На правах рукописи

ГЛАДИЙ ЕВГЕНИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ВТОРИЧНЫЕ ПРОДУКТЫ ПРОИЗВОДСТВА ИЗОПРЕНА В

КАЧЕСТВЕ МОДИФИКАТОРОВ БИТУМНЫХ ЭМУЛЬСИЙ

02.00.13 – Нефтехимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Казань – 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Казанский государственный технологический университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Кемалов Алим Фейзрахманович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Зиятдинов Азат Шаймуллович кандидат технических наук Чекашов Анатолий Аликович

Ведущая организация: ОАО «НИИНефтепромхим», г. Казань

Защита состоится «3» декабря 2009 г. в «14» часов на заседании диссертационного совета Д 212.080.05 при ГОУ ВПО «Казанский государственный технологический университет» по адресу: 420015 г. Казань, ул. К. Маркса, 68, зал заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технологического университета.

Автореферат разослан «» ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат химических наук Потапова М. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. К настоящему моменту важнейшими задачами нефтепереработки и нефтехимии является обеспечение глубокой переработки тяжелого нефтяного сырья (ТНО) и рационального использования отходов и вторичных продуктов нефтехимии. Одним из направлений эффективного использования многотоннажного и вместе с тем дефицитного вяжущего материала как битум, является широкое внедрение в практику дорожного и гражданского строительства эмульсий битума в воде.

В решении задач по созданию передовых технологий производства битумных эмульсий (БЭ) в последнее время стали широко применяться и продукты ряда нефтехимических производств. В этом аспекте представляют интерес вторичные продукты одностадийного синтеза изопрена (ВПОСИ), не находящие к настоящему времени рационального использования. Исходя из анализа химического состава ВПОСИ, можно было предполагать, что использование их в технологии производства БЭ будет способствовать получению продукта с заданными свойствами. В связи с этим, исследования, направленные на использование ВПОСИ в качестве модификатора БЭ, является актуальными.

Представленная диссертационная работа выполнена в соответствии с планом важнейших научно-исследовательских работ Казанского государственного технологического университета, которые формировались в рамках научного направления «Создание научных основ и разработка новых высокоэффективных технологий в химии и нефтехимии» (ГР № 01.2003.10099); приоритетного направления развития науки, технологий и техники в РФ «Новые материалы и химические технологии», утвержденной Президентом РФ 30 марта 2002 г. № Пр. – 577; национальной программы совершенствования и развития сети автомобильных дорог России на период до 2010 г. «Дороги России XXI века», а так же в соответствии с государственным контрактом № 6663р/9192 от 23 марта 2009 года Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере РФ.

Цель работы и основные задачи исследования. Целью работы является разработка модифицированных битумных эмульсий для дорожного строительства, с использованием вторичных продуктов синтеза изопрена.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

изучить влияние ВПОСИ на технические свойства битумных эмульсий;

изучить закономерности влияния ВПОСИ на изменения структурногруппового и химического состава битумных эмульсий;

дать оценку качественным характеристикам битумов после распада эмульсий на соответствие техническим нормативам;

на основе ЯМР исследований изучить взаимосвязь структурнодинамических параметров с характеристиками эмульсий, в том числе с участием вторичных продуктов;

предложить принципиальную технологическую схему производства битумных эмульсий на основе вторичных продуктов синтеза изопрена.

Научная новизна.

определены оптимальные соотношения ВПОСИ и битума в эмульсиях, позволяющие улучшить характеристики конечного продукта;

установлены закономерности изменения свойств битумных эмульсий от концентрации ВПОСИ;

с использованием методов ИКС и жидкостно-адсорбционной хроматографии установлено влияние ВПОСИ на эксплуатационные характеристики установлено, что ответственными за улучшение эксплуатационных параметров служат агломераты молекул гидроксильных и аминогрупп по водородным связям с выраженным синергетическим эффектом;

перераспределения фаз и молекулярной подвижности выделенных битумов из эмульсий с различной концентрацией ВПОСИ, обозначено его влияние на свойства битумных эмульсий.

