Використання відходів поліетилентерефталату в якості модифікаторів для бітумних систем

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.257782

Ключові слова:

ПЕТ-відходи, тверді побутові відходи, бітумне в'яжуче, полімермодифікований бітум, зелена хімія

Анотація

У роботі вивчалася придатність відходів поліетилентерефталу (ПЕТ) для альтернативної модифікації бітуму та зменшення накопичення відходів. Досліджували хімічну структуру та фізичні властивості модифікованого бітуму з різним вмістом ПЕТ-флексів від 2 до 10 %. Вплив вмісту ПЕТ-відходів на бітумні системи було проаналізовано за допомогою ІЧ- та 1Н ЯМР-спектроскопії, диференціального термічного (ДТА) і термогравіметричного (ТГА) аналізу. Вивчення зміни мікроструктури в результаті модифікації бітуму проводили з використанням атомно-силової мікроскопії (АСМ). Встановлено закономірності зміни структурно-групового складу бітумних в'яжучих після їхньої модифікації ПЕТ-відходами. Відзначається, що хімічна взаємодія вихідного бітуму з ПЕТ-флексами відбувається за рахунок утворення асоціативних зв'язків між кисневмісними компонентами модифікатора і бітумом.

Вплив модифікатора на фізико-механічні властивості оцінювали стандартними методами (пенетрація, розтяжність і температура розм'якшення). Виходячи з фізико-механічних властивостей бітуму, таких як глибина проникнення голки (пенетрація), пластичність і температура розм'якшення, було встановлено, що оптимальне дозування ПЕТ-відходів з точки зору характеристик асфальтового в'яжучого становить 3 %. Встановлено, що ПЕТ-відходи та вихідний бітум взаємодіють як на хімічному, так і на фізичному рівнях і можуть розглядатися в якості підходящої альтернативи для зміни властивостей бітумних в'яжучих. Таким чином, отримані зразки модифікованих бітумних в'яжучих мають покращені фізико-механічні властивості, що дозволяє отримувати на їх основі високоміцні асфальтобетонні покриття.

