Bitumen Emulsion

20世纪初乳化沥青始用于道路建筑。由于乳化形成过程、乳化在混合物的形成、生产技术知识的缺乏而乳化使用有限。可是由1920至1950年代中期乳化的使用不断增加。从1950年代中期始车速和道路的负荷不断地提高。乳化混合物无法保证需要的高质量道路性能,于是下降了这种混合的使用。同时用于热沥青混合生产粘沥青的数量在增加。乳化沥青的使用较少,而多用于二级公路或地面加固。这是西欧洲国家和美国的正常现象。

然而,20世纪70年代初,西欧和美国遭受了能源危机所以碰到油进口和生产的障碍,尤其是在美国。筑路材料制造者提到不需要石油溶剂和材料加热的乳化沥青,以及助于减少燃料消耗用以矿物材料的干燥。此外,与筑路材料使用有关系的严厉环境条件乳化沥青具有对沥青的优点。

这是两重要的因素:能源和环境 推动乳化沥青在筑路的发展。那时,乳液制备和使用技术迅速发展,以及新方法和配方、乳液和混合质量的要求、新测试方法投入使用、乳液应用的新技术等等。只90年代末乳液开始吸引注意。设备与材料和技术而进口的。在缺乏关注对 矿物和有机物质的多样性、气候和操作条件、以及全国道路建设的状况,这种方法并不能带来经济或能源的利益。

乳液沥青的正确使用允许获得良好的道路性能,增加耐用性和创造道路维护和修理 的灵活经济模式。

 

乳化当代理解

如果处于分散状态的物质均匀分布在另一种物质之中,在胶体化学这样的系统称为分散。分散的物质被称为分散或终止阶段,而在这种介质分散的阶段被称为分散的或连续的介质或阶段。

所分散系统分级由分散相的粒子分散度或分散系统组分的聚合状态定义的。

  • 粗粒分散 (乳状液或悬浮体) 粒子10-4厘米多 (1 微米);
  • 细分散  (胶体)粒子的大小10-4-10-5厘米以内 ( 1-0.1 微米);
  • 高分散(true solutions), 粒子的大小 10-5-10-7厘米以内(0.1-0.001微米).

系统之间没有明确线条,由于模糊边界区域的存在,其位置依赖分散介质(DM)和分散相物质性能(DP)就是依赖化学性质。分散相的横向尺寸定义为各分散系统的分散程度,或倒数D = 1 / d,通常被称为分散性。一些研究者认为,  分散相单位体积的相间表面为分散度. 这两数是相关的   粒子的大小越小,分散性或比表面越大。

没有什么比表面的 分子系统(高分散或真溶液),实际单相,不存在在这项工作。

粗粒和细分散系统根据有相分成界线的相物质状态分类。一个这样的分级如下。首先,所分散系统分为三个聚集状态:液体(L)、  固体(S)、和气体(G)。分散相(终止相)以分配索引1,和分散介质(连续相)分配索引2。

用这样的系统可以记录分散系统的任何组合为相位比。例如,T1/L2在液体分散介质的固体分散相,就是悬浮.

对公路建设最有兴趣液体分散介质的分散系统如下:

I. 粗粒分散系统:

1.游离分散: T1/L2 – 悬浮(水里的粘土);

L1/L2 –乳化(水里的油);

2. 粘着分散: G1/L2 – 泡沫(如泡沫沥青)

值得注意的是,在浓分散系统(泡沫),如泡沫沥青,不仅是分散相程度高,而且分散介质也很高。在这种情况下,分散介质变成第二分散相。

II.  细分散系统(胶体)

S1/L2 オンライン カジノ – 胶体溶液(e.g., 油里的沥青体).

分散相与分散介质相互作用是分散系统的共同特性。 从这个角度来看,系统分为游离和粘着分散。系统包括互相不化合和在重力或布朗运动影响下、在分散介质可转移分散相的粒子. 这样系统通常被称为溶胶。

结合系统的粒子通过分子间作用互相结合,形成只能够振动和不能互相移动的结构。这样的系统被称为凝胶.  这种系统的例子是泡沫,浓乳剂和糊剂。有两种凝胶形成的方式:系统的或粒子的。

液体分散介质系统的介质和分散相物质相互作用总是通过分子间作用在相分离边框而发生的。然而,这相互作用程度可不同。在这方面,系统可具有较强分子间相互作用的亲液,以及具有弱相互作用的疏液。

