【摘要】：煤瀝青是煤焦油蒸餾后的剩余物,和石油瀝青相比,煤瀝青與集料的粘附性能好,路面摩擦系數(shù)大,但也存在著熱敏性高、延展性能差、安全性能低,尤其是耐老化性能差等缺陷,限制了其在道路建設(shè)中的應(yīng)用。本文以插層高嶺土及石油瀝青改性煤瀝青,詳細(xì)研究了煤瀝青改性后的老化性能,并通過紅外光譜分析了老化機理。首先在超聲條件下采用二甲基亞砜(DMSO)對高嶺土進(jìn)行插層處理,研究了高嶺土插層后的結(jié)構(gòu)及形態(tài)變化。結(jié)果表明,DMSO插入高嶺土層間,削弱了層間鋁羥基與硅氧鍵之間的氫鍵作用,層間距由0.716nm增至1.124nm,插層率達(dá)到98.57%。與煤瀝青熔融復(fù)合后,高嶺土發(fā)生層剝離,由原來堆疊的假六邊形片層結(jié)構(gòu)剝離為分散的薄片層。改性煤瀝青的老化性能按照國標(biāo)進(jìn)行了測試,結(jié)果顯示,高嶺土摻量為6wt%時,老化后針入度比為50.4%,15℃延度達(dá)到最大值26.7cm,而未改性煤瀝青針入度比僅為35.3%,延度為20.4cm,說明高嶺土減弱了老化過程中的氧化作用。紅外光譜進(jìn)一步證實了高嶺土的改性效果,和原煤瀝青相比,改性煤瀝青老化后羰基增幅降低了80.0%,亞砜降低了32.4%。高嶺土可能以阻隔空氣、延緩傳輸?shù)姆绞綔p少并有效控制了老化反應(yīng),提高了煤瀝青的抗老化性能。插層高嶺土同時提高了煤瀝青的熱穩(wěn)定性,650℃的失重率由原煤瀝青的85.41%降為78.04%。為進(jìn)一步提高煤瀝青的路用性能,采用石油瀝青與芳烴油改性煤瀝青,針入度在加熱時間為3h時達(dá)到最大值63.7 10-1mm,延度在加熱溫度為110℃時達(dá)到最大值115.3cm。隨石油瀝青用量的增加,煤瀝青軟化點逐漸下降,但針入度和延度呈上升趨勢。老化之后,針入度比及延度呈拋物線變化,石油瀝青用量為18wt%時均達(dá)到最大值,此時針入度比為56.1%,延度為29.4cm。繼續(xù)與插層高嶺土復(fù)合改性,煤瀝青性能指標(biāo)達(dá)到了70#石油道路瀝青的標(biāo)準(zhǔn)。
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ522.65
【圖文】：

QI 是在焦化過程中形成的，包括煤中的灰分顆粒及煉焦煤熱解和縮聚時形成碳?xì)浠衔镱w粒，大小一般在 0.5～30μm 之間，在蒸餾過程中轉(zhuǎn)移到煤瀝青 QI 是煤焦油蒸餾過程中由原生喹啉不溶物外的其他組分熱聚合形成，其粒般在 8μm 以上。煤瀝青中 α 樹脂含量越高，其結(jié)焦值越高，一定量的 α 樹高炭制品的強度及電極材料的導(dǎo)電性，對生坯在焙燒過程中的膨脹有一定限但是 α 樹脂含量過高時，因為其對炭質(zhì)骨料沒有潤濕和黏結(jié)能力，使瀝青和動性及塑性顯著降低，不利于炭制品的后期加工。.2 煤瀝青的結(jié)構(gòu)煤瀝青和石油瀝青一樣，也是一種非常復(fù)雜的膠體分散體系[8]。在石油瀝青所含油分、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)分布的不同，常將瀝青分為凝膠型、凝膠-溶膠型、種膠體結(jié)構(gòu)，各膠體結(jié)構(gòu)的具體形態(tài)如圖 1.2。在膠體體系中，瀝青質(zhì)和膠化作用，芳香分和飽和分構(gòu)成油分，起著分散介質(zhì)的作用，瀝青質(zhì)以膠團(tuán)形散相存在，各膠體類型的組成特征如表 1.2[9]。

圖 2.2 DMSO 的有序排列結(jié)構(gòu)Fig. 2.2 The ordered structure of DMSO C 為插層高嶺土復(fù)合改性煤瀝青的衍射結(jié)果，插層高嶺土的(001)衍射峰衍射峰出現(xiàn)，說明高嶺土已實現(xiàn)層剝離。這可能是由于 DMSO 顯著增間距且降低了層間氫鍵作用，煤瀝青分子據(jù)此進(jìn)入高嶺土層間，進(jìn)而憑子體積促進(jìn)高嶺土實現(xiàn)層剝離。聲時間對高嶺土插層率的影響嶺土插層改性的研究中，時間一直是影響插層率的重要因素。將高嶺土MSO 混合后在 70℃條件下超聲，隨著超聲時間的延長，插層率的變化100

超聲不僅可以使 DMSO 插入高嶺土層間，同時也起到了剝離高嶺土的作用。A—原高嶺土 B—插層高嶺土圖2.5 高嶺土插層前后的SEM形態(tài)結(jié)構(gòu)Fig. 2.5 SEM morphology of raw kaolinite and intercalated kaoliniteA—原高嶺土 B—剝離高嶺土圖 2.6 高嶺土剝離前后的 TEM 形態(tài)結(jié)構(gòu)

【參考文獻(xiàn)】

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1 高楓;吳衛(wèi)國;詹磊;賀華;陸俊義;郝邵文;;硬脂酸對煤瀝青流變行為的影響[J];輕金屬;2015年03期

2 宋健偉;李其祥;王紅亮;王智勇;孫昱;;化學(xué)改性去除煤瀝青中的多環(huán)芳烴[J];湖北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2014年05期

3 孫昱;廖志遠(yuǎn);蘇龍;曾鵬;;溶劑效應(yīng)對脫除煤瀝青中3,4-苯并芘的影響[J];化工進(jìn)展;2014年08期

4 李佰昌;楊曉強;張海燕;李迎春;曹東偉;吳小維;;改性煤瀝青的性能研究[J];煤炭轉(zhuǎn)化;2014年03期

5 于守武;肖淑娟;侯桂香;劉燕;;原位聚合制備PS/高嶺土復(fù)合材料及其性能研究[J];塑料科技;2014年06期

6 戴征;;紫外線作用下道路瀝青老化行為研究[J];石油瀝青;2014年01期

7 孫忠武;李曉林;王景宇;鄭廣宇;胡吉良;張立群;;煤瀝青改性石油瀝青相容性及分散性的研究[J];材料導(dǎo)報;2013年S2期

8 陳興剛;桑曉明;安曼;賈悅欣;沈毅;;插層劑對高嶺土插層行為的影響[J];中國陶瓷;2013年02期

9 李曉旭;張勇光;詹予忠;陳宜O

本文編號：2784486