Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методология и методы научных исследований. Практикум для студентов направления 08.04.01 «Строительство», программа подготовки «Теория и практика проек
.pdf
ЭТИЛЕНПРОПИЛЕНОВЫЙ КАУЧУК (СКЭП)
Структурная формула
повторяющегося звена, её
элементы
Эмпирическая
формула
Константа молекулярно-
го притяжения F∙103,
(Дж ∙ м3)
0,5
моль
Мольные
объемы V∙106,
м3/моль
Этиленовые звенья
‒СН2‒СН2‒
С2Н
4
Пропиленовый блок
‒НС ‒СН
2
│
СН
3
‒СН‒(СН3)
‒СН2‒
С3Н
6
−
−
Итого
ΣFi ΣV
i
Таблица 3.4 ‒ Определение групповых вкладов констант молекулярного
притяжения и мольных объёмов этиленпропиленового каучука СКЭП
Этилен-пропиленовые каучук (СКЭП) с содержанием пропилена
45масс.% имеют соотношение пропиленовых и этиленовых звеньев
1:1,83, что необходимо учитывать при расчете соответствующих
групповых вкладов
41
Определив сумму констант молекулярного притяжения и мольные
Групповые компоненты
битума
Средняя молекулярная
масса
с,
5,1
5,0
м
МДж
Масла
Смолы
Асфальтены
объёмы всех структурных единиц каждого полимера, рассчитывают по
формуле (3.1) соответствующие параметры растворимости.
2 На основании имеющихся в литературе данных установите значения
параметров растворимости битумов и их групповых компонентов.
Сведите эти данные в таблицу 3.5.
Таблица 3.5 − Параметры растворимости групповых компонентов битума
3 Сравните значения параметров растворимости битумов и исследуемых
полимеров и сделайте выводы о возможности применения их для
модификации битумов.
«Отчет» по выполненной работе.
1 Постановка вопроса (задачи работы).
2 Обзор литературы.
3 Объекты исследования.
4 Результаты расчётов.
5 Обсуждение результатов.
6 Выводы.
42
Пример расчета параметра растворимости полимера
Структурная формула
повторяющегося
звена, её элементы
Эмпирическая
формула
Константа
молекулярного
притяжения F∙103,
(Дж ∙ м3)
0,5
моль
Мольные
объемы
V∙106,
м3/моль
С2Н3Cl
‒
−СН2‒
140,4*) ∙ 2 =280,8
16,45
│
Н ‒ С – Cl
│
│
‒ СН –
│
‒ С – Cl
│
140,4*)
471,5
*)
28,25
Итого
ΣF
i
= 892,7
ΣV
i
= 44,7
ПОЛИВИНИЛХЛОРИД
Таблица 3.6 – Определение групповых вкладов констант молекулярного
притяжения и мольных объёмов (V) поливинилхлорида
*) Для расчета значений F
умножаем на коэффициент перевода 2,05∙103
δс =
ΣF
ΣVi
i
=
в системе СИ соответствующие значения из таблицы 3.8
i
892,7
= 19,97 ≈ 20 МДж
44,7
43
0,5/м1,5
Вариант
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
Поли-
мер
Поли-
этилен
Поли-
винил-
хлорид
Поли-
метил-
мета-
крилат
Поли-
изопрен
Поли-
стирол
Поли-
этилен-
тере-
фталат
Поли-
пропи-
лен
Задачи для текущего контроля и домашних заданий
Задача № 1
Можно ли использовать нижеперечисленные полимеры для
модификации битумов? Если да, то для какого структурнореологического типа битума этот полимер подходит лучше?
Указания к решению задачи.
1. Параметры растворимости групповых составляющих БНД взять из
таблицы 3.5.
2. Значения параметров растворимости полимеров δс, приведенные в
таблице 3.9 справочных данных, необходимо перевести в систему СИ.
3. Сравнить данные и сделать выводы о применимости полимера для
модификации битумов.
