研究植物石油沥青的流变特性

文摘

在分析植物石油沥青的流变特性,最初的分析方法有一个窄范围的分析指标,影响分析结果的可靠性。在这项研究中,一个新的分析方法,植物石油沥青的流变特性是设计。植物石油沥青的微观结构特点得到使用大功率显微镜,植物石油沥青的粘度测量,和植物的延性分析了石油沥青通过设置分析指数。上面的部分集成,和动态剪切试验机是用来完成沥青流变特性的分析。到目前为止,对植物油的流变特性分析方法设计。从实验的比较可以看到链接分析方法比原来的分析方法分析指标的范围。分析方法的结论,植物石油沥青的流变特性更可靠。

1。指令

高速公路的出现是为了服务于汽车交通,拥有强大的运输能力的特点,速度快,高安全,正逐渐被越来越多的人投资和建设(1,2]。近年来,为了缓解石油资源短缺的音高,越来越多的注意力都集中在开发新的替代资源,比如生物球。生物沥青是一种深棕色,non-petroleum-based生物粘合剂,和各种各样的农业和林业废弃物和国内废物可能成为它的原材料。根据来源不同,主要分为两类:一个是动物脂肪,另一种是植物性热解产品(3]。为了主人的组成和结构生物球,许多学者做了大量研究通过化学分析和性能测试。一系列复杂的生物球和球进行评估通过添加生物球常见石油球,和取代石油球的可行性证明4]。

植物石油沥青是一种浪费(5)后酸化、水解、蒸馏和萃取植物油中脂肪酸的脚。因为它的颜色像一个音高,它被称为植物石油沥青。然而,随着生物技术的迅速发展和科学技术的不断进步,工厂的生产石油沥青逐渐转变为糖提取植物秸秆的大规模生产,提供满足石油沥青的市场需求条件。植物油的价格大约是每吨3000元,同时石油沥青的大约是每吨5000元。如果植物油沥青混合植物油沥青,沥青混合物可以减少成本,降低公路建设的成本。

植物石油沥青一些基质沥青没有的优势,如低碳含量和低污染。近年来,随着生物技术的发展,植物石油沥青的来源越来越广泛。刚开始,人们主要是生物柴油和动物和植物油。植物石油沥青通过这两种方法也被称为黑脚,它主要用于生产橡胶软化剂、表面活性炭,铸造粘结剂,等。产品主要用于制造皮革助剂、黑色油墨,涂料。目前,最受欢迎的生产方法是使用生化酒精提取。这种方法不仅可以利用植物秸秆治疗后提取和减少秸秆燃烧造成的污染,而且提取可持续高产。更重要的是,这个产品的质量往往高于前两种生产方法获得的产品,所以它提供的可能性植物石油沥青在公路工程中的应用。

有别于传统的石油沥青,植物石油沥青不是复杂的聚芳环化合物。优势的低碳,环保,可再生。在未来,石油音高的疲惫之后,它仍然可以从植物中提取。此外,植物石油沥青具有良好的流动性较低的温度。将它添加到石油沥青不仅可以增加球场的一致性,但也增加其凝聚力与矿石,哪个更有利于混合和球场的建设。更重要的是,石油球不能溶解,产生的废物场地路面改造利用率较低,很难处理。在使用的过程中,沥青烟也含有很多致癌物质,污染了环境,释放出大量的二氧化碳。因此,人们需要寻找替代甚至可再生和环境友好的音高。植物性油球的出现和大规模生产提供一种新的方式来缓解行业对石油的依赖的音高。

这项研究在6)评价功能特征(发泡、乳化和流变特性),蛋白质组学,代谢组学组成的自然发泡,目前未开发副产品(集中)发酵过程的植物油。这项研究强调了发酵过程的潜在功能提取提取植物油沥青作为可持续食品的准备新的材料,突出了中心的功能性质的复杂性和特殊性,并报告对菌丝体的结构和界面活性分子。这项研究在7)提出,植物油沥青的流变特性是非常重要的,因为他们影响结构,加工性能和稳定的食物。

为了进一步研究植物性油,植物油沥青的流变特性研究。所谓的流变性质是指一个物体的应变和应力之间的定量关系在外力的作用下(8]。这种应变(流或变形)与对象的性质和内部结构,以及颗粒之间的相对运动状态的对象。例如,胶体体系的流变特性不仅反映了单个粒子的属性,而且粒子之间的相互作用的结果,以及粒子之间和溶剂。因此,不同的物质有不同的流变特性。通过这种性能的研究,植物石油沥青的实际应用可以根据理论基础。

