Полимербитумные материалы, модифицированные атактическим полипропиленом тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.13 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ХИМИИ НЕФТИ

На правах рукописи

ЛЕОНЕИЮ ВЯЧЕСЛАВ ВАСИЛЬЕВИЧ

ПОЛИМЕРБИТУМНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, МОДИШИРОВАШШЕ АТАКТИЧЕСШШ ПОЛИПРОШЛЕГОМ

Специальность 02.00.13 - Нефтехимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск 1992

Диссертационная работа выполнена в Институте химии нефти Сибирского отделения PAIL

Научный руководитель: кандидат химических наук

Официальные оппонента

Локтор заш'песких наук, профессор

Кандидат технических наук, старзий научный сотрудник

Сафонов Георгий Александрович

Укгер *еликс Гергардович

Синельникова Вера Калимуловна

Ведущее предприятие - НПО "Росдорнии"

Занята диссертации состоится "<¿3" .чо^у** С 1992 г.

_часов на заседании Специализированного Совета

в

при Институте химии не^гги СО РАК по адресу: 634055, г. Томск, пр. Академический, 3.

С диссертацией юии ознакомиться в библиотеке Ю'Л СО РАН Отзывы и замечания по автореферату, заверенные гербовой печатью, просиы высылать 'по выие указанному адресу.

Автореферат разоо

лак " If" (p/JljuULf

1932 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета -кандидат химических наук

iJ^ax'J —

Т. А. Сагачеико

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В связи с интенсификацией процессов переработки не£ги, в битумном сырье неуклонно снижается доля гудро-нов, что заставляет прибегать к расширению ассортимента материалов применяемых в битумном производстве и отрицательно сказывается на качестве получаемых битумных материалов. Одним из перспективных направлений реиения проблемы качества дорожных битумов представляется их модификация полимерными материалами. Введение небольших добавок полимера в битум позволяет существенно улучшить его эксплуатационные свойства, а также расширить его ресурсы. Несмотря на достигнутые большие практические результаты в данной области, применение модифицированных битумов существенно ограни-' чивается неразработанностью строгих критериев применения модификаторов, что предопределяет использование эмпирических подходов.

Таким образом, актуальность исследований по модификации нефтяных битумов полимерами обусловлена необходимостью разработки научно обоснованных критериев применения модификаторов для повышения эксплуатационных свойств дорожных битумов.

Работа выполнена в соответствии с Академической программой "Новые процессы углубленной и комплексной переработки минерального и вторичного сырья, нефти, угля".

Делью работы является -является установление корреляции меялу физико-механическими свойствами асфальтобетонов и полимербитумных кошозиций (ПЕК) на основе положений механики композиционных материалов; изучение процессов етруктурообразования в зависимости от содержания полимерного модификатора в вяжущем; разработка технологически приемлемого способа получения ПБК.

Научная новизна работы.' Впервые для количественной оценки и прогнозирования эксплуатационных свойств дорожных битумов, полимербитумных композиций и асфальтобетонов на их основе использованы положения механики .разрушения материалов. Предложни физико-механические критерии прочности асфальтобетонов и разработаны методы их' определения. Установлены корреляции между указанными критериями и эксплуатационными характеристиками, показывающие предпочтительность их использования перед стандартными. Ноклзаьо, что физико-механические свойства полимербитумных композитов связаны с процессами структурообразования и зависят от размеров частиц дисперсной фазы. Установлена связь критической концентрации

структурообразования полимера с константой взаимодействия полимера с надмолекулярными структурами в битуме.

Практическая значение работы. На основе проведенных исследований разработана рекомендации по технологии получению полимерби-тумных композиций для дорогжого строительства на асфальтобитумньк заводах, которые внедрены в дорожностроительных организациях Томской и Кемеровской областях и Алтайском крае.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- Определение критической концентрации структурообразования полимера по константе взаимодействия полимера с надмолекулярными структурами битума

- Физико-механические критерии прочности асфальтобетонов на основе положений механики разрушения материалов.

- Взаимосвязь физико-механических критериев прочности асфальтобетонов, размера частиц дисперсной фазы и реологических свойств полимербитумной композиции.

