РАЗДЕЛ 2
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПОЛУЧЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО
ДЛЯ ЦВЕТНОГО ДОРОЖНОГО ТЕРМОПЛАСТБЕТОНА
2.1 Нефтеполимерная смола, как основа вяжущего для цветного термопластбетона
Согласно литературному анализу, для приготовления цветного термопластбетона
необходимо вяжущее, которое должно отвечать ряду принципиальных требований.
Во-первых, для получения цветного термопластбетона со свойствами, аналогичными
тем, что присущи традиционному асфальтобетону, вяжущее должно быть
термопластичным и отвечать требованиям, предъявляемым к нефтяным дорожным
битумам марок БНД 90/130 или БНД 130/200, так как применение более вязкого
вяжущего совместно с пигментом, который является высокоструктурирующим
компонентом, может привести к низкой трещиностойкости полученных цветных
термопластбетонов. Во-вторых, для получения термопластбетона яркого цвета,
вяжущее должно быть достаточно прозрачным в тонком слое. В-третьих, применение
такого вяжущего не должно создавать дополнительных технологических трудностей
при приготовлении и укладке цветной смеси, и должно обеспечивать возможность
использовать традиционной дорожной техники.
В наибольшей степени поставленным требованиям отвечают «синтетические»
(обесцвеченные) битумы, применяемые в Западной Европе. Хотя литературные
источники не содержат деталей такой технологии, можно с большой долей
вероятности утверждать, что речь идет о выделении из битумов асфальтенов [4].
Именно асфальтены придают битумам черную окраску и существенно повышают
вязкость мальтеновой среды. «Синтетические» битумы, как указано в [51, 52],
отличаются пониженной вязкостью. Современный уровень технологий производства
битума на НПЗ стран содружества (СНГ), свидетельствует о неосуществимости
такого подхода. Это связано с тем, что нефтеперегонные заводы работают по
топливно-смазочному варианту, а битум в этом случае является, в определенной
степени, побочным продуктом производства. Разработка и внедрение в производство
технологии обесцвечивания битума потребовали бы существенных материальных
ресурсов. Импорт в Украину такого вяжущего нецелесообразен, так как его
стоимость очень высока.
Таким образом, поиск вяжущего, отвечающего указанным выше требованиям, должен
вестись по другим направлениям. Традиционно в качестве вяжущего для цветных
дорожных пластбетонов использовали побочные продукты нефтехимической
промышленности [7, 8, 16]. Поскольку в исходном виде такие продукты не дают
положительных результатов, разрабатываются различные пути совершенствования их
качества.
Наиболее доступным для дорожной отрасли технологическим приемом получения
вяжущих для цветного пластбетона является компаундирование, т.е. смешение
различных по свойствам компонентов, обеспечивающих требуемое качество вяжущего.
Перспективным компонентом вяжущего для цветного бетона может служить
нефтеполимерная смола [81], которая благодаря своему цвету и составу, может
рассматриваться как один из компонентов вяжущего для цветных бетонов.
Нефтеполимерная смола является аналогом кумароновых смол, попытки использования
которых для получения цветных дорожных пластбетонов предпринимались в 60-70-х
годах прошлого века [28, 33, 34, 38].
Нефтеполимерная смола (НПС) представляет собой особый класс синтетических смол
и является продуктом полимеризации ненасыщенных соединений фракций С8-С9
пиролизных смол [82, 83]. Сущность технологии получения нефтеполимерных смол
заключается в термической полимеризации смол пиролиза-бензина, газа, газойля и
последующей отгонке не вступивших в реакцию углеводородов до получения
температуры размягчения смолы 70-140 °C. Для синтеза обычно используют
углеводородные фракции, состав которых представлен в основном стиролом,
ксилолом, толуолом, инденом и др. [84]. Полимеризацией этих фракций с
последующей отгонкой под вакуумом из полимеризата углеводородов, не вступивших
в реакцию полимеризации, получают остаток, который после грануляции образует
товарный продукт, представляющий собой нефтеполимерную смолу (пиропласт,
бетапрен, эскорез, норсолен, импрез, петрозин, карборезин, пиролен 100 и др.).
НПС легко растворяются в органических растворителях, особенно нефтяного
происхождения, кетонах, сложных эфирах, пластифицируются минеральными маслами,
парафинами, петролатумом, восками и т.д. [85]. По внешнему виду – это хрупкое и
твердое вещество, блестящее в изломе, плотностью 930-1170 кг/м3. Так как
нефтеполимерная смола имеет молекулярную массу 800-1300, то ее нельзя отнести
ни к высокомолекулярным соединениям с молекулярной массой более 5000, ни к
низкомолекулярным соединениям с молекулярной массой менее 500 [86].
Химические свойства нефтеполимерных смол существенно отличаются от свойств
битумов. Так кислотное число нефтеполимерных смол находится в пределах
0,002-0,035 мгКОН/г (битумов в пределах 0,5-2,0 мгКОН/г), это связано с тем,
что НПС являются продуктами полимеризации непредельных углеводородов и,
поэтому, не содержат карбоксильных и эфирных групп; число омыления, которое
характеризует наличие свободных и связанных кислот, составляет 0-25 мгКОН/г,
тогда как у битумов оно близко 6-12 мгКОН/г; йодное число НПС – 6-57 %. Высокое
йодное число НПС свидетельствует о большом содержании непредельных
углеводородов, что, как правило, характеризует реакционную способность
материала. Эти особенности нефтеполимерной смолы обеспечили достаточно широкое
её применение в различных отраслях промышленности.
Нефтеполимерную смолу широко используют в лакокрасочной промышленности [85,
87], в качестве различных клеев для проклейки бумаги [88], в качестве
пластиф
- Київ+380960830922