2。材料和方法

植物油的数量已经在先前的研究确定。植物的数量直流石油沥青10%的基质沥青,和植物SHB石油沥青基质沥青的15%。具体研究过程将不讨论了。本设计主要研究了混合植物油沥青混合机制和技术,并确定植物石油沥青的流变特性。设计电路的性能分析方法如下。

通过技术简化表示在图1,分析方法的设计完成。在本文中,研究了剪切速率和加热温度。混合温度由热分析,剪切速率是决定通过观察植物的分散石油沥青基质沥青在不同旋转速度AFM。植物油沥青的流变特性进行了分析与上述技术。

2.1。收购植物油沥青的微观结构特征

由于缺少相关研究植物油沥青的流变特性分析,我们不知道植物油沥青的性能与基质沥青混合。目前尚不清楚音高的不同内容是否会影响沥青的流变特性。因此,研究植物石油沥青的组成是第一个完成。植物石油沥青不同于一般石油沥青用于公路、溶于水和敏感温度(9]。在室温下(10 - 20°C),植物石油沥青在半固态凝固状态,在40°C,它是在一个流塑性状态。当温度上升到大约60°C,它基本上是处于流体状态。组件提取植物油沥青的指标如表所示1。

结合其他研究文献和实际工程经验,上面的植物提取石油沥青的微观结构是通过显微镜和分析。SEM通常是用来观察材料的微观结构,及其成像原理如下。

电子发出的电子枪之中要分析的样品表面光栅扫描的形式。的形象产生的二次电子和背散射电子入射电子之间的相互作用和表面材料的样本用于获得样品表面的微观结构和外观特征(10]。SEM已广泛应用于各种研究领域,如生物、医药、冶金、化学、材料等。该方法可用于分析修饰符的分布音高和修饰符和音高的接口。摘要日立5 - 3400 n II型植物利用SEM扫描并分析其微观结构。与SEM扫描植物石油沥青,结果如图所示2。

通过观察,发现,植物石油沥青中的粒子网络结构的形式,有长而有弹性的部分之间的交联。他们使沥青颗粒一起紧密合作,发挥各自优势,实现液态。因为它的颗粒形状不规则,表面不均匀,并充满了大大小小的褶皱和毛孔,表面积增加,这意味着有一个大的凸起区域之间的粒子,所以两者之间的分子力是大大增加,可以改善沥青的粘附能力。与此同时,更多的光组件在球场上(主要是石油蜡)11)改变音高从溶胶结构溶胶-凝胶结构,降低沥青的温度敏感性。从图可以看出2植物表面的粒子被沥青包裹,形成一个凹凸形状表面上,所以沥青颗粒紧密结合在一起,这样可以发挥良好的混合效果。由于不同模量的沥青颗粒、橡胶粒子将变形相对较大的力的作用下在较低的温度。工作,消耗了大量的能量粒子,所以低温冲击强度和可塑性的音调粒子是改善。使用显微结构和植物石油沥青的粘度,植物石油沥青的相关属性。

2.2。石油沥青粘度的工厂

通过以上,植物石油沥青的微观结构进行了分析。为了获得的总体性能植物油,植物石油沥青的粘度由肇庆的设备和计算。方法测量液体的流变性质可分为毛细管法、落体法、旋转方法,板法、和振动法。对于牛顿流体,牛顿粘度可以通过测量相应的牛顿流体在一定的应力或应变的反应。非牛顿流体的粘度测量称为表观粘度(12]。

植物石油沥青在室温下是固体。随着温度的增加,逐渐变成液体。在这个时候,它可以进行粘度测试。然而,在温度较高,粘度测量必须由惰性气体保护防止植物油沥青被空气氧化。大多数研究植物油沥青的流变特性关注表观粘度的概念。表观粘度的变化的植物油沥青温度固定剪切率如下,及其与剪切速率的变化在一个恒定的温度也上市。

