Effect of carbon nanotubes on the structure and selected properties of polymer-bitumen binders

• Autorzy: Bieliatynskyi Andrii , Bakulich Olena , Trachevskyi Viacheslav , Ta Mingyang

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2024.10.1

Warianty tytułu

PL

Wpływ nanorurek węglowych na strukturę i wybrane właściwości lepiszczy polimerowo-bitumicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The effect of CNTs on the structure, rheological and mechanical properties of polymer-bitumen binders (PBB) was investigated. CNTs were obtained by pyrolysis of acetylene, toluene, dichloromethane, acetonitrile and a mixture of carbon disulfide and dichloromethane. Transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy and thermal analysis (DSC, TGA) were used to characterize CNTs. It was proven that CNTs stabilize PBBs, slowing down the degradation processes. Compared to the reference sample, the use of CNTs resulted in a slight decrease in both the tensile strength of the asphalt after 3 h of heating at 20°C (4%) and the compressive strength at 50°C (3%).

PL

Zbadano wpływ CNT na strukturę, właściwości reologiczne i mechaniczne lepiszczy polimerowo-bitumicznych (PBB). CNT otrzymano w wyniku pirolizy acetylenu, toluenu, dichlorometanu, acetonitrylu oraz mieszaniny disiarczku węgla i dichlorometanu. Do charakterystyki CNT zastosowano transmisyjną mikroskopię elektronową (TEM), dyfrakcję rentgenowską (XRD), spektroskopię Ramana oraz analizę termiczną (DSC, TGA). Wykazano, że CNT stabilizują PBB, spowalniając procesy degradacji. W porównaniu z próbką odniesienia zastosowanie CNT skutkowało niewielkim zmniejszeniem zarówno wytrzymałości na rozciąganie asfaltu po 3 h ogrzewania w temperaturze 20°C (4%), jak i wytrzymałości na ściskanie w temperaturze 50°C (3%).

Słowa kluczowe

EN

composite; chemical composition; nanomaterials; modifier; asphaltenes

PL

kompozyt; skład chemiczny; nanomateriały; modyfikator; asfalteny

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 69, nr 10
• Strony: 539--557
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Bieliatynskyi Andrii

• School of Civil Engineering, North Minzu University, 750021, 204 Wenchang Road, Yinchuan, NingXia, P.R. China

• https://orcid.org/0000-0002-2158-512X

autor

Bakulich Olena

• Faculty of Management, Logistic and Tourism, National Transport University, 01010, 1 Mykhailo Omelianovych-Pavlenko Str., Kyiv, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0002-5700-0576

autor

Trachevskyi Viacheslav

• Institute of Macromolecular Chemistry, National Academy of Sciences of Ukraine 02155, 48 Kharkivske Hwy, Kyiv, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0002-3916-9116

autor

Ta Mingyang

• School of Civil Engineering, North Minzu University, 750021, 204 Wenchang Road, Yinchuan, NingXia, P.R. China

