Изучение влияния наполнителей на свойства термопластич- ной дорожной разметки

М. И. Шакуров, И. И. Харисов, Р. М. Гарипов

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ НАПОЛНИТЕЛЕЙ НА СВОЙСТВА ТЕРМОПЛАСТИЧНОЙ ДОРОЖНОЙ РАЗМЕТКИ

Ключевые слова: термопластик, нефтеполимерная смола, дорожная разметка,

наполнители, стеклошарики.

Существенную роль в организации дорожного движения играет дорожная разметка, с помощью которой достигается значительное повышение безопасности дорожного движения. В данной работе представлено влияние наполнителей на свойства термопластика.

Keywords: thermoplastic, petropolymeric resin, road marking, fillers, glassballs.

The essential role in organization of traffic is played by road marking with the help of which substantial increase of traffic safety can be reached. Fillers influence on properties of thermoplastic is presented in this work.

Существенную роль в организации дорожного движения играет дорожная разметка, с помощью которой достигается значительное повышение безопасности движения. На сегодняшний день для нанесения дорожной разметки используются спрей-пластики, термопластики, холодные пластики и разметочные эмали [1]. Наиболее перспективными разметочным материалом для дорожного полотна являются термопластики. Термопластики (ТП) - это полимерные многокомпонентные композиционные материалы. Для обеспечения большей эксплуатационной долговечности разметочного материала необходимо определенное соотношение величин ударопрочности, эластичности и адгезии. Оно достигается введением в состав ТП оптимальных количеств полимера, пластификатора, других добавок, обеспечивающих сохранность формы, и каучуков, повышающих стойкость к ударным воздействиям [2].

Выпускаемые промышленностью ТП являются перенаполненными композиционными материалами. Свойства таких композиций в большей степени определяются меж-фазным взаимодействием полимерной части и твердой поверхностью наполнителей. В настоящее время в литературе нет сведений об использовании в составах ТП наполнителей с модифицированной поверхностью, поэтому представляет интерес изучение свойств термопластичных композиций, содержащие аппретированные наполнители.

Основным методом производства ТП является сухое смешение входящих в него компонентов. При этом связующее и используемый пластификатор загружаются в смеситель в виде кусочков размером от 1 до 20 мм, а основные компоненты являются мелкодисперсными. Смешение приводит к равномерному распределению связующего и пластификатора в минеральных наполнителях и пигменте, но в то же время система остается гетерогенной (т.е. неоднородной) по своему составу. В данной работе ТП получали сухим смешением вручную в емкости объемом 200 мл в течение 5 мин.

Нами были получены ТП, содержащие в своем составе в качестве связующего нефтеполимерную смолу, модификатора полиэтиленовую воск, а также касторовое масло, диоксид титана, кальцит и стеклянные шарики. Для изучения влияния аппрети-

рованного наполнителя на свойства ТП, была произведена замена им определенной части кальцита (табл.1). В качестве аппретированного наполнителя нами был использован наполнитель БПЬопё 600 ТБТ, представляющий собой ультратонкую кристобалитовую муку, имеющую обработанную метилсиланом поверхность.

Таблица 1 - Рецептура ТП

Номер рецептуры 1 2 3 4 5 6

НПС 10 10 10 10 10 10

ПЭ воск 1 1 1 1 1 1

Касторовое масло 3 3 3 3 3 3

Диоксид титана 5 5 5 5 5 5

Кальцит 51 50 48 46 38,25 25,5

Аппретированный наполнитель 0 1 3 5 12,75 25,5

Стеклянные шарики 30 30 30 30 30 30

У полученных композиций были определены ряд эксплуатационных свойств. Нагрев ТП проводили следующим образом. Термопластик в виде сухого порошка, помещенный в фарфоровую чашу, предварительно нагревали около 30 минут в сушильном шкафу при температуре 150-160 0С. Затем ТП при постоянном перемешивании догревали на электроплитке до Т=180-200 0С до однородной массы.

В заранее нагретую металлическую воронку, имеющую закрытое сопло диаметром 10 мм, наливали расплавленный ТП. Затем открывали сопло и давали течь расплаву в течении 10 секунд и определяли текучесть ТП [3], остатками расплавленного ТП из фарфоровой чаши заполняли прогретые кольца для определения температуры размягчения методом кольца и шара [3].

