СИНТЕЗ ОРГАНИЧЕСКИХ МОДИФИКАТОРОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРОБИТУМА

АННОТАЦИЯ

Предложен способ осуществления процесса нагрева серы для смешивания органических модификаторов с серой. Предложен химический метод добавления серы и органических модификаторов. При смешивании серы и органических модификаторов определяются их необходимые параметры. Выявлены результаты спектрального анализа, модифицированного анилингидрохлоридом серы.

ABSTRACT

A method for carrying out the process of heating sulfur for mixing organic modifiers with sulfur is proposed. A chemical method for adding sulfur and organic modifiers is proposed. When mixing sulfur and organic modifiers, their necessary parameters are determined. The results of spectral analysis modified with sulfur anillinghydrochloride have been revealed.

Ключевые слова: битум, сера, компонент, серобитум, модификатор, синтез, ИК-спектр, анилингидрохлорид.

Keywords: bitumen, sulfur, component, serobitum, modifier, synthesis, IR spectrum, aniline hydrochloride.

Введение. Повышенная твердость и стабильность битума при высоких температурах необходима для того, чтобы дорожные покрытия не теряли форму даже при высокой температуре. Повышенная устойчивость к растрескиванию, использование путем добавления серы в битум не только снижает выбросы, но и снижает количество вредных газов в атмосфере, особенно CO₂, битум с модифицированной серой устойчив к высоким и низким температурам и используется на сельских и городских дорогах. С целью улучшения качества и продления срока эксплуатации асфальтовых покрытий важно добавлять в битумы различные добавки, определять влияние вяжущих веществ на асфальт и битум при низких и высоких температурных показателях, а также применять природные и синтетические химические добавки для улучшения таких свойств битумов, как вязкость, термостойкость, трещиностойкость и эластичность [5].

Метод. Изучены физико-химические свойства сырья, необходимого для получения модифицированного серобитума. Для процесса вещества измерялись с точностью на весах. Работы по смешиванию серы и получению из нее модифицированного серобитума проводились в несколько этапов. На первом этапе элементарную серу нагревают до температуры 140–145 °С, сера плавится и со временем переходит в вязкое желтовато-коричневое состояние. В качестве модификатора органическое ароматическое соединение добавляется непосредственно к расплавленной серной фазе. Полученную смесь перемешивают при 160 °С в течение 45 минут. Полученный продукт был проанализирован в спектроскопии [6; 8].

Полученные результаты. В ИК-спектре, модифицированном анилингидрохлоридом серы, наблюдаются сильные линии поглощения в диапазоне 3388-3329 см-1. Эти линии поглощения соответствуют валентным колебаниям группы NH, связанной с бензольным кольцом анилингидрохлорида. Также линии интенсивного поглощения в областях 14541417 см⁻1 показывают деформационные колебания анилинбензольного кольца. Данный процесс немного снижает вязкость смеси, и ароматическое соединение соединяется с серой, образуя темно-желтый продукт, типичный для сополимеров. Физико-химические свойства модифицированного битума и возможности его применения подробно изучены, что способствует расширению его качества и практическому применению в различных отраслях промышленности [7; 9].

Рисунок 1. Синтез модификатора и реакция с серой

В ИК-спектре, модифицированном анилингидрохлоридом серы, наблюдаются сильные линии поглощения в диапазоне 3388-3329 см-1. Эти линии поглощения соответствуют валентным колебаниям группы NH, связанной с бензольным кольцом анилингидрохлорида. Также линии интенсивного поглощения в областях 14541417 см⁻1 показывают деформационные колебания анилинбензольного кольца. Линии поглощения в области 1157 см⁻1 в ИК-спектре соответствуют валентным колебаниям связи c-n, а в 873 см-1. Установлено, что анилин соответствует валентным колебаниям связи N-H. Линии поглощения специфических N-S связей серы с анилином в полимеризованном состоянии проявляются в диапазоне 1150-1100 см-1. Кроме того, слабые линии поглощения в областях 650-500 см-1 в ИК⁻спектре модифицированного соединения отражают характерные слабые линии поглощения связи S-S полимеризованной серы [1; 4].

Рисунок 2. Анализ ИК-спектроскопии модификации ванилингидрохлорида серы

Это также подтверждает наличие соединений, содержащих серу в областях AR-s⁻s-ar в диапазоне 470-430 см-1 в новых спектральных линиях.

Рисунок 3. Модификация серы анилингидрохлоридом Роман-спектроскопический анализ

При модификации битума использовалось такое же количество битума, при этом добавлялось до 20 % модифицированной серы. Продление времени смешивания битума с модифицированной серой, увеличение скорости и температуры перемешивания приводит к снижению значений.

Заключение. Процесс нагрева серы до нужной температуры был выполнен. Органическое ароматическое соединение было добавлено к сере в качестве модификатора. Полученные компоненты подвергали процессу смешивания при температуре 160 °С в течение 45 минут. Анилингидрохлорид серы анализировали с помощью ИК-спектроскопии.

Список литературы:

1. Пат. 2173690 РФ, (МПК): C08G75/14/ Способ получения сополимерной серы / Танаянц В.А. (RU); Тукай Е.А., (UA); Зозуля И. И. (UA); Махошвили Ю.А. (RU); Базилевич С. И. (UA); Еремин О.Г. (RU) [РФ], заявл. 08.12.1998, опубл. 20.09.2001.
2. Росилов М.С. The use of sulfur as a modifier in the production of serobitum // Unversum: технические науки. – 2024. – Vol. 3/(120).
3. Росилов М.С. Xимический состав и свойства нефтяного битума // Unversum: химия и биология. – 2024. – Vol. 3/(120).
4. Росилов М.С. Изучение физико-химических свойств серобитума // Unversum: технические науки. – 2024. – Vol. 3 (120).
5. Akhtari M.R.P.E., Kordani A.A. & Zarei M. Low-Temperature Fracture Toughness Study for Hot Mix Asphalt and Warm Mix Asphalt Under Pure Mode I and II Loading Condition // International Journal Pavement Research and Technology. – 2022. – Vol. 15. – Pp. 320–332.
6. Liu S., Cao W., Li X., Li Z., Sun C. (2018). Principle analysis of mix design and performance evaluation on superpave mixture modified with buton rock asphalt // Construction and Building Materials. – 2018. – Vol. 176. – Pp. 549–555.
7. Martinho F.C.G., Farinha J.P.S. An overview of the use of nanoclay modified bitumen in asphalt mixtures for enhanced flexible pavement performances // Road Mater Pavement. – 2019. – Vol. 20. – Pp. 671–701.
8. Shen D.H., Chang S.C., Kuo M.F.  Evaluation of Engineering Properties of Rock-Modified Sand–Asphalt Concrete// International Journal Pavement Research and Technology. – 2022. – Vol. 15. – Pp. 1227–1238.
9. Vivek A., Sukhija M., Singh K.L. Effect of montmorillonite nanoclay and sulphur-modified blends on the properties of bituminous mixes // Innovative Infrastructure Solutions. – 2021. – Vol. 6. – P. 119.