Для каких веществ обычно определяют показатель пенетрации. Вязкость; предел прочности на сдвиг; температура каплепадения; число пенетрации

Пластичные смазки.

1. Общие положения.

Пластичные смазки используют главным образом для смазывания негерметизированных (не заключенных в картеры) узлов трения автомобилей, в которых невозможно применение жидких масел.

Пластичные смазки находятся в пластичном, мазеобразном состоянии и представляют собой коллоидную (дисперсную) систему, состоящую из жидкой и твердой фаз.

В этой системе твердая фаза (загуститель) образует структурный каркас, который удерживает в своих ячейках жидкую фазу.

Жидкой фазой являются минеральные масла в объеме от 75 до 90 % по массе, твердой фазой являются загустители в виде кальциевого, натриевого, литиевого, цинкового, магниевого и бариевого мыла. Данные мыла являются жирными солями мягких металлов.

Смазки, предназначенные для смазывания узлов трения, являются антифрикционными.

Смазки, предназначенные для предохранения деталей от коррозии, являются консервационными. Консервационные смазки получают загущением минеральных масел углеводородами (парафином, церезином), находящимися при нормальной температуре (20°С) в твердом состоянии.

Выпускаются также канатные и уплотнительные смазки.

В пластичные смазки вводятся противоизносные, противозадирные и противоокислительные присадки и наполнители.

Смазки применяются для смазывания подшипников ступиц передних и задних колес, шкворней поворотных цапф, шлицевых соединений карданного вала, пальцев рессор, подшипников водяного насоса, шарниров рулевых управлений, валов педалей тормоза и сцепления, деталей электрооборудования и т.д.

2. Показатели качества смазок.

Чтобы пластичные смазки соответствовали условиям их работы в конкретном узле трения, их выбирают по нормируемым ГОСТами и техническими условиями показателям качества.

Температура каплепадения – показатель температурной стойкости смазки. Если температура плавления смазки равна рабочей температуре смазываемого узла или ниже ее, то смазка начинает вытекать из узла трения. Надежное смазывание узлов трения без вытекания смазки обеспечивается, если рабочая температура узла на 15-20°С ниже температуры каплепадения пластичной смазки.

В зависимости от значения температуры каплепадения пластичные смазки делятся на следующие виды:

а) тугоплавкие – температура каплепадения от 105 до 185°С. К ним относятся Литол-24, ЯНЗ-2, №158, ЦИАТИМ-201, имеющие загустителями литиевые или натриево–кальциевые мыла;

б) среднеплавкие – температура каплепадения от 65 до 105°С (солидол и графитная смазка УСс-А);

в) низкоплавкие – температура каплепадения не превышает 65°С. К ним относятся защитные смазки ПВК и ВТВ-1, созданные на загустителях из углеводородов.

Число пенетрации – характеризует густоту смазки и ее способность проникать в зазор между трущимися поверхностями и удерживаться там.

Пенетрацией называют величину в условных единицах, указывающую глубину погружения в испытываемую смазку металлического конуса расчетных размеров и веса в определенный промежуток времени (0,5 сек) при температуре 25°С.

Чем больше глубина погружения конуса, тем подвижнее смазка и тем выше число пенетрации. Для летних смазок число пенетрации находится в пределах 150-200 единиц, для зимних – 250-300, для всесезонных – 200-300 единиц.

Предел прочности – способность смазок удерживаться на вращающихся деталях. Определяется предел прочности в лабораторных условиях. Чем выше предел прочности, тем надежнее удерживается смазка в подшипниках качения. Оценивается предел прочности минимальной нагрузкой в г/см 2 или Па, при которой происходит сдвиг одного слоя смазки относительно другого. Чтобы смазка удерживалась в подшипниках ступиц колес автомобиля, предел ее прочности при 50°С должен быть не менее 2,0 г/см 2 .

Вязкость характеризует текучесть смазки при достаточно высоких напряжениях сдвига. По показателю вязкости оценивается прокачиваемость смазки по маслоканалам и через пресс-масленки. Для обеспечения хорошей прокачиваемости смазка должна обладать невысокой вязкостью, особенно при низкой температуре.

3. Наименование и обозначение пластичных смазок (ГОСТ 23258-78).

Наименование пластичной смазки должно состоять из одного слова. Для различных модификаций одной смазки, дополнительно к наименованию используются буквенные или цифровые индексы.

Примеры наименования : силикол, карданная, солидол С, фиол-1, литол-24 и т.д.

Обозначение смазки по ГОСТ 23258-78 кратко характеризует ее назначение, состав и свойства.

