Caoutchouc

Scientific Reports volume 6, Numéro d'article : 18882 (2016) Citer cet article

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Cet article rend compte de la préparation facile, des performances mécaniques et de la viscoélasticité linéaire de composites d'asphalte époxy (EAC) de type caoutchouc durcis par polyétheramine avec différentes teneurs en asphalte. Par rapport aux EAC précédents préparés via des réactions chimiques complexes et un durcissement à haute température fastidieux, les EAC rapportés ici ont été obtenus en utilisant une polyétheramine bifonctionnelle compatible et un processus de co-mélange physique simple, qui rendent les EAC potentiellement évolutifs pour la production. à moindre coût. Les EAC ont été durcis pendant 1 h à 160 °C et 3 jours à 60 °C ; par conséquent, ces composites peuvent être ouverts à la circulation immédiatement. Les EAC ont une bien plus grande stabilité en température que les composites d'asphalte modifiés aux polymères thermoplastiques courants de -30 °C à 120 °C, mais leurs modules de cisaillement complexes à des températures plus élevées diminuent légèrement au lieu de rester constants lorsque les températures sont supérieures à 80 °C, en particulier pour les composites à plus forte teneur en asphalte ; c'est-à-dire que ces composites sont quasi-thermodurcissables. Les diagrammes de guichet illustrent que les EAC rapportés ici sont des matériaux thermorhéologiques simples et que les courbes principales sont construites et bien ajustées par des fonctions de modèle sigmoïdal logistique généralisé. Cette recherche fournit une méthode simple et peu coûteuse pour la préparation de EAC durcis à la polyétheramine qui peuvent être immédiatement ouverts au trafic et le concept de quasi-thermodurcissable peut faciliter le développement de EAC moins chers pour des applications avancées.

L'asphalte est utilisé pour paver les routes depuis des centaines d'années, en raison de ses propriétés adhésives et imperméables et de sa capacité à être produit en grandes quantités1. En tant que matériau viscoélastique typique, l’asphalte s’écoule à des températures plus élevées et devient cassant à des températures plus basses. Pour réduire sa susceptibilité thermique, des co-mélanges physiques et des modifications chimiques ont été utilisés. Les modificateurs physiques comprennent le styrène-butadiène-styrène (SBS), le polypropylène, le polyéthylène, les nanomatériaux et les fibres. Le soufre, l'anhydride maléique et les acides dicarboxyliques, l'acide polyphosphorique, la résine époxy, la thiourée et d'autres polymères SB/SBS fonctionnalisés ont réagi avec l'ingrédient actif de l'asphalte pour améliorer chimiquement les performances de pavage de l'asphalte2,3,4,5,6,7, 8. Bien que ces méthodes aient amélioré dans une certaine mesure les performances de revêtement de l'asphalte, elles ne peuvent actuellement pas répondre aux exigences rigoureuses de volumes de trafic supérieurs en raison de leur nature thermoplastique ; par conséquent, les composites d’asphalte époxy thermodurcissables (EAC) sont considérés comme un meilleur choix pour améliorer la durabilité des routes très fréquentées9,10,11.

Généralement, les EAC sont des systèmes à deux composants résultant de la réaction de l'asphalte avec des agents de cure (composant A) avec des résines époxy (composant B). Selon leurs agents de durcissement, les EAC sont classés en systèmes aminés ou en systèmes acides9,12,13,14,15. Les conditions typiques de durcissement en laboratoire d'un système EAC acide sont de 4 h à 120 °C ; cependant, sur le chantier de pavage où l'EAC est exposé à l'atmosphère, les températures ne peuvent pas être maintenues à 120 °C pendant plus d'une heure pendant le processus de pavage ; par conséquent, pour obtenir une performance équivalente à celle du laboratoire, selon l'équation empirique d'Arrhenius de la théorie de la vitesse de réaction chimique, les sites pavés via les systèmes EAC acides devraient être entretenus naturellement en plein été pendant environ 45 jours16,17,18, 19,20,21. Un processus de construction typique est illustré à la figure 1. De plus, les systèmes d'agents de durcissement à base d'amine et d'acide sont préparés par des voies de synthèse complexes ou utilisent des matières premières indisponibles, ce qui augmente considérablement les coûts12,22,23,24. Yin et coll. ont signalé des EAC durcis par une amine aliphatique (octadécylamine, CH3(CH2)16CH2NH2) pendant 1 h à 150 °C et 3 jours à 60 °C25. Il s’agit sans aucun doute d’une approche prometteuse pour le développement d’EAC capables d’être immédiatement ouvertes à la circulation. Cependant, la mauvaise compatibilité entre l'octadécylamine, l'asphalte et la résine époxy limite la teneur en asphalte à 40,0 g pour 100,0 g de résine époxy, ce qui entraîne un coût plus élevé.