44
Группы
V, см3/моль
Двухвалентные
– СН2 –
16,45
– СН2 (СН3) –
32,65
– С (СН3)2 –
50,35
– СН ═ СН –
27,75
– СН ═ С (СН3) –
42,8
– С6Н4 –
61,4
– СН(С6Н5) –
74,5
– О –
8,5
– СОО – (общего типа)
24,6
– СОО – (акриловая)
21,0
– S –
15,0
– CHF –
19,75
– CHCl –
28,25
Четырехвалентная
4,75
Трехвалентные
9,85
−СН=С−
20,0
Одновалентные
– СН3
22,8
– С6Н5
64,65
– F
10,0
– Cl
18,4
– C –
– CН –
Справочные данные
Таблица 3.7− Значения мольных объёмов (V)
45
Атом или группа
Fi,
моль
смкал
5,0
3
Атом
или
групп
а
Fi,
моль
смкал
5,0
3
С 0
N
алифатический
первичный амин
100
Н 68,5
алифатический
вторичный амин
140
О
простой эфир
125
ароматический
первичный амин
65
сложный эфир
125
гетероциклический
115
кетон
335
нитрильный
480
спирт
первичный
360
N+О
в алифатической
нитрогруппе
460
спирт
вторичный
300
в ароматической
нитрогруппе
325
фенол
250
в кислой амидной
группе
S
тиоэфир
тиол
225
(250)
600
F
Cl
80
230
400
Br 300
Неароматическое
кольцо
60
I 420
Разветвление в
цепи
–20
Двойная связь
(неороматическая)
80
Сопряжение
двойных связей
25
Двойная связь
(ароматическая)
133
Две ОН-группы на
прилежащем атоме С
–190
Тройная связь
215
Таблица 3.8 – Значения констант молекулярного притяжения
Примечание. Коэффициент перевода значений Fi в СИ: 1 (кал/см3)
2,05·103 (Дж/м3)
0,5
0,5
=
46
Таблица 3.9 ‒ Экспериментальные и рассчитанные значения δ для различных
Полимер
δс (опыт)
δс (расчет)
Смолл
Ван
Кревелен
Хофтицер,
Ван
Кревелен
Хой
Полиэтилен
7,7-8,35
8,25
8,4
7,8
8,15
Полипропилен
8,2-9,2
7,55
8,3
8,3
7,35
Полиизобутилен
7,8-8,1
7,1
8,2
7,75
7,0
Полибутадиен
8,1-8,6
8,05
8,05
8,1
8,25
Полиизопрен
7,9-10,0
8,05
8,3
7,9
8,05
Полистирол
8,5-9,3
9,0
9,4
9,0
9,25
Поливинилхлорид
9,4-10,8
9,55
9,65
9,65
9,45
Поливинилиденхлорид
9,9-12,2
10,2
10,55
9,8
10,2
Поливинилбромид
9,5
9,3
9,4
9,45
8,85
Полихлортрифторатилен
7,2-7,9
–
8,1
7,5
6,85
Политетрафторэтилен
6,2
6,0
6,4
5,65
4,6
Полихлоропрен
8,2-9,25
9,35
9,05
8,8
9,4
Поливинилацетат
9,35-
11,05
9,65
9,3
9,55
9,75
Поливинилпропионат
8,8
9,4
9,1
9,2
9,45
Полиметилакрилат
9,7-10,4
9,6
9,3
9,7
9,75
Полиэтилакрилат
9,25-9,4
9,4
9,1
9,35
9,45
Полипропилакрилат
9,05
9,2
9,05
9,0
9,25
Полибутилакрилат
8,8-9,1
9,1
8,95
8,95
9,1
Полиизобутилакрилат
8,7-11,0
8,8
8,9
9,15
8,75
Полиметилметакрилат
9,1-12,8
8,9
9,15
9,1
9,0
Полиэтилметакрилат
8,9-9,15
8,8
9,0
8,9
8,85
Полибутилметакрилат
8,7-9,0
8,75
8,9
8,6
8,7
Полиизобутилметакрилат
8,2-10,5
8,4
8,8
8,8
8,4
Полибензилметакрилат
9,8-10,0
9,5
9,7
9,15
9,6
Полиакрилонитрил
12,5-15,4
12,7
13,6
13,3
11,4
Полиметакрилонитрил
10,7
10,0
12,4
11,5
10,0
Полиоксиметилен
10,2-11,0
8,6
10,7
10,0
104
Полиокситетраметилен
8,55
8,35
9,35
8,6
8,9
Полиоксипропилен
7,55-9,9
7,8
9,35
9,2
8,4
Полиэтиленсульфид
9,0-9,5
10,9
11,0
9,25
10,95
Полидиметилсилоксан
7,3-7,6
6,1 – –
–
Полиэпихлоргидрин
9,4
9,25
10,1
9,8
9,7
Полиэтилентерфталат
9,7-10,7
10,7
10,4
10,0
10,95
полимеров, кал
1/2
/ см
3/2
См. примечание к таблице 3.8.