- Рекомендации по технологии получения битумов, модифицированных атактическим полипропиленом.

. Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на- 6 научно-технической конференции по смазочным материалам и битумам (line вен, Болгария, 1987 г.);

- Всесоюзной конференции по химии нефти (Томск, 1988 г.);

- 33 конференции по нефти (Братислава, 1988 г.);

- Всесоюзной конференции по химии нефти (Томск, 1988 г.);

- Региональной конференции Сибири и Дальнего Востока "Перспективы развития малотоннажной химии"(Красноярск, 1989 г.);

- Всесоюзной конференции по проблемам комплексного освоения природных битумов и высоковязких нефгей (Казань, 1991г.);

- Международной конференции по химии нефти (Томск, 1991 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ.

Объем работы. Диссертация изложена на 106 страницах машинописного текста, включая 24 рисунка, б таблиц и состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы из 130 наименований публикаций отечественных и зарубежных авторов и шести приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении кратко сформулирована актуальность работы, ука-

змш ее цель V. научная новизна

Даи обзор научно-технических публикаций об исследованиях по химическому составу нефтяных битумов и методам их получения. Рассмотрены вопросы улучшения эксплуатационных показателей как технологическим путем, та!-; и шдифккаШюй различными полимерными материалам!;.

В второй главе описаны методики проведения эксперименте? и обоснован выбор объектов исследования. Битумы полуки,;; окислением Ситутюго скрья (ВС) уз сборной Западно-Сибирской нефти в реакторах колонного и Сесксмпрессорного типа Битумы соответствовали марке ГЛШ 90/180 по ГОСТ 22245-76 и имели в своем составе: масел-45-55 смол 33 -Е8 всфальтеноа 18-23 1. На основании прове--ленного технико-экономического анализа, о качестве модификатора был выбран «тактический полипропилен (ЛПП) по ТУ 6-05- 1901-81 производства ПО "ТНХК".

В третьей главе приводятся результаты исследования свойств ЦБК в зависимости от содержания АПН

Анализ стандартных показателен ПБК с различным содержанием полимера показывает, что введение АПП в битум приводит к снижению пенетранин, росту температуры размягчения ПЕК и практически! не оказывает влияния на температуру хрупкости {табл. 1). Наблюдается екктекие температурной 'чувствительности ГШК, что находит отраж-. ние з уменьшении температурного коэффициента пенетрации.

Таблица 1.

Стандартные показателя полимербитумных композитов. -1—---1-1-——--—■—--т-:-

Содер-таниие АПП,

Ъ МО!

Понетра-I цкл при

25

Г - ра размягчения , Оп

Т - ра хруп-тост и,

Растяте-кость, М!К

ПРИ °С

25

О

Темпер, коэффициент пеиетра-ЦИИ.

Индекс пенет-рации

0 116 65 42 - -31 984 28 1.78 -1.3

0.5 107 95 48 -31 852 60 1.12 0. 5

1.0 105 80 ' 49 -31 >1000 80 1.30 '0. 6

1.5 105 89 49 -32 • 914 76 1.18 0.6

2. 0 95 85 52 -ее €.66 70 1. 16 1.1

3.0 93 79 53 702 62 1. 14 1.2

4. 0 68 59 56 " -33 798 52 1.15 1.3

0

Оптикомикроскопические исследования показали, что при малых концентрациях АШЗ находится в виде мелкой дисперсии размером 0.1 -1 мкм, в результате чего повышается содержание дисперсной фазы в ПЕК к, как следствие этого, наблюдается рост индекса пенетрацин с минус 1.3 до +0.5. В диапазоне концентраций АПП 0.5-1.5 У. мае. , дисперсия полимера представляет собой нитевидные структуры сферо-литов, достигающие длины 3.5 мкм, которые образуются в результате взаимодействия частиц АБП между собой. В указанном концентрационном диапазоне увеличение содержания полимера в ПБК не вызывает роста числа частиц дисперсной фазы в результате чего индекс пе~ нетрации практически не меняется. Дальнейшее увеличение концентрации АПП приводит к образованию в ПБК сетчатой структуры из полимера и изменению свойств ПБК.

