Сборник научных трудов конференции якутск 2015

668 
центры эластичности. Поэтому для реализации свойств полимера в битуме 
резиновую крошку необходимо модифицировать.
В представляемой работе для активации резиновой крошки предложено 
применить механохимическую обработку в шаровой планетарной мельнице. 
Выбор в пользу механоактивационной технологии сделан на основании 
успешного применения рассматриваемой технологии для обработки полимерных 
материалов. Основные причины увеличения реакционной способности 
полимеров в результате механической обработки следующие: уменьшение 
размеров частиц и увеличение поверхностной энергии, образование свежей 
поверхности с нескомпенсированными связями, механическое повреждение 
полимерных цепей и формирование свободных радикалов, появление в ходе 
обработки микроскопических областей с повышенной температурой [1, 9]. 
После обработки резиновой крошки на планетарной мельнице её 
поверхность становится более пористой, что, на ряду с уменьшением размеров 
частиц, должно привести к увеличению удельной поверхности материала. 
Для подтверждения предположения об увеличении удельной поверхности 
были проведены исследования резиновой крошки до и после механоактивации на 
анализаторе «Сорбтометр ТМ» методом БЭТ. Показано, что механоактивация 
приводит к увеличению удельной поверхности практически в 2 раза (0,277 м
P
2
P
/г – 
до, 0,523 м
P
2
P
/г – после механоактивации). 
Элементный анализ поверхности резиновой крошки, проведенный на 
сканирующем электронном микроскопе (СЭМ) при помощи аналитической 
рентгеноспектральной приставки, показал, что механоактивация приводит к 
увеличению количества фиксируемых химических элементов на поверхности 
резины. Особенно важно, что на поверхности активированной крошки 
фиксируется 
повышенная 
концентрация 
серы, 
которая 
является 
вулканизирующим агентом большинства каучуков общего назначения. Причиной 
этого может быть миграция несвязанной серы к поверхности резиновой крошки и 
деструкция сульфидных связей. 

669 
Для исследования структуры частиц резиновой крошки и строения их 
поверхности проводилось исследования методом компактирования пресс-
материалов на 100% состоящих из измельченных вулканизатов без добавления 
вулканизирующих и активирующих агентов [4, 5]. 
На микрофотографиях пресс-материалов (рис. 1), полученных на СЭМ в 
режиме обратно-рассеянных электронов видно, что в случае применения 
механоактивации структура вулканизата более однородна. Кроме того 
наблюдается повышение относительного удлинения (на 27%) и условной 
прочности при растяжении (на 16%) пресс-материалов в случае применения 
механоактивированной резиновой крошки.
а 
б 
Рисунок 1 – Микрофотографии низкотемпературного скола 
поверхности вулканизатов, изготовленных из: а – исходной; б – 
активированной РК 
Улучшение 
свойств 
пресс-материалов, 
изготовленных 
из 
механоактивированной резиновой крошки можно объяснить следующим 
образом: в процессе активации происходит не только уменьшение размеров 
частиц, увеличение удельной поверхности, но и процессы миграции 
низкомолекулярных веществ, входящих в состав резины, к поверхности. 
Одновременно с накоплением множественных дефектов в макромолекулах, 
наличие низкомолекулярной фракции на поверхности, приводит к увеличению 

670 
числа связывающих мостиков внутри частиц и между частицами, а так же к 
улучшению механических свойств [3]. Особенно важно наблюдение миграции 
значительного количества свободной серы к поверхности в случае введения РК в 
углеводородные матрицы, т.к. в этом случае на ряду с физическим смешением 
ингредиентов, будут протекать химические реакции, способствующие 
расширению переходного слоя на границе раздела фаз «РК – углеводородная 
матрица». 
Для более подробного изучения влияния механоактивации на свойства 
резиновой крошки необходимо исследовать ее поведение в матрице. Битум 
является материалом сложным для изучения, поэтому динамику изменения 
свойств резиновой крошки в процессе механоактивации можно изучить на 
примере эластомерной матрицы, как модельной системы. Резиновые смеси 
являются высокочувствительными к наполнителям разного рода, кроме того, 
углеводородный состав каучуков, и состав промышленных марок резин 
позволяет провести аналогию между битумной и эластомерной матрицой. 
Исследование резины, наполненной РК позволит конкретизировать 
результаты описанного выше элементного анализа поверхности резиновой 
крошки. Для доказательства правомерности предположения о миграции 
свободной серы к поверхности резиновой крошки проведены исследования 
содержания серы в свободном и связанном виде в резине, наполненной РК. 
Анализ серных вулканизатов требует определения элементной, свободной серы, а 
также серосодержащих ускорителей. Серная вулканизация каучуков общего 
назначения наиболее широко применяется в современной технологии. При этом 
происходят сложные физико-химические процессы, в результате которых 
молекулы каучука превращаются в трехмерную сетку за счет образования –С-С- , 
моно- и ди- полисульфидных связей. Эта сера называется органически связанной 
и не экстрагируется растворителями. Свободная сера – это не вошедшая в 
реакцию элементная сера. Она легко экстрагируется кетонами [7]. 