真亲液系统是完全渗透分散介质的分散相,系统就是单相(例如 水里的橡胶溶液或明胶。 疏液系统的例子是水里的油乳化。

亲液系统在时间是稳定的,而疏液系统是不稳定的由于分散相的粒子分子力增长。这种现象被称为溶胶。

溶胶凝结形成凝胶. 相反的过程(凝胶到溶胶的转换)被称为胶溶。

乳化粘合剂

石油沥青被广泛用于建筑,维修和保养汽车路作为结合物。

它主要的作用是矿物混合物的结合,在交通和气候影响下为了确保路面的技术和使用性能,因此,沥青粘合剂主要的要求是:

  • 合适的粘度,一方在加工表面上确保沥青均匀分布,另一方面,结合加工的材料为一体;
  • 矿物粒子的良好弄湿 和粘附其干燥或湿润浸泡表面
  • 在各种气候、技术、和操作因素的影响下具有足够稳定性.

路面建筑(压实)和基于沥青的混合料制作过程取决于沥青粘度。

在这种情况下,粘合剂粘度越低,越均匀分布在加工的表面上,又更容易渗透到毛孔和细小裂纹。

同时,由粘结剂粘合-内聚性能确保的耐久性、强度和抗水加强与沥青粘合剂的粘度。

为了满足这些矛盾的要求,由路面操作条件出发(负荷,大气因素等),通常的选择是沥青粘合剂,高弹性和粘度性能,用下列三种方法液化:

加热至高温(用于热沥青混合料的生产);

以有机稀释剂稀释(为了采取一些冷和暖有机 – 无机混合料);

沥青转化为分散系统:乳化,糊剂或泡沫。

所上述的方法以沥青稠度的表面加工。然而,在此之后,沥青必须返回到原来的粘度和弹性性能。 由于物理和化学特性,沥青定以为分散胶体系统,这系统的沥青质是分散相,而油和焦油是分散介质。 沥青两基的相关确定它主要的特性 – 粘度、弹性、热强度等。 根据在沥青结构形成过程的研究,依靠这基的成分和性能,可以指出三种不同的分散结构:溶胶、凝胶 、和与某些物理和机械性能的溶胶-凝胶。 有同样针入度(粘度)的沥青,在25°С下会有不同的成分,因此有不同的分散结构(图1) 。 成分1是凝胶结构(1型沥青)和含有沥青最大数量和焦油最小数量。 从牛顿流动的方面这些类型沥青的粘度比溶胶结构高10-100倍.  成分2是溶胶结构(类型2)以及同溶液类似,其特性是沥青质最低含量和焦油最大数量,并且剪切速度对其粘度没有什么影响。成分3是溶胶 – 凝胶结构(类型3),是溶胶(成分2)和凝胶(成分1)之间的中点。

除了上述烃基(沥青质,油和焦油),沥青还含有活性官能团的定量。由沥青粒子之间的含量和分布而决定几个重要特性。(粘附到石材表面、氧化倾向、聚合反应和表面张力)。

因为沥青表面的张力难以明确,建议看为表面活性,降低与水边界表面张力的沥青能力。沥青表面活度取决于- СООН, – ОН, NH2类型的活动极化基。

 

乳化沥青
定义

乳液的定义可详细和概括或简明扼要,但必须包括两个共同观点:

  • 乳化是分散系统;
  • 为这种系统的存在,物质相互难溶性是一定的条件。

(G1/L2分散系统)这项研究不包括结合分散系统如泡沫沥青(一G1/L2系统).用于筑路的沥青乳液是L1/L2类型的分散体系。

乳液是由两相互不溶液体而构成的非均勻粗粒分散系统,其中的一个液体有微小液滴状态分散于另外一个。

为筑路 乳化沥青而用的 ,沥青粘结剂在水介质中分散的。

乳剂像任何粗分散体系具有不高稳定性,这可以通过特殊表面活性剂的加入提高,称为乳化剂或稳定剂,或磨细固体的粉料。在这情况下,不管粉末乳化剂的使用量,固体乳化剂的乳液沥青称为沥青膏。

表面活性剂和乳液生产方法的选择还取决于沥青结构。为改性沥青乳液的生产,要注意改性添加剂的类型 。

 