Практическая значимость.

разработаны новые составы катионных битумных эмульсий на основе вторичных продуктов синтеза изопрена с высокими адгезионными свойствами последних, обладающих повышенной устойчивостью к расслаиванию и коалесценции при хранении;

установлено, что ВПОСИ улучшают основные показатели физикохимических свойств выделенных битумов после распада эмульсий;

решена важная природоохранная задача рационального использования многотоннажного отхода нефтехимического производства в качестве модификатора битумных эмульсий.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных и Всероссийских научно-практических конференциях различного уровня: VI Международной конференции «Химия нефти и газа» (Томск, 2006 г); Международной научно-практической конференции «Нефтегазопереработка и нефтехимия – 2006» (Уфа, 2006 г); Международной научно-практической конференции «Нефтегазопереработка и нефтехимия – 2007»

(Уфа, 2007 г); III Всероссийской научно-производственной конференции по проблемам производства и применения битумных материалов (Пермь, 2007 г);

Международной научно-практической конференции «Нефтепереработка – 2008»

(Уфа, 2008 г). Данная работа стала лауреатом по программе инновационных проектов «Идея – 1000» в номинации МИП по проекту «Производство добавки комплексного действия для битумных эмульсий» Инвестиционно-венчурного Фонда РТ за 2008 год.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 работ, включая 3 статьи в научно-технических журналах ВАК, 17 тезисов доклада. Получен 1 патент и положительных решения на выдачу патента РФ.

Структура и объём рабаты. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованных источников из 115 наименований и приложений.

Работа изложена на 153 страницах машинописного текста, включая 17 таблиц и рисунок.

Автор выражает глубокую благодарность к.т.н., доценту Кемалову Р.А. и д.х.н., профессору Минкину В.С. за оказанную поддержку и содействие в работе.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель, задачи, отражены научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе представлен аналитический обзор по результатам исследований состава и структуры нефтяных остатков и битумов, коллоиднохимических представлений о нефтяных дисперсных системах с концепциями теории фазовых переходов и регулирования дисперсности систем. По обзору состояния производства битумных эмульсий в нашей стране они практически не использовались из-за отсутствия эффективных аппаратов для приготовления эмульсий, эмульгаторов со стабильными свойствами и пригодных для эмульгирования битумов. В настоящее время в РФ доля битумных эмульсий в общей структуре органических вяжущих материалов, потребляемых в дорожном строительстве, по разным оценкам не превышает 3-5 %, в то время как в развитых странах этот показатель находится на уровне 20-40 %. В последние годы наметилась тенденция к повышению доли эмульгированного битума в структуре потребления органических вяжущих в нашей стране.

На основе анализа и обобщения литературных данных определены цель работы и направления исследований.

Во второй главе представлены основные физико-химические свойства объектов исследования, описания стандартных и инструментальных методов анализа.

Объектом для исследований послужил дорожный битум марки БНД 90/ ОАО «Уфанефтехим», выбор которого был не случаен. На сегодняшний день производство битумных эмульсий в Татарстане ведется с применением именно этих битумов, которые отличаются малым содержанием прямоцепочных углеводородов парафинового основания (менее 2 % мас.). Характеристики данного битума приведены в табл. 1.

Таблица 1 – Физико-химические показатели окисленного дорожного битума БНД 90/130 ОАО «Уфанефтехим»

Наименование показателей в пределах шару», 0С, не ниже В качестве модификатора были выбраны побочные продукты одностадийного синтеза изопрена ВПОСИ 1 и ВПОСИ 2 ОАО «Нижнекамскнефтехим» некоторые свойства, которых приведены в табл. 2.

Таблица 2 – Физико-химические показатели вторичных продуктов синтеза изопрена Кислотность, % мас. (в пересчете на Для определения структурно-группового состава битумов и ВПОСИ в работе были использованы методы жидкостной адсорбционной хроматографии, ИКспектроскопии, импульсного ЯМР. Для изучения микроструктуры эмульсий была использована оптическая микроскопия.

Испытания полученных битумных эмульсий проводились в соответствии с ГОСТ Р 52128-2003, испытания физико-механических свойств битумов, как вяжущих, выделенных после распада эмульсий, проводились согласно ГОСТ 22245-90.

В третьей главе определена технология приготовления битумных эмульсий и оптимальное количество эмульгатора. Проведены реологические исследования битумных эмульсий, модифицированных побочными продуктами одностадийного синтеза изопрена, изучена их микроструктура.

Как показали результаты исследований, отличительной особенностью ВПОСИ, является их неоднозначное влияние на состав и свойства битумных эмульсий. В зависимости от концентрации эмульсии имели различный групповой химический состав, стабильность, вязкость и индекс распада.

Таблица 3 – Качественные характеристики битумных эмульсий с участием вторичных продуктов одностадийного синтеза изопрена Номер Количество Индекс распада, Условная вязкость, Адгезия, балл ВПОСИ, % эмульгатора, ВПОСИ 1 ВПОСИ 2 ВПОСИ 1 ВПОСИ 2 ВПОСИ 1 ВПОСИ на основные характеристики битумных эмульсий, исходные побочные продукты синтеза изопрена были подвергнуты атмосферной разгонке при остаточном давлении 15 мм рт. ст. с целью их разделения на 10-15-процентные узкие фракции (см. табл. 4). Выделенные таким образом фракции, а также не разгоняемый остаток, были испытаны в качестве добавок к эмульсиям, при тех же условиях, что и ВПОСИ до разделения на соответствующие фракции. Результаты исследований с использованием образцов ВПОСИ 1 и ВПОСИ 2 с различной температурой начала кипения приведены на рис.1-4.

Таблица 4 – Фракционная разгонка вторичных продуктов (без учёта потерь) Температура выкипания фракций, 0С Фракционный состав, % мас.

Рис.1 – Зависимости изменения индекса распада Рис.2 – Зависимости изменения условной вязкости ВБЭ от концентрации фракций ВПОСИ 1 ВБЭ от концентрации фракций ВПОСИ Рис.3 – Зависимости изменения индекса распада Рис.4 – Зависимости изменения условной вязкости ВБЭ от концентрации фракций ВПОСИ 2 ВБЭ от концентрации фракций ВПОСИ Рис.5 – Зависимости изменения адгезии ВБЭ от Рис.6 – Зависимости изменения адгезии ВБЭ от концентрации фракций ВПОСИ 1 концентрации фракций ВПОСИ Проведенные исследования позволили предположить, что соединения, увеличивающие ИР, условную вязкость, улучшающие адгезионные показатели присутствуют не только в какой-либо одной фракции или нескольких фракциях, а о более сложном, комплексном воздействии многих компонентов ВПОСИ на качественные характеристики битумных эмульсий.

Оптимизация технологии использования ВБЭ требует изучения на молекулярном уровне изменений их физико-химических свойств при нагреве, поэтому могут оказаться полезными исследования структурно-динамических параметров, получаемых методом ядерной магнитной релаксометрии. За температурное поведение времени Т2а на наш взгляд отвечают подвижные фрагменты ВПОСИ, к которым относятся низкомолекулярные фрагменты и концевые группы (значение времени Т2а меняется от 180 до 650 ms) для ВПОСИ и подвижные фрагменты исходных олигомеров ВПОСИ 2 (значение времени Т2а меняется от 60 до 340 ms). Такое изменение интервала Т2а и населённостей однозначно свидетельствует о наличии достаточного количества подвижных фрагментов, способных участвовать при введении ВПОСИ в состав битумных эмульсий в различных структурных изменениях битумов, которые в свою очередь влияют на эксплуатационные характеристики.

