Вплив термокисневого режиму старіння на реологічні властивості та сумісність модифікованого лігніном асфальтового в’яжучого за допомогою реометра динамічного зсуву, частина 2
Jun 21, 2023
3.4. Поведінка повзучості та відновлення модифікованого лігніном асфальту
3.4.1. Випробування на повзучість в'язкого компонента
Глікозид цистанхи може також підвищувати активність СОД у тканинах серця та печінки та значно знижувати вміст ліпофусцину та МДА в кожній тканині, ефективно поглинаючи різні реактивні кисневі радикали (OH-, H₂O₂ тощо) та захищаючи від пошкодження ДНК, спричиненого ОН-радикалами. Фенілетаноїдні глікозиди Cistanche мають сильну здатність поглинати вільні радикали, вищу відновну здатність, ніж вітамін С, покращують активність СОД у суспензії сперми, знижують вміст МДА та мають певний захисний ефект на функцію мембрани сперми. Полісахариди цистанхе можуть підвищувати активність SOD і GSH-Px в еритроцитах і легеневих тканинах експериментально старіючих мишей, викликаних D-галактозою, а також знижувати вміст MDA і колагену в легенях і плазмі і підвищувати вміст еластину, мають хороша очищувальна дія на DPPH, подовжує час гіпоксії у старіючих мишей, покращує активність СОД у сироватці та затримує фізіологічну дегенерацію легенів у експериментально старіючих мишей. Експерименти показали, що цистанхе має хорошу антиоксидантну здатність до клітинної морфологічної дегенерації. і має потенціал бути лікарським засобом для запобігання та лікування хвороб старіння шкіри. У той же час ехінакозид у Cistanche має значну здатність поглинати вільні радикали DPPH і може поглинати активні форми кисню, запобігати індукованій вільними радикалами деградації колагену, а також має хороший ефект відновлення при пошкодженні аніонів вільних радикалів тиміну.
Натисніть «Де я можу купити цистанш».
【Додаткова інформація: david.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】
На основі повторного випробування на повзучість, значення GV компонента в’язкості для жорсткості повзучості було підібрано за формулою (2) як оціночний показник стабільності при високій температурі [35]. Модель Бюргерса була використана для підгонки кривої на стадії повзучого навантаження, щоб отримати параметр в’язкості, який був частиною в’язкості GV жорсткості повзучості (як показано на малюнках 6 і 7). Величина Gv відображала стійкість асфальту до остаточної деформації. Чим більше Gv, тим краще колійна здатність асфальту [36]. Стадія розвантаження в основному відображає виміряну в’язку деформацію та сповільнену пружну деформацію. На малюнку 5 показано відновлення повзучості асфальту з лігніном і без нього для перших 10 циклів зразків MM-0, MM-9, DH-0 і DH-12 при напруга 300 Па.
При однаковій напрузі та температурі дані циклу повзучості від 1-го до 100-го разів були підібрані для двох асфальтів з різним ступенем старіння з інтервалом 10 разів. Як видно на малюнках 6 і 7, значення Gv в’яжучих Donghai і Maoming мали різні зміни в різних ступенях старіння після додавання лігніну, який був довгостроковим старінням > короткочасним старінням > перед старінням. Це продемонструвало, що додавання лігніну може значно підвищити стійкість асфальту до високих температур. Значення G*/sinδ і Gv були послідовними при оцінці високотемпературних характеристик асфальту, модифікованого лігніном, але були відмінності у висновках оцінки для різних модифікованих асфальтів. Однак значення Gv раптово зросло під час процесу PAV старіння асфальту Donghai 90# після додавання лігніну, що могло бути викликано різницею між двома компонентами матричного асфальту.