671 
Проводились исследования содержания серы в вулканизате в свободном и 
связанном виде. Результаты исследований показали, что соотношение (свободная 
сера/сообщая сера) значительно снижается в случае применения активированной 
РК, что подтверждает правомерность предположения о более интенсивной 
совулканизации на границе раздела фаз «РК – эластомерная матрица».
Дальнейшие исследования проводились на битумной матрице с резиновой 
крошкой различной дисперсности. 
Битумы дорожные разных марок характеризуются разным уровнем 
значений показателей. Для модификации в работе выбран битум марки БНД 
90/130, наиболее часто применяемый для дорожного строительства в регионах с 
холодным климатом.
Для изучения влияния модификации вяжущего резиновой крошкой были 
проведены исследования основных характеристик битума в соответствии с ГОСТ 
22245. 
Поведение битума в покрытиях в определенной степени моделируется 
испытаниями по определению температуры хрупкости и температуры 
размягчения. Температурный интервал между этими показателями (интервал 
пластичности) условно выражает деформативную способность, когда вяжущее 
находится в вязко-пластичном состоянии. Наибольший интервал пластичности 
наблюдается у композитов, модифицированных активированными резиновой 
крошкой 77,5 
P
0
P
С, что в сравнении с показателем немодифицированного битума 
БНД 90/130 (65,2 
P
0
P
С) больше на 12,3 
P
0
P
С. 
Структурно-морфологический анализ битумов и композиций проводился 
методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). Для 
исследуемых образцов определялись температурные интервалы стеклования и 
температурные минимумы. Исследования показали, что температурные 
интервалы и минимумы температур стеклования смещаются в сторону 
отрицательных температур в случае применения резиновой крошки.

672 
Таким образом, механоактивация резиновой крошки позволяет добиться 
улучшения взаимодействия на границе раздела фаз с битумом за счет 
измельчения материала, увеличения удельной поверхности, миграции 
несвязанной серы к поверхности частиц резины. Тем не менее, для получения 
резинобитумного материала с оптимальными свойствами необходимо 
комбинация механоактивационной технологии и применения технологических 
добавок, способствующих образованию более развитой межфазной границы 
битума с резиновой крошкой. 
Использованная литература 
1.
Аввакумов, Е.Г. Гусев А.А. Механические методы активации в 
переработке природного и техногенного сырья / Рос. акад. наук, Сибирское 
отделение, Ин-т хим. тв. тела и механохимии. – Новосибирск: Академическое 
изд-во «Гео». – 2009. – 155 с. 
2.
Беляев П.С., Маликов О.Г., Забавников М.В., Соколов А.Р. 
Повышение качества нефтяных битумов путем модификации продуктами 
переработки изношенных автомобильных шин // Вестник Тамбовского 
государственного технического университета. – 2003. – №1. – С. 63-69. 
3.
Карпенко А.В., Духовный Г.С., Мирошниченко С.И. Резинобитумное 
вяжущее, основные показатели и перспективы использования // Вестник 
Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. 
Шухова. – 2012. – №1 – С. 22-24. 
4.
Кузнецова О.П., Прут Э.В. Получение резинового порошка и пресс-
материалов на его основе // Материаловедение –2012.–№ 8.–С. 28-34. 
5.
Кузнецова О.П., Халилов Д.А., Алиев И.И., Ястребов Б.В., Вассерман 
А.М., Прут Э.В. Структурная и динамическая микронеоднородность резинового 
порошка Химическая физика.– 2009.–Т. 28. № 11.–С. 93-96. 

673 
6.
Прокопец 
В.С. 
Иванова 
Т.Л. 
Модификация 
дорожного 
асфальтобетона резиновыми порошками механоактивационного способа 
получения: монография. – Омск: СибАДИ. – 2012. –116 с. 
7.
Резниченко С.В., Морозов Ю.Л. Большой справочник резинщика. 
Том 1. Каучуки и ингредиенты. М.: ООО «Издательский центр «Техинформ» 
МАИ». – 2012. — 744 с. 
8.
Свиридов В.Л., Махров Е.Ю., Дементьева Е.В. Опыт использования 
дробленой резины в составе асфальтобетонных смесей // Ползуновский вестник. 
– 2011. – № 1 – С. 183-191. 
9.
Халиков С.С., Кутлымуратов А.П., Кристаллович Е.Л., Арипов Х.Н. 
Химия природных соединений. М.: Спец. Выпуск.–1997.–С. 91-94. 
УДК 625.85.06

жүктеу/скачать 13,27 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: