Нанотехнолог РУДН создал модификатор асфальта из старых шин и каучука

Автомобильные шины можно переработать для вторичного использования. Например, добавление резиновой крошки увеличивает срок службы асфальта. Обычно шины измельчают до частиц размером в несколько миллиметров. Дальнейшее измельчение слишком энергозатратно. Однако появился новый способ — высокотемпературное сдвиговое измельчение. Оно проходит с помощью роторного диспергатора. Суть его работы заключается в сильном сжатии (20-30 мегапаскаль), в результате которого материал растрескивается и разрушается. Одновременно резина нагревается до температур, близких к девулканизации. Получается порошок, который потом резко охлаждают. Чтобы повысить эффективность процесса, ученые добавляют к резине другие полимеры.

«Среди всех возможных применений резиновой крошки из изношенных шин самый интересный — использование в дорожном покрытии. Резиновая крошка как модификатор битума и асфальтобетонных смесей увеличивает срок их службы и имеет большой потенциал в дорожной промышленности. Это объединяет проблемы утилизации использованных шин и повышения долговечности дорог. Таким образом можно сократить потребление первичных природных ресурсов», — Александр Вечер, кандидат биологических наук, заместитель директора НОЦ «Нанотехнологии» РУДН.

Нанотехнологи приготовили резиновую крошку из автомобильных шин, а затем на роторном диспергаторе измельчили ее в порошок вместе с бутадиен-стирольным каучуком. Порошок добавили в горячий битум, нагретый до температуры 120-180℃, и перемешивали в течение 1-40 минут. Такой подход называется «сухим» способом приготовления. Имеется в виду, что сухой порошок добавляют в смесь прямо во время приготовления, а не на отдельном технологическом этапе.

Нанотехнологи РУДН изучили частицы резины до и после их взаимодействия с горячим битумом с помощью сканирующей электронной микроскопии. Измельчение вместе с бутадиен-стирольным каучуком приводит к формированию внешне однородных гибридных частиц. Через минуту перемешивания в горячем битуме крупинки порошка расщепляются на части размером 100-200 нанометров. Такое быстрое расщепление, вероятно, происходит из-за того, что битум проникает в поры частиц и вызывает разбухание в разных направлениях. С увеличением времени перемешивания в горячем битуме не наблюдается полный распад частиц. Напротив, заметна тенденция к образованию гелеподобных структур.

«Учитывая, что одна минута перемешивания соответствует технологии получения различных асфальтобетонных смесей, можно рекомендовать использовать порошки-добавки „сухим“ способом, то есть вводить в асфальтобетонную смесь во время ее производства. Это будет более экономично. В дальнейших исследованиях мы проведем реологические исследования битума с модификаторами», — Александр Вечер.

Результаты опубликованы в журнале Polymers.