Согласно данных исследований битумного остатка, после выделения воды из эмульсии, методом импульсного ЯМР, действие ВПОСИ сводится к двум действиям. С одной стороны, вводимые функциональные добавки, действующие в основном на масла и смолы, входящие в состав битумов, способствуют уменьшению гетерогенности системы при оптимальном количестве ВПОСИ 0,5мас., что является достаточным для улучшения адгезионных и других физикохимических показателей битумных композиций. Являясь пластификатором, он также увеличивает молекулярную подвижность в системе (часть вводимого ВПОСИ) и положительно влияет на изменение молекулярной подвижности асфальтенов, входящих в состав битумов. На это указывают полученные экспериментальные результаты по влиянию количества вводимого ВПОСИ на ядерные релаксационные параметры и температурное поведение параметров ЯМР, относящихся к асфальтенам.

Методом ИК-спектроскопии оценивался групповой состав исследуемых ВПОСИ. Сравнение ИК-спектров осуществлялось качественно по положению и интенсивности характеристических полос поглощения. На рис.7 представлены ИКспектры ВПОСИ 1 и ВПОСИ 2, в которых присутствуют близкий набор полос поглощения. Они представляют собой сложную смесь гетероорганических, в основном кислородпроизводных, соединений. Поглощение около 3430 см-1 можно соотнести с гидроксильными группами. Интенсивное поглощение в области 1000см-1 можно связать с кислородсодержащими функциональными группами различных соединений: простых алифатических эфиров, ароматических и сопряженных простых эфиров, фенолов, сложных эфиров типа бензоатов и фталатов, а также гидроксильных спиртовых групп. Две полосы поглощения 1378 и 1365 см-1 относятся к колебаниям метильных групп.

«Нижнекамскнефтехим» были проведены исследования по изучению состава и структуры промышленных образцов вторичных продуктов методом газовой хроматографии – масс-спектрометрии. Всего этим инструментальным методом анализа было идентифицировано порядка 58 соединений. Наиболее интересные соединения из числа выделенных из состава ВПОСИ представлены в табл. 5, с указанием их состава, структуры и ожидаемого положительного эффекта на свойства битумных эмульсий в целом и выделенного битума после распада эмульсии в частности.

Таблица 5 – Данные по составу, структуре, процентному содержании (показано в скобках) и действию некоторых компонентов образца вторичных продуктов № Состав (формула) Название или структура (%) Ожидаемый эффект Продолжение таблицы В качестве эмульгатора битумных эмульсий использовался известный эмульгатор «Dinoram SL» группы компаний «Akzo Nobel», представляющий собой катионактивное ПАВ на основе жирного полиамина. Входящие в его состав аминогруппы проявляются в ИК-спектре в виде полосы при 3350 см-1. При смешении ВПОСИ 1 и ВПОСИ 2 с Dinoram SL при мас. соотношении 1:1 вид ИКспектров изменяется (рис. 8, 9). Вместо ярко выраженных полос поглощения гидроксильных и аминогрупп в спектрах смесей появляются две диффузные полосы со смещением в область меньших частот. В результате чего они накладываются на полосы поглощения валентных колебаний СН связей при 2925 и 2854 см-1. Это смещение свидетельствует о новообразовании агломератов молекул за счет межмолекулярных водородных связей между гетероатомными группами (присутствие в полосах поглощения области 3430 см-1, которое можно соотнести с гидроксильными и аминогруппами, связанное с гидроксильными группами в спиртах и фенолах межмолекулярной водородной связью с одним мостиком).

2 – Dinoram SL и 3 – смеси ВПОСИ 1 с Dinoram SL 2 – Dinoram SL и 3 – смеси ВПОСИ 2 с Dinoram SL Улучшение физико-механических свойств эмульсий (адгезионных показателей, стабильности при хранении и транспортировке) и битумного остатка вероятно можно связать с синергетическим эффектом за счет ассоциативных взаимодействий с образованием агломератов.

