Utjecaj načina termičkog starenja kisikom na reološka svojstva i kompatibilnost ligninom modificiranog asfaltnog veziva pomoću dinamičkog smičnog reometra, 2. dio
Jun 21, 2023
3.4. Ponašanje puzanja i obnavljanja ligninom modificiranog asfalta
3.4.1. Test puzanja Viskozna komponenta
Glikozid cistanche takođe može povećati aktivnost SOD u tkivima srca i jetre, te značajno smanjiti sadržaj lipofuscina i MDA u svakom tkivu, efikasno hvatajući različite reaktivne radikale kisika (OH-, H₂O₂, itd.) i štiteći od oštećenja DNK uzrokovanih od strane OH-radikala. Cistanche feniletanoidni glikozidi imaju jaku sposobnost uklanjanja slobodnih radikala, veću redukcijsku sposobnost od vitamina C, poboljšavaju aktivnost SOD u suspenziji sperme, smanjuju sadržaj MDA i imaju određeni zaštitni učinak na funkciju spermatozoida. Cistanche polisaharidi mogu pojačati aktivnost SOD i GSH-Px u eritrocitima i plućnim tkivima eksperimentalno starenja miševa uzrokovanih D-galaktozom, kao i smanjiti sadržaj MDA i kolagena u plućima i plazmi, te povećati sadržaj elastina. dobar učinak čišćenja na DPPH, produžava vrijeme hipoksije kod starijih miševa, poboljšava aktivnost SOD u serumu i odlaže fiziološku degeneraciju pluća kod eksperimentalno starenja miševa. i ima potencijal da bude lijek za prevenciju i liječenje bolesti starenja kože. U isto vrijeme, ehinakozid u Cistancheu ima značajnu sposobnost uklanjanja slobodnih radikala DPPH i može ukloniti reaktivne vrste kisika, spriječiti degradaciju kolagena izazvanu slobodnim radikalima, a također ima dobar učinak popravljanja oštećenja anjona slobodnih radikala timina.
Kliknite na Gdje mogu kupiti Cistanche
【Za više informacija: david.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】
Na temelju ponovljenog testa puzanja, vrijednost komponente viskoznosti GV krutosti puzanja postavljena je Formulom (2) kao indeks procjene performansi stabilnosti pri visokim temperaturama [35]. Burgersov model je korišten za uklapanje krivulje u fazi opterećenja puzanja kako bi se dobio parametar viskoznosti, koji je bio dio viskoznosti GV krutosti puzanja (kao što se vidi na slikama 6 i 7). Vrijednost Gv odražavala je otpornost asfalta na trajne deformacije. Što je Gv veći, to je bolja sposobnost kolotraga asfalta [36]. Faza rasterećenja uglavnom je odražavala izmjerenu viskoznu deformaciju i odgođenu elastičnu deformaciju. Slika 5 prikazuje oporavak asfalta puzanjem sa i bez lignina za prvih 10 ciklusa uzoraka MM-0, MM-9, DH-0 i DH-12 na napon od 300 Pa.
Pod istim naprezanjem i temperaturom, podaci ciklusa puzanja od 1. do 100. puta ugrađeni su za dva asfalta različitog stupnja starenja, u intervalu od 10 puta. Kao što se vidi na slikama 6 i 7, vrijednosti Gv veziva Donghai i Maoming imale su različite promjene u različitim stupnjevima starenja nakon dodavanja lignina, što je dugotrajno starenje > kratkotrajno starenje > prije starenja. Ovo je pokazalo da dodatak lignina može značajno poboljšati otpornost asfalta na visoke temperature. Vrijednosti G*/sinδ i Gv bile su dosljedne u ocjenjivanju visokih temperatura ligninom modificiranog asfalta, ali su postojale razlike u zaključcima evaluacije između različitih modificiranih asfalta. Međutim, vrijednost Gv je naglo porasla tijekom PAV procesa starenja Donghai 90# asfalta nakon dodavanja lignina, što je moglo biti uzrokovano razlikom između dvije komponente matričnog asfalta.
