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乳化瀝青體系形成與穩(wěn)定的影響因素研究
來源：趙品暉 瀏覽 1771 次 發(fā)布時間:2022-10-12
本文從乳化瀝青體系組成出發(fā)，研究了乳化瀝青體系形成與穩(wěn)定的影響因素。分別采用界面張力表征乳化瀝青形成過程乳化的難易程度，以貯存穩(wěn)定性和平均粒徑表征乳化瀝青體系形成后的穩(wěn)定性，考察了乳化劑、皂液pH值、助劑、瀝青種類等對界面張力和穩(wěn)定性的影響，采用線性相關(guān)性分析和灰熵關(guān)聯(lián)分析重點研究了乳化瀝青體系界面張力、穩(wěn)定性與瀝青組成及性能之間的相關(guān)性，并探討了乳化瀝青體系界面張力與穩(wěn)定性之間的關(guān)系。
研究結(jié)果表明
對于克石化(KSH)、中海(ZH)、SK和昆侖(KL)四種瀝青，其針入度、軟化點、延度等基本性能相近，但從四組分、元素、核磁和紅外分析來看，相對于KSH和ZH瀝青，SK和KL瀝青的的氫碳原子比低、雜原子含量高、芳香碳率和環(huán)烷碳率高、烷基碳率低，分子極性較強。乳化劑和皂液pH值是影響乳化瀝青體系界面張力的主要因素。不同乳化劑與瀝青之間相互作用降低界面張力的能力不同，其中三種單一乳化劑在相同條件下降低界面張力的能力由大到小的順序為:LAS、OP、1831，而復(fù)合型陽離子乳化劑MQK降低界面張力的能力大于復(fù)合型陰離子乳化劑ER；相對于MQK乳化瀝青體系，ER乳化瀝青體系界面張力受pH值的影響更大，兩者適宜的pH值范圍分別為11~12和1~3；四種瀝青的界面張力隨乳化劑和皂液pH值的變化規(guī)律基本一致，但瀝青的組成結(jié)構(gòu)不同，相同條件下界面張力的大小不同，其由大到小的順序為:KSH、ZH、SK、KL。
助劑類型不同對乳化瀝青體系界面張力的影響規(guī)律不同。助劑CMC-Na對ER乳化瀝青體系的界面張力沒有影響；助劑CaCl2能夠降低MQK乳化瀝青體系的界面張力，且四種瀝青的界面張力隨CaCl2用量的變化規(guī)律基本一致，但不同瀝青之間界面張力的差別沒有明顯的規(guī)律性。采用線性相關(guān)分析和灰熵關(guān)聯(lián)分析重點研究了乳化瀝青體系界面張力與瀝青組成及性能之間的關(guān)系。以界面壓表示瀝青的界面活性大小。
結(jié)果表明
界面壓與瀝青基本性能之間的相關(guān)性較差；對于四組分組成，瀝青質(zhì)含量越高瀝青活性越高；對于元素組成，雜原子含量越高瀝青活性越高；對于平均結(jié)構(gòu)單元，芳香碳率、環(huán)烷碳率、芳香環(huán)系縮合度參數(shù)、芳香環(huán)系周邊氫取代率越高，烷基碳率、烷鏈支化度越低，瀝青活性越高。乳化劑和皂液pH值對平均粒徑和貯存穩(wěn)定性的影響規(guī)律一致，是影響乳化瀝青體系穩(wěn)定性的主要因素。對于ER和MQK兩種乳化瀝青體系，隨著乳化劑用量增加平均粒徑減小、貯存穩(wěn)定性變好；對于ER乳化瀝青體系，隨著pH值升高，平均粒徑減小、貯存穩(wěn)定性變好，而對于MQK乳化瀝青體系，隨著pH值升高，平均粒徑增加、貯存穩(wěn)定性變差。
在相同的乳化劑用量和皂液pH值下，四種瀝青制備的乳化瀝青穩(wěn)定性也有較大的差別，其穩(wěn)定性由好到差的順序為:ZH、KSH、SK、KL。助劑的類型不同對乳化瀝青體系穩(wěn)定性的影響也不同。助劑CMC-Na能夠明顯改善ER乳化瀝青體系的貯存穩(wěn)定性，但其對乳化瀝青的平均粒徑?jīng)]有影響；CaCl2對MQK乳化瀝青體系平均粒徑和貯存穩(wěn)定性均有較大影響，且影響規(guī)律基本一致，對于四種瀝青，相同條件下，乳化瀝青穩(wěn)定性的相對大小順序沒有明顯的規(guī)律性。對于乳化瀝青體系來說，貯存條件也是影響其穩(wěn)定性的重要因素。其中，貯存溫度對乳化瀝青平均粒徑和貯存穩(wěn)定性的影響均較小。貯存時間對乳化瀝青的貯存穩(wěn)定性有較大的影響，但是對平均粒徑影響較小，在貯存過程中四種乳化瀝青體系貯存穩(wěn)定性相對大小順序也未發(fā)生變化。采用線性相關(guān)分析和灰熵關(guān)聯(lián)分析重點研究了乳化瀝青體系穩(wěn)定性與瀝青組成及性能之間的關(guān)系。
結(jié)果表明
乳化瀝青的穩(wěn)定性與瀝青四組分組成之間具有較好的關(guān)聯(lián)性，而與其他性質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)性較差。對于四組分來說，膠質(zhì)+瀝青質(zhì)含量是影響乳化瀝青穩(wěn)定性的主要因素，其含量越高穩(wěn)定性越好。探討了乳化瀝青體系界面張力與穩(wěn)定性之間的關(guān)系。對于ER和MQK兩種乳化瀝青體系，乳化劑、皂液pH值對界面張力和乳化瀝青貯存穩(wěn)定性的影響規(guī)律是一致的，界面張力越低穩(wěn)定性越好；助劑對界面張力和乳化瀝青穩(wěn)定性的影響規(guī)律不一致；界面張力和穩(wěn)定性與瀝青組成及性能之間的相關(guān)性也不一致，其中瀝青的極性是影響界面張力的主要因素，而瀝青質(zhì)存在形式、分散狀況，膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的增黏作用以及它們之間的協(xié)同作用是影響穩(wěn)定性的主要因素。