Введение к работе
Актуальность проблемы. Практика эксплуатации автомобильных дорог России покачивает, что долговечность асфальтобетонных покрытий на них значительно ниже нормативных сроков. Не решена проблема герметизации швов цементобетонних покрытии автомобильных дорог.
Для приготовления большинства гидроизоляционных и герметизирующих мастик широко применяются битумы. Однако, біт мы не обеспечивают надежную работу покрытия при Отрицательных температурах. Чтобы повысить технологические к структурно-механические свойства битумов, их модифицируют полимерными добавками. В этой области значительные исследования по физике-химии біггумно-полимериьіх композиций проведены проф. Д.А. Розенталем, Л.М. Гохманом. Т.С. Худяковой, В.М. Коробкової!
Модификация битумов полимерами и каучуками улучшает такие их эксплуатационные свойства, как трешиностойкость, растяжимость, адгезию и коге-зию при отрицательных температурах. Использование широкого ассортимента различных нефтяных остатков, полимеров и каучуков в битумно-полимерных композициях позволит расширить температурный интервал работоспособности герметизирующих и изоляционных мастик.
В связи с этим, разработка и получение битумно-полимерных композиций с низкотемпературными свойствами, применение их в качестве герметизирующей и изоляционной мастик в районах Крайнего Севера и Западной Сибири является актуальной проблемой.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом межвузовской научно-технической программы П.Т.467 «Технологии добычи, транспорта и углубленной переработки нефти, газа и конденсата» ( Указания Министерства общего и профессионального образования Российской Федерации № 747-19 от 22.12.1997 г.)
Цель работы. Улучшение эксплуатационных свойств битумно-полимерных материалов: растяжимости и эластичности, когезин и адгезии при отрицательных температурах, понижение температуры хрупкости: разработка эффективных композиционных материалов на основе тяжелых нефтяных остатков с полимерами и каучуками, которые могут использоваться в дорожном и промышленном строительстве в качестве герметизирующих и изоляционных мастик в районах Крайнего Севера и Западном Сибири.
Основные залами исследования:
- исследование совместимости и определение растворимости полимеров и каучуков в тяжелых нефтяных остатках, битумах и их компонентах, позволяющие выбрать компоненты для улучшения низкотемпературных свойств герметизирующей п изоляционной мастик:
исследование физико-механических свойств герметизирующих Л ИЗОЛЯЦИОННЫХ мастик на основе тяжелых нефтяных остатков и полимеров:
исследование реологических свойств и определение энергетических параметров: теплоты, энергии, энтропии активации вязкого течения битумно-полимерных композишш при температурах, отвечающих условиям получения и применения мастик на базе тяжелых нефтяных остатков и полимерных добавок, позволяющие регулировать прочность и упорядоченность структур разрабатываемых мастик и выбрать оптимальный состав композиции;
разработка рецептуры, технологии получения и применения герметизирующей и изоляциошюи масгик на основе тяжелых нефтяных остатков, полимеров и каучуков.
Научная новизна:
разработаны основные принципы выбора компонентов для получения битум-но-полимерной композиций с заданными свойствами: основного компонеота -по содержанию смол и асфальтенов, полимерных добавок - по структуре и химическому составу;
показано, что растворимость полимеров и каучуков в тяжелых нефтяных остатках зависит от состава смолисто-асфалътеновых веществ (CAB), что позволяет впервые предложить новый подход в подборе компонентов в битумно-полимерных композициях - использование тяжелых нефтяных остатков с максимальным содержанием смоли минимальным количеством асфальтенов;
определены термодинамические свойства: теплота, энтропия, энергия активации вязкого течения битумно-полимерных композиции на основе тяжелых нефтяных остатков с каучуком ДСТ-30 и полимерной композицией, позволяющие оцештгь прочность и упорядоченность структур предлагаемых битумно-полимерных композиций и выбрать оптимальный состав композиции;
обнаружены полифункшональные свойства модификатора катамшга АБ в битумно-поліімерной композиции, который улучшает бактерицидные, антикоррозионные свойства, а также дисперсность, эластичность композиции при отрицательных температурах.
Практическая ценность работы:
Разработана технология получения и применения опытно-промышленных партий битумно-полимерной герметизирующей и изоляционной мастик (ТУ 39-00147105-021-93).
На нефтеперерабатывающем заводе АО "Уфапефтехим" получена опытно-промышленная партия в колігчестве 200 тонн герметизирующей битумно-полимерной мастики, которая была испытана при строительстве автодорог ППДСО "Запсибдорстрой" в г. Нижневартовске, для герметизации стекол в теплицах госпредприятия "Рощинский' Стерлитамакского района Республики Башкоротостан, для ремонта кровли крыш на предприятии АО "Уфанефтехим" в г. Уфе и в г. Сургуте.
рольный термоэластопласт ДСТ-30-01 (ДСТ), бутадиен-метилстирольный каучук СКМС-30 АРКМ-15 (СКМС), бутилкаучук БК-1675 (БК).
Таблица 1 - Характеристика полимеров и каучуков
Нефтяные остатки вследствие , наличия огромной сырьевой базы и сравнительно высоких технологических качеств являются наиболее распространенным материалом для проігзводствабитумно-полимерішх мастик.
Харакдернспгса исследуемых тяжелых нефтяных остатков и битумов приведена в таблице 2. Из таблицы 2 видно, что такие тяжелые нефтяные остатки, как крекинг-остаток остаточного (ОКО) и дистиллятного происхождения (ДКО), гудрон западносибирской нефти (ГЗСН) и арланской нефти (ГАН), асфальт деасфальтизащш гудрона западносибирской нефти (АЗСН) н битумы, сильно отлігчаютея по своим свойствам, и, следовательно, это в значительной степени будет влиять на эксплуатационные свойства мастик.
В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ приведены результаты исследований по улучшению эксплуатационных свойств герметизирующих и гидрошолящюнных мастик на основе тяжелых нефтяных остатков и при введении в их состав полимеров и каучуков.
При выборе компонентов для герметизирующей и изоляционной мастик важной характеристикой является совместимость тяжелых нефтяных остатков, біггумов с полимерами, каучуками, так как не все полимеры и каучуки обладают хорошей совместимостью с битумами и тяжелыми нефтяными остатками. Совместимость — это способность компонентов образовывать друг с другом смеси
Даны рекомендации по применению изоляционной мастики для покрытия днищ автомобилей, строительных метадлокчшструкиип. Получена опытно-промышленная партия изоляционной мастики в количестве 26 т, которая была испытана для покрытия днищ автомобилей и показала хорошие результаты.
Апробашів работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:
на 45, 46. 47, 48 научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых (г.Уфа, 1994-1997 гг.);
на 9,10,11 Всероссийской конференциях по химическим реактивам "Реактив-96". "Реактіга-97" , "Реактив-98" (г. Уфа. Краснодар 199Ы998 гг.);
на 7, 8 Всероссийской студенческой научной конференциях по проблеме теоретической и экспериментальной химии ( г. Екатеринбург, 1997,1998 гг.);
на Всероссийской научной конференции "Теория и практика массообменных процессов химической технологии" ( г. Уфа. 1996 г.);
на 51 Межвузовской студенческой научной конференции ( г. Москва, 1997 г.);
на научно-технической конференции «Проблемы нефтегазового комплекса России» (г. Уфа, 1998 г).
Публикация. По материалам дцесертаціш опубликовано 16 тезисов докладов и одна статья.
Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, выводов и предложений и содержания 142 стр. машинописного текста, включающего 40 таблиц, 22 рисунка, прилеганий и библиографии из 154 наименований.