3.4.2. Akumulirani soj
Kao tipičan viskoelastičan materijal, asfalt ima određenu zakasnelu elastičnost, a različite vrste asfalta i asfalta s različitim sadržajem lignina imaju različite stupnjeve oporavka. Odgođena elastičnost se može odvojiti od trajne deformacije testom oporavka puzanja. Početna deformacija u fazi oporavka, odnosno trenutna deformacija pri rasterećenju, označena je sa εL. Preostala deformacija na kraju faze oporavka označena je sa εp, a εL/εp je korišten za označavanje trajne deformacije koja računa ukupnu deformaciju, odnosno udio viskoznog dijela deformacije. Odabirom jednog temperaturnog nivoa (64 ◦C), vrijednosti εL/εp od 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 i 100 vremena opterećenja prema gore navedenom optimalnom sadržaju asfalta prije starenja ( Izračunati su MM-0, MM-9, DH-0, DH-12). Rezultati su prikazani na slici 8.
Na slici 8. može se vidjeti da su se s povećanjem vremena opterećenja povećavale i vrijednosti εL/εp različitih ligninom modificiranih asfalta, što je odražavalo kontinuirano nakupljanje trajne deformacije asfalta s povećanjem vremena opterećenja. Vrijednosti εL/εp bile su vrlo blizu, što nije bilo slično SBS-modificiranom asfaltu [37,38] i asfaltu modificiranom gumom [39], što ukazuje da dodatak lignina nije poboljšao elastičnost asfalta i bio je samo za punjenje. Razlog može biti taj što je sama molekularna struktura lignina složena. Ima trodimenzionalnu mrežastu molekularnu strukturu, koja sadrži mnogo aromatičnih grupa i visok sadržaj ugljika [40], dok je osnovno vezivo mješavina izuzetno složenih visokomolekularnih ugljovodonika i nemetalnih derivata ugljovodonika. Daljnjom analizom mehanizma rada na slici 9, dodavanje modifikatora lignina dovelo je do apsorpcije tečne faze asfalta u područje interakcije asfalt-lignin tokom procesa miješanja, formirajući radni sistem asfalt-lignin i mijenjajući viskoelastičnost. ponašanje asfaltnog veziva [41].
Kumulativno naprezanje odrazilo se na ukupnu zaostalu deformaciju uzorka asfalta nakon cikličkog opterećenja. Što je kumulativno naprezanje manje, to je bolja otpornost asfalta na visoke temperature. Da bi se dalje ilustrovalo da je lignin imao dobru stabilnost pri visokim temperaturama, odnos između kumulativnog deformacije i broja ciklusnih opterećenja prikazan je na slici 10.
Na slici 10. može se vidjeti da se kumulativna deformacija asfalta povećava s povećanjem vremena utovara, što je u skladu sa stvarnim opterećenjem ceste. Pod istim vremenima opterećenja, kumulativna deformacija Donghai asfalta i Maoming asfalta prije starenja ili RTFO starenja smanjila se nakon dodavanja lignina, što ukazuje da bi dodavanje lignina moglo smanjiti temperaturnu osjetljivost asfalta i dati mu bolju otpornost na visokotemperaturnu deformaciju. Iz nagiba krive se može vidjeti da performanse svakog uzorka asfalta pod RTFO starenjem imaju tendenciju da budu konzistentne sa onima prije starenja, dok je na slici 10c utvrđeno da je nagib krive od MM-9 bio je znatno veći od onog kod MM-0, a nagib krivulje DH-12 je također imao trend povećanja, što ukazuje da bi dodavanje lignina moglo efikasno spriječiti stvrdnjavanje osnovnog asfalta nakon starenja PAV-a, kako bi se spriječilo starenje osnovnog asfalta. U međuvremenu, nagib MM-0 krive tokom PAV starenja bio je veći od onog kod DH-0, što ukazuje da je stepen otvrdnjavanja 70# asfalta bio manje značajan od onog 90# asfalta nakon PAV starenja. Glavni razlog je to što se sadržaj teških komponenti u asfaltu 90# povećavao tokom procesa starenja.
