Общемировые запасы изношенных автошин оцениваются в 25 млн. т. при ежегодном приросте не менее 7 млн. т. Из этого количества в мире только 23 процента покрышек находят применение (экспорт в другие страны, сжигание с целью получения энергии, механическое размельчение для покрытия дорог и др.). Остальные 77 процентов использованных автопокрышек никак не утилизируется, ввиду отсутствия рентабельного способа утилизации [1].
Одним из самых перспективных и экономически выгодных направлений утилизации резиносодержащих отходов, в частности изношенных шин, является использование полученного в ходе их переработки вторичного сырья (регенерата) в дорожном строительстве [2–7]. При этом существенно снижается себестоимость и улучшаются физико-механические характеристики: повышенная стойкость к образованию трещин и упругость увеличивается на 20–30 %, растет уровень шумопоглощения, коэффициент морозоустойчивости, что сказывается положительно на материале, срок службы которого увеличивается в 2–3 раза. [8]
Регенерация резины — физико-химический процесс. Существуют различные способы получения регенерата, отличающихся характером и интенсивностью воздействия на резину, а также природой и количеством участвующих в регенерации резины веществ. При регенерации резины происходят следующие процессы: деструкция углеводородных цепей; структурирование вновь образовавшихся молекулярных цепей; уменьшение содержания свободной серы, использованной для вулканизации резины; деструкция серных, полисульфидных связей, модификация молекулярных цепей каучука; изменение углеродных цепей. Это свидетельствует о сложности физико-химических процессов, лежащих в основе регенерации [7].
С целью выявления влияния молекулярной массы каучуковых составляющих материала, полученного при регенерации, на физико-механические характеристики дорожного вяжущего было проведено исследование влияния условий предварительной обработки на микросмесителе типа Брабендер модельных резиновых смесей используемых для изготовления боковой и протекторной частей автопокрышек на молекулярную массу каучуковых составляющих. В процессе обработки резиновой смеси изменялась скорость вращения рабочих органов (четырехлопастные роторы) от 9 об/мин. до 60 об/мин. и время обработки от 1 минуты до 15 минут. Рабочая камера предварительно нагревалась до 55°C.
Для оценки молекулярной массы каучуковой составляющей использовался метод капиллярной вискозиметрии [9]. Оценка молекулярной массы проводилась на растворах резиновой смеси в хлороформе, полученных в ходе экстракции. [10] Экспериментальные данные представлены на таблице 1.
Таблица 1
Изменение молекулярной массы модельных шинных резиновых смесей при различных режимах предварительной обработки на смесителе Брабендер
|
Время обработки (мин) |
N об/мин |
М 1 измерение |
М 2 измерение |
М 3 измерение |
Среднее значение |
|
1 |
9 |
3,19*105 |
3,201*105 |
3,152*105 |
3,181*105 |
|
3 |
9 |
2,147*105 |
2,122*105 |
2,159*105 |
2,143*105 |
|
5 |
9 |
2,055*105 |
2,131*105 |
2,012*105 |
2,066*105 |
|
7 |
9 |
3,111*105 |
3,145*105 |
3,091*105 |
3,116*105 |
|
10 |
9 |
3,87*105 |
2,702*105 |
3,566*105 |
3,718*105 |
|
15 |
9 |
2,264*105 |
2,312*105 |
2,294*105 |
2,291*105 |
|
1 |
20 |
3,033*105 |
3,898*105 |
3,902*105 |
3,911*105 |
|
3 |
20 |
3,484*105 |
3,423*105 |
3,43*105 |
3,457*105 |
|
5 |
20 |
4,62*105 |
2,529*105 |
3,593*105 |
3,581*105 |