• https://orcid.org/0000-0003-4283-6554

Bibliografia

• [1] Bunsell A.R., Renard J.: “Fundamentals of fiber reinforced composite materials”, CRC Press, Boca Raton, 2005.
• [2] Krayushkina K., Khymeryk T., Bieliatynskyi A.: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 2019, 708, 012088. https://doi.org/10.1088/1757-899X/708/1/012088
• [3] Yang S., Bieliatynskyi A., Trachevskyi V. et al.: International Journal of Concrete Structures and Materials 2023, 17(1), 50. https://doi.org/10.1186/s40069-023-00601-8
• [4] Fernandez G.R.: Cemento e Hormigon 1976, 47(506), 415.
• [5] Sarde B., Patil Y.D.: Materials Today: Proceedings 2019, 18(7), 3780. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.07.316
• [6] Hsissou R., Benhiba F., Echihi S. et al.: Chemical Data Collections 2021, 31, 100619. https://doi.org/10.1016/j.cdc.2020.100619
• [7] Beaudoin J.J.: “Handbook of fiber-reinforced concrete: Principles, properties, developments and applications”, William Andrew, New York, 1990.
• [8] Bhudolia S.K., Perrotey P. G., Joshi, S.C. et al.: Polymers 2021, 13(23), 4093. https://doi.org/10.3390/polym13234093
• [9] Dharmalingam A.S., Hemmer J., Lectez A.S. et al.: Composites Part B: Engineering 2018, 148, 235. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.05.001
• [10] Mei M., Sun L., He Y. et al.: Composites Communications 2021, 23, 100545. https://doi.org/10.1016/j.coco.2020.100545
• [11] Yang S., Bieliatynskyi A., Pershakov V. et al.: Journal of Polymer Engineering 2022, 42(5), 458. https://doi.org/10.1515/polyeng-2021-0345
• [12] Coutandin S., Wurba A., Luft A. et al.: Materials Science and Engineering Technology 2019, 50(12), 1573. https://doi.org/10.1002/mawe.201900074
• [13] Bieliatynskyi A., Yang S., Pershakov V. et al.: European Journal of Environmental and Civil Engineering 2023, 27(5), 2070. https://doi.org/10.1080/19648189.2022.2110160
• [14] Wei K., Liang D., Mei M. et al.: International Journal of Applied Mechanics 2018, 10(10), 1850111. https://doi.org/10.1142/S1758825118501119
• [15] Bhudolia S.K., Gohel G., Leong K.F. et al.: Composites Part B: Engineering 2020, 203, 108480. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2020.108480
• [16] Hsissou R., Seghiri R., Benzekri Z. et al.: Composite Structures 2021, 262, 113640. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2021.113640
• [17] Polacco G., Stastna J., Biondi D. et al.: Current Opinion in Colloid and Interface Science 2006, 11(4), 230.
• [18] Zolotarev V.A.: “Properties of bitumen modified with SBS polymers”, Kharkiv National Automobile and Highway University, Kharkiv, 2006.
• [19] Asphalt Institute and Eurobitume: “The bitumen industry – a global perspective”, Asphalt Institute, Lexington, Eurobitume, Brussels, 2011.
• [20] Becker Y., Mendez M.P., Rodriguez Y.: Vision Technological 2001, 9(1), 39.
• [21] Wei K., Liang D., Mei M. et al.: Composites Part B: Engineering 2019, 158, 1. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.09.038
• [22] Zolotarev V.A., Bratchun V.I.: “Modified bitumen binders, special bitumen and bitumen with additives in road construction”, Kharkiv National Automobile and Highway University, Kharkiv, 2003.
• [23] Wei K., Liang D., Mei M. et al.: Composites Part B: Engineering 2019, 166, 221. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.11.143
• [24] Mendikute J., Plazaola J., Baskaran M. et al.: Composites Part B: Engineering 2021, 221, 108973. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2021.108973
• [25] Krayushkina K., Prentkovskis O., Bieliatynskyi A. et al.: Transport 2012, 27(2), 129. https://doi.org/10.3846/16484142.2012.690093
• [26] Takemura K.: “Some properties of concrete using crushed stone pust as fine aggregate” in “The Cement Association of Japan 13th General Meeting Technical Session”, (editor Takemura K.), YI Review, Tokyo 2004, p. 81.
• [27] Zhang S., Pelligra C.I., Feng X. et al.: Advanced Materials 2018, 30(18), 1705794, https://doi.org/10.1002/adma.201705794
• [28] Bieliatynskyi A., Yang S., Pershakov V. et al.: Science and Engineering of Composite Materials 2022, 29(1), 227. https://doi.org/10.1515/secm-2022-0018
• [29] https://online.budstandart.com/catalog/doc-page.html?id_doc=4674 (access date 17.03.2024)
• [30] https://online.budstandart.com/catalog/doc-page.html?id_doc=84291 (access date 17.03.2024)
• [31] Grace N.F., Singh S.B.: ACI Structural Journal 2005, 102(1), 40.
• [32] Krayushkina K., Prentkovskis O., Bieliatynskyi A. et al.: The Baltic Journal of Road and Bridge Engineering 2016, 11(1), 77. https://doi.org/10.3846/bjrbe.2016.09

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).