Реєстраційний номер
0825U000569, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
10-03-2023
Статус
Захищена
Назва роботи
Одержання адгезійної добавки з рідких продуктів коксування вугілля і модифікування нею дорожніх бітумів.
Здобувач
Борбеїйонг Гурі Ісайа,
Керівник Пиш'єв Сергій Вікторович
Опонент Старовойт Анатолій Григорович
Опонент Тульська Альона Геннадіївна
Рецензент Старчевський Володимир Людвікович
Рецензент Хлібишин Юрій Ярославович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Національний університет "Львівська політехніка"
Опис
В дисертаційному дослідженні вирішено важливе науково-технічне завдання: одержано ефективну адгезійну добавку до дорожніх нафтових бітумів з рідких продуктів коксування вугілля (кумарон-інденової фракції (КІФ)). Проаналізовано досвід вітчизняних і світових науковців та представників промисловості в застосуванні і розробленні нових різноманітних модифікаторів дорожніх бітумів. На основі огляду наукової та патентної літератури запропоновано напрямок проведення досліджень. Опрацьовано сучасні й існуючі стандартні методики досліджень бітумів, їх модифікаторів та адгезійних додатків, асфальтобетонних сумішей. Визначено основні показники і склад сировини: широкої та вузької кумарон-інденових фракцій, які одержані на ПАТ «ЮЖКОКС» (м. Кам’янське, Україна); двох зразків бітумів марок БНД 70/100, відібраних на ПАТ «Укртатнафта» (м. Кремечук, Україна); щебеню гранітного (фр. 5-20 мм, фр. 20-40 мм), відібраного на ТОВ «Мокрянський кам’яний кар’єр №3» (м. Запоріжжя, Україна). Для досягнення поставленої у роботі мети карбкатіонною коолігомеризацією з вузької КІФ (межі википання – 140-190 0С) за присутності карбазолу та каталізатора TiCl4 отримано кумарон-інден-карбазольну смолу (КІКС), яка при додаванні до дорожніх нафтових бітумів суттєво покращує їх адгезійні властивості. Встановлено, що на якість КІКС та модифікованих нею бітумів суттєво впливають умови відгонки після синтезу смоли непрореагованої сировини. Для забезпечення числових значень якісних характеристик модифікованого бітуму на рівні допустимих нормативними документами відділення непрореагованої сировини від продукту коолігомеризації необхідно здійснювати при 150 0С і 25 мм.рт.ст. Встановлено, що змінними умовами (чинниками), за допомогою яких можна впливати на процес каталітичної коолігомеризації вузької КІФ та карбазолу і які визначають глибину перетворення сировини та якості цілевих продуктів, є: кількість модифікуючого агента (карбазолу) в сировині, кількість каталізатора в реакційному середовищі, температура, тривалість. В ході синтезу КІКС, змінюючи значення досліджуваного чинника, при фіксованих інших були встановлені умови, в яких можна отримувати КІКС з необхідними характеристиками: вміст карбазолу в сировині - 10,0-20,0 % мас. на вихідні смолоутворюючі компоненти (стирол, кумарон, інден); кількість каталізатора в реакційному середовищі - 6,6-7,9 % мас. на всі смолоутворюючі компоненти (стирол, кумарон, інден, карбазол); температура – 70-130 °С; тривалість – 30-60 хв. На основі проведених досліджень впливу чинників на перебіг коолігомеризації вузької КІФ та карбазолу розроблено адекватну експериментально-статистичну модель і на її основі знайдено оптимальні умови проведення цього процесу: вміст карбазолу в сировині – 19,50 % мас. на вихідні смолоутворюючі компоненти; кількість каталізатора в реакційному середовищі – 8,0 % мас. на всі смолоутворюючі; температура процесу – 115 °С; тривалість процесу – 46 хв. Здійснення процесу в таких умовах дає змогу одержати КІКС і надалі модифіковані нею бітуми, що відповідають вимогам СОУ 45.2-00018112-067:2011 «Бітуми дорожні в’язкі, модифіковані добавками адгезійними. Технічні умови». Також досліджено кінетичні закономірності процесу одержання КІКС і показано, що при 70–130 °С та тривалості процесу 300–2400 секунд середнє значення енергії активації становить 21,16 кДж/моль. Використовуючи модифікований кумарон-інден-карбазольною смолою бітум, приготовано асфальтобетонну суміш, відповідний їй асфальтобетон і проаналізованого їх якість. Доведено, що модифікування дорожнього нафтового бітуму марки БНД 70/100 кумарон-інден-карбазольною смолою в кількості 1,0 % мас. покращує показники водонасичення та границі міцності при стиску за температури 20 °С, що свідчить про довший період використання і кращі експлуатаційні властивості модифікованого гарячого асфальтобетону, порівняно з немодифікованим. На основі результатів досліджень була запропонована принципова технологічна схема одержання модифікованих КІКС бітумів і показана доцільність застосування останніх у дорожньому виробництві. Ефективність розроблених процесів підтверджено патентом на корисну модель, актом випробування гарячого асфальтобетону, впровадженням в навчальний процес у Національному технічному університеті «Харківський політехнічний інститут».
Дата реєстрації
2025-02-17
Додано/оновлено в НРАТ
2025-02-17 / 2026-07-01