|
7 |
20 |
3,216**105 |
3,352*105 |
3,299*105 |
3,345*105 |
|
10 |
20 |
3,296*105 |
3,375*105 |
3,191*105 |
3,287*105 |
|
15 |
20 |
2,124*105 |
2.171*105 |
2.144*105 |
2.146*105 |
|
1 |
30 |
4,068*105 |
3,942*105 |
3,988*105 |
3,999*105 |
|
3 |
30 |
2,727*105 |
2,701*105 |
2,717*105 |
2,715*105 |
|
5 |
30 |
2,603*105 |
2,684*105 |
2,713*105 |
2,666*105 |
|
7 |
30 |
3,111*105 |
3,137*105 |
3,122*105 |
3,123*105 |
|
10 |
30 |
2,055*105 |
2,042*105 |
2,012*105 |
2,036*105 |
|
15 |
30 |
1,875*105 |
1,945*105 |
1,892*105 |
1,904*105 |
|
1 |
60 |
3,898*105 |
3,982*105 |
3,924*105 |
3,934*105 |
|
3 |
60 |
3,538*105 |
3,558*105 |
3,544*105 |
3,546*105 |
|
5 |
60 |
2,777*105 |
2,698*105 |
2,732*105 |
2,735*105 |
|
7 |
60 |
2,93*105 |
3,12*105 |
2,81*105 |
2,953*105 |
|
10 |
60 |
2,078*105 |
2,125*105 |
2,001*105 |
2,068*105 |
|
15 |
60 |
2,904*105 |
2,915*105- |
- |
2,904*105 |
Анализ экспериментальных данных показывает, что в процессе обработки резиновых смесей могут происходить процессы как структурирования, приводящие к увеличению молекулярной массы каучуковых составляющих, так и механодеструкции, снижающие их молекулярную массу. Поэтому для получения модельной смеси с заданной молекулярной массой необходимо выбирать определенные условия ее обработки.
В настоящее время проводятся исследования по определению оптимальной величины молекулярной массы каучуковых составляющих модельных смесей и регенерата на физико-механические характеристики дорожных вяжущих, модифицированных данными эластомерами.
Литература:
1. ООО «Стимул-Экология» rvf.ru›upload/files/2010/exposition/stimek…rus.pdf
2. Беляев, П. С. Решение проблемы утилизации полимерных отходов путем их использования в процессе модификации дорожного вяжущего/П. С. Беляев, О. Г. Маликов, С. А. Меркулов, Д. Л. Полушкин, В. А. Фролов// Строительные материалы. 2013.- № 10, С. 38–41.
3. Belyaev,V. P. Improving Energy Efficiency of Bitumen Modification with Reclaimed Crumb Rubber/ V. P. Belyaev, O. G. Malikov, S. A. Merkulov, P. S. Belyaev, D. L. Polushkin, V. A. Frolov// Components of Scientific and Technological Progress.- 2013, № 1 (16) — с. 75–77.
4. Беляев, П. С. К вопросу о комплексном решении проблем экологии и качества дорожных покрытий/Беляев П. С., Маликов О. Г., Меркулов С. А., Полушкин Д. Л., Беляев В. П.//Вопросы современной науки и практики. Университет им. В. И. Вернадского.- 2012. № С39. С. 184–189.
5. Belyaev,V. P. Bitumen Modification with Recycled Polymeric Materials / V. P. Belyaev, O. G. Malikov, S. A. Merkulov, D. L. Polushkin, V. A. Frolov, P. S. Belyaev// Глобальный научный потенциал. — 2013, № 9 (30). — с. 29–33.
6. Беляев, П. С. К вопросу получения резино-битумного концентрата для асфальтобетонных дорожных покрытий из изношенных автомобильных шин/Беляев П. С., Забавников М. В., Маликов О. Г.//Вестник Тамбовского государственного технического университета.- 2008. Т. 14. № 2. С. 346–352.
7. Беляев, П. С. Получение резинобитумных композиционных материалов/ Беляев П. С., Забавников М. В., Маликов О. Г.- Saarbrucken (Германия): LAP LAMBERT Academic Publiighing, 2012. — 145с.
8. Стройка.ru. Современные строительные материалы. www.stroyka.ru/.
9. А. Я. Малкин. Диффузия и вязкость полимеров. Методы измерения, М., 1979.10.
10. Практикум по химии и физике полимеров /Е. В. Кузнецов, С. М. Дивгун, Л. А. Бударина и др. — М: Химия, 1997,-256 с.