Со/Яд Рис.10 – Изменение дисперсного строения битума БНД 90/130 при использовании добавок ВПОСИ 1 и ВПОСИ дисперсной системы битума и формированию новой (рис.10). Добавки обладают высоким сродством строения с компонентами сольватного слоя сложной структурной единицы (ССЕ), поэтому молекулы добавок внедряются в сольватный слой, конкурируя с молекулами смол. При этом, изменяются размеры ядра и толщины сольватного слоя ССЕ и как следствие происходят изменения свойств системы. Вероятно, из-за присутствия добавок сольватный слой обладает более высокой растворяющей способностью по отношению к асфальтенам, чем смолы, т.к. во всех случаях наблюдается уменьшение размеров ядра в сложной структурной единице.

Известно, что вязкость является одной из важнейших эксплуатационных характеристик битумных эмульсий. Она характеризует седиментационную устойчивость эмульсии, способность эмульсии растекаться, пропитывать и обволакивать минеральный материал при поверхностной обработке дорожного полотна, пропитке различных минеральных смесей и склеивании слоев асфальтобетона. Вязкость также характеризует коллоидные свойства битумных эмульсий, а именно дисперсность, свойства дисперсионной среды и дисперсной фазы, а также силу взаимодействия между частицами эмульсии, свойства их адсорбционно-сольватных слоев ССЕ.

Таблица 6 – Групповой состав битумов с добавками вторичных продуктов Показатель Парафинонафтеновые Легкие ароматические Средние ароматические Тяжелые ароматические Смолы бензольные Смолы спиртобензольные Для более полной оценки воздействия исследуемых образцов ВПОСИ на свойства битумных эмульсий были проведены исследования дисперсности.

Измерения проводились, применяя метод оптической микроскопии.

Рис.11 – Микрофотография Рис.12 – Микрофотография Рис.13 – Микрофотография участия ВПОСИ содержанием ВПОСИ 1-3 % мас. содержанием ВПОСИ 2-3% мас.

Добавка ВПОСИ ведет к перестройке структуры битума, что вызвано изменением толщины адсорбционно-сольватных слоев (АСС) битумных частиц, благодаря чему изменяется дисперсность и вязкость получаемых эмульсий.

Модификация эмульсий ВПОСИ приводит к концентрированию высокомолекулярных соединений (ВМС) ВПОСИ на границе раздела фаз. В результате возникает дополнительная так называемая стерическая стабилизация битумных частиц, и как следствие утолщение, бронирование, упрочнение АСС капель битума, что приводит к росту вязкости и замедлении скорости распада эмульсии (табл.3). Концентрирование ВМС в АСС битумных частиц затруднено или даже не возможно без наличия в модификаторе гидроксильных групп кислородсодержащих гетероатомных соединений, близких к смолам окисленных битумов, которые проявляют, при малых концентрациях, синергетический эффект с катионоактивными маслорастворимыми ПАВ – аминами, диаминами и полиаминами.

Исследование свойств битумов, выделенных из эмульсий, является важной составной частью оценки качества конечного продукта и его способности сохранять эксплуатационные характеристики во времени. Целью исследований стало изучение влияния изменения концентрации ВПОСИ и образцов узких фракций с различной температурой начала кипения на свойства битума, после распада эмульсии.

Как показывают результаты в соответствии с табл. 7, при введении в эмульсию добавки ВПОСИ и при увеличении ее содержания в составе ВБЭ, наблюдается увеличение температуры размягчения и улучшение температуры хрупкости, при этом уменьшаются значения растяжимости и глубины проникания иглы. Из сравнительного анализа полученных данных и требований ГОСТ, следует, что по показателям глубины проникания иглы, температуры размягчения и хрупкости полученный образец битума с 6-7% ВПОСИ соответствует уже битуму марки БНД 60/90. Таким образом, увеличение концентрации ВПОСИ в составе ВБЭ, а именно выше 5 и 6% мас., влечет за собой возрастание температуры размягчения, и соответствующее изменение марки битума без дополнительного окисления.

Общая тенденция изменения физико-механических параметров хорошо коррелирует с полученными данными ЯМР – параметров исследуемых битумов.