3.5. Analiza kompatibilnosti lignina i asfalta
Chang et al. [42,43] proučavali su reološka svojstva kompatibilnih i nekompatibilnih polimernih mješavina zasnovanih na teoriji viskoelastičnosti i predložili metodu za procjenu kompatibilnosti mješavina uzimajući dvostruku logaritamsku krivu modula skladištenja (G 0) i modula gubitka ( G 00), također poznat kao Han kriva. Koristeći Han krivu za procjenu kompatibilnosti polimera, moraju biti zadovoljena dva osnovna uslova: (1) G 0 -G 00 logaritamske krive na različitim temperaturama su superponirane; (2) Nagib krivulje na niskofrekventnom kraju jednak je ili blizu 2. Na temelju ova dva zahtjeva može se ocijeniti kompatibilnost između modifikatora i asfalta [44]. Za daljnju analizu kompatibilnosti mješavina, izvorno vezivo i asfalt modificiran ligninom analizirani su van Gurp-Palmenovim (VGP) dijagramom [45]. VGP dijagram je dijagram faznog ugla (δ) asfalta u odnosu na odgovarajući kompleksni modul posmka (G*). Kompatibilnost dva asfalta i različiti sadržaj lignina analizirana je frekvencijskim sweep-om Han krive i VGP karte na 30 i 60 ◦C, kao što je prikazano na slici 11.
Na slici 11 se može vidjeti da su Han krive dva asfalta i asfalt modificiranog ligninom s različitim sadržajem lignina bile približno prave linije na visokim temperaturama prije starenja, a nagib Han krive bio je blizu 2, što ukazuje da asfaltno vezivo je na ovoj temperaturi pripadalo homogenom mješovitom sistemu. Lignin je imao dobru kompatibilnost sa matričnim asfaltom. Međutim, fenomen bifurkacije dogodio se u neostarjelom stanju na niskim temperaturama, što ukazuje na mikroskopsko razdvajanje faza na niskim temperaturama. Nakon starenja RTFOT-a, izgledalo je da dva originalna asfalta i asfalt modificiran ligninom s različitim sadržajem lignina pokazuju bifurkaciju na niskoj temperaturi, ali se nisu odvajali na visokoj temperaturi, što ukazuje da je kompatibilnost originalnog asfalta i asfalta modificiranog ligninom bila bolja. u uslovima visoke temperature. Nakon starenja PAV-a, i osnovni asfalt i modificirani asfalt su pokazivali fenomen razdvajanja na visokim temperaturama, ali nije bilo razdvajanja na niskim temperaturama, što je ukazivalo na to da su termičko starenje kisikom i tlakom potaknuli razgradnju matričnog asfalta i modificiranog asfalta, što je rezultiralo velikim razlikama. u unutrašnjoj distribuciji molekulske mase. Na VGP krivulji utvrđeno je da su stari Maoming 70# osnovni asfalt i asfalt modificiran ligninom naloženi na različitim temperaturama, dok su Donghai 90# bazno vezivo i ligninom modificirani asfalt bili postavljeni samo prije starenja. Disperzija različitih stanja starenja nije mogla biti superponirana, što ukazuje da je vezivo 70# bilo kompatibilnije od veziva 90#.
4. Zaključak
U ovom radu detaljno su procijenjena svojstva starenja asfaltnih materijala poboljšanih modifikatorom lignina na temelju reološkog ispitivanja. Proveden je niz ispitivanja na neobrađenim i ligninom modificiranim asfaltnim materijalima. Na osnovu rezultata ispitivanja mogu se izvesti sljedeći zaključci:
(1) Dodatak lignina značajno je utjecao na otpornost asfalta na visoke temperature, ali stupanj poboljšanja performansi na visokim temperaturama za dva matrična asfalta nije bio isti. Rezultati su pokazali da postoji problem kompatibilnosti s ligninom u poboljšanju performansi matričnog asfalta.
(2) Rezultati ponovljenog testa puzanja i oporavka pokazali su da su ligninom modificirani asfalt i osnovni asfalt pokazali isto ponašanje, a lignin nije povećao stopu elastičnog obnavljanja modificiranih polimernih veziva kao što je SBS. Međutim, dodavanje lignina povećalo je otpornost na viskoznost asfaltnog veziva, što je značajno smanjilo kumulativnu deformaciju ligninom modificiranog asfalta, a to je bio i temeljni razlog za poboljšanje stabilnosti matričnog asfalta pri visokim temperaturama.