Обозначение состоит из 5 и (пяти) буквенных и цифровых индексов, расположенных в следующем порядке и указывающих:

1 – группу (подгруппу) в соответствии с назначением смазки;

2 – загуститель;

3 – температурный интервал применения;

4 – дисперсионную среду;

5 – консистенцию смазки.

3.1. В зависимости от назначения устанавливают группы и подгруппы смазок, указанные в таблице 1.

Таблица 1.

Группа	Основное назначение	Подгруппа	Индекс	Применяемость
Антифрикционные	Предназначены для снижения износа и трения скольжения сопряженных деталей	Общего назначения для обычных температур (солидол)	С	Узлы трения с рабочей температурой до 70°С
		Общего назначения для повышенных температур	О	Узлы трения с рабочей температурой до 110°С
		Многоцелевые	М	Узлы трения с рабочей температурой от минус 30 до плюс 130°С в условиях повышенной влажности среды
		Термостойкие	Ж	Узлы трения с рабочей температурой 150°С и выше
		Морозостойкие	Н	Узлы трения с рабочей температурой минус 40°С и ниже
		Противозадирные и противоизносные	И	Подшипники качения при контактных напряжениях выше 2500 МПа (25000 кг/см 2) и подшипники скольжения при удельных нагрузках выше 150 МПа (15000 кг/см 2)
		Химические	Х	Узлы трения, имеющие контакт с агрессивными средами
		Приборные	П	Узлы трения приборов и точных механизмов
		Редукторные (трансмиссионные)	Т	Зубчатые и винтовые передачи всех видов
		Приработочные (графитные и другие пасты)	Д	Сопряженные поверхности с целью облегчения сборки, предотвращения задиров и ускорения приработки
		Узкоспециализированные (отраслевые)	У	Для применения в отдельных отраслях техники (автомобильные и др.)
		Брикетные	Б	Узлы и поверхности скольжения с устройствами для использования смазки в виде брикетов
Консервационные	Предназначены для предотвращения коррозии металлических изделий при хранении, эксплуатации и транспортировке	—	З	Металлические изделия и механизмы всех видов, за исключением стальных канатов
Канатные	Предназначены для предотвращения износа и коррозии стальных канатов	—	К	Стальные канаты и тросы, органические сердечники стальных канатов
Уплотнительные	Предназначенные для герметизации зазоров	Арматурные	А	Запорная арматура и сальниковые устройства
		Резьбовые	Р	Резьбовые соединения
		Вакуумные	В	Первичные и разделительные соединения и уплотнения вакуумных систем

3.2. Тип загустителя обозначают буквами русского алфавита в соответствии со следующими индексами:

кальциевое мыло — Ка; литиевое мыло — Ли; натриевое мыло — На; цинковое мыло — Цн; органические вещества — О и т.д. по ГОСТ 23258-78.

3.3. Рекомендуемый температурный интервал применения обозначают округленно до 10°С дробью. В числителе указывают (без знака минус) уменьшенную в 10 раз минимальную температуру, в знаменателе – максимальную температуру применения смазки.

3.4. Тип дисперсионной среды и присутствие твердых добавок обозначают строчными буквами русского алфавита в соответствии с индексами:

Н — нефтяное масло; У — синтетические углеводороды; К — кремнийорганические жидкости; Г — графит (твердые добавки) и т.д. по ГОСТ 23258-78.

3.5. Индекс класса консистенции смазки обозначают арабскими цифрами в соответствии с табл. 4.

Таблица 4.

Пенетрация при 25°С по ГОСТ 5346	Индекс класса консистенции
445-475	000
400-430	00
355-385	0
310-340	1
265-295	2
220-250	3
175-205	4
130-160	5
85-115	6
Ниже 70	7

3.6. Примеры обозначений:

СКа 2/8-2. Буква «С» обозначает смазку общего назначения для обычных температур (солидол); «Ка» – загущена кальциевым мылом; «2/8» – применение при температурах от минус 20 до 80°С; отсутствие индекса дисперсионной среды – приготовлена на нефтяном масле; «2» – пенетрация 265-295 при 25°С.

МЛи 3/13-3. Буква «М» обозначает многоцелевую смазку; «Ли» – загущена литиевым маслом; «3/12» – температура применения от -30 до 120°С; отсутствие индекса дисперсионной среды – приготовлена на нефтяном масле; «3» – пенетрация 220-250 при 25°С;

УНа 3/12 э3. Буква «У» – узкоспециализированная смазка; «На» – загуститель натриевое масло; «3/12» – температура применении от -30 до 120°С; «э» – приготовлена на сложном эфире; «3» – пенетрация 220-250 при 25°С.