47
3.2 Получение битумов с требуемыми свойствами методом
100
lglg
lglg
вкр
вктр
p
ПП
ПП
m
100
lglg
lglg
р
р
вк
р
тр
р
вк
р
p
TT
TT
m
100
lglg
lglg
pвк
pтр
вк
m
компаундирования
Основные расчетные формулы
1. При получении битумов смешением высоковязких и
маловязких компонентов (компаундированием) расчет их
соотношения производится по следующим формулам [13, с.42]:
При известной глубине проникания иглы (пенетрации П
25,
0,1мм)
для исходного вязкого, т.е. разжижаемого битума Пвк, разжижителя, т.е.
низковязкого битума Пр и битума, который необходимо получить
(компаундированного, требуемого) Птр, содержание разжижителя в
компаундированном битуме находят по формуле
(3.2)
При известных температурах размягчения (Тр,0С) компонентов
∙ (3.3)
При известной динамической вязкости компонентов (η) содержание
исходного (вязкого) битума в компаундированном находят по формуле
тогда mр = 100 − m
вк
, (3.4)
2. Расчет коэффициента стандартных свойств битумов (Кст) [4]:
(Тр − Тхр) ∙L
К
ст
=
25 ∙Д
(3.5)
где Тр ‒ температура размягчения, °С;
Тхр – температура хрупкости, °С;
Д – растяжимость при 25°С, см;
L ‒ длина (3 см) шейки формы образца «восьмерки» для испытания
битума на растяжимость;
25 ‒ температура определения растяжимости, °С.
48
Задачи для текущего контроля и домашних заданий
a
p
T
r
p
T
Параметр
Вариант
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
1.10
a
p
T
,0
С
75
80
75
68
85
75
80
76
81
78
r
p
T
, 0С
36
31
24
31
34
26
31
28
33
29
Т
р
б
, 0С
43
43
43
47
48
40
41
51
55
43
Т
хр
б
, 0С
-18
-18
-17
-15
-15
-19
-18
-12
-13
-18
ИПб
+0.3
-0.2
-0,7
-1,0
-0,9
-0,8
-0,6
-0,6
0,0
-1,4
Параметры
Вариант
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
П
25
р
(0,1мм)
800
800
800
500
450
600
700
800
650
750
П
25
тр
(0,1мм)
250
250
250
250
200
200
130
150
180
200
П
25
с
(0,1мм)
10
10
10
10
10
30
40
40
20
25
П
25
д
(0,1мм)
50
70
90
90
70
100
80
70
50
90
Задача 1
В результате экстракции пропаном масел из сырья в остатке
остался асфальт деасфальтизации с
. Используя гудрон с
рассчитайте массовое соотношение компонентов для получения битума
с заданными значениями индекса пенетрации ИПб, температуры
размягчения
б
Т
и хрупкости Т
р
б
. Определите марку битума.
хр
,
Задача 2
Определите разницу в расходе разжижителя с П
тр
П
из строительного с П
25
с
и дорожного с П
25
д
25
р
для получения битума
25
49
Задача 3
Параметры
Вариант
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
Т
р
с
, 0С
70
80
90
100
60
50
85
105
95
70
Т
р
д
,,
0
С
48
50
55
50
42
39
49
53
45
39
Д
25
б
55
50
50
48
70
75
65
46
51
69
Необходимый
структурно-
реологический
тип битума
Гель
Гель-
золь
Гель-
золь
Золь
Золь
Гель-
золь
Гель
Гель
Гель-
золь
Гель-
золь
a
p
T
r
p
T
r
p
T
a
p
T
В каком соотношении следует смешать строительный битум с Т
вязкий дорожный с Т
растяжимостью Д
б
25
д
, чтобы получить битум вязкий дорожный с
р
требуемого структурно-реологического типа
Решение типовых задач
Задача 1
Вариант 1.1 :
= 75 0С,
= 36 0С, Т
б
= 43 0С, Т
р
б
= –18 0С, ИПб = +0,3.
хр
Надо найти соотношение исходного асфальта и гудрона, указать
с
р
и
марку полученного при их смешении битума с указанными выше
б
значениями Т
р
, Т
б
и ИПб.
хр
Используем формулу (3.3), которая позволяет найти расход гудрона (mр –
разжижитель, %) с
компонента асфальта с
mр =
lg 75−lg43
lg 75−lg36
По табл. 3.12 найдем пенетрацию этого битума (для Т
ИПб = +0,3): П
б
25
Этому битуму (П
=36 0С для получения из исходного вязкого
= Т
вк
битума с Т
р
б
р
= Т
тр
= 43 0С.
р
·100 = 76 (%)
= 165 (0,1 мм)
б
, Т
, Т
25
р
) удовлетворяют требования к БНД 130/200 по
хр
б
= 43 0С и
р
таблице 3.11.
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]