3.4.2. Накопичений штам
Як типовий в’язкопружний матеріал, асфальт має певну уповільнену еластичність, а різні види асфальтів і асфальти з різним вмістом лігніну мають різний ступінь відновлення. Відстрочену еластичність можна відокремити від остаточної деформації за допомогою тесту на відновлення повзучості. Початкову деформацію на стадії відновлення, тобто миттєву деформацію розвантаження, позначали εL. Залишкова деформація в кінці стадії відновлення позначалася εp, а εL/εp використовувалося для позначення постійної деформації, що враховує загальну деформацію, тобто частку в'язкої частини деформації. Вибираючи один рівень температури (64 ◦C), значення εL/εp 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 та 100 разів навантаження відповідно до вищезазначеного оптимального вмісту асфальту перед старінням ( Розраховано MM-0, MM-9, DH-0, DH-12). Результати показані на малюнку 8.
На малюнку 8 видно, що зі збільшенням часу навантаження значення εL/εp для різних асфальтів, модифікованих лігніном, також зросли, що відображало постійне накопичення постійної деформації асфальту зі збільшенням часу навантаження. Значення εL/εp були дуже близькими, що не було схожим на асфальт, модифікований SBS [37,38] і асфальт, модифікований каучуком [39], що вказує на те, що додавання лігніну не покращує еластичність асфальту і лише для начинка. Причиною може бути те, що молекулярна структура самого лігніну є складною. Він має тривимірну сітчасту молекулярну структуру, що містить багато ароматичних груп і високий вміст вуглецю [40], тоді як базова сполучна є сумішшю надзвичайно складних високомолекулярних вуглеводнів і неметалевих похідних вуглеводнів. Завдяки подальшому аналізу робочого механізму на малюнку 9 додавання модифікатора лігніну призвело до поглинання рідкої фази асфальту в зону взаємодії асфальт–лігнін під час процесу змішування, утворюючи робочу систему асфальт–лігнін і змінюючи в’язкопружну поведінка асфальтового в’яжучого [41].
Кумулятивна деформація була відображена в загальній залишковій деформації зразка асфальту після циклічного навантаження. Чим менша кумулятивна деформація, тим краще стійкість асфальту до високих температур. Щоб додатково проілюструвати, що лігнін мав хорошу високотемпературну стабільність, на малюнку 10 показано співвідношення між кумулятивною деформацією та кількістю циклів навантажень.
На малюнку 10 видно, що кумулятивна деформація асфальту зростає зі збільшенням часу навантаження, що відповідає фактичному навантаженню дороги. За однакового часу навантаження кумулятивна деформація асфальту Donghai та асфальту Maoming перед старінням або старінням RTFO зменшилася після додавання лігніну, що вказує на те, що додавання лігніну може зменшити температурну чутливість асфальту та надати йому кращу стійкість до деформації при високій температурі. З нахилу кривої видно, що продуктивність кожного зразка асфальту під час старіння RTFO мала тенденцію відповідати показникам до старіння, тоді як на малюнку 10c було виявлено, що нахил кривої MM-9 була значно вищою, ніж у MM-0, і нахил кривої DH-12 також мав тенденцію до зростання, що вказує на те, що додавання лігніну може ефективно запобігти затвердінню основного асфальту після старіння PAV, щоб запобігти старіння основного асфальту. Тим часом, нахил кривої MM-0 під час старіння PAV був більшим, ніж у DH-0, що вказує на те, що ступінь твердіння асфальту 70# був менш значущим, ніж у асфальту 90# після старіння PAV. Основна причина полягала в тому, що вміст важких компонентів в асфальті 90# збільшився в процесі старіння.
3.5. Аналіз сумісності лігніну та асфальту
Chang та ін. [42,43] досліджували реологічні властивості сумісних і несумісних полімерних сумішей на основі теорії в’язкопружності та запропонували метод оцінки сумісності сумішей за подвійним логарифмом модуля зберігання (G 0) і модуля втрат ( G 00), також відома як крива Хана. Використовуючи криву Хана для визначення сумісності полімерів, мають бути виконані дві основні умови: (1) логарифмічні криві G 0 -G 00 при різних температурах накладаються; (2) Нахил кривої на низькочастотному кінці дорівнює або близький до 2. Через ці дві вимоги можна судити про сумісність між модифікаторами та асфальтом [44]. Для подальшого аналізу сумісності сумішей оригінальну в’яжучу речовину та асфальт, модифікований лігніном, аналізували за допомогою діаграми Ван Гурпа–Палмена (VGP) [45]. Діаграма VGP – це графік залежності фазового кута (δ) асфальту від відповідного комплексного модуля зсуву (G*). Сумісність двох асфальтів і різний вміст лігніну аналізували за допомогою частотної розгортки кривої Хана та карти VGP при 30 і 60 ◦C, як показано на малюнку 11.