Характеристики наиболее часто применяемых смазок (Литол-24 и других) приведены з

3.5.1. Общие сведения

Пенетрация характеризует консистенцию или степень мягкости (густоту) пластичных смазок. Определяется на лабораторном пенетрометре ЛП глубиной погружения в смазку стандартного конуса за 6 секунд при температуре 25 °С при общей нагрузке 150 г. Выражается целым числом десятых долей миллиметра по шкале пенетрометра.

Число пенетрации является устаревшим несовершенным показателем механических свойств смазок и определяется в основном при заводском контроле и квалификационной оценке продукта.

Изменение числа пенетрации смазки в процессе хранения указывает на изменение ее структуры и необходимость скорейшего использования.

3.5.2. Описание прибора

Лабораторный пенетрометр (рис. З) состоит из штатива с плитой, на которой установлен круглый столик, регулируемый по высоте. На штативе укреплены два кронштейна. В направляющей втулке 4 нижнего кронштейна свободно перемещается плунжер 5, фиксируемый с помощью пружинного стопора 3. К плунжеру крепится игла с грузом и конус 2. Вес плунжера с конусом 150 г. На верхнем кронштейне штатива расположен диск с циферблатом 6 на 360 делений, причем цена деления равна 0,1 мм погружения конуса, т.е., одной единице пенетрации. Стрелка с циферблата расположена на оси шестерни 7, связанной с зубчатой рейкой 9. Соединение стрелки с осью шестерни позволяет устанавливать её на нуль при любом положении рейки.

Дополнительным оборудованием прибора является смеситель для перемешивания смазки перед испытанием и термостат для нагрева до требуемой температуры.

3.5.3. Проведениеиспытания

3.5.3.1. Установить металлическая стакан с испытуемой смазкой в термостат и выдержать там в течение одного часа при температуре 25 С, после чего перемешать смазку в смесителе в течение одной минуты.

3.5.3.2. Повторно выдержать стакан со смазкой в термостате в течение 15 минут, после чего выровнять поверхность смазки шпателем и установить стакан на столик пенетрометра.

3.5.3.3. Установить конус пенетрометра так, чтобы его острие касалось поверхности смазки, и чтобы он во время погружения не задевал стенок стакана.

З.5.3.4. Опустить рукой зубчатую рейку до соприкосновения с плунжером, в котором закреплен хвостовик конуса, и установить стрелку циферблата на нуль.

3.5.3.5. Одновременно пустить секундомер и нажать пусковую кнопку пенетрометра, давая конусу свободно погружаться в смазку в течение 5 секунд, после чего отпустить кнопку.

3.5.3.6. Вновь опустить зубчатую рейку до соприкосновения с плунжером (при этом передвигается и стрелка циферблата) и отсчитать по шкале значение пенетрации.

3.5.3.7. Поднять рейку и плунжер с конусом в самое высокое положение и тщательно протереть конус обтирочным материалом, смоченным в бензине, после чего выровнять поверхность смазки и провести повторное испытание.

За показатель пенетрации принимается среднее арифметическое результатов трех определений для смазок с пенетрацией до 200 и пяти определений для смазок с пенетрацией. свыше 200.

3.6. Определение эффективной вязкости (гост 7i63-63)

3.6.1. Общие сведения

Когда напряжение сдвига превышает предел прочности смазки, она начинает течь, т.е. проявлять свойства жидкого тела. Характер текучести смазок оценивается показателем вязкости. Однако между вязкостью смазок и вязкостью жидкостей имеется принципиальное различие. Если вязкость жидкостей не зависит от скорости относительного перемещения слоев, то вязкость пластичных смазок при постоянной температуре с увеличением скорости деформации повышается в сотни и тысяча раз.

При заданной скорости сдвига и температуре вязкость пластичной смазки, называемая

называемая эффективной вязкостью – величина постоянная. Численное значение эффективной вязкости при заданной температуре в определенный момент времени определяется по формуле

(6)

где - эффективная вязкость смазки, Па*с;

- напряжение сдвига, Па;

- средняя скорость деформация или градиент скорости, с -1 .

Скорость деформации сдвига смазки прямо пропорциональнаскорости относительного перемещения слоев и обратно пропорциональна расстоянии между слоями смазки.

Обычно эффективную вязкость пластичных смазок определяют при скорости сдвига 10 с -1 .

Сущность определения вязкости пластичной смазки заключается в продавливании её под определенным давлением через капиллярную трубку и замере напряжения и деформации сдвига слоев.

По значению вязкости можно судить оеё прокачиваемости по маслопроводам солидолонагнетателей, затратах энергии на трение в узлах и механизмах при смазывании, величине пускового момента подшипника качения при плотной набивке смазки и т.п.