Диаметр частиц дисперсной фазы (рис.1), определенный методом светорассеяния, увеличивается пропорционально содержанию АЛЛ в ПБК в области малых концентраций АПП с последующ»! плавным переходом к предельному значению с ростом содержания полимера в системе. Такое изменение размера частиц в зависимости от содержания

Зависимость размера частиц дисперсной фазы и расстояния между ними от содержания АПП.

* 8.25 2

Р. |

в 8.00 к

7.75

7.00

г/ ___ 1 н

/ 1/

[/ \

\

2 щ

24

23

с

5 I

С О

ь

а

22

12 3 4

Ч! мае.

1 - размер частиц дисперсной г?азы;

2 - расстояние между частицами дисперсное ¿азы.

Рис. I.

АПП в композите мсшю объяснить адсорбционным взаимодействием макромолекул полипропилена с надмолекулярными структурами битумной матрицы, (ЮА). Зависимость расстояния d между частицами дисперсной фазы от концентраций АПП носит экстремальный характер и имеет четко вь-раженный максимум, достигаемый при концентрации полимера С^ 1 X мае.

На дисперсные частицы, действуют сила притязания, обусловленные осмотическими эффектами, и силы отталкивания из-за понижения конфигурационной энтропии цепных молекул, ограниченных поверхностью дисперсных частиц. Сопоставление полученных данных показывает, что при С < С_ соблюдается неравенство d > 2D + D_, где Dn - диа-

П \ р р

метр макромолекул полимера т. е. \в данной области превалируют си-; лы отталкивания. В интервале С >\С расстояние мелду частицами дисперсной фазы становится меньше 2D + Dp и силы притязания превышают силы отталкивания. В силу перекрывания адсорбционно-соль-ватных оболочек дисперсных частиц, начинается процесс образования структурной сетки из полимера в ПЕК. Концентрация полимера Ст является критической концентрацией структурообразования, которую мохно определить из функциональной зависимости расстояния между частицами дисперсной фазы от размера дисперсной фазы, определяемой соотношением

d - 2DU - V)/3V (1)

и зависимости размера частиц от концентрации полимера С/А - 1/Ajj, (К-1) С/Ат . (2)

Из экстре!*ума функции d(C), получаем квадратное уравнение для нахождения критической концентрации

K'CR+DC2 + 2(RfV')C + (R/K V'(l-V')p) - 0 (3) где К'- (К-1); ß - отношение размера дисперсной фазы чистого битума к максимальному размеру адсорбционного слоя (Og/AjJ; V-объемная доля дисперсной фазы чистого битума; р - отношение плотностей гтолкмера и дисперсионной средн.

Анализ уравнения показывает, что критическая концентрация Сп определяется содержанием и размером дисперсной фазы нефтяного битума, а также адсорбционной активностью полимера. Решение уравнений (2) и (3), дает значения величин К, ^ и Ся для АПП равными 117.07 г/г, 2.70 мкы и 1.03% масс, соответственно.

Четвертая глава посвящена изучении механических свойств ПВК а модельных асфальтобетонов на основе подозрений механики композиционных материалов.

В терминах механики композиционных материалов асфальтобетон представляет собой дисперсно-упрочненный композит, в котором всю нагрузку воспринимает на себя органическая матрица, а дисперсная фаза предназначена для создания структуры, эффективно сопротивляющейся изменению состояния матрицы как путем хрупкого разрушения (растрескивания), так и пластической деформации и вязкого течения. В первом случае достаточную прочность асфальтобетона молно обеспечить поглотив энергию хрупкого рад руления ¿астекловаиной матрицы, во втором - только дисскпироваз энергию вязкого течения матрицы. Взаимодействие Фронта деформации с дисперсным материалом возможно лишь в том случае, когда размеры частиц дисперсной {азы существенно, в среднем, на порядок больше элементарных составляющих матрицы. Исходя из этих соображений, надмолекулярные структуры асфальтеков (НОА) с микронными размерами можно рассматривать как дисперсную фазу, распределенную в сплошной углеводородной матрице битума В то не время, асфальтобетон представляет собой дорожный композиционный материал (ДКМ), состоящий из ПЕК-матрицы и дисперсии минерального материала.