与毛细管粘度计测量粘度的具体方法如下:液体是被迫通过薄腔管。液体的粘度决定根据测量体积流率,应用压力,管道尺寸。常见的毛细管粘度计可分为三种主要类型:玻璃毛细管粘度计、油缸活塞(或塞杆)粘度计相结合,和锐孔式粘度计13]。第一个是主要用于直接测量低粘度牛顿流体的运动粘度;第二个主要是用来测量厚非牛顿流体的粘度;第三是一种工业粘度计。毛细管粘度计是一个通用的方法来研究熔体的流变行为与大分子量。这个方法有许多优点;尤其是其测量条件接近挤出和注塑的工艺条件。除了测量粘度和流动特性,熔体的弹性可以从挤压膨胀的数据,估计和不稳定流动现象的研究。的主要缺点是,剪切速度沿径向不均匀变化的毛细管。为了得到正确的粘度值,必须做出一些调整。 When measuring low viscosity samples at low shear rate, the self-weight outflow makes the sheer force low. The plant oil pitch was determined by glass capillary viscometer. The equipment selected in this study is shown in Figure3。

植物油沥青的流变特性进行了分析,以热分析仪(14),其软化点和流变参数之间的关系。分析了植物油沥青和管压力热力学分析的特征。快速、可重复的实验方法。在使用仪器,玻璃化转变温度、软化点、和植物油沥青的流变特性可以同时测量。该设备是用来测量普通植物石油沥青在澳大利亚。结果表明,植物油沥青表现为宾汉流体压力100 Pa和温度高于软化点。因此,高温高压粘度计是修改和设计,与传统的粘度计具有良好的一致性。

的粘度特征相应的植物获得的石油沥青粘度计。植物石油沥青是由大量的芳香分子不同的聚合度。分子量和结构不同,沥青的性质是综合反映了这些不同的组件,从而使沥青性质的描述非常困难。一般来说,有两种方法来描述其流变特性:一个是衡量植物石油沥青的粘度与温度的变化在一个固定的剪切速率;另一种是测量粘度与剪切速率的变化在一个恒定的温度。植物的流动性石油沥青是由特定的流量范围和控制的有效粘度。当加热温度和机械力增加,植物石油沥青将逐渐成为牛顿流体,及其流变特性只取决于沥青体系的粘度。在这个温度范围内,植物石油沥青的流变特性可以很容易地和控制特点。沥青的粘度和温度之间的关系可以由以下公式计算: 在哪里植物油沥青的粘度,是回归常数,是气体常数,粘流活化能。意味着一个分子克服周围的分子所需的能量移动位置,和它的价值反映了熔体粘度对温度的依赖关系。越大E越敏感的沥青的粘度对温度变化;同时,啤酒值越大,熔体粘度。

有一个指数沥青粘度和温度之间的关系,这是由于粘流活化能的变化。当加热温度增加,音高不断变化成一种新形式。在从最初的玻璃状态转换到流动的液态,音高结构的明显变化,这是相关的削弱分子间键的断裂桥键外的分子结构。在球场上,添加添加剂(如糠醛、煤油、甲苯、油酸、和warin)可以大大降低粘度。因此,添加表面活性剂或溶剂来提高植物油沥青的流变特性吸引了广泛关注。

除了上述设备和计算过程,为了确保植物油沥青粘度的准确性,有必要添加一些设备,以确保测量结果的有效性。具体设备如下。

加热系统:当植物石油沥青的粘度值高,有必要衡量其粘度的温度范围内100 - 250°C。ndj - 79粘度计和ndj - 99粘度计只配备了水浴加热系统。为了确定石油沥青的高温粘度工厂,我们需要设计和安装高温加热系统。出于这个原因,电阻炉加热装置是专门为两种粘度计。导热介质是甘油。发现供热系统存在一些问题,如不准确的温度控制和温度不均匀的植物油沥青系统。鉴于上述问题,NDJ-31粘度计是专门配备HSG-1高温恒温浴,可以用来测量植物石油沥青材料的粘度与温度低于280°C,导热介质是高温导热硅油。

显示控制系统和粘度测量值:ndj - 79粘度计(15)是机械控制,其粘度值是直接从表盘中读取。在整个测量过程中,计算机是用于控制ndj - 99粘度计,和它的粘度值是直接显示数值。ndj - 79的粘度粘度计主要由指针仪表,显示尽管ndj - 99粘度计主要由数字显示仪表。NDJ-31粘度计采用微机控制和处理数据,和它的粘度值是直接显示数值,可以打印16]。

转子形状:转子的形状用于粘度计如图4。ndj - 79粘度计是空心圆柱体的转子,转子ndjss - 99粘度计是实心圆柱体,和NDJ-31粘度计转子锥坚不可摧。

植物油沥青的流变特性变化迅速的增加植物油沥青的分子量(热聚合度增加)。植物油沥青后完全融化和液化,植物石油沥青系统显示牛顿流变特征,但随着热处理,它显示了粘弹性(17]。尽管不同的音高的流变特性是不同的,总的趋势是相似的。也就是说,植物石油沥青熔化成液态,然后逐渐凝固成可口可乐后中间阶段。植物石油沥青的粘度由上面的部分。