На малюнку 11 можна побачити, що криві Хана для двох асфальтів і асфальту, модифікованого лігніном, з різним вмістом лігніну були приблизно прямими при високих температурах перед старінням, а нахил кривої Хан був близьким до 2, що вказує на те, що асфальтова в'яжуча належала до однорідної змішаної системи при цій температурі. Лігнін мав хорошу сумісність з матричним асфальтом. Однак явище біфуркації відбувалося в незрілому стані при низьких температурах, що вказує на мікроскопічне розділення фаз при низьких температурах. Після старіння RTFOT два вихідних асфальту та асфальт, модифікований лігніном, з різним вмістом лігніну показали роздвоєння при низькій температурі, але не розділилися при високій температурі, що вказує на кращу сумісність оригінального асфальту та асфальту, модифікованого лігніном. в умовах високої температури. Після старіння PAV основний асфальт і модифікований асфальт демонстрували явище поділу за високих температур, але не було поділу за низьких температур, що вказувало на те, що термічний кисень і старіння під тиском сприяли розкладанню матричного асфальту та модифікованого асфальту, що призвело до великих відмінностей у внутрішньому молекулярно-масовому розподілі. На кривій VGP було виявлено, що зістарений базовий асфальт Maoming 70# і асфальт, модифікований лігніном, накладалися при різних температурах, тоді як базовий в’яжучий Donghai 90# і модифікований лігніном асфальт накладалися лише перед старінням. Дисперсію різних станів старіння не можна було накласти, що вказує на те, що сполучна речовина 70# була більш сумісною, ніж сполучна речовина 90#.
4. Висновки
У цій статті властивості старіння асфальтових матеріалів, покращених модифікатором лігніну, були детально оцінені на основі реологічного випробування. Серія випробувань була проведена на необроблених і модифікованих лігніном асфальтових матеріалах. За результатами тестування можна зробити такі висновки:
(1) Додавання лігніну мало значний вплив на високотемпературну стійкість асфальту, але ступінь покращення високотемпературних характеристик двох матричних асфальтів не був однаковим. Результати показали, що існує проблема сумісності з лігніном у покращенні характеристик матричного асфальту.
(2) Результати повторних випробувань на повзучість і відновлення показали, що асфальт, модифікований лігніном, і основний асфальт показали однакову поведінку, і лігнін не підвищив швидкість еластичного відновлення модифікованих полімерних в’яжучих, таких як SBS. Однак додавання лігніну підвищило стійкість до в'язкості асфальтового в'яжучого, що значно зменшило кумулятивну деформацію асфальту, модифікованого лігніном, і це також було основною причиною покращення високотемпературної стабільності матричного асфальту.
(3) Після тривалого старіння кумулятивна деформація асфальту, модифікованого лігніном, була вищою, ніж базового асфальту, і показники тривалого старіння значно покращилися. Це сталося через ймовірну деполімеризацію та зниження молекулярної маси лігніну під час тривалого старіння.
Це дослідження дало нове розуміння властивостей старіння асфальту, модифікованого лігніном. Майбутні дослідження мають бути зосереджені на термічних характеристиках, польовій перевірці та оцінці життєвого циклу асфальтового покриття з різними модифікаторами лігніну.
Авторські внески:До цієї дослідницької статті долучилися наступні автори: MC та CC; написання—підготовка оригіналу, МК; написання — огляд та редагування, огляд літератури та методологія, YS; дослідно-експериментальна робота та випробування, ХН; дослідження та написання — підготовка оригінального проекту, XZ та PD; керівництво та придбання фінансування, CC Усі автори прочитали та погодилися з опублікованою версією рукопису.
