沥青的组成特点及其改性沥青的性能研究

对比分析两种基质沥青制备的SBS改性沥青的性质,并从基质沥青的组分组成、元素组成、红外光谱及溶解度参数分析两种改性沥青性质不同的原因。结果发现:沥青中存在一定量的极性官能团,可以改善SBS与沥青之间的相容性。含硫化合物的存在可以促进SBS和沥青之间的交联反应,形成一定空间网络结构,改善沥青高温性能及其与SBS之间的相容性;南美AH-70的溶解度参数与SBS相近,容易相容,两者制备的改性沥青储存稳定性较好;芳香分和胶质含量对沥青与SBS的相容性有重要影响,而沥青质含量对提高改性沥青的高温性能有较大影响。     

塔河油田重质油乳状液稳定性影响因素研究

通过电镜扫描和能谱分析发现,塔河油田重质乳化油中含胶质沥青质、Na Cl和黏土矿物等天然乳化剂。本文通过室内实验、理论分析以及现场油井数据研究了重质油的组成对其乳状液稳定性的影响,结果表明:1)胶质沥青质,含量越高乳化越稳定;2)重质油乳状液稳定性与水样矿化度成正比关系,矿化度越高,稳定性越好;3)固体颗粒含量越高,乳化油稳定性越好。     

沥青对乳化沥青储存稳定性影响的研究

以不同沥青为原料制备乳化沥青,考察了沥青各项性质对乳化沥青储存稳定性的影响。结果表明:沥青性质中对乳化沥青储存稳定性有明显影响的是沥青的密度。在相同的制备条件下,沥青与水相(皂液)之间的密度差越大,制备的乳化沥青储存稳定性越差。     

稠油沥青质的基本化学组成结构与缔合性研究

从4种不同稠油中分离沉淀出正戊烷沥青质,用红外光谱表征了其官能团结构,用1H-NMR结合相对分子质量及元素分析测定了沥青质的基本结构参数,并得出了沥青质的平均分子式,同时测定了沥青质的偶极矩来表征其极性。研究结果表明：稠油沥青质分子中杂原子的存在使其含有较多的极性基团,沥青质具有较大极性。杂原子含量越高,其极性越大,缔合性越强,缔合数越高。此外,用两种方法计算了沥青质的分子直径,结果表明：相对分子质量越大时,沥青质分子尺寸越大,但特性黏度法测得的分子直径与其选用的溶剂有关,且关联出的分子直径偏大,而相对密度和相对分子质量法能较好地反映分子颗粒尺寸。     

克拉玛依沥青与SBS相溶性研究

通过对基质沥青组成和SBS分子结构对SBS改性沥青性质的影响研究,表明了沥青组成中沥青质和芳香烃含量对改性沥青性质影响最大;SBS分子结构中随着苯乙烯含量的增加,改性沥青样品的软化点有降低趋势,SBS分子量降低,改性沥青样品的储存稳定性提高。提高克拉玛依沥青沥青质含量,降低SBS分子量,可以有效改善克拉玛依沥青与SBS的相溶性。     

渤海典型稠油活性组分对油水界面性质及乳状液稳定性的影响

为了揭示原油组分分子组成与各组分界面性质、乳化性能间的关系,阐明油水界面性质变化和原油乳化机理,用极性分离法将渤海某油田稠油分离为沥青质、胶质、剩余分三个组分,含量分别为5.45%、26.5%、57.13%。通过红外光谱、元素分析和高分辨质谱分析了三组分的分子组成,采用界面张力仪、界面黏弹性仪测定了各组分与模拟水间的界面特性。研究结果表明,沥青质、胶质中含有大量酸性化合物,其中沥青质中酸性化合物的相对分子量高、缩合度高且富集多杂原子化合物。0.55%沥青质、5%胶质、5%剩余分模拟油与模拟水间界面张力分别为11.5、20、28 mN/m,说明酸性化合物是原油中主要活性物质,且多杂原子酸性化合物的界面活性更强。原油三组分模拟油的剪切黏度随剪切速率增加而下降,在剪切速率为0.02~0.4 rad/s时,原油三组分/模拟水界面剪切黏度排序为沥青质胶质剩余分,说明各组分形成的界面膜具有明显的结构特性,沥青质尤为明显。原油与乙醇胺溶液能形成稳定的W/O型乳状液,一周后仍无水相析出;除去原油中沥青质后,乳状液稳定性明显变差,11 h后油水完全分层;除去沥青质、胶质后,不能产生乳化现象,说明沥青质、胶质是渤海某油田稠油乳化的活性组分。     

