Borracha

Scientific Reports volume 6, Artigo número: 18882 (2016) Citar este artigo

2353 acessos

22 citações

Detalhes das métricas

Este artigo relata a fácil preparação, desempenho mecânico e viscoelasticidade linear de compósitos epóxi asfálticos semelhantes a borracha (EACs) curados com polieteramina com diferentes teores de asfalto. Em comparação com EACs anteriores preparados por meio de reações químicas complexas e cura demorada em alta temperatura, os EACs relatados aqui foram obtidos usando uma polieteramina bifuncional compatível e um processo físico simples de co-mistura, o que torna os EACs viavelmente escaláveis ​​para produção a um custo menor. Os EACs foram curados por 1 h a 160 °C e 3 dias a 60 °C; portanto, esses compostos podem ser abertos ao tráfego imediatamente. Os EACs têm uma estabilidade de temperatura muito maior do que os compósitos asfálticos modificados com polímeros termoplásticos comuns de -30 °C a 120 °C, mas seus módulos de cisalhamento complexos em temperaturas mais altas diminuem ligeiramente em vez de permanecerem constantes quando as temperaturas são superiores a 80 °C, especialmente para os compósitos com maior teor asfáltico; isto é, esses compósitos são quase termoendurecíveis. Os gráficos Wicket ilustram que os EACs relatados aqui são materiais termorreológicos simples e as curvas mestras são construídas e bem ajustadas por funções do modelo sigmoidal logístico generalizado. Esta pesquisa fornece um método fácil e de baixo custo para a preparação de EACs curados com polieteramina que podem ser abertos ao tráfego imediatamente e o conceito de quase-termoendurecível pode facilitar o desenvolvimento de EACs mais baratos para aplicações avançadas.

O asfalto tem sido utilizado para pavimentar estradas há centenas de anos, devido às suas propriedades adesivas e impermeáveis ​​e à sua capacidade de ser produzido em grandes quantidades1. Sendo um material viscoelástico típico, o asfalto flui a temperaturas mais elevadas e torna-se frágil a temperaturas mais baixas. Para reduzir sua suscetibilidade térmica, têm sido empregadas co-misturas físicas e modificações químicas. Os modificadores físicos incluem estireno-butadieno-estireno (SBS), polipropileno, polietileno, nanomateriais e fibras. Enxofre, anidrido maleico e ácidos dicarboxílicos, ácido polifosfórico, resina epóxi, tioureia e outros polímeros SB/SBS funcionalizados foram reagidos com o ingrediente ativo do asfalto para melhorar quimicamente o desempenho de pavimentação do asfalto2,3,4,5,6,7, 8. Embora estes métodos tenham melhorado até certo ponto o desempenho da pavimentação do asfalto, actualmente não conseguem satisfazer as exigências rigorosas de volumes de tráfego superiores devido à sua natureza termoplástica; portanto, os compósitos asfálticos epóxi termoendurecíveis (EACs) têm sido considerados a melhor escolha para melhorar a durabilidade de estradas movimentadas9,10,11.

Normalmente, os EACs são sistemas de dois componentes que resultam da reação do asfalto com agentes de cura (componente A) com resinas epóxi (componente B). De acordo com seus agentes de cura, os EACs são categorizados como sistemas aminados ou sistemas ácidos9,12,13,14,15. As condições típicas de cura em laboratório de um sistema EAC ácido são 4 horas a 120 °C; entretanto, no local de pavimentação onde o EAC está exposto à atmosfera, as temperaturas não podem ser mantidas em 120 °C por mais de 1 h durante o processo de pavimentação; consequentemente, para alcançar um desempenho equivalente ao do laboratório, de acordo com a equação empírica de Arrhenius da teoria da taxa de reação química, os locais pavimentados através dos sistemas EAC ácidos devem ser mantidos naturalmente no alto verão por cerca de 45 dias16,17,18, 19,20,21. Um processo de construção típico é mostrado na Figura 1. Além disso, tanto os sistemas de amina quanto de agente de cura ácido são preparados através de rotas de síntese complexas ou utilizam matérias-primas indisponíveis, o que aumenta muito os custos . Yin et al. relataram EACs curados por amina alifática (octadecilamina, CH3(CH2)16CH2NH2) por 1 h a 150 °C e 3d a 60 °C25. Sem dúvida, esta é uma abordagem promissora para o desenvolvimento de EACs capazes de serem abertos ao tráfego imediatamente. Ainda assim, a fraca compatibilidade entre a octadecilamina, o asfalto e a resina epóxi restringe o teor de asfalto a 40,0 g por 100,0 g de resina epóxi, o que resulta num custo mais elevado.