Фінансування: це дослідження фінансувалося Проектом науково-технічного планування Департаменту науки і технологій Юньнані (Спільний сільськогосподарський проект), номер гранту 202101BD070001-060; Науково-технічний проект Бюро автомобільних доріг Гуй Чжоу, номер гранту 2021QLM06; Фонд наукових досліджень департаменту освіти провінції Юньнань, номер гранту 2020J0420.
Заява інституційної ревізійної ради:Не застосовується.
Заява про інформовану згоду:Не застосовується.
Заява про доступність даних:Не застосовується.
Конфлікт інтересів:Автори заявляють про відсутність конфлікту інтересів.
Список літератури
1. Чень, XP; Ма, Ю. Ф. Дослідження характеристик гумової крихти, модифікованої асфальтом. Нова хім. Матер. 2010, 38, 118–120.
2. Ouyang, C.; Ван, С.; Чжан, Ю.; Zhang, Y. Покращення стійкості асфальту до старіння шляхом додавання діалкілдитіофосфату цинку. Паливо 2006, 85, 1060–1066. [CrossRef]
3. Tian, WM Про аналіз ефективності старіння SBS модифікованого асфальту. Шаньсі архіт. 2012, 38, 139–141.
4. Чжан, КК; Ван, Ю.; Сюн, Л. Дослідження здатності модифікованого нано TiO2 асфальту проти старіння в ультрафіолеті. Дороги Мот. 2011, 27, 88–91.
5. Qian, XO Дослідження щодо покращення адгезії між асфальтом і кислим каменем у районі Qinghai за допомогою засобу проти розколювання. Шосе 2011, 56, 141–146.
6. Ядикова, А.Ю.; Ільїн С. О. Реологічні та адгезійні властивості нанокомпозитних бітумних в’яжучих на основі гідрофільного або гідрофобного кремнезему, модифікованих біомаслом. Констр. Будувати. Матер. 2022, 342, 127946. [CrossRef]
7. Ільїн С.О.; Арініна М.П.; Мамулат Ю.С.; Малкін А.Ю.; Кулічіхін В. Г. Реологічні властивості дорожніх бітумів, модифікованих полімерними та твердими нанорозмірними добавками. Colloid J. 2014, 76, 425–434. [CrossRef]
8. Чжан В.; Цзоу, Л.; Ван, Ю.; Лю, Дж.; Ян, К.; Ді, Дж.; Ху, Х.; Ян, З. Вплив високов’язкої нафтової смоли (HV-PR) на проміжні та високотемпературні характеристики модифікованого бітуму стирол-бутадієн-стирол блок-сополімер (SBS). араб. J. Sci. інж. 2022, 12, 1–13. [CrossRef]
9. Pi, YH Тестове дослідження дорожніх характеристик асфальтових сумішей з боніфібрами та модифікованим SBS. J. Transp. інж. Інф. 2008, 6, 56–60. [CrossRef]
10. Cheng, ZS Попит на нафту перевищить пропозицію після 2007 року; China Petroleum & Chemical Corporation: Пекін, Китай, 2005; стор. 53.
11. Wen, JL; Чен, ТЮ; Sun, RC Дослідження щодо розділення та структурного аналізу лігніну в лігноцелюлозній біомасі. Ж. Для. інж. 2017, 2, 76–84. [CrossRef]
12. Рень Л.Ф.; Він, QQ; Цін, ТТ; Wang, XC Активація ферментативного гідролізу лігніну та використання для приготування фенолформальдегідної смоли. Нова хім. Матер. 2016, 44, 47–49.
13. Ма, З.М.; Лі, SJ; Ян, Д. М. Активація ферментативного гідролізу лігніну і використовується для приготування фенолоформальдегідної смоли. для. інж. 2017, 33, 64–67.