После вытекания расплава ТП из воронки определяли время отверждения ТП [3], после чего полученные образцы использовались для измерения коэффициента яркости и блеска с использованием блескомера БФ 5-45/0/45[3]. Затем с использованием тех же образцов определяли водопоглощение [3].

На рис. 1 приведена зависимость влияния количества наполнителя БПЬопё 600 ТБТ на текучесть расплава ТП. Видно, что введенный наполнитель существенно влияет на текучесть композиции. При введении ультратонких наполнителей в небольших количествах (1 мас. %) вначале происходит некоторое увеличение текучести расплава, а затем текучесть уменьшается и при содержании 25,5 мас.% композиция при данных условиях перестает течь. Такой рост вязкости может быть объяснен образованием сильных связей между связующим и твердой поверхностью наполнителя.

На рис. 2 показано влияние количества наполнителя БПЬопё 600 ТБТ на температуру размягчения ТП. Показано, что введение незначительного количества аппретированного наполнителя значительно увеличивает температуру размягчения ТП. Это способствует увеличению срока службы дорожной термопластичной разметки. Это, вероятно, так же объясняется увеличением межфазного взаимодействия за счет аппретирования.

Рис. 1 - Влияние количества наполнителя ЗПЪоисС 600 TST на текучесть расплава ТП

Рис. 2 - Влияние количества наполнителя ЗПЬоиС 600 ТЗТ на температуру размягчения ТП

В таблице 2 приведены некоторые эксплуатационные свойства разработанных ТП. Видно, что введение 1 мас. % аппретированного наполнителя приводит к повышению коэффициента яркости, однако при этом происходит некоторый рост водопоглощения. Увеличение содержания наполнителя БПЬопё 600 ТБТ не оказывает влияния на время отверждения.

Таблица 2 - Эксплуатационные свойства термопластиков

Содержание наполнителя Silbond 600 ТЭТ, мас. % 0 1 3 5 12,75 22,5

Текучесть расплава, г/с 1,85 2,46 1,86 1,34 1,07 0

Т 0С I разм, ^ 105 110 115 120 125 >125

Время отверждения, мин 6 6 6 6 6 6

Водопоглощение, % 0,00231 0,00391 0,00588 0,00816 0,00964 -

Коэффициент яркости 0,84 0,9314 0,84 0,8314 0,75 -

Блеск 0,16 0,187 0,144 0,134 0,63 -

В таблице 3 приведено сравнение эксплуатационных свойств разработанного термопластика, содержащего 1 мас. % наполнителя БПЬопё 600 ТБТ с выпускаемыми ООО «Оливик» и ЗАО «Технопласт» (г. Москва). Видно, что разработанный состав превосходит промышленные аналоги практически по всем измеренным эксплуатационным свойствам.

Таблица 3 - Сравнительная характеристика термопластиков

Свойства Нормативные требования Предла- гаемый ТП ТП «Автограф»

Текучесть расплава, г/с Не более 15 2,46 - Не менее 4

Т 0С I разм, ^ Не менее 85 110 92 95

Время отверждения, мин Не более 20 6 10 7

Водопоглощение, % Не более 0,01 0,00391 0,02 -

Коэффициент яркости Не менее 0,6 0,9314 0,75 0,75

Блеск Не более 10 0,187 - -

Таким образом, разработанные составы термопластиков с использованием аппретированного наполнителя показали, что по многим показателям они отвечают предъявленным им требованиям и превосходят свойства термопластиков выпускаемых промышленностью.

Литература

1. Костова, Н.З. Новые стандарты и материалы для разметки дорог/Н.З.Костова, В.М.Юмашев // Труды Союздорнии. - М., 2007. - Выпуск 209. -119с.

2. Хацкин, В.Л. Регулирование эксплуатационной долговечности термопластиков/В.Л. Хацкин// Труды Союздорнии.-М., 2005.- Выпуск 206. - 148 с.

3. Методические рекомендации по выбору и применению материалов для разметки автомобильных дорог/редактор Ж. Иноземцева;- М.: ФГУП Союздорнии, 2002. - 42 с

© М. И. Шакуров - 1984 асп. каф. технологии переработки пластмасс и композиционных материалов КГТУ, kzn-mrt@mail.ru; И. И. Харисов - студ. КГТУ; Р. М. Гарипов - д-р хим. наук, проф. каф. технологии переработки пластмасс и композиционных материалов КГТУ,

rugaripov@rambler.ru.