稠油中胶质对沥青质分散稳定性的影响研究

应用XPS、Zata电位分析仪表征了3种稠油沥青质、胶质表面官能团及其溶液ζ电位,通过13C-NMR定量计算了3种胶质的缩合芳环、烷基侧链结构参数,以此探讨了胶质电性质及分子结构参数与沥青质分散稳定性之间的内在联系.结果表明:辽河沥青质因含有质量分数较高的羧酸和钙元素而带负电荷;塔河、渤海沥青质富含镍、钒元素及酸性官能团(-OH和-SH)使其带正电荷;3种胶质因只含酸性官能团(吡略、-SH和-OH)其表面带正电荷.胶质在沥青质表面的吸附会改变沥青质的ζ电位.由此推断,沥青质/胶质在有机溶剂中所带电荷来自表面金属阳离子的离解和酸、碱性官能团去质子作用.根据胶质对沥青质的稳定情况,带同种电荷的沥青质对胶质形成的电荷库仑排斥力对胶质在其表面的吸附影响并不明显,说明沥青质/胶质间缩合芳环产生的范德华力大于两者间电荷库仑排斥力.胶质分子结构参数是影响沥青质胶体稳定性的主要因素,胶质缩合芳环和烷基侧链结构越多,分散稳定沥青质效果越好.     

天然岩沥青改善道路石油沥青机理研究

随着公路交通量的增加和对路面耐久性要求的提高，改性沥青在我国道路工程中应用越来越多，掺加天然岩沥青是改性方法之一。为了研究天然岩沥青改性普通沥青性能的内在机理和原因，以新疆岩沥青和滨州90号沥青作对比，采用元素分析、红外光谱、分子量、胶粒当量直径测试等技术手段分析了沥青的化学组成与结构。结果表明天然岩沥青中的沥青质和胶质含量高，硫、氮、氧等杂原子含量高，增加沥青质和胶质的极性，天然岩沥青与普通沥青混合后，分子极性大为增强，分子的缔合能力增强，沥青质分子相互吸引形成胶核，向外依次吸附胶质、芳香分和饱和分形成胶团结构，提高沥青的粘滞性、粘附力及沥青体系稳定性；羧基、羰基、醛等表面活性基团可改善沥青在集料表面的吸附，增加了沥青的抗水损坏性能。     

CA砂浆用阴离子乳化沥青的研制

研究了不同基质沥青和助剂所制备的乳化沥青的储存稳定性及施工性能。结果表明,基质沥青的组成会对乳化沥青的上述性能产生显著影响,而选择恰当的助剂可以很好地改善这些性能。在此基础上,研制出各项指标均符合相关要求的CA砂浆专用阴离子乳化沥青。     

印尼油砂沥青结构组成及其组分结构参数的研究

通过对印尼油砂70~#沥青基本性质分析,以及四组分的分离研究,结合分子量、元素分析、红外光谱、核磁共振等方法研究印尼70~#油砂沥青及其组分的性质并结合改进的Brown-Lander法进行结构参数的计算,从而推算出油砂沥青的分子结构。结果表明,印尼油砂沥青杂原子硫的含量相对较高,沥青质的含量也相对较高,和宏观性质表现出的延度脆断现象相吻合。沥青及其组分都含有不同量的苯环结构,饱和分由大量烷基链、少数芳香环和环烷环组成的小分子结构构成;芳香分由多个环烷环、少量芳香环及烷基链组成的小分子构成;胶质由大量芳香环和环烷环及少数烷基链组成;沥青质由大量芳香环和环烷环及少量烷基链组成的大分子构成。     

阴离子乳化沥青的制备及性能影响因素研究

采用中燃油公司基质沥青进行阴离子乳化沥青的制备,并对固含量、乳化剂用量、稳定剂用量等多个因素进行试验研究。结果表明,随着固含量和乳化剂用量的增加,阴离子乳化沥青的标准黏度增加,常温储存稳定性变小。稳定剂的加入能够明显改善阴离子乳化沥青的常温储存稳定性,但标准黏度会有所增大。     