14. Pinheiro, FGC; Соарес, AKL; Сантаелла, С.Т. Оптимізація екстракції цитозолем лігніну з жому цукрової тростини для виробництва фенольних смол. Інд. Культури Виробн. 2017, 96, 80–90. [CrossRef]
15. Лі, Ю.; Хан Ю.М.; Цинь, Т. Ф.; Chu, FX Дослідження лігніну є синтезом поліуретанових матеріалів. Chem. Інд. інж. Прог. 2011, 30, 1990–1997.
16. Фердосян, Ф.; Юань, З.; Андерсон, М.; Xu, CC Синтез і характеристика гідролізних епоксидних смол на основі лігніну. Інд. Культури Виробн. 2016, 91, 295–301. [CrossRef]
17. Кумарі, С.; Чаухан, Г. С.; Монга, С.; Каушик, А.; Ahn, JH Нова поліуретанова піна на основі лігніну для очищення стічних вод. RSC Adv. 2016, 6, 77768–77776. [CrossRef]
18. Фенг, П.; Chen, FG Прогрес застосування лігніну в синтезі епоксидної смоли. Ж. Матер. Sci. технол. 2010, 2, 54–60. [CrossRef]
19. Аршаниця, А.; Круміна Л.; Телішева Г.; Dizhbite, T. Вивчення потенціалу застосування неповністю розчинного органорозчинного лігніну як макромономера для синтезу поліуретану. Інд. Культури Виробн. 2016, 92, 1–12. [CrossRef]
20. Чжао, З.; Чен, MQ; Ван, Ю.С.; Дінь, СС; Янг, Дж. Синтез і властивість епоксидної смоли на основі деградуючого лігніну. Ж. Матер. Sci. технол. 2017, 3, 46–52. [CrossRef]
21. Лі, Дж. Х.; Лю, CZ; Li, QL Дослідження властивостей наповненого лігніном полісульфідного герметика. Адгезія 2017, 38, 39–42. [CrossRef]
22. Луїс Ф. Н.; Скремін, FR; Верніке, Е.; Бассо, RLDO; Поссан, Е.; Bittencourt, PRS Термічна оцінка за допомогою ДСК і міцність на розрив екструдованих сумішей з поліетилентерефталату та крафт-лігніну. Валоризація відходів біомаси 2018, 6, 367–373. [CrossRef]
23. Діжбіте, Т.; Телішева Г.; Jurkjane, V.; Viesturs, U. Характеристика активності поглинання радикалів лігнінів-природних антиоксидантів. Біоресурс. технол. 2004, 95, 309–317. [CrossRef] [PubMed]
24. Тхакур В.К.; Thakur, MK Останні досягнення в зелених гідрогелях з лігніну: огляд. Міжн. J. Biol. Macromol. 2015, 72, 834–847. [CrossRef]
25. Ю Х.; Чжу, З.; Чжан, З.; Ю, Дж.; Озер, М.; Wang, D. Переробка відходів пакувального скотча в бітумні суміші для поліпшення механічних властивостей і екологічних переваг. Ж. Чистий. Виробник 2019, 229, 22–31. [CrossRef]
26. Sun, QN; Цинь, Т. Ф.; Li, GY Прогрес в активації та нанесенні на клеї лігніну для деревини. полім. Бик. 2008, 9, 55–60.
27. Wu, WJ; Ван, Т.; Ву, Дж. Т. Вплив лігніну на властивість старіння модифікованого асфальту. Pap. Sci. технол. 2018, 37, 19–24.