Шли исследованы механические свойства ПБК в зависимости от дисперсного состава Реологические исследования ПБК проводил:! на реовискозиметре "Реотест", Зависимость предельного напряжения сдвига от содержания АШ в композите при 50 сС и от расстояния мелау частицами дисперсной фазы (рис.2) имеет скачкообразное изменение, в области критической концентрации полимера При С < С^ изменяются адсорбционко-сольватные оболочки дисперркых частиц из-за взаимодействия АШ с НСА в результате чего происходит увеличение расстояния между частицам! дисперсной фазы, но АПЛ препятствует распространению полей деформаций, возникающих при наложении касательных напряжений,, благодаря поглощению энергии вязкого течения дисперсной фазы путем конформационкого изменения макромолекул. При концентрации АПП выше критической, происходит перекрывание адсорбционно-еольватных оболочек, вызывающее рост предельного напряжения сдвига ПБК

С целью исключения влияния дисперсии минерального материала соизмеримой по размерам с дисперсией ПБК, были исследованы прочностные характеристики модельных асфальтобетонов с размерами частиц дисперсии минерального материала 2'мм (рис. 3). Установлено, что поведение ДКМ при статическом сжатии молят быть описано такими параметрами, как пластическая устойчивость - напряжение, при

тем Pr-c. ?..

механические характеристики »идедьних■асфальтобетонов.

« в;

I 2 3 4

«ас.

'Гкасткческая устойчивость при температуре °С:

1 - 50; 3 - минус 20.

Предел прочности на сжатие при температуре °С:

2 - 50; 4 - минус 20.

I 2

Ползучесть при температуре °С: I - 50; 2 - минус 20.

Рис. 3.

котсром начинает развиваться необратимые лластичесгае деформации; предел прочности на стяатке, ползучесть - скорость развития необратимых пластических деформаций.

Из приведенных данных прослеживается достаточно четкая взаимосвязь прочности на сжатие с ползучестью. Так, высокая ползучесть соответствует низкому пределу прочности и наоборот, что объясняется тем, что при высоких скоростях развития пластических •деформаций в материале предел прочности достигается быстрее и при более низких значениях напряжения сжатия. Зависимость пластической устойчивости от концентрации АЛЛ хорошо коррелируется с предельным напряжением сдвига ПЕК, что объясняется тем, что при температуре 50 °С матрица находится в вязкогекучем состоянии, а в; диапазоне 25 °С - минус 20 °С матрица находится в вязкопластичном I! улрутопластичном состоянии. Наименьшее значение корреляционных коз5Фнциентов между размером дисперсной фазы, пластической устойчивостью и предельным напряжением сдвига равно 0.8

Энергия разрушения композитов зависит от размера дисперсной фаза Дисперсия частиц большего размера более эффективно влияет на увеличение энергии разрушения за счет снижения скорости распространения Фронта трещин, чем дисперсия частиц малого размера. Поэтому, увеличению размера частиц дисперсной фазы в интервале концентраций АШ С<Ст соответствует рост предельного напряжения сжатия. Уменьшение энергии разрушения с дальнейшим ростом размера дисперсной фазы объясняется неэффективным, взаимодействием при близком расположении частиц. Вследствие того, что при С-Сп частицы расположены близко друг к другу, композит представляет собой сплопную среду и фронт т ре шина не взаимодействует с отдельны;,« частицами. Дальнейшее повышение содержания АПП приводит к образованию в матрице пространственного- каркаса из надмолекулярных структур полимера, который и определяет механические характеристики композита Этим можно объяснить отсутствие заметного влияния АШ при его содержании в, ПБК вьш>е 2Х мае. на предел прочности при сжатии и ползучесть.

В пятой главе представлены результаты исследования влияния. АПП на адгезионные свойства ПБК и устойчивость к воздействию солевых растворов.

Зависимости показателя сцепления ПБК с минеральным матерка-лом от температуры имеют вид изобар адсорбции с ярко выраженным экстремумом,- 'что указывает ка параллельное протекание процессов

фкзичгсюто к xzмг-кскогз Е3гй;«лейс?ьйя кочлскектов G5K с поверхность» йшорольного материала (рис. 4). lis. битума до текаера-туры 170 °С процессы физического взаимодействия превалирует над хикйчесюса проиэсса.'Л";. Температура 170 °С соответствует »нерпа активации хекооорбции, а при температурах ь«ьг 170 показатель

Зависимость показателя сцзплэнин ПБК с минеральным материалом от гскпзратурп

I - 0; 2 - 0.5; 3 - 1.5; 4 - 2; 5 - 3.

Рис. 4.

сцепления характеризуется хемосорбцизяяым равновесием. С ростом содержания полимера в ПБК возрастает роль физической адсорбции. При концентрации АПП 1.5 7, мае. и бьеэ., ' процессы физической адсорбции во веем диапазоне температур является определяющими. Ад-'сорбция ПБК увеличивается с ростом температуры, достигает максимума при температуре активации равной 180 °С, т. е. введение АПП в битум■приводит к вытеснению химически активных компонентов из поверхностного слоя ПБК, взаимодействующего с поверхностью минерального материала, макромолекулами полипропилена Максимум сцеп-декия достигается при концентрации АПП 2 X мае., что соответству-

от иикси!.<:и:ь;;о)>'т ссд<;'рха.!":ю к2кро1»;->куг• полшроп«гзпа на погзрх-

НОСТИ

Бкгл ксглввов&ч« знеогетическпе хараетеркскэс: по^ргяосгп раздела ¿аз: ПЕК - солевой раствор в аззшз.-эсти о? содер-гяга АЛЛ з композите и кошентрааки ЯаС1 в водном растворе. 1Ь к'-грс-

уволнчгнйя со£"й>лан'-1я ЛГШ з Ш поверхностное яатя-зшгз «тся, но закономерно возрастает с увелмчэкиеы »шпентрсщ-ги соги, что сгкдетгл'ьствузг о погкззнк'Д «ио-робностк погэрхноот:; Сгяг-'г-пол Е£;дешя в него АЛЛ. Анализ данжк по ¡:з>:зкг!;:ш ссо5ол:сг! знезгии. скоте;« ка зовзрхкооти раздела Саз з заЁкггсоосп от е.ч-тизкост:; води з растворе к от содержания ДПП э :-со;.сс.-1;ое (рио. 5) показьга--г слсягшя характер ггшяюдглстзкя солевых раотзорэв с ПБК. Пс скольку, с увеличением активности поду сгобознсл энергии содержал ЛБ5 с 2 % гас. 41Л, л явгзгхтлоя ст

числа пс^кул раст^сра, здсорбвроЕагаяс Ей поверхности га-'лезк"а

Изменен:« свободой знгргип пскерзшоет" раздела а за^з-костк от активности

ВОДУ 3 р~СТВОрЗ.

я А

)—»

§ 3

о,

I 2

1 I

§

со

0.6 0.7 0.8- 0.9 1.0

активность воды

Содержание АГШ а ПБК: I - 0; 2 - 2; 3 - 4.

Рис. 5.

повивается, то в данном случае гадает место преимущественная адсорбция молекул воды на поверхности ПБК не занятой макромолекулами полипропилена с высокой гилрофобиостъю. Для битума и ПБК с А 7.

«<дс. АШ зависимость обратная, что указывает ва прекмуз^етвенну» адсорбцию конов соли ка ух поверхность

Расчет изотерм адсорбции кошюнентов солевого раствора на поверхности ПЕС показал, что константа равновесия меаду компонентам солевого раствора когзт Сеть аппроксимирована уравнением

1п К - А£Ка*] + В где А и В - параметры, еависящие от структуры поверхности 5! концентрации АПП в композите, причем А описывается квадратичной функцией от содержания АПП в ПВК. к имеет минимум при 2.5 мае. I АПП. Т. к. А характеризует лиофилыюсть поверхности ПВК, то из подученных результатов следует, что в диапазоне концентраций АЛЛ 23 X ¡¿ас. лисфобность поверхности максимальна и соответствует области насыщения на кривой зависимости размера частиц дисперсной фазы (рис. 1}.

Оптикоыакроскопическке исследования показал;!, что в данном диапазоне концентраций поверхность имеет максимальную шероховатость за счет высокой концентрации агрегатов АШ, которые, образуя выступы, затрудняет доступ компонентам солевого раствора к активным центрам поверхности ПЕК к увеличивают общую лмодюбность система. При более высоких концентрациях АШ наблюдается быстрое увеличение размеров агрегатов и появление на поверхности ПЕК зон соотояцнх из одного компонента системы, что способствует взаимодействию поверхности ПЕК с компонента«; солевого раствора

Изучение свойств асфальтобетона показало (табл. 2), что АШ повышает водостойкость, снилает набухание и ьодонасызение Дй£

Таблица 2.

Сизико-ыеханичеекие свойства асфальтобетона

СЪдер-тание АПП. X мае. Предел прочности на сжатие МПа, при 1, "с Вэдо-тасы-взние, "5* А» йззф-т водостойкости Козф-у водостойкости при длительном водонасы- СЭНКИ Набухание, %

0 20 50

0 6.8 £2 0.85 4.80 о! 84 0.75 0.65

1.0 7.0 2.6 1,20 3.75 0.87 0,78 0.62

1.5 7.6 ао 1.60 2.90 0.88 0.62 0.60

2.0 9.0 3.4 1.90 2.10 0.90 0.85 0. 58

/

Рост устойчивости ДКМ к воздействию воды при введении АШ в ваку-щее, связано с повышением адгезии ПЕК к минеральным материала«. Из анализа данных по прочности ДКМ на скатив видно, что в интервале концентрация АЛЛ < 1 X тс. наблюдается незначительное повышение предела прочности ка сжатие. В данном интервале концентраций АПП повышение предела прочности связано с увеличением размера дисперсной фазы ПЕК за счет взаимодействия макромолекул полимера с ША битума Однако, наличие з ДКМ дисперсии минерального материала соизмеримой по размерам с дисперсной фазой ПБК, приводит к нивелировании различий в прочностных характеристик. Ери содержании полимера з вялушм больше 1 % мае. происходит образование пространственной каркасной сетки из макромолекул АПП з результате чего наблюдается резкое увеличение предела прочности асфальтобетона

Шестая глава посвящена разработке технологии получения ПБК совместным окислением БС с АПН

Были исследованы термоокислительаыэ свойства битумного сырья и ГЗБК, полученных как путей смешения с битумом, так и совместным окислением с АПН методом терио-гравиметрии в тарельчатых тиглях з воздушной среде в динамических условиях с температурным градиентом 5 град/мин. Сравнение данных по термоокислительной стабильности гудрона и смеси гудронз с АШ показало, что АШ обладает высокой стабильностью и в условиях окисления. БС. На термоокиоли-тельиую стабильность вяжущих материалов добавки АШ тагаэ не оказали влияния. Полученные результаты позволяет сделать вызол о возможности получения ПБК совместным окислением гудрона с АПП

Изучение закономерностей окисления БС кислородом воздуха в регкиме работы локальной установки с температурным градиентом 5 град/час и начальной те>шературе окисления 180 °С показало (рис.6), что на начальных стадиях окисления происходит деструкция наиболее нестабильной части смолистых соединений, сопровождающаяся отщеплением низкомоле^ляркых фрагментов, увеличивающих содержание масел и частичной конденсацией в аефальтены. На дальнейших стадиях окисления происходит увеличение содержания смол, при одновременном снижении содержания (/асел. На стадии глубокого окисления содержание'масел вновь возрастает при одновременном уменьшении количества смол и стабилизации содержания асфальтенов. Подобные изменения в составе указывают на реализацию в ходе окисления двух различных механизмов: на начальных и конечных стадиях

I ó

äi-ubsks rpyuGosoro уг^голопогнзгс состава и 1:еквер:-т;/ри роз>глч-:вх К £ преогсс скгг-'и^й;;.

S

I - : le.: 2 - скздг;; 3 - гс^ьтсш; 4 - Tci'icp л тура разклгчгкия.

P.;c, 6.

SaaxosDacïb рсзуарс ^sctík дксгерсвой фазы от «jibEoro отыоиа&я азота к кислотяк.4 группам.

10

о

I - размзр едетвд дясперстй фазы;

£ - нолькое отиссзнле основного и сльбо-

ОСЗЮЗНОЕО г-эотг- к АсОН; 3 - уллыюе отко~си;:г серозного азота к Р;:с. 7.

масла <-смолы--> асфальтокн и при умеренной степени сга'.с-

ления масла--> смолы --> асфальтена Наибольшая скорость

роста температуры размягчения ВС соответствует области роста содержания смол и размера частиц дисперсной фаза

Размер частиц дисперсной фази зависит от мольного отнспения основного и слабоосновйого азота к содержанию кислотных групп (рис.7). Улкскмум размеров частиц дисперсной фазы соответствует мольному соотнесения Н/АсОН, равному 2,38, что вссы'.а близко к 2. Это соответствует составу ассониатов, образувзихся при взакмо-действии основных и слабоосновкых азотистых соединений с карболовыми кислотами.

Введение АПП в сырье не оказывает влияния на механизм окисления. Наблюдается смещение экстремальных точек на кривых кзг;не-ния функционального состава на 5 °С в сторону более высоких температур. что связано с повышением вязкости реакционной система Кроме того, за счет взаимодействия АШ с надмолекулярными структурами асфальтосмолистых веществ ВС, размер дисперсной фазы ПБК поддсржив&ется ка оптимальном уровне, что способствует достижениз необходимого значения КиШ зяжуцего на 2 часа быстрее. Т. е. , совместное окисление БС с АШ позволяет сократить время получения зя.т/тдего в среднем на 20% при одновременном улучвзши его качества

ВЫВОДУ

1. Физико-механические свойства полккзрбитумных композиций связаны с процессами структурообразования к зависят от размеров частиц дисперсной фазы. Установлено наличие критической концентрации полимера в ПБК по достижении которой, наблюдается образование пространственной структурной сетки из дисперсии полимера.

2. Установлена связь критической концентрации структурообра-зования полимера с константой взаимодействия полимера с надмолекулярными структурами асфальтеноз и смол и размером частиц дисперсной фазы.

3. Предложены критерии прочности асфальтобетонов, исходя кэ положений механики разрушения композиционных материалов, и разработаны методы их определения. Установлено наличие корреляционной связи между пластической устойчивостью асфальтобетонов, размером

4астад SHCBspcsoâ фазы и реологическими свойствами ПБК.

4. Показано, что азофобяость поверхности ПБК достигает как-скдальной величины за с 4SI' высокой концентрации агрегатов АЛЛ при содержании А1Ш 2 мае. Z, при которой начинается перекрывание шк-ромолекул полшира. При более высоких концентрациях АПП происходит быстрое уЕелшоккэ размеров агрегатов и наблюдается появление на поверхности еоа, состоящих из одного компонента ПБК

5. Установлено, что при взаимодействии ПБК с минеральная гзтериялаж определявшую ро.ть играет? процессы физической адсорбции sa счет вытеснения химически активных компонентов из поверхностного слоя композита. Вследствие взаимодействия АПП с минеральными ыатериадамн по механизму физической адсорбции, происходит нивелирование адсорбционных свойств ПНК по отноеонкю к минеральному ыатеркаду.

6. доказана связь размера частиц дисперсной фазы битуш с содержанием кисготных групп и азота. Установлено, что АШ не оказывает влияния на доханизи окисления, однако, sa счет взаимодействия с яадшлекудярныш структурами асфальтенов и сшл способствует поддержанию размера дисперсной фазы на оптимальном уровне.

7. Разработаны рекомендации по технологии получения кодифицированных дороянш битумов агагаическим полипропиленом, которые внедрены на асфальтобитушых ваводах дороадостроительных предприятий Кеызровской, Томской областях и Алтайском крае.

Основное содаргание диссертации отрога ко в следующих работах: . '

1, Большаков F. 4., Леоненко Е а , Сафонов Г. А. Технико-эко- . номичаские аспекты повышения качества нефтяных битуков //Сказочные шсла и бигу1Л£ Tes. докл: VI нациов. научн. техн. конф. -Пдевен: 1987. - С. 58-59.

2. Алексеев А. П., .Вэонеяко Е Е , Сафонов Г. А. Влияние хлорида натрия на устойчивость битуш к низким температурам. /СО АН СССР. Нн-т химии неф/гй. - Тошк. 1987. - Деп. в ЕИНИТИ 16.10.87, H 73S6-B87.

а Леоненко ЕЕ , Сафонов Г.L , Тигеньков Ю.С. ,^рных Р.Ф. Влияние атакгического полипропилена на свойства асфальтобетона /СО АН СССР. йн-т химии нефти. - Томск. 1987. - Деп. в ВИНИТИ 23.09.87 M 6S11-E87.

<L Алексеев А. П. , Варакжа II И.. Лгонекко ЕЕ и др. Количественная оценка сцепления битума с минеральными катертгахои / СО АН СССР. Ин-Т химии нефти. - Томок. 1888. - Ьп. в ВИНИТИ 22.11.88, N 8255 -BS8.

5. Алексеев А. П. , Бембель а Ч., Лаоненко а а , Сафонов Г. А. Устойчивость дорожных битумов к воздействию солевых растворов пря низких температурах //Всесоюзная конференция по под и нефти: Тез. докл. Томск, 1988. - С. 187.

6. Большаков Г. Ф., Вгибель Е II , Лзопэеко а Е и др. Шля-мербитумные композиционные материалы //Zbomik z 33 Kcnfrencia о горе so zehranicou ucastou. - Bratislava, 1688. - P. 170.

7. Бембель В. Li , Л?оненко R E , Сафонов Г. А- и др. Полиузр-битумнке композиционные материалы /СО АН СССР. Ин-т нефти.

- Томск. 1989.- Леп. в ВИНИТИ 6.02.89, N 764-Е89.

8. Басова С. П., Бембель Е М., Братина 3. А. , ./Ьоненко R Е , Сафонов Г. А. Повышение качества дорогаьн битумов продуктами нефтехимических производств // Изрспективы развития малотоннажной химии. Per. конф. Сибири н 1 Востока: Тез. докл. Красноярск. 1S89.

- С. 130.

9. Жакипбеков Ы. С., Зоркальцев А. М., Лэонеяко Е Е . Сафонов Г. А. Модифицированный консистомотр Гепплера-инструшиг для исследования свойств асфальтобетонов /СО АН СССР. Ин-т хття нефти. -Томск. 1988. - Деп. в ВИНИТИ И. 12.90, N 6181-ВЗО. ■

10. Алексеев А. а , Леоненко Е Е , Сафонов Г. А. Влияние етак-тического полипропилена на свойства нефтяного битума /СО АН СССР. Ин-т химии нефти. - Томск. 1987. - fen. в ВИНИТИ 3.01.90 N 52-BS0.

11. Леоненко ЕЕ, Сафонов Г. А., Иугарев Е П. Реологические свойства полимербитумных композиций // Всесоюзная конференция по проблемам комплексного освоения природных битумов и выеоковязких нефтей: Тез. докл. Казань, 1991. - С. 149

12. Бембель ЕМ., Братина 3.A., Леоненко ЕВ, Сафонов Г.А Связь дисперсного состава гудрона с содержанием гетероатомпых со единений в процессе окисления //Всесоюзная конференция по проблемам комплексного освоения природных битумов и выеоковязких нефтей: Тез. докл. Казань, 1991. - С. 107.

13. Бембель Е И., Леоненко R Е , Сафонов Г. А. Модификация нефтяных битумов // Международная конференция по химии нефти: Тев.