Біографії авторів

Gulzat Aitkaliyeva, Satbayev University

PhD

Department of Geology, Oil and Mining

Madeniyet Yelubay, Toraighyrov University

Candidate of Science (Catalysis), Associate Professor

Department of Chemistry and Chemical Technology

Dana Yerzhanova, Satbayev University

PhD Student

Department of Geology, Oil and Mining

Aiganym Ismailova, International Educational Corporation

PhD, Associate Professor

Department of Building Technologies, Infrastructure and Management

Sofya Massakbayeva, Toraighyrov University

Candidate of Science, Professor

Department of Chemistry and Chemical Technology

Посилання

  1. Geyer, R., Jambeck, J. R., Law, K. L. (2017). Production, use, and fate of all plastics ever made. Science Advances, 3 (7). doi: https://doi.org/10.1126/sciadv.1700782
  2. Sharma, R., Bansal, P. P. (2016). Use of different forms of waste plastic in concrete – a review. Journal of Cleaner Production, 112, 473–482. doi: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.08.042
  3. Demarteau, J., Olazabal, I., Jehanno, C., Sardon, H. (2020). Aminolytic upcycling of poly (ethylene terephthalate) wastes using a thermally-stable organocatalyst. Polymer Chemistry, 11 (30), 4875–4882. doi: https://doi.org/10.1039/d0py00067a
  4. Andrady, A. L. (2011). Microplastics in the marine environment. Marine Pollution Bulletin, 62 (8), 1596–1605. doi: https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2011.05.030
  5. Rorrer, N. A., Nicholson, S., Carpenter, A., Biddy, M. J., Grundl, N. J., Beckham, G. T. (2019). Combining Reclaimed PET with Bio-based Monomers Enables Plastics Upcycling. Joule, 3 (4), 1006–1027. doi: https://doi.org/10.1016/j.joule.2019.01.018
  6. Kárpáti, L., Fogarassy, F., Kovácsik, D., Vargha, V. (2019). One-Pot Depolymerization and Polycondensation of PET Based Random Oligo- and Polyesters. Journal of Polymers and the Environment, 27 (10), 2167–2181. doi: https://doi.org/10.1007/s10924-019-01490-3
  7. Nguyet Thi Ho, L., Minh Ngo, D., Cho, J., Jung, H. M. (2018). Enhanced catalytic glycolysis conditions for chemical recycling of glycol-modified poly(ethylene terephthalate). Polymer Degradation and Stability, 155, 15–21. doi: https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2018.07.003
  8. Merkel, D. R., Kuang, W., Malhotra, D., Petrossian, G., Zhong, L., Simmons, K. L. et. al. (2020). Waste PET Chemical Processing to Terephthalic Amides and Their Effect on Asphalt Performance. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 8 (14), 5615–5625. doi: https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.0c00036
  9. Dweik, H. S., Ziara, M. M., Hadidoun, M. S. (2008). Enhancing Concrete Strength and Thermal Insulation Using Thermoset Plastic Waste. International Journal of Polymeric Materials and Polymeric Biomaterials, 57 (7), 635–656. doi: https://doi.org/10.1080/00914030701551089
  10. Panyakapo, P., Panyakapo, M. (2008). Reuse of thermosetting plastic waste for lightweight concrete. Waste Management, 28 (9), 1581–1588. doi: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2007.08.006
  11. Kociołek-Balawejder, E. (2013). PET czyli poli(tereftalan etylenu) produkcja, zastosowanie, recykling.
  12. Saikia, N., de Brito, J. (2012). Use of plastic waste as aggregate in cement mortar and concrete preparation: A review. Construction and Building Materials, 34, 385–401. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.02.066
  13. Jailani, N., Ibrahim, A. N. H., Rahim, A., Abdul Hassan, N., Md. Yusoff, N. I. (2021). Chemical and physical properties of poly (lactic) acid modified bitumen. Ain Shams Engineering Journal, 12 (3), 2631–2642. doi: https://doi.org/10.1016/j.asej.2021.03.004
  14. Aitkaliyeva, G. S., Yelubay, M. A., Ismailova, A. B., Yerzhanova, D. S., Massakbayeva, S. R. (2022). Polymeric modifiers for bituminous binders. Bulletin of Kazakh Leading Academy of Architecture and Construction, 83 (1), 98–106. doi: https://doi.org/10.51488/1680-080x/2022.1-02
  15. Han, Z., Wang, Y., Wang, J., Wang, S., Zhuang, H., Liu, J. et. al. (2018). Preparation of Hybrid Nanoparticle Nucleating Agents and Their Effects on the Crystallization Behavior of Poly(ethylene terephthalate). Materials, 11 (4), 587. doi: https://doi.org/10.3390/ma11040587
  16. Polacco, G., Stastna, J., Biondi, D., Zanzotto, L. (2006). Relation between polymer architecture and nonlinear viscoelastic behavior of modified asphalts. Current Opinion in Colloid & Interface Science, 11 (4), 230–245. doi: https://doi.org/10.1016/j.cocis.2006.09.001
  17. Du, C., Liu, P., Ganchev, K., Lu, G., Oeser, M. (2021). Influence of microstructure evolution of bitumen on its micromechanical property by finite element simulation. Construction and Building Materials, 293, 123522. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.123522
  18. Chacón-Patiño, M. L., Smith, D. F., Hendrickson, C. L., Marshall, A. G., Rodgers, R. P. (2020). Advances in Asphaltene Petroleomics. Part 4. Compositional Trends of Solubility Subfractions Reveal that Polyfunctional Oxygen-Containing Compounds Drive Asphaltene Chemistry. Energy & Fuels, 34 (3), 3013–3030. doi: https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.9b04288
  19. Appiah, J. K., Berko-Boateng, V. N., Tagbor, T. A. (2017). Use of waste plastic materials for road construction in Ghana. Case Studies in Construction Materials, 6, 1–7. doi: https://doi.org/10.1016/j.cscm.2016.11.001
  20. Sengoz, B., Topal, A., Isikyakar, G. (2009). Morphology and image analysis of polymer modified bitumens. Construction and Building Materials, 23 (5), 1986–1992. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2008.08.020

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-06-30

Як цитувати

Aitkaliyeva, G., Yelubay, M., Yerzhanova, D., Ismailova, A., & Massakbayeva, S. (2022). Використання відходів поліетилентерефталату в якості модифікаторів для бітумних систем . Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(6(117), 6–13. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.257782

Номер

Том 3 № 6(117) (2022): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Gulzat Aitkaliyeva, Madeniyet Yelubay, Dana Yerzhanova, Aiganym Ismailova, Sofya Massakbayeva

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.