На основании измеренных времен спин – спиновой релаксации и населённостей протонов установлено, что действие вводимого ВПОСИ, как функциональной добавки является разноплановым. Действие сводится в первую очередь к влиянию его на подвижность масел и смол, входящих в состав битумов, уменьшающее гетерогенность системы. При значениях вводимого ВПОСИ от 0,5 до 2% (по данным ЯМР) и от 0,5 до 3-4% (по физико-механическим данным) введение добавки улучшает совместимость компонентов, входящих в битум, за счёт чего происходит улучшение физико-механических показателей битумных композиций и увеличение адгезионно-прочностных свойств битумов.

Таблица 7 – Некоторые качественные характеристики битумов, выделенных из эмульсий с участием вторичных продуктов ВПОСИ, эмульгатора, ВПОСИ 1 ВПОСИ 2 ВПОСИ 1 ВПОСИ 2 ВПОСИ 1 ВПОСИ 2 ВПОСИ 1 ВПОСИ 2 ВПОСИ 1 ВПОСИ 2 ВПОСИ 1 ВПОСИ * Исходный битум Побочные продукты одностадийного синтеза изопрена, содержащие в своем составе большое число компонентов, при этом некоторые из них работают таким образом, что непосредственно влияют на компоненты битума, а именно на масла, смолы и асфальтены, увеличивая тем самым рабочий интервал определеннозаданных свойств покрытия. Именно эти компоненты, диспергируясь в битуме, скорее всего образуют собственные коагуляционные структуры, уплотняющие битум и придающие ему ряд ценных реологических характеристик и высокую устойчивость к старению. Одни из компонентов, а именно триалкилфосфиты дополнительно обладают резко выраженным антиоксидантным действием, что способствует заметному увеличению долговечности битумсодержащих покрытий за счет образования пленки и тем самым, препятствуя на пути окисляющего и охрупчивающего кислорода к битуму. Это хорошо подтверждают результаты, приведённые в табл.8, по физико-механическим свойствам искусственно состаренных битумов (по методике ASTM D 2872 или ASTM D 1754), имитирующей условия воздействия на битумную пленку кислорода воздуха при повышенной температуре.

В четвертой главе приведены различные варианты технологических схем производства битумных эмульсий в зарубежной и отечественной практике, которые классифицируются по производительности, принципу работы и т.д.

Наиболее распространенной и, по-нашему мнению, более удобной и надежной, является смешанная, полупериодическая схема производства. По итогам проведенных исследований была разработана комбинированная технологическая схема производства модифицированных битумных эмульсий. Согласно представленной принципиальной технологической схемы производства, битумная эмульсия готовится в следующей последовательности.

Вода, предварительно нагретая в емкости Е-3 до температуры 50-70°С, подается в емкость Е-5, подготовки водной фазы (ВФ). Также в емкость подготовки ВФ, подается в заданном соотношении эмульгатор из емкостей Е-2. По достижению гомогенного состояния раствора эмульгатора в емкость Е-5, в заданном соотношении по необходимости подается расчетное количество латекса.

Затем в емкость подготовки ВФ дозируется расчетное количество соляной кислоты из емкости Е-4 для достижения рН = 2. Далее ВФ насосом-дозатором подается на смешение с битумной фазой (БФ). Емкости подготовки ВФ Е-5 и Е-6 работают параллельно. Это означает, что в то время как из одной идет отбор ВФ на производство БЭ, в другой идет подготовка ВФ.

Битум из хранилища Х-1 или Х-2 предварительно нагретый до рабочей температуры 120-130С, поступает в транспортную линию, где в него, при необходимости, могут дозироваться разжижители, модификаторы. Далее, битумная фаза (БФ) подается в узел предварительного смешения Р-1 (насос-гомогенизатор), куда подается расчетное количество ВПОСИ из емкости Е-1. Насос-гомогенизатор предназначен для увеличения времени контакта фаз и монтируется в непосредственной близости от коллоидной мельницы (А-1) или непосредственно на ее корпусе. Битумная смесь поступает в диспергирующий аппарат А-1, где образуется эмульсия, которая затем по трубопроводу перекачивается в Е-7, 8 – емкости готовой битумной эмульсии.