2.3。延性的植物油

在上面,植物石油沥青的粘度测量,和植物石油沥青的基本性能分析完成。有6常见的植物油,和特定的性能分析指标如表所示2。

通过上述分析,得到了相应的分析结果。上述指标比较,可以看出,沥青样本的穿透曲线与渗透时间的变化在不同的温度和负载。反向曲线扩展和交叉(0,0),如图5。

获得的曲线形状实际上是音高的蠕变时间曲线。最初的阶段是变形和快速增长的“迁移阶段”,其次是“稳定阶段”的逐渐接近线性增长。但它不同于蠕变试验,因为蠕变试验固定负载和负载面积无论压缩、弯曲、分裂,和剪切,所以它具有相同的应力基本上恒定应变率。虽然渗透测试类似于剪切蠕变,但负载面积针,逐步渗透到球场,所以尽管负载是固定的,应力和应变率与穿透深度的增加减少。因此,渗透测试并不是一个简单的蠕变试验,但真正的沥青流变特性的描述。

通过分析测试数据,发现当温度和加载条件不变,渗透和渗透的过程时间符合以下关系: 在哪里渗透(0.1毫米),是渗透时间(s),是测量常数。

根据上面的曲线图像,流变曲线的斜率值,反映了经济增长的速度与渗透时间的增加,这可以称为渗透时间指数。越大值、流变曲线的斜率越大,和更大的剪切变形在相同的加载时间;相反,越小值越小,变形是在同一时间。它反映了时间敏感性的渗透,其意义是相似的b值(复合流动性或流变指数)当使用流变仪研究流变特性。植物油沥青的延性指数可以通过使用上面的公式。

2.4。动态剪切试验机是用来分析沥青的流变特性

基于结构、粘度和延性的植物获得的石油沥青在上面的部分中,使用动态剪切试验机完成沥青的流变特性分析。沥青粘度的动态负荷小于静态负荷。因此,在这项研究中,测量和分析植物石油沥青的流变特性已成为一个重要的话题。目前,动态剪切流变试验是国内外广泛应用。通过动态剪切试验的沥青粘结剂、沥青的流变性能测试结果进行评估。

动态剪切流变仪(域)是一个基本测试仪器的粘弹性聚合物材料(18]。沥青的粘弹性是所描述的复杂的剪切模量和相角粘结剂测量的安全域。复杂的剪切模量可以用来测量材料的总电阻下重复剪切,可以表示为最大剪切应力的比值最大剪切应变,如以下公式所示。这是复杂的和实数和虚数 ,见公式(3)。其中,实部是动态弹性模量,弹性(可恢复)的一部分,它反映了能量的过程中变形,所以它也被称为存储弹性模量。虚部叫做失去弹性模量,即粘性(不可恢复的)的部分,它反映了能量损失的工作过程中剪切变形。阶段的角度的比例是弹性和粘性沥青粘结剂的组成部分,见公式(4)。由于粘性元件的影响,上述指数关系可以表示复杂的坐标。之间的关系, , ,和可以表示为

本研究中使用的动态剪切流变仪属于板流变仪,和特定的设备如图6。两个板块之间的沥青样品厚度约1.1 - -2.2毫米。板是固定的和一个盘子底部旋转中心轴。据流性能分析的要求,一定的剪切力应用于样品的连续旋转上硬度计压头,并记录测试结果。在现实世界中,有两种常用的剪切流变仪,用于沥青粘结剂测试,即。、双汽缸旋转流变仪和平板流变仪。他们的测试原理是相同的。应用变形的方法叫做控制应变方法,应用应力的方法称为控制压力的方法。

物理MCR101动态剪切流变仪(19)被用来进行温度扫描和频率扫描螺距样本。其中,温度扫描测试的温度范围是20°C−80°C,并且负载频率是10 rad / s,相当于1.592赫兹。频率扫描的温度也是20°C−80°C,和频率范围是0.1 -100 rad / s在任何温度下20.]。底盘使用直径20毫米,和沥青样品10毫米的厚度。所选目标的控制压力是120 Pa值测试。第一个10周期不记录数据,第二个循环记录数据,用于计算复合剪切模量和相位角。数据采集系统是用来记录和计算流植物油沥青的性能。