3.6.2. Описание прибора

Рисунок 4.-Автоматический вискозиметр АКВ – 4

1 – капилляр; 2 – накидная гайка; 3 – камера; 4 – шток; 5 – пружина; 6 – винт; 7 – эксцентрик; 8 – держатель карандаша самописца; 9 - барабан

Вязкость пластичных смазок обычно определяют на автоматических капиллярных вискозиметрах АКВ-2 или АКВ-4 (рис. 4).

Капилляр 1 накидной гайкой 2 соединен с камерой 3, из которой штоком 4 выдавливается при испытании смазка. На шток через текстолитовую муфту и шарик действует пружина 5, верхний конец которой опирается во втулку. Для сжатия пружины перед испытанием служит винт с гайкой 6, в нижнюю часть которого ввинчена цанга, захватывающая текстолитовую муфту. Эксцентрик 7 служит для поднятия втулки, предупреждающей разъединение цанги и муфты под воздействием сжатой пружины. Со штоком 4 связан держатель карандаша 8 самописца. Держатель может перемещаться в вертикальном направлении вместе со штоком, и карандашом отмечать положение штока на листке бумаги, закрепленном на барабане 9. При испытании барабан вращается с постоянной скоростью, а карандаш вычерчивает кривую изменения внутреннего трения смазки в координатах «давление пружины – время».

3.6.3. Проведение испытаний

3.6.3.1. Промыть бензином-растворителем камеру вискозиметра, просушить и заполнить испытуемой

смазкой, предварительно профильтрованной через проволочную сетку. Заполнение производить с помощью заправочного приспособления или шпателем, вмазывая смазку с одного конца до полного заполнения камеры и следя за тем, чтобы в камере не остались пузырьки воздуха.

3.6.3.2. Подтянуть вверх шток и сжать пружину при помощи гайки, винта, цанги и эксцентрика.

3.6.3.3. Присоединить камеру со смазкой через прокладку к втулке вискозиметра; к нижнему торцу камеры присоединить капилляр, навинтить на наго снизу приемник для сбора смазки.

3.6.3.4. Надеть термостатирующий цилиндр, налить в термостат дистиллированную воду и включить циркуляцию. Камеру со смазкой выдержать при температуре испытания не менее 15-20 минут.

3.6.3.5. Укрепить на барабане самописца с помощью двух резиновых колец лист миллиметровой бумаги размером 115х300 мм так, чтобы его нижний обрез касался нижнего буртика барабана.

3.6.3.6. Установить держатель карандаша так, чтобы графит плотно прижимался к бумаге на барабане и включить двигатель, вращающий барабан (ручку включателя перевести в нижнее положение). При вращении барабана карандаш вычерчивает на бумаге горизонтальную линию на уровне, соответствующем максимальному сжатию пружины.

3.6.3.7. Освободить с помощью рукоятки эксцентрика от фиксации пружину, нагружающую шток. При этом шток опускается, создавая в камере давление, под действием которого смазка продавливается из камеры через капилляр в приемник.

3.6.3.8. Когда кривая линия, вычерчиваемая на бумаге по мере разжатия пружины, приблизится к горизонтали, переключить скорость вращения барабана на меньшую. При достижении штоком крайнего нижнего положения остановить двигатель самописца поворотом ручки выключателя вверх.

3.6.3.9. Для определения эффективной вязкости испытуемой смазки наметить на полученной диаграмме (рис. 5) любую точку, провести через неё касательную к кривой и измерить угол наклона с помощью прозрачного транспортира. Затем для данной точки, вычислив значения напряжения сдвига  , среднюю скорость деформации сдвига, определив значение эффективной вязкости.

Построить зависимость эффективной вязкости от скорости деформации, для чего наметить на полученной диаграмме пять – восемь произвольных точек и для них также вычислить значения напряжения сдвига  , скорости деформациии эффективной вязкости.

Напряжение сдвига на стенке капилляра определяется по формуле

(7)

где  - напряжение сдвига, дин/см 2 ;

Р - давление в камере, при котором происходят истечение смазки через капилляр в определенный момент времени, Па; находится по тарировочной кривой пружины, прилагаемой к вискозиметру;

R иl - радиус и длина капилляра, м;

К 1 - постоянный коэффициент, зависящий от размеров капилляра,
.

Средняя скорость деформации сдвига определяется из выражения

(8)

где R 1 - радиус штока, м;

W - скорость движения бумаги на барабане самописца, м/с (указывается в паспорте вискозиметра);

 - угол наклона касательной к кривой, написанной самописцем во время испытания и проведенной в точке, соответствующей определенному моменту времени, град;

К 2 - постоянный коэффициент,

По вычисленным значениям идля всех намеченных точек на экспериментальной кривой подсчитать значение эффективной вязкости по формуле (6) и построить вязкостно-скоростную характеристику в логарифмических координатах. По оси абсцисс отложить логарифмы средней скорости деформацииlg Д , а по оси ординат – логарифмы эффективной вязкостиlg .