28. Гао, Дж.; Ван, Х.; Лю, К.; Ге, Д.; Ви, З.; Ю, М. Високотемпературна реологічна поведінка та характеристики втоми модифікованого лігніном асфальтового в’яжучого. Констр. Будувати. Матер. 2020, 230, 117063. [CrossRef]
29. Батіста, К.Б.; Паділья, РПЛ; Кастро, TO; Сільва, CFSC; Араухо, MFAS; Лейте, ЛФМ; Паса В.М.Д.; Lins, VFC Високотемпературні, низькі температури та атмосферні властивості старіння модифікованих лігніном асфальтових в’яжучих. Інд. Культури Виробн. 2018, 111, 107–116. [CrossRef]
30. Сюй, Г.; Ван, Х.; Zhu, H. Реологічні властивості та ефективність антистаріння асфальтового в'яжучого, модифікованого деревним лігніном. Констр. Будувати. Матер. 2017, 151, 801–808. [CrossRef]
31. Чжан, HL; Дуань, HH; Tang, JC. Вплив різних агентів проти здирання на фізичні, реологічні та старіючі властивості асфальту. Дж. Високий. трансп. рез. Dev. 2021, 38, 1–9. [CrossRef]
32. Лін, Дж. Т.; Пан, Л. Оцінка високотемпературних характеристик асфальту на основі тесту MSCR та аналізу моделі Burgers. Дж. Високий. трансп. рез. Dev. 2018, 35, 22–29. [CrossRef]
33. Cheng, C.; Тао, GX; Wang, Q. Експериментальне дослідження продуктивності модифікованого лігніном асфальту при високих температурах. Китай Для. Sci. технол. 2019, 4, 148–154.
34. Chen, PQ; Чжан, YY; Luo, YC Обговорення механізму утворення епоксидного асфальту за допомогою чотирикомпонентного аналізу. China Build. Гідроізоляція 2012, 10, 16–19. [CrossRef]
35. Генрі, А. Уточнення параметра специфікації Superpave для сортування асфальту. J. Transp. інж. 2001, 127, 357–362.
36. Chen, ZJ; Hao, PW Високотемпературні характеристики хімічно модифікованого асфальту на основі повторних випробувань на повзучість і відновлення. J. Jiangsu Univ. Нац. Sci. ред. 2017, 38, 479–483.
37. Пен, XL; Гао, Д. Х. Дослідження ефективності пружного відновлення модифікованого асфальту SBS. Guangdong High. Комун. 2018, 44, 1–6. [CrossRef]
38. Інь, Х.; Лі, К. Кореляційний аналіз Грея в'язкості при нульовому зсуві та високотемпературних реологічних параметрів асфальту. Ж. Будувати. Матер. 2020, 23, 108–113. [CrossRef]
39. Кюї, YX; Hao, PW Високотемпературні характеристики модифікованого гумою асфальту на основі тесту MSCR. Дорога мах. Констр. мех. 2019, 36, 47–51. [CrossRef]
40. Zeng, MZ; Hu, YB Прогрес у підготовці та застосуванні лігнінового пористого вуглецю. Chem. Інд. інж. Прог. 2021, 40, 4573–4586. [CrossRef]
41 Сюй К.; Ван, Д.; Чжан, С.; Го, Е.; Луо Х.; Чжан, З.; Ю, Г. Вплив модифікатора лігніну на технічні характеристики бітумного в’яжучого та суміші. Polymers 2021, 13, 1083. [CrossRef]
42. Хан, CD; Бек, Д.М.; Кім, JK; Огава, Т.; Сакамото, Н.; Hashimoto, T. Вплив об'ємної частки на перехід порядок-безлад у низькомолекулярних сополімерах полістирол-блок-поліізопрен. 1. Температура переходу порядок-безлад, визначена реологічними вимірюваннями. Макромолекули 1995, 28, 5043–5062. [CrossRef]
43. Хан, CD; Кім, Дж.; Кім, Дж. К. Визначення температури переходу порядок-безлад блок-сополімерів. Макромолекули 1989, 22, 383–394. [CrossRef]
44. Зан, XY; Чжан, XN; Wang, DY Мікроструктура асфальтової мастики за допомогою динамічного механічного аналізу. J. Jilin Univ. інж. технол. ред. 2009, 39, 916–920.
45. Ван, WM; Се, XB; Lan, X. Аналіз фазової структури нановуглецевого порошку–гумового порошку–SBS–модифікованого асфальту на основі динамічної механіки. Кремній. Бик. 2021, 40, 2444–2453. [CrossRef]
【Додаткова інформація: david.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】