(3) Nakon dugotrajnog starenja, kumulativna deformacija asfalta modificiranog ligninom bila je veća od one kod osnovnog asfalta, a učinak dugotrajnog starenja je značajno poboljšan. To je bilo zbog moguće depolimerizacije i smanjenja molekularne težine lignina tokom dugotrajnog starenja.
Ova studija je pružila novo razumijevanje svojstava starenja ligninom modificiranog asfalta. Buduća istraživanja trebala bi se fokusirati na toplinske karakteristike, verifikaciju na terenu i procjenu životnog ciklusa asfaltnog kolnika s različitim modifikatorima lignina.
Doprinosi autora:Autori su doprinijeli ovom istraživačkom članku kako slijedi: MC i CC; pisanje—priprema originalnog nacrta, MC; pisanje—pregled i uređivanje, pregled literature i metodologija, YS; eksperimentalni rad i ispitivanje, XH; istraživanje i pisanje—priprema originalnog nacrta, XZ i PD; nadzor i pribavljanje sredstava, CC Svi autori su pročitali i složili se sa objavljenom verzijom rukopisa.
Finansiranje: Ovo istraživanje je finansirano od strane Projekta planiranja nauke i tehnologije Odjeljenja za nauku i tehnologiju Yunnan (Zajednički poljoprivredni projekat), grant broj 202101BD070001-060; Projekat nauke i tehnologije Biroa za autoput Gui Zhou, broj granta 2021QLM06; Fond za naučna istraživanja Odeljenja za obrazovanje provincije Junan, broj granta 2020J0420.
Izjava institucionalnog odbora za reviziju:Nije primjenjivo.
Izjava o informiranom pristanku:Nije primjenjivo.
Izjava o dostupnosti podataka:Nije primjenjivo.
Sukobi interesa:Autori izjavljuju da nema sukoba interesa.
Reference
1. Chen, XP; Ma, YF Istraživanje performansi asfalta modificiranog gumom. New Chem. Mater. 2010, 38, 118–120.
2. Ouyang, C.; Wang, S.; Zhang, Y.; Zhang, Y. Poboljšanje otpornosti asfalta na starenje dodavanjem cink dialkil ditiofosfata. Fuel 2006, 85, 1060–1066. [CrossRef]
3. Tian, WM O analizi performansi starenja SBS modificiranog asfalta. Shanxi Archit. 2012, 38, 139–141.
4. Zhang, QC; Wang, Y.; Xiong, L. Studija o sposobnosti anti-ultraljubičastog starenja nano TiO2 modificiranog asfalta. Roads Mot. 2011, 27, 88–91.
5. Qian, XO Studija o poboljšanju adhezije između asfalta i kiselog kamena u području Qinghai pomoću sredstva protiv ljuspiranja. Autoput 2011, 56, 141–146.
6. Yadykova, AY; Iljin, SO Reološka i adhezivna svojstva nanokompozitnih bitumenskih veziva na bazi hidrofilnog ili hidrofobnog silicijum dioksida modifikovanih bio-uljem. Constr. Build. Mater. 2022, 342, 127946. [CrossRef]
7. Ilyin, SO; Arinina, MP; Mamulat, YS; Malkin, AY; Kulichikhin, VG Reološka svojstva putnih bitumena modificiranih polimernim i čvrstim nanodimenzionalnim aditivima. Colloid J. 2014, 76, 425–434. [CrossRef]
8. Zhang, W.; Zou, L.; Wang, Y.; Liu, J.; Yang, C.; Di, J.; Hu, H.; Yang, Z. Utjecaj naftne smole visoke viskoznosti (HV-PR) na srednje i visokotemperaturne performanse stiren–butadien–stiren blok kopolimera (SBS) modificiranog bitumena. arapski. J. Sci. inž. 2022, 12, 1–13. [CrossRef]
9. Pi, YH Test istraživanja o putnim performansama asfaltnih mješavina s Bonifiberima i SBS modificiranim. J. Transp. inž. Inf. 2008, 6, 56–60. [CrossRef]
10. Cheng, ZS Potražnja za naftom će premašiti ponudu nakon 2007; China Petroleum & Chemical Corporation: Peking, Kina, 2005; str. 53.