Число пенетрации. Тиксотропия.

Консистенция ПС – это условная мера ее механической прочности и твердости. Характеризует консистентность смазки число пенетрации .

Число пенетрации – это глубина проникновения индентора в смазку под действием нагрузки в 1,5 Н, в течение 5 с, при температуре +25 0 С, выраженная в десятых долях миллиметра.

Прочностные свойства предел прочности сдвига:? 50 должно быть не менее 180 - 200 Па.

Предел прочности сдвига - это важнейший показатель пластичных смазок, он даже введен в ГОСТ. Особенности агрегатного состояния ПС обуславливают присутствие свойств, характерных твердым материалам.Пределом прочности называется минимальное напряжение, при котором начинается разрушение каркаса.

Говоря о механических свойствах ПС, укажем на такое понятие, актуальное для ПС, как тиксотропия .

Тиксотропия – это способность коллоидной дисперсной системы восстанавливать структурные связи, разрушенные механическим воздействием. Смазка начинает течь под действие приложенных к ней сил.

Коллоидная и химическая стабильность. Маркировка пластичных смазок.

Коллоидная стабильность – это свойство пластичных смазок не выделять жидкое масло (основу) в течение длительного времени при хранении и работе. Коллоидную стабильность определяют по количеству масла, выдавливаемого незначительным давлением - 1,72 кПа при температуре +25 0 С в течение 50 часов из ПС, в долях % по массе. Допускаемая норма – от 6 до 10 %. Наилучшую коллоидную стабильность имеют литиевые мыла.

Химическая стабильность – это способность отдельных компонентов ПС противостоять окислению при повышенной температуре и при доступе кислорода.

Маркировка пластичных смазок

Согласно ГОСТ пластичные смазки должны иметь наименование, состоящее из одного слова, которое должно характеризовать назначение, основные свойства и состав ПС, а модификации могут обозначаться буквенными и цифровыми индексами. Кроме того, каждой смазке присваивается обозначение-код, который состоит из 5-ти букв и индексов. Буквы обозначают группу по назначению и условное обозначение загустителя, цифры – температурный интервал для ПС и класс консистентности.

Интервал рабочей температуры представляет собой дробь: в числителе указывается минимальная рабочая температура (в десятках градусов, без минуса), а в знаменателе – максимальная (в десятках градусов). Далее указывается дисперсная среда – базовое масло Наличие твердых присадок также указывается при помощи индекса

Пример: СКа 2/8-2 – это обозначение солидола:

«С» – означает, что данная ПС относится к смазкам общего назначения, работающих при температуре до +70 0 С;

«Ка» – загуститель - кальциевое мыло;

«2/8» – температурный диапазон работы данной смазки – (–20) – (+80) 0 С;

«2» – класс консистентности.

Канд. хим. наук В.В. АЛЕКСЕЕНКО, аспирант Р. Г. ЖИТО В, д-р техн. наук В.Н. КИЖНЯЕВ (Иркутский государственный университет), А.В. МИТЮГИН (директор фирмы «Митюгин»)

Широко известно насколько актуальна проблема утилизации отработанных автомобильных покрышек для всех развитых стран, в -ом числе и для России. Большинство специалистов сходятся во мнении, что утилизация покрышек возможна только при использовании резино-технических отходов в дорожном строительстве. Одним из наиболее привлекательных вариантов подобного использования является производство битумно-резиновых композитов (БРК) в качестве вяжущих для асфальтобетонов. В этом направлении уже два десятка лет ведутся интенсивные исследования, и в разных странах с разной долей успеха решение этой задачи имеет практическую реализацию.

Если мы хотим улучшения реологических характеристик биту-мо-резиновых композиционных вяжущих по сравнению с исходным битумом, а не просто решить экологическую проблему резиновых отходов, то проблема совмещения резины и битума сводится к задаче девулканизации резины без значительного разрушения макромолекул исходного каучука и последующего растворения каучука в битуме.

Большинство существующих на данный момент технологий получения БРК основано на механическом смешении битума с резиновой крошкой, приготовленной с использованием различных вариантов измельчения резины, вплоть до долей миллиметра. При этом увеличение степени дисперсности и, как следствие, развитая поверхность резиновой крошки, способствуют очень эффективному набуханию резичы в битуме. При таком подходе девулканиза-ция резины и разрушение макромолекул каучука идут параллель-

Но, поэтому диапазон вязко-пластичного поведения вяжущего: разница между температурой размягчения Т (по методу кольцо и шар) и температурой хрупкости Тхр (по методу Фрааса) — увеличивается незначительно.

