Хімічне модифікування дорожніх нафтових бітумів малеїновим ангідридом і поліетиленгліколями

Abstract

При виробництві і застосуванні дорожніх бітумів виникає ряд проблем. Одна з них – це незадовільні експлуатаційні характеристики, в основному теплостійкість, еластичність та адгезія між в’яжучим та заповнювачем. При збільшенні інтенсивності дорожнього руху, зростанні обсягів великовантажних перевезень, маси автомобілів, разом із впливом на конструкцію погодно-кліматичних факторів це призводить до руйнування дорожнього покриття. У роботі описано результати з вивчення процесу хімічного модифікування дорожніх нафтових бітумів малеїновим ангідридом і поліетиленгліколями (ПЕГ) з одержанням бітум-полімерних сумішей, які окрім хорошої теплостійкості також володіють високою еластичністю. При модифікуванні дорожнього бітуму малеїновим ангідридом, останній виступає певною звужуючою ланкою, яка містить з одного боку подвійний зв'язок, що взаємодіє із бітумом, а з іншого боку ангідридну групу, яка може взаємодіяти із різними полімерами, що містять функційні групи (гідроксильну, епоксидну та інші). Далі, додаючи до малеїнізованого бітуму (бітуму, модифікованого малеїновим ангідридом) полімер, одержаним бітум полімерним сумішам можна надавати різних властивостей (теплостійкості, еластичності, адгезійності та інших). Дешевими полімерами, який здатний по гідроксильній групі взаємодіяти з ангідридною групою малеїнового ангідриду в бітумі є поліетиленгліколі. Встановлено, що характер впливу малеїнового ангідриду і малеїнового ангідриду разом з ПЕГ на теплостійкі характеристики бітуму є однаковий незалежно від умов модифікування. Отримані БПС, порівняно з вихідним бітумом, характеризуються вищою температурою розм’якшення, нижчою пенетрацією і дуктильністю. Температура крихкості не стрімко, але зростає. Вплив використовуваних модифікаторів на еластичність бітуму є суттєвим і залежить від умов модифікування. Встановлено, що оптимальним ПЕГ для модифікування малеїнізованого бітуму, з позиції забезпечення хорошої еластичності бітуму, є ПЕГ 2000.

A number of problems arise in the production and application of road bitumen. One of them is unsatisfactory operational characteristics, mainly heat resistance, elasticity and adhesion between the binder and aggregate. With an increase in the intensity of traffic, an increase in the volume of heavy goods transportation, the mass of cars, together with the influence of weather and climate factors on the structure, this leads to the destruction of the road surface. The work describes the results of the study of the process of chemical modification of road petroleum bitumen with maleic anhydride and polyethylene glycols (PEG) to obtain bitumen-polymer mixtures, which, in addition to good heat resistance, also have high elasticity. When modifying road bitumen with maleic anhydride, the latter acts as a certain narrowing link, which contains on the one hand a double bond that interacts with bitumen, and on the other hand an anhydride group that can interact with various polymers containing functional groups (hydroxyl, epoxy and other). Further, by adding a polymer to maleinized bitumen (bitumen modified with maleic anhydride), the resulting bitumen-polymer mixtures can be given various properties (heat resistance, elasticity, adhesion, and others). Polyethylene glycol is a cheap polymer capable of interacting with the anhydride group of maleic anhydride in bitumen on the hydroxyl group. It was established that the effect of maleic anhydride and maleic anhydride together with PEG on the heat-resistant characteristics of bitumen is the same regardless of the modification conditions. Compared to the original bitumen, the obtained BPS is characterized by a higher softening temperature, lower penetration and ductility. The temperature of brittleness is not rapid, but it is increasing. The influence of the used modifiers on bitumen elasticity is significant and depends on the modification conditions. It was established that PEG 2000 is the optimal PEG for modifying maleinized bitumen, from the point of view of ensuring good bitumen elasticity.