11. Wen, JL; Chen, TY; Sun, RC Napredak istraživanja separacije i strukturne analize lignina u lignoceluloznoj biomasi. J. For. inž. 2017, 2, 76–84. [CrossRef]
12. Ren, LF; On, QQ; Qing, TT; Wang, XC Aktivacija enzimske hidrolize lignina i koristi se za pripremu fenol formaldehidne smole. New Chem. Mater. 2016, 44, 47–49.
13. Ma, ZM; Li, SJ; Yang, DM Aktivacija enzimske hidrolize lignina i koristi se za pripremu fenol-formaldehidne smole. Za. inž. 2017, 33, 64–67.
14. Pinheiro, FGC; Soares, AKL; Santaella, ST Optimizacija citosolne ekstrakcije lignina iz bagase šećerne trske za proizvodnju fenolne smole. Ind. Crops Prod. 2017, 96, 80–90. [CrossRef]
15. Li, Y.; Han, YM; Qin, TF; Chu, FX Napredak istraživanja lignina je sinteza poliuretanskih materijala. Chem. Ind. Eng. Prog. 2011, 30, 1990–1997.
16. Ferdosian, F.; Yuan, Z.; Anderson, M.; Xu, CC Sinteza i karakterizacija hidroliznih epoksidnih smola na bazi lignina. Ind. Crops Prod. 2016, 91, 295–301. [CrossRef]
17. Kumari, S.; Chauhan, GS; Monga, S.; Kaushik, A.; Ahn, JH Nova poliuretanska pjena na bazi lignina za tretman otpadnih voda. RSC Adv. 2016, 6, 77768–77776. [CrossRef]
18. Feng, P.; Chen, FG Napredak primjene lignina u sintezi epoksidne smole. J. Mater. Sci. Technol. 2010, 2, 54–60. [CrossRef]
19. Arshanitsa, A.; Krumina, L.; Telysheva, G.; Dizhbite, T. Istraživanje mogućnosti primjene nepotpuno rastvorljivog organosolv lignina kao makromonomera za sintezu poliuretana. Ind. Crops Prod. 2016, 92, 1–12. [CrossRef]
20. Zhao, Z.; Chen, MQ; Wang, YS; Ding, SS; Yang, J. Sinteza i svojstva epoksidne smole na bazi razgradnog lignina. J. Mater. Sci. Technol. 2017, 3, 46–52. [CrossRef]
21. Li, JH; Liu, CZ; Li, QL Studija o svojstvima polisulfidnog zaptivača punjenog ligninom. Adhezija 2017, 38, 39–42. [CrossRef]
22. Luiz, FN; Scremin, FR; Wernicke, E.; Basso, RLDO; Possan, E.; Bittencourt, PRS Termička procjena pomoću DSC i vlačna čvrstoća ekstrudiranih mješavina od polietilen tereftalata i kraft lignina. Valorizacija otpadne biomase 2018, 6, 367–373. [CrossRef]
23. Dizhbite, T.; Telysheva, G.; Jurkjane, V.; Viesturs, U. Karakterizacija aktivnosti uklanjanja radikala lignina-prirodni antioksidansi. Bioresour. Technol. 2004, 95, 309–317. [CrossRef] [PubMed]
24. Thakur, VK; Thakur, MK Nedavna dostignuća u zelenim hidrogelovima iz lignina: Pregled. Int. J. Biol. Macromol. 2015, 72, 834–847. [CrossRef]
25. Yu, H.; Zhu, Z.; Zhang, Z.; Yu, J.; Oeser, M.; Wang, D. Recikliranje otpadne ambalažne trake u bitumenske mješavine prema poboljšanim mehaničkim svojstvima i ekološkim prednostima. J. Clean. Prod. 2019, 229, 22–31. [CrossRef]
26. Sun, QN; Qin, TF; Li, GY Napredak u aktivaciji i primjeni lignina na ljepila za drvo. Polym. Bik. 2008, 9, 55–60.
27. Wu, WJ; Wang, T.; Wu, JT Utjecaj lignina na svojstva starenja modificiranog asfalta. Pap. Sci. Technol. 2018, 37, 19–24.