Следует признать, что хорошо диспергированная в вяжущем мелкая крошка значительно повышает температуру размягчения Т. Например, требования к БРК, известного в западных странах под маркой Asphalt-Rubber согласно стандарта, составляют не менее 65°С, что превышает российские требования даже для полимер-би-тумных вяжущих. Однако и стоимость композита, производимого из мелкодисперсной резиновой крошки, очень высокая и существенно превышает стоимость исходного битума. Чем мельче резиновая крошка, тем она дороже, тем дороже вяжущее на ее основе. Тем не менее, в западных странах наличие эффективных механизмов стимулирования технологий, помогающих решать экологические проблемы, приводит к тому, что стоимость вяжущего не имеет решающего значения для производителей БРК, поэтому складывается впечатление, что большинство исследований в области использования резино-технических отходов в дорожном строительстве никогда не ставило перед собой задач максимальной девулканизации резины до исходного каучука с целью максимального диспергирования (растворения) его в битуме, что позволило бы существенно повысить физико-механические и эксплуатационные свойства БРК. Как правило, исследования имеют направленность на решение экологической проблемы — крупнотоннажной утилизации резины и получению вяжущего для дорожного строительства, не уступающего по свойствам нефтяному битуму.

Для такой упрощённой задачи — утилизации отработанных покрышек с получением вяжущего, аналогичного по качеству нефтяному дорожному битуму — нами был разработан метод растворения резиновой крошки под действием СВЧ излучения. Установлено, что наиболее подходящим для этих целей девулканизатором и растворителем резиновой крошки является нафталиновая фракция каменноугольной смолы (НФКУС). Полное растворение крошки размером 5-7 мм в каменноугольной смоле (критерием служит отсутствие неоднородностей, фиксируемых глазом) происходит при температуре 220-230°С менее, чем за полчаса. В результате получается однородный битумноподобный продукт. Затраты электроэнергии на килограмм производимого композита составляют менее 0,5 Квт-ч. В табл. 1 представлены результаты исследований некоторых свойств получаемого бинарного композита в зависимости от количества растворенной в НФКУС резиновой крошки.

Следует отметить, что невозможно получить композит с более чем 407о-ным содержанием резиновой крошки (которая очень эффективно поглощает СВЧ излучение) из-за воспламенения реакционной массы в ходе растворения, если процесс вести в открытой емкости в контакте с атмосферным кислородом. Немонотонное изменение всех исследованных параметров от количества растворенной в композите резины демонстрирует, что одновременно и неконтролируемо происходит девулканизация резины и разрушение макромолекул исходного каучука. Полученный бинарный композит резина — НФКУС обладает незначительной растяжимостью, поэтому нами в качестве вяжущего для асфальтобетона предлагается смесь бинарного композита (40% от массы) с битумом марки БНД 90/130 (60% от массы). В табл. 2 представлены характеристики данного БРК.

Физико-химические характеристики композитов резина — НФКУС

Таблица 1.

Физико-химические характеристики БРК (композит резина — НФКУС 40% и БНД 60%)

Таблица 2. * Содержание резины в бинарном композите резина - НФКУС составляет 30%, содержание резины в БРК составляет 12%

Содержание БРК и свойства асфальтобетонов

Таблица 3.

Асфальтобетоны на основе БРК, полученного с использованием СВЧ технологии, имеют практически те же физико-механические характеристики, что и асфальтобетоны на основе БНД. Заметно увеличивается только коэффициент водостойкости асфальтобетона на основе композита, так как НФКУС имеет в своём составе значительное количество ароматических и функциональных структур, что обеспечивает лучшую адгезию к минеральному наполнителю (особенно для материалов из кислых пород). Таким образом, предлагаемый подход совмещения резины с битумом, позволяет решить задачу получения на основе резино-технических отходов не уступающего по свойствам нефтяному битуму вяжущего для асфальтобетонов Что касается перспективной стоимости тройного композита БРК, то следует отметить, что НФКУС и крупная резиновая крошка (для данного метода нет необходимости извлекать синтетический корд) стоят заметно меньше нефтяных битумов, поэтому замена 40% битума на композит, в целом, приведет к удешевлению вяжущего. Однако, из-за сложности конструирования промышленного реактора, работающего на СВЧ излучении, этот метод не был реализован нами в промышленном масштабе.