Таблица 8 – Некоторые качественные характеристики искусственно состаренных битумов с участием ВПОСИ ВПОСИ, эмульгатора, ВПОСИ 1 ВПОСИ 2 ВПОСИ 1 ВПОСИ 2 ВПОСИ 1 ВПОСИ 2 ВПОСИ 1 ВПОСИ 2 ВПОСИ 1 ВПОСИ ** Исходный битум Е - Емкости:

ВЫВОДЫ

1. Разработаны научные и практические основы для создания технологии получения битумных эмульсий, модифицированных вторичными продуктами синтеза изопрена для чего:

определены оптимальные концентрации ВПОСИ в битумных эмульсиях с целью улучшения их качественных характеристик, сокращения расхода дорогостоящего эмульгатора и тем самым значительно улучшить технико-экономические показатели производства;

установлена взаимосвязь между физико-химическими свойствами выделенных битумов и концентрациями ВПОСИ в битумных эмульсиях. Показано, что при введении в эмульсию добавок ВПОСИ, происходит увеличение рабочего интервала пластичности вяжущего и улучшения его адгезионных свойств.

2. По данным ИК-спектроскопии и жидкостно-адсорбционной хроматографии установлены закономерности влияния вторичных продуктов одностадийного синтеза изопрена и их узких фракций на основные эксплуатационные характеристики битумных эмульсий.

3. С использованием импульсного метода ЯМР определены структурнодинамические параметры битумных эмульсий и влияние ВПОСИ на их эксплуатационные свойства.

4. Предложена принципиальная технологическая схема производства битумных эмульсий для дорожного строительства с участием вторичных продуктов производства изопрена.

Основное содержание диссертации изложено в работах:

1. Кемалов, Р. А. Модифицированные кровельные и гидроизоляционные материалы на основе вторично использованного сырья [Текст] / Р. А. Кемалов, С. В. Борисов, А. Ф. Кемалов, Е. А. Гладий // Нефтепереработка и нефтехимия. – 2. Кемалов, Р. А. Научно-практические аспекты получения водобитумных эмульсий на основе неионогенных поверхностно-активных веществ [Текст] / Р. А. Кемалов, Е. А.

Гладий, А. Ф. Кемалов // Нефтепереработка и нефтехимия. – 2008. – № 1. – С. 24-28.

3. Кемалов, Р. А. Молекулярная подвижность и свойства водобитумных эмульсий, модифицированных побочными продуктами изопренового производства [Текст] / Р. А. Кемалов, Е. А. Гладий, А. Ф. Кемалов, В. С. Минкин, Г. Б. Муравьев // Нефтепереработка и нефтехимия. – 2008. – № 10. – С. 8-12.

4. Пат. 2361894 Российская Федерация, МПК7 C08L 95/00. Битумная эмульсия [Текст] / Кемалов Р. А., Гладий Е.А., Кемалов А. Ф. и др.; заявитель и патентообладатель ООО НПЦ «Инвента». - № 2007138536; заявл. 16.10.2007;

опубл. 20.06.2009; Бюлл. Изобр. № 20. С.1-3.

5. Кемалов, А. Ф. Исследование структурно-динамических параметров гудронов различной химической природы с помощью импульсного ЯМР / А. Ф. Кемалов, Р. А. Кемалов, Е. А. Гладий // В материалах III международного симпозиума «Нефтяные дисперсные системы», г. Москва, 2004. С. 84-85.

6. Кемалов, Р. А. Роль кондуктометрических исследований дисперсности полимерных систем при разработке физико-химических технологий производства битумных материалов / Р. А. Кемалов, Е. А. Гладий // В материалах VII Междунар. конференции по интенсификации нефтехимических процессов «НЕФТЕХИМИЯ – 2005», г. Нижнекамск, 2005. С. 138-140.