仪器分析后,得到相应的值和流动性能计算和分析过程完成后按照下列公式。场上可以流力的作用下,流体剪切时,剪切应力(N / M)的音调可能有以下与剪切速率之间的关系和(1 / s): 在哪里沥青粘度。如果流体的粘度与剪切速率的变化并没有改变,也就是说,它是一个简单的线性关系,它被称为“牛顿流体。“相反,相对应的流体的剪切速率和剪切应力之间的关系并不遵循上面的对应关系公式被称为“非牛顿流体。“一般说来,气体的粘度随温度的增加,液体的粘度随温度的增加而减小。

从上面的公式,粘度的法定计量单位是 111年,即 。目前,粘度的单位数据手册中大多是风度( ),这是一个非法的单位。转换如下:

对于非牛顿流体,公式仍用于计算他们的粘度,这被称为“表观粘度。“剪切应力与速度梯度之间的关系(也称为剪切速率)是不同的,所以可以划分为假塑性流体,非牛顿流体膨胀塑料液体,和宾汉塑性流体。对于许多非牛顿流体,在一个大范围的剪切速度,下面的方程可以用来描述他们。具体公式如下: 在哪里流动特性指数和吗一致性系数。牛顿流体是一种特殊的情况n= 1,p= 1。应该注意的是,对于非牛顿流体,p不是一个粘度。通过以上公式,测试人员的测试结果计算得到相应的流变特征值。到目前为止,对植物油的流变特性分析方法设计。

3所示。结果

3.1。环境

为了验证本文设计的分析方法是更有效的比原来的分析方法,实验环节是用来获取的结构设计分析方法和原始之间的差异分析方法(21]。在这个实验中,它体现的形式比较分析指标。为了确保设备和试剂不影响实验结果在实验中,实验环境是基于图的设置7。

原来的方法和设计分析方法用于分析实验样品和完成实验过程。

3.2。样品制备的植物油

制备的植物油,。90矩阵音高和植物油沥青加热到135°C。不同比例的植物性油球涌入。90矩阵音高和搅拌大约5分钟。植物石油沥青和完全混合矩阵的音调,准备备用。高速剪切机图所示8。

一定的搅拌条件下,一定比例的植物油沥青加入基质沥青形成了稳定的混合系统。为了确保植物油的混合质量,加热温度、剪切速率和混合时间应该控制。然而,由于植物石油沥青和之间的摩擦搅拌叶片在高剪切率,生成大量的热,使加热温度难以控制。选择混合的加热温度的前提是确保良好的流动性,和植物石油沥青和矩阵球场不会年龄。因此,混合加热温度的确定是135°C。植物油沥青的制备与以上设置完成,和具体的实验样本如图所示9。

本文设计的方法和原来的方法用于分析沥青样本,分析指数范围的两种方法进行了比较。

3.3。实验结果

使用上面的实验,对比原来的分析方法和设计分析方法在文章中就完成了。具体的比较结果如图10。

为了更好地反映实验结果,图形被用来描述分析指标。两种分析方法,每个索引的比例由广场。阴影部分是包括指数,空白部分是缺失索引。从上面的图片,可以看出原分析方法为分析指标选择范围很小的部分。索引选择范围的分析方法在本文设计实验是一样的。因此,设计方法具有广泛的分析指标,它可以保证分析结果的准确性。总之,理性的分析方法的属性植物油沥青设计摘要优于原来的分析方法。

为了验证分析的准确性植物油沥青的合理性能分析方法设计本文实验比较,比较结果如表所示3。

从表可以看出3与原分析方法相比,分析合理的性能分析方法的准确性植物油沥青设计摘要较高,从而保证分析结果的准确性。

4所示。结论

现有分析方法的分析指数范围狭窄,影响分析结果的可靠性。新方法对植物油沥青的流变特性是设计:(1)由于时间的限制,人力、物质力量,本文只讨论了沥青的流变特性,尤其是流变指数通过传统沥青流变测试,并不能完全确定它们之间的定量关系。为了使这一主题的研究更加完美,我们需要在未来进一步的研究。(2)索引选择范围的分析方法在本文设计的实验结果是一样的。因此,分析方法设计有一个广泛的分析指标,它可以保证分析结果的准确性。(3)目前,常规分析仪器的选择范围相对狭窄。为了分析植物油沥青的流变特性在更高或更低的温度下,渗透率仪的结构和测试精度必须得到改善。

数据可用性

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的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关这篇文章的出版。

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