28. Gao, J.; Wang, H.; Liu, C.; Ge, D.; Vi, Z.; Yu, M. Visokotemperaturno reološko ponašanje i performanse zamora asfaltnog veziva modificiranog ligninom. Constr. Build. Mater. 2020, 230, 117063. [CrossRef]
29. Batista, KB; Padilha, RPL; Castro, TO; Silva, CFSC; Araújo, MFAS; Leite, LFM; Pasa, VMD; Lins, VFC Visokotemperaturna, niska temperatura i učinak starenja ligninom modificiranih asfaltnih veziva. Ind. Crops Prod. 2018, 111, 107–116. [CrossRef]
30. Xu, G.; Wang, H.; Zhu, H. Reološka svojstva i učinak protiv starenja asfaltnog veziva modificiranog drvenim ligninom. Constr. Build. Mater. 2017, 151, 801–808. [CrossRef]
31. Zhang, HL; Duan, HH; Tang, JC Učinci različitih sredstava protiv skidanja na fizičke, reološke i karakteristike starenja asfalta. J. High. Transp. Res. Dev. 2021, 38, 1–9. [CrossRef]
32. Lin, JT; Pan, L. Visokotemperaturna evaluacija performansi asfalta na osnovu MSCR testa i analize modela Burgers. J. High. Transp. Res. Dev. 2018, 35, 22–29. [CrossRef]
33. Cheng, C.; Tao, GX; Wang, Q. Eksperimentalna studija o performansama asfalta modificiranog ligninom na visokim temperaturama. China For. Sci. Technol. 2019, 4, 148–154.
34. Chen, PQ; Zhang, YY; Luo, YC Rasprava o mehanizmu formiranja epoksidnog asfalta četverokomponentnom analizom. China Build. Hidroizolacije 2012, 10, 16–19. [CrossRef]
35. Henry, A. Preciznost parametra specifikacije Superpave za ocjenu performansi asfalta. J. Transp. inž. 2001, 127, 357–362.
37. Chen, ZJ; Hao, PW Visokotemperaturne performanse hemijski modifikovanog asfalta zasnovane na ponovljenom testu puzanja i oporavka. J. Jiangsu Univ. Nat. Sci. Ed. 2017, 38, 479–483.
37. Peng, XL; Gao, DH Istraživanje o performansama elastičnog oporavka SBS modificiranog asfalta. Guangdong High. Commun. 2018, 44, 1–6. [CrossRef]
38. Yin, H.; Li, K. Grey korelaciona analiza viskoznosti nultog smicanja i visokotemperaturnih reoloških parametara asfalta. J. Build. Mater. 2020, 23, 108–113. [CrossRef]
39. Cui, YX; Hao, PW Visokotemperaturne performanse gumom modificiranog asfalta na osnovu MSCR testa. Road Mach. Constr. Mech. 2019, 36, 47–51. [CrossRef]
40. Zeng, MZ; Hu, YB Napredak u pripremi i primjeni ligninskog poroznog ugljika. Chem. Ind. Eng. Prog. 2021, 40, 4573–4586. [CrossRef]
41. Xu, C.; Wang, D.; Zhang, S.; Guo, E.; Luo, H.; Zhang, Z.; Yu, H. Utjecaj modifikatora lignina na inženjerske performanse bitumenskog veziva i mješavine. Polimeri 2021, 13, 1083. [CrossRef]
42. Han, CD; Baek, DM; Kim, JK; Ogawa, T.; Sakamoto, N.; Hashimoto, T. Utjecaj volumnog udjela na prijelaz red-poremećaj u polistiren-blok-poliizopren kopolimerima niske molekularne težine. 1. Temperatura prijelaza red-poremećaj određena reološkim mjerenjima. Macromolecules 1995, 28, 5043–5062. [CrossRef]
43. Han, CD; Kim, J.; Kim, JK Određivanje temperature prijelaza red-poremećaj blok kopolimera. Macromolecules 1989, 22, 383–394. [CrossRef]
44. Zan, XY; Zhang, XN; Wang, DY Mikrostruktura asfaltne mastike pomoću dinamičke mehaničke analize. J. Jilin Univ. inž. Technol. Ed. 2009, 39, 916–920.
45. Wang, WM; Xie, XB; Lan, X. Analiza fazne strukture nano-karbonskog praha–gumeni prah–SBS–modificiranog asfalta na temelju dinamičke mehanike. Silic. Bik. 2021, 40, 2444–2453. [CrossRef]
【Za više informacija: david.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】