7. Кемалов, Р. А. Модифицированные водо-битумные эмульсии дорожного назаначения / Р. А. Кемалов, Е. А. Гладий, А. Ф. Кемалов, Н. В. Маврина // В материалах научно-практической конференции «Современное состояние процессов переработки нефти», г. Уфа, 2005. С. 103.

8. Кемалов, А. Ф. Модифицированные водо-битумные эмульсии / А. Ф. Кемалов, Р. А. Кемалов, Е. А. Гладий // В материалах конференции «Перспективы развития химической переработки горючих ископаемых», г. Санкт-Петербург, 2006. С. 189.

9. Кемалов, А. Ф. Получение битумной эмульсии на основе эмульгатора с добавкой / А. Ф. Кемалов, Е. А. Гладий, Р. А. Кемалов // В материалах Междунар. научнопрактической конференции «Нефтегазопереработка и нефтехимия - 2006», г. Уфа, 2006. С. 110.

10. Кемалов, А. Ф. Разработка колоидно-химических подходов в технологиях получения неионогенных полифункциональных добавок для производства водобитумных эмульсий / А. Ф. Кемалов, Р. А. Кемалов, Е. А. Гладий // В материалах Всероссийской научно-практической конференции «Большая нефть XXI века», г. Альметьевск, 2006. С. 27.

11. Кемалов, А. Ф. Получение битумной эмульсии на основе эмульгатора с добавкой / А. Ф. Кемалов, Р. А. Кемалов, Д. А. Шапошников, Е. А. Гладий // В материалах VI Междунар. конференции «Химия нефти и газа», г. Томск, 2006. С. 479-481.

12. Кемалов, А. Ф. Универсальная добавка к эмульгаторам / А. Ф. Кемалов, Р. А. Кемалов, Д. А. Шапошников, Е. А. Гладий // В материалах VI Междунар.

конференции «Химия нефти и газа», г. Томск, 2006. С. 481-483.

13. Кемалов, А. Ф. Получение модифицированных битумных эмульсий на основе неионогенных ПАВ / А. Ф. Кемалов, Р. А. Кемалов, Е. А. Гладий // В материалах Междунар. научно-практической конференции «Нефтегазопереработка и нефтехимия – 2007», г. Уфа, 2007. С. 169-170.

14. Кемалов, Р. А. Производство эмульгатора-стабилизатора для водобитумных эмульсий / Р. А. Кемалов, А. Ф. Кемалов, Е. А. Гладий, С. М. Петров и др. // В материалах Междунар. научно-практической конференции «Нефтегазопереработка и нефтехимия – 2007», г. Уфа, 2007. С. 168-169.

15. Кемалов, А. Ф. Модификация битумов с целью получения праймеров для гидроизоляцилнных материалов / А. Ф. Кемалов, Р. А. Кемалов, Р. Х. Хазимуратов, Е. А. Гладий и др. // В материалах Междунар. научно-практической конференции «Нефтегазопереработка и нефтехимия – 2007», г. Уфа, 2007. С. 158-159.

16. Кемалов, Р. А. Внедрение научно-практических разработок комплексной переработки природных битумов с использованием вторичных продуктов нефтехимии и нефтепереработки / Р. А. Кемалов, А. Ф. Кемалов, Е. А. Гладий и др. // В материалах Междунар. научно-практической конференции «Нефтегазопереработка и нефтехимия – 2007», г. Уфа, 2007. С. 149-150.

17. Гладий, Е. А. Свойства и молекулярная подвижность битумных эмульсий, модифицированных отходами изопренового производства / Е. А. Гладий, Р. А. Кемалов, А. Ф. Кемалов, В. С. Минкин, Г. Б. Муравьев // В материалах Междунар. научно-практической конференции «Нефтепереработка – 2008», г. Уфа, 2008. С. 90-93.

Офсетная лаборатория Казанского государственного технологического