乳化作用

分散体系的概念提供其两种生产方法:通过分散和聚结,分子在牵引力影响下团结并创建生长至需要尺寸的新阶段。

这个原理可以用于泡沫沥青的生产。

乳化沥青主要生产方法是辅助机械能沥青在辅助机械能,用特殊表面活性剂(乳化剂)。在生产乳化过程中乳化剂的作用如下:

  • 减少相分离的界面张力,从而促进乳化作用;
  • 以确保乳化稳定性而绕着沥青粒子保护膜的形成。

对乳化作用的领域已经进行了众多研究。这是具有需要性能材料制备的关键。

乳化沥青要生产尽可能简单的方式、易于使用及只和混合矿物材料或表面涂层的接触,在特定,对产品质量需要的时间内分解。同时,乳液分裂后沥青粘结剂必须保持或甚至改善其原有的性能。

采取的乳化作用原理特性和乳化剂不正确选择,可能导致产品的低质量(混合或涂层)。因此,我们应该更详细进入乳化沥青形成通过分散的条件。

乳化形成首要条件是DP在DM的不溶性。因此,形成这两相的物质必须具有不同极性。在这种情况下,其中一相是高极性液体(水),另一相是无极性液体(沥青)称为“油”。于是有两种主要的乳液类型:水在油的分散体(O / W)和油在水的分散体(O / W)。

稳定乳化的生产第二个条件是第一个条件的结果:要平衡两种液体的电荷。这可通过引入其他成分达到的,称为乳化剂。乳化剂降低界面张力的相分离,被吸附在边界层。

吸附是一种物质在另一个物质表面上的积累现象 。这取决于吸附剂(物质在表面上积累另外物质)和吸附质(累积的物质)的化学和物理性质。

一个物质在另一种物质体积内的积累称为吸收。众所周知,物质越降低界面张力,其越积累在表面层。

随着表面层积累的吸附,称为阳的(正的),而正吸附的物质(在层中积累)称为表面活性剂。

如果溶解的物质增加界面张力,由吸附体积压出至几乎完全排出从表面层。这样的粘合称为阴的(负的),而物质称为表面钝性。无机盐往往是这样物质的例子。

表面活性剂的分子是由极性(“头”)和 无极性( “尾巴“) 部分组成的,以水和沥青的边界为定位使“尾巴”朝沥青,“头”朝水。由于表面活性剂这种定位的结果,一个使各相电荷均衡、降低分离边界界面张力的层而造成的。

有时这样极性分子(具有亲水性极性和疏水无极性部分)可具有特别短疏水部分,因此亲水性性能而占优势。在这种情况下,物质会溶解好在水里及有负吸附,表面活性剂和是一种乳化剂。

如加长分子的碳氢化合物链(“尾部”),其疏水性能将增加,在水里的溶解度会降低,乳化剂和稳定性能将得到改善。

因此,表面活性剂是有正吸附和比溶剂低界面张力的极性物质,从而降低界面张力。

由于带电基(极性基)的分解,乳液相的表面活性剂粒子变得荷电,正的(阳)或负的(阴)。. 同性电荷的粒子相互排斥,以防止其粘连和提高乳化稳定性。

按照现代分类表面活性剂分为四类 :

  • 带正电荷“头 “的阴离子表面活性剂
  • 带负电荷“头”的阳离子表面活性剂
  • 双作用表面活性剂(两性电解质和两性离子),其“头”包含两个或几个可改变取决于pH介质电荷 的 官能团。
  • 在水溶液里不分散到离子的非离子表面活性剂。表面活性剂水里的溶解度是通过分子存在的水亲官能团。 乳剂的稳定是由于水合物层的形成。

除了表面活性剂,可用细磨碎矿物粉为乳化剂。

固体粉状乳化剂与表面活性剂有相同的作用,就是吸附在沥青的表面上、建立保护膜,因此,防止粒子附着。在这种情况下,沥青引入之前保持固定对比混合粉状乳化剂和水,沥青 打得滴以强力机械搅拌为乳化剂接触的促进。通过电解质或表面活性剂的引入可以调节这种乳化的性能。

固体乳化剂的作用原理需要深入研究。这些表面形成时被水介质表面活性剂吸附层覆盖。

在这两种情况下,要求对固体乳化剂是一样的:细磨和粉末水加入量接近流动性的上限。总而言之, 用不同性质的乳化剂 导致具有不同性能的乳化沥青出产。