properties of polymer-modified asphalt binders. Eur. Polym. J. 2019;112:766-791. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2018.10.049

6. Никольский В.Г., Дударева Т.В., Красоткина И.А., Зверева У.Г., Бекешев В.Г., Рочев В.Я., Каплан А.М., Чекунаев Н.И., Внукова Л.В., Стырикович Н.М., Гордеева И.В. Разработка и свойства новых наномодификаторов для дорожного покрытия. Химическая физика. 2014;33(7):87-93. https://doi.org/10.7868/s0207401x14070073

7. Schaur A., Unterberger S., Lackner R. Impact of molecular structure of SBS on thermomechanical properties of polymer modified bitumen. Eur. Polym. J. 2017;96:256-265. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2017.09.017

8. Loderer C., Partl M.N., Poulikakos L.D. Effect of crumb rubber production technology on performance of modified bitumen. Constr. Build. Mater. 2018;191:1159-1171. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.10.046

9. Biro S., Fazekas B. Asphalt rubber versus other modified bitumens. Road Mater. Pavement. 2012. URL: http://www.ra-foundation.org/wp-content/uploads/2013/02/020-PAP_017.pdf

10. Greene J., Chun S., Nash T., Choubane B. Evaluation and Implementation of PG 76-22 Asphalt Rubber Binder in Florida. Transport. Res. Rec. 2015;2524(1);3-10. https://doi.org/10.3141/2524-01

11. Илиополов С.К., Мардиросова И.В., Щеглов А.Г., Чубенко Е.Н., Черсков Р.М., Хаддад Л.Н. Резиносодержащий полимерный модификатор битума. Патент РФ № 2266934. Бюл. №36. 27.12.2005.

12. Фролов И.Н., Юсупова Т.Н., Ганеева Ю.М., Барская Е.Е., Романов Г.В. Физико-химические особенности модификации товарных битумов смесевыми олефиновыми термопластами. Нефтегазовое дело. 2008(2). URL: http://ogbus.ru/authors/Frolov/Frolov_1.pdf

13. Senise S., Carrera V., Navarro F.J., Partal P. Thermomechanical and microstructural evaluation of hybrid rubberised bitumen containing a thermoplastic polymer. Construct. Build. Mater. 2017;157:873-884. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.09.126

14. Гордеева И.В., Никольский В.Г., Наумова Ю.А. Гибридный модификатор на основе измельченного вулканизата, получаемого методом высокотемпературного сдвигового измельчения. Сборник докладов ХХ Юбилейной научно-практической конференции «Резиновая промышленность: Сырье. Материалы. Технологии». Москва: НИИШП; 2015:217-220.

15. Зверева У.Г. Резинобитумные композиты на основе дорожного битума и активного резинового порошка (АПДДР): получение, структура, реологические свойства, применение. Дисс. кан. хим. наук: 02.00.06. М.: 2016. 149 c.

16. Берлин А.А., Дударева Т.В., Красоткина И.А., Никольский В.Г. Утилизация отходов шинной резины и активный порошок дискретно девулканизованной резины. Все материалы. Энциклопедический справочник. 2018;2:27-35.

17. Zhu C., Zhanga H., Xua G., Wub C. Investigation of the aging behaviors of multi-dimensional nanomaterials modified different bitumens by Fourier transform infrared spectroscopy. Construct. Build. Mater. 2018;167:536-542. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.02.056

18. Weigel S., Stephan D. The prediction of bitumen properties based on FTIR and multivariate analysis methods. Fuel. 2017;208(15):655-661. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.07.048

19. Yao H., Dai Q., You Zh. Fourier Transform Infrared Spectroscopy characterization of aging-related properties of original and nano-modified asphalt binders. Construct. Build. Mater. 2015;101:1078-087. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.10.085

20. Nivitha M.R., Prasad E., Krishnan J.M. Transitions in unmodified and modified bitumen using FTIR spectroscopy. Mater. Struct. 2019;52(7):1-11. https://doi.org/10.1617/s11527018-1308-7

21. Макаров Д.Б., Ягунд Э.М., Аюпов Д.А., Мурафа А.В., Фасхутдинов К.А., Хозин В.Г., Яхин Р.Г. Изучение битумно-полимерных вяжущих, модифицированных смесевыми термоэластопластами, методом ИК-спектроскопии. Известия КГАСУ. 2015;4(34):280-286.

22. Bellamy L.J. The Infra-red Spectra of Complex Molecules. Dordrecht: Springer; 1975. https://doi.org/10.1007/978-94-011-6017-9

23. Накамото К. Инфракрасные спектры неорганических и координационных соединений. М.: Издательство «Мир»; 1966. 411 с.

24. Tang N., Huang W., Xiao F. Chemical and rheological investigation of high-cured crumb rubber-modified asphalt. Construct. Build. Mater. 2016;123:847-854. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.07.131

25. Zhang F., Hu C. The research for structural characteristics and modification mechanism of crumb rubber compound modified asphalts. Construct. Build. Mater. 2015;76(1):330-342. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.12.013


Дополнительные файлы

1. Используя метод вычитания ИК-спектров, удалось установить, что в процессе изготовления модифицированных битумных вяжущих происходят структурные изменения как в битуме, так и в модификаторах. Проведен количественный анализ изменений, происходящих в групповом составе модификаторов до и после процедуры модификации. Определены активный полимерный и структурный индексы, отмечена общая тенденция в изменении данных индексов для исходных спектров резинового порошка и гибридного модификатора и их спектров, полученных после процедуры вычитания из спектров битумных вяжущих спектра битума. Подтверждена взаимодиффузия ароматических соединений между битумной составляющей и частицами модификаторов.
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Посмотреть (19KB)    
Метаданные
2. This is to certify that the paper titled Investigation of modified bitumen binders via Fourier-transform infrared spectroscopy commissioned to Enago by Irina V. Gordeeva, Dmitry A. Melnikov, Victoria N. Gorbatovа, Dmitry S. Reznichenko, Yulia A. Naumova has been edited for English language and spelling by Enago, an editing brand of Crimson Interactive Inc.
Тема CERTIFICATE OF EDITING
Тип Прочее
Посмотреть (414KB)    
Метаданные
Используя метод вычитания ИК-спектров, удалось установить, что в процессе изготовления модифицированных битумных вяжущих происходят структурные изменения как в битуме, так и в модификаторах. Проведен количественный анализ изменений, происходящих в групповом составе модификаторов до и после процедуры модификации. Определены активный полимерный и структурный индексы, отмечена общая тенденция в изменении данных индексов для исходных спектров резинового порошка и гибридного модификатора и их спектров, полученных после процедуры вычитания из спектров битумных вяжущих спектра битума. Подтверждена взаимодиффузия ароматических соединений между битумной составляющей и частицами модификаторов.

Для цитирования:


Гордеева И.В., Мельников Д.А., Горбатова В.Н., Резниченко Д.С., Наумова Ю.А. Исследование влияния процесса модификации на групповой состав битума и модификаторов методом Фурье-ИК-спектроскопии. Тонкие химические технологии. 2020;15(2):56-66. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2020-15-2-56-66

For citation:


Gordeeva I.V., Melnikov D.A., Gorbatovа V.N., Reznichenko D.S., Naumova Y.A. Investigation of modified bitumen binders via Fourier-transform infrared spectroscopy. Fine Chemical Technologies. 2020;15(2):56-66. (In Russ.) https://doi.org/10.32362/2410-6593-2020-15-2-56-66

Просмотров: 91


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2410-6593 (Print)
ISSN 2686-7575 (Online)