Для создания технологически реального производства переработки отходов резины в вяжущие материалы для дорожного строительства была исследована возможность совмещения (растворения) резиновой крошки с битумом непосредственно в процессе ее девулканизации с учетом требования минимальной деструкции макромолекул каучука, входящего в состав резины. Такой подход получения БРК позволил бы существенно увеличить количество оастворенной резины и уменьшить содержание каменноугольной смолы в конечном композите, производимом из резиновой крошки, НФКУС и битума. Как следствие, это должно было бы привести к получению вяжущих, обладающих значительно лучшими реологическими характеристиками по сравнению с БРК, рассмотренному выше.

Для решения поставленной задачи был выбран «мокрый» метод механохимического воздействия при температуре 200-220 °С на смесь резиновой крошки с девулканизирующим агентом (НФКУС) и битумом марки БНД 90/130. Такой подход не требует использования СВЧ излучения для поддержания заданной температуры в ходе процесса и не требователен к гранулярному составу резиновой крошки. Более того, экспериментально установлено, что использование мелкой (размер частиц 1,0-0,1 мм) и сверхмелкой (размер частиц 0,01-0,001 мм) резиновой крошки не оказывает положительного влияния на качество конечного композита. Вероятно, «сухое» дробление резины или измельчение резины озоновым методом приводит не столько к разрушению «сшивающих» сульфидных мостиков в резине, сколько к сильной деструкции макромолекул каучука. При растворении такой резиновой крошки в смеси НФКУС и БНД в растворенное состояние переходит низкомолекулярный девулканизированный каучук, который не оказывает положительного влияния на свойства конечного БРК. Наиболее оптимальным вариантом резиновой крошки для механохимического растворения является фракция с размерами частиц 5-7 мм. Кроме того, это выгодно и с экономических позиций: чем крупнее крошка, тем она дешевле.

Кроме улучшения физико-механических параметров БРК нами ставилась задача минимизации содержания НФКУС, как наиболее токсичного ингредиента в получаемом композите. Экспериментально было установлено, что оптимальное содержание НФКУС, способствующее растворению резины в смеси, составляет 30% от массы резиновой крошки. То, что под действием температуры и механохимического воздействия происходит процесс девулканизации резины, и макромолекулы каучука растворяются в смеси битума и каменноугольной смолы, было доказано с помощью спектроскопии ЯМР 1 H и 13 С. В спектрах ЯМР растворов БРК в ССl 4 были зарегистрированы сигналы, характерные для мономерного Звена бутадиенсодержащего каучука (-Н 2 С-СН=СН-СН 2 -). Таким образом, сам факт обнаружения макромолекул каучука в растворе указывает на растворение резиновой крошки вследствие девулканизации резины в условиях производства БРК (вулканизированный каучук способностью растворяться не обладает).

Получаемый методом механохимической девулканизации резины БРК представляет собой битумоподобное вещество с размером неоднородностей, не превышающих 0,1 мм. Время, за которое достигается полное растворение резиновой крошки в композите, составляет 3-4 ч. Дальнейшее увеличение продолжительности процесса с целью уменьшения размеров неоднородностей нецелесообразно, так как они не влияют на физико-механические свойства асфальтобетона на основе БРК. Важнейшими эксплуатационными характеристиками такого асфальтобетона являются температура размягчения Т р, температура хрупкости Т хр и адгезия вяжущего к минеральному наполнителю. На рисунке представлена зависимость Т р и Т хр от содержания в БРК растворенной резиновой крошки.

Зависимость температуры хрупкости (1) и размягчения (2) БРК от содержания в нем растворенной резины

Как видно из рисунка, оптимальное количество резиновой крошки при приготовлении БРК составляет 20-22% от суммарной массы всех ингредиентов. При таком содержании резины в композите наблюдается минимальное значение Т р (-30°С), что очень важно для вяжущего, используемого для приготовления асфальтобетона в условиях Сибири. При необходимости создания вяжущего с повышенной Т р (до 72°С) содержание резиновой крошки должно быть увеличено до 25% от массы. Следует отметить, что сцепление БРК с любыми минеральными материалами соответствует образцу №1 по ГОСТ 11508.

В табл. 3 представлены результаты испытаний произведенного на основе БРК асфальтобетона типа Б, содержащего щебень из гравия, отсев от дробления диабаза и гравия, минеральный порошок из доломитовой муки.

Обращает на себя внимание очень хорошая прочность, а следовательно, и сдвигоустойчивость асфальтобетона на основе БРК при 50°С при оптимальном содержании вяжущего. Температурная чувствительность прочности асфальтобетона на основе БРК даже меньше, чем у полимер-асфальтобетонов, одним из основных достоинств которых, является термостабильность.

Приведённые выше результаты были получены в 2006-2007 гг. на битуме Ангарской нефтехимической компании. В 2008 г. свойс-иа битума марки БНД 90/130, производимого этой компанией, заметно изменились, что, естественно, отразилось и на характеристиках БРК. Тем не менее, экспериментально нами было установлено, что варьированием состава исходной смеси и условий проведения процесса раствооения резиновой крошки, независимо от качества исходного битума, воспроизводимо можно добиться для получаемого БРК повышения температуры размягчения более чем на 10°С и снижения температуры хрупкости на 10°С по сравнению данными характеристиками использованного битума. Таким образом, приведенная технология показала свою универсальность в улучшении физико-механических и эксплуатационных свойств вяжущих материалов на основе дорожных битумов.

Термостабильность получаемых композитов удовлетворяет требованиям на битумы марки БНД. Проведённые санитарно-ги-гиенические исследования показали, что БРК, так же как и битум марок БНД, относится к веществам 4-го класса опасности.

В настоящее время изготовлены опытно-промышленные установки производительностью 1 и 15 тонн композита в смену, и технология пооходит испытания на дорожно-строительных предприятиях Иркутской области. Перспективная стоимость БРК, по нашим оценкам, че должна превышать стоимость битума марки БНД. Технические подробности производства БРК изложены на сайте www.сайт.

Литература

1. Смирнев Н.В. Обзор проведённой работы по применению би-тумно-резиновых композиционных вяжущих // НПГ «Информация и технология». — N.. 2004. 34 с. Режим доступа: www.bitrack.ru

2. Радзишевский П. Свойства асфальтобетона на битумно-рези-новом вяжущем // Наука и техника в дорожной отрасли. 2007. — N° 3. С 38-41.

3. Гохман Л.М. Битумы полимер-битумные вяжущие, асфальтобетон, полимерасфальтобетон. А)., Экон, 2008, 118 с.
4. American Standard ASTM 036:2006. Softening point of bituminous (ring-and-ball apparatus).

NEW TECHNOLOGIES FOR PRODUCTION OF BITUMINOUS-RUBBER COMPOSITE BINDING AGENT

Dr. V.V.Alekseenko, Ph.D. student R.G.Ditov, D.Sc. V.N.Kizhnyaev (IrkutskState University),Ing. A.V.Mituegin (Company "Mituegin").

The paper is devoted to utilization the waste automobile tires with production of binding agent, similar on quality to oil road bitumen.

Keywords: bituminous-rubber binding agent, waste automobile tires, asphalt concrete.

У этого термина существуют и другие значения, см. Пенетрация. Пенетрация (рабочее смачивание) (лат. penetratio проникать) мера проникновения конусного тела в вязкую среду, употребляемая для характеристики консистенции (густоты)… … Википедия

Необходимо перенести содержимое этой статьи в статью «Пенетрация». Вы можете помочь проекту, объединив статьи. В случае необходимости обсуждения целесообразности объединения, замените этот шаблон на шаблон {{к объединению}} и добавь … Википедия

- (лат. penetratio – проникать) – рабочее смачивание – мера проникновения конусного тела в смазку, употребляемая для характеристики консистенции (густоты) смазок. Обычно пенетрация выражается в числах пенетрации по глубине погружения конуса с… … Автомобильный словарь

Битум - (Asphalt) Определение битума, свойства битума, применение битума Информация об определении битума, свойства битума, применение битума Содержание Содержание 1. Свойства 2. Методы испытания и соответствующие виды классификаций Пенетрация… … Энциклопедия инвестора

В пульпе зуба развиваются воспалительные изменения (пульпит) и различные реактивные процессы. Воспалительное поражение периапикального десмодонта в отечественной медицине традиционного обозначается как апикальный периодонтит. К заболеваниям… … Википедия

- (pancreas) железа пищеварительной системы, обладающая экзокринной и эндокринной функциями. Анатомия и гистология Поджелудочная железа расположена забрюшинно на уровне I II поясничных позвонков, имеет вид уплощенного постепенно суживающегося тяжа … Медицинская энциклопедия

ЖЕЛУДОК - ЖЕЛУДОК. (gaster, ventriculus), расширенный отдел кишечника, имеющий благодаря наличию специальных желез значение особо важного пищеварительного органа. Ясно диференцированные «желудки» многих беспозвоночных, особенно членистоногих и… … Большая медицинская энциклопедия

Д. называется частичное распространение тел друг в друга, результатом чего является полная однородность системы, в начале разнородной. Д. происходит в жидкостях, газах и твердых телах. Различаются эти явления не по первоначальному состоянию… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Хроническое рецидивирующее заболевание, основным признаком которого является образование дефекта (язвы) в стенке желудка или двенадцатиперстной кишки. В зарубежной литературе для обозначения этого заболевания обычно используют термины «язва… … Медицинская энциклопедия