CA砂浆用乳化沥青的研制及性能影响规律研究

以乳化沥青的储存稳定性为依据,考察了乳化剂的浓度、基质沥青的温度、皂液温度、助剂的用量、油水比以及皂液pH值等各因素对乳化沥青稳定性的影响。结果表明乳化沥青较优的生产配方为乳化剂JY 4.0%,助剂C 0.04%,助剂T0.3%,沥青温度135℃,皂液温度50℃,油水比6：4,pH值11.5。在该配方下制备乳化沥青,通过测试表明产品具有良好的重复性和稳定性,且性能指标远优于铁道部的相关要求。     

高黏度改性沥青黏韧性的影响因素

沥青黏韧性试验是评价沥青改性效果的一种典型试验,评价高黏度改性沥青时常存在拉脱的现象,未必能够反映高黏度改性沥青的特性。研究了SBS含量、25℃针入度和基质沥青组分对高黏度改性沥青黏韧性的影响。结果表明,黏韧性随着SBS含量的增加先增大后减小;针入度小的改性沥青的黏韧性试验荷载大,最大变形小;针入度大的改性沥青荷载小,最大变形大。所研究样本中,胶体不稳定指数小、沥青质含量少的基质沥青制备的高黏度改性沥青黏韧性和韧性大。改性沥青黏韧性与混合料性能之间的相关性以及规范的适应范围需要进一步研究。     

乳化沥青的粒径分布对CA砂浆拌和物性能的影响

通过激光粒度测试得到了六种配方乳化沥青的粒径大小和分布,对比了两种设备（小磨和大磨）生产的乳化沥青的乳化效果,研究了不同工艺生产的乳化沥青的乳化性能和由于乳化效果的差异对CA砂浆拌和物性能的影响。结果表明,粒径越细,乳化效果越好,越有助于提高CA砂浆的拌和物性能和施工性能。     

SBS改性乳化沥青储存稳定性研究

SBS改性乳化沥青具有环保、节能、高低温性能优良等特性,在高等级路面的维修与养护中发挥很大的作用。尽管SBS改性沥青有这些优点,但仍然存在难以乳化和不能长时间稳定储存的问题。通过考察制备SBS改性乳化沥青的乳化剂和工艺,研究了适于乳化SBS改性沥青的乳化剂配方,并分析了SBS改性乳化沥青物性与储存稳定性的关系。结果表明,胶体磨间隙不大于1.0 mm、胶体磨转速不小于2400r/min、乳化剂皂液pH值在2~4、改性沥青中SBS质量分数在3.0%~3.5%时,制备的改性乳化沥青储存稳定性较好。改性沥青颗粒粒径和乳液的恩氏黏度对改性乳化沥青储存稳定性影响明显,利用改性乳化沥青的物性(粒度、黏度)与储存稳定性的关系,调节工艺条件,能够得到储存稳定性好的改性乳化沥青。     

基质沥青与SBS相容性的预测

沥青与SBS的相容性是改性沥青的一个重要参数,相容性的优劣对于沥青能否与SBS共混制得性能良好的改性沥青产品,以及改性沥青能否保持良好的储存稳定性有重要的影响。相容性好的沥青容易与SBS共混形成稳定的胶体结构,制得稳定性良好的改性沥青产品;反之,则不利于SBS的稳定分散。如果能够事先预测SBS与沥青的相容性,则对于改性沥青的研究和生产具有指导意义。研究采用了两种方法预测基质沥青与SBS的相容性,一是借助溶解度参数计算方法,二是对比分析沥青的族组成与相容性的相关性。     

天然沥青复合SBS改性沥青的性能研究

天然沥青具有高含量的沥青质和胶质,将其掺入石油沥青中能够改善基质沥青的组成和结构,从而使改性沥青混合料获得良好的路用性能。对天然沥青复合SBS改性沥青的性能进行研究,研究结果表明:随着天然沥青掺量的增加,改性沥青的软化点呈上升趋势,黏度逐渐增大,而针入度随着天然沥青掺量的增加逐渐减小,天然沥青掺量为5%时,经过适当的调合,可以生产出常规性能指标基本符合JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》聚合物改性沥青I-D规格产品。