Оценка и регулирование устойчивости водобитумных эмульсий

• Автор: Нгуен Хинь Ань
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 128 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ВОДОБИТУМНЫЕ ЭМУЛЬСИИ. ФИЗИКаХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Основные сведения о водобитумных эмульсиях

1.2. Классификации водобитумных эмульсий

1.2.1. Типы водобитумных эмульсий

1.2.2. Классы водобитумных эмульсий

1.2.3. Виды водобитумных эмульсий

1.3. Компоненты водобитумных эмульсий.

1.3.1. Битум.

1.3.2. Вода как компонент дисперсионной среды

1.3.3. Эмульгатор
1.3.4. Кислота.
1.4. Производство водобйтумных эмульсий.
1.4.1. Основные принципы физикохимической технологии производства
1.4.2. Аппаратурное оформление
1.4.3.Принципиальные технологические схемы производства
1.5. Транспортировка и хранение водобитумных эмульсий.
1.6. Основные свойства водобитумных эмульсий.
1.6.1. Вязкость
1.6.2. Устойчивость при хранении.
1.6.3. Устойчивость при смешении с минеральными материалами
1.7. Заключение
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
2.1. Выбор объектов исследования.
2.2. Стандартные методы приготовления и исследования водобигумных эмульсий
2.2.1. Метод приготовления водобитумных эмульсий
2.2.2. Методы оценки устойчивости водобитумных эмульсий.
2.2.3. Метод определения условной вязкости водобитумных эмульсий.
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ОРИГИНАЛЬНЫХ ЭКСПРЕССМЕТОДИК ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ И ДИСПЕРСНОСТИ ВОДОБИТУМНЫХ ЭМУЛЬСИЙ
3.1. Разработка экспрессметодики оценки устойчивости водобитумных эмульсий
3.2. Использование метода фотомикроскопии для оценки дисперсности водобитумных эмульсий.
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДОБИТУМНЫХ ЭМУЛЬСИЙ
4.1. Получение образцов водобитумных эмульсий
4.1.1. Стадия приготовления водной фазы.
4.1.2. Стадия приготовления битумной фазы.
4.1.3. Стадия смешения фаз
4.2. Исследование дисперсности водобитумных эмульсий с применением метода фотомикроскопии.
4.3. Исследование влияния кислотности водной фазы на устойчивость и
вязкость водобитумных эмульсий
4.4. Модификация битумной фазы водобитумных эмульсий.
4.4.1. Модификация битумной фазы уайтспиритом
4.4.2. Модификация битумной фазы смесью нафтеновых кислот
4.4.3. Модификация битумной фазы полимером
4.5. Заключение
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


В зависимости от применяемого органического вяжущего материала, к названию эмульсии добавляется название того вяжущего, из которого она приготовлена. Например, водобитумная эмульсия. Водобитумные эмульсии - дисперсные системы, которые состоят из битума, воды и эмульгатора, придающего системе устойчивость. Битум в такой системе может выступать как в качестве дисперсной фазы, так и в качестве дисперсионной среды. В первом случае битумная эмульсия называется прямой (система «масло в воде», М/В), а во втором - обратной (система «вода в масле», В/М). Тип получаемой эмульсии определяется, главным образом, свойствами и количеством вводимого эмульгатора []. Водобитумные дорожные эмульсии относятся к эмульсиям типа М/В, в которых битум распределен в воде в виде капель. Интервал размера капель обычно составляет от 1 до 0 мкм []. Содержание битума в эмульсии определяется предполагаемым применением её и обычно колеблется в пределах -% мае. Цвет водобитумных эмульсий — коричневый, от светлого до темного в зависимости от степени дисперсности входящего в их состав битума. Характерной особенностью водобитумных эмульсий является их достаточно высокая вязкость и клеящая способность. Хорошая водобитумная эмульсия может храниться без заметных изменений качественных показателей до 6 месяцев и более. Имеется верхний предел содержания битума в эмульсии, который в основном определяется относительным объемом двух фаз. При достижении предела объем не в состоянии вместить большее число капель без их деформации. Капли упаковываются настолько плотно, что они частично прилипают друг к другу, и при этом вода, попавшая между каплями битума, превращается в капли. В результате получается эмульсия типа вода в масле или обратная эмульсия. Такая эмульсия с высокой вязкостью характеризуется свойствами битума. Возможно получение так называемых высококонцентрированных эмульсий с содержанием дисперсной фазы выше %, в которых элементы внутренней фазы деформированы в многогранники различной формы, а дисперсионная среда выступает прослойкой между ними. Такие эмульсии по структуре и свойствам близки к пенам, поэтому они и получили название «спумоидные эмульсии» (пенообразные) [1]. Современные взгляды на эмульсию вообще и на водобитумные эмульсии, в частности, базируются на теории адсорбционной оболочки, выдвинутой в году Банкрофтом [1]. Учение об эмульсиях, созданное Банкрофтом, основано на более ранней теории поверхностного натяжения Доннана [5]. В которой утверждается, что «изменения поверхностного натяжения на поверхности раздела масло-вода протекает параллельно с изменением электрического потенциала, и, возможно, здесь играет роль избирательная адсорбция ионов». Система из двух несмешивающихся жидкостей будет находиться в термодинамически устойчивом состоянии, если она будет состоять из двух сплошных слоев: верхнего (более легкая жидкость) и нижнего (более тяжелая жидкость). Чтобы придать эмульсии относительную устойчивость, используют эмульгаторы. Практически все эмульсии (за исключением некоторых, образующихся самопроизвольно) получают только в присутствии эмульгаторов. Тип образующейся эмульсии определяется свойствами эмульгатора. Прочность и устойчивость образовавшейся адсорбционной оболочки являются факторами, определяющими устойчивость эмульсии. Таким образом, эмульгатор снижает поверхностное натяжение на межфазной границе и образует структурно-механический барьер (оболочку), придающий системе устойчивость. Как следствие отсюда, Банкрофт [1] установил следующее правило: «Гидрофильный коллоид стремится сