Резина

Научные отчеты, том 6, Номер статьи: 18882 (2016) Цитировать эту статью

2353 Доступа

22 цитаты

Подробности о метриках

В этой статье сообщается о простоте приготовления, механических характеристиках и линейной вязкоупругости резиноподобных эпоксидно-асфальтовых композитов (ЭАК) с различным содержанием асфальта, отверждаемых полиэфирамином. По сравнению с предыдущими EAC, полученными с помощью сложных химических реакций и трудоемкого высокотемпературного отверждения, представленные здесь EAC были получены с использованием совместимого бифункционального полиэфирамина и простого физического процесса совместного смешивания, что делает EAC легко масштабируемыми для производства. по более низкой цене. ЭАС отверждали в течение 1 часа при 160°С и 3 суток при 60°С; следовательно, эти композиты могут быть немедленно открыты для движения. EAC обладают гораздо большей температурной стабильностью, чем обычные термопластичные битумные композиты, модифицированные полимером, в диапазоне от -30 ° C до 120 ° C, но их сложные модули сдвига при более высоких температурах слегка уменьшаются, а не остаются постоянными, когда температуры превышают 80 ° C, особенно для композитов с более высоким содержанием асфальта; то есть эти композиты являются квазитермореактивными. Графики калитки показывают, что представленные здесь EAC представляют собой простые термореологические материалы, а основные кривые построены и хорошо соответствуют функциям обобщенной логистической сигмоидальной модели. Это исследование обеспечивает простой и недорогой метод приготовления EAC, отвержденных полиэфирамином, который можно сразу же начать использовать в обороте, а концепция квазитермоотверждения может способствовать разработке более дешевых EAC для перспективных применений.

Асфальт использовался для покрытия дорог на протяжении сотен лет благодаря его клейким и водонепроницаемым свойствам, а также возможности производить его в больших количествах1. Как типичный вязкоупругий материал, асфальт течет при более высоких температурах и становится хрупким при более низких температурах. Чтобы уменьшить его термическую восприимчивость, использовались физические смеси и химические модификации. К физическим модификаторам относятся стирол-бутадиен-стирол (СБС), полипропилен, полиэтилен, наноматериалы и волокна. Сера, малеиновый ангидрид и дикарбоновые кислоты, полифосфорная кислота, эпоксидная смола, тиомочевина и другие функционализированные полимеры SB/SBS вступают в реакцию с активным ингредиентом асфальта для химического улучшения характеристик асфальтового покрытия2,3,4,5,6,7, 8. Хотя эти методы в некоторой степени улучшили характеристики дорожного покрытия из асфальта, в настоящее время они не могут удовлетворить строгие требования высокой интенсивности движения из-за своей термопластической природы; поэтому термореактивные эпоксидно-асфальтовые композиты (ЭАС) считаются лучшим выбором для повышения долговечности дорог с интенсивным движением9,10,11.

Обычно ЭАС представляют собой двухкомпонентные системы, образующиеся в результате реакции асфальта с отвердителями (компонент А) с эпоксидными смолами (компонент Б). В зависимости от отвердителей ЭАС подразделяются на аминные или кислотные системы9,12,13,14,15. Типичные лабораторные условия отверждения кислотной системы EAC составляют 4 часа при 120 °C; однако на участке укладки, где EAC подвергается воздействию атмосферы, нельзя поддерживать температуру на уровне 120 °C более 1 часа в процессе укладки; следовательно, для достижения производительности, эквивалентной лабораторной, согласно эмпирическому уравнению Аррениуса теории скорости химических реакций, участки, вымощенные с помощью кислотных систем EAC, должны поддерживаться в естественном состоянии в разгар лета в течение примерно 45 дней16,17,18. 19,20,21. Типичный процесс строительства показан на рис. 1. Более того, как аминные, так и кислотные системы отвердителей готовятся с помощью сложных способов синтеза или с использованием недоступного сырья, что значительно увеличивает затраты12,22,23,24. Инь и др. сообщили об отверждении EAC под действием алифатического амина (октадециламина, CH3(CH2)16CH2NH2) в течение 1 часа при 150 °C и 3 суток при 60 °C25. Несомненно, это перспективный подход к развитию ЕАС, который можно сразу же открыть для движения. Тем не менее, плохая совместимость октадециламина, асфальта и эпоксидной смолы ограничивает содержание асфальта до 40,0 г на 100,0 г эпоксидной смолы, что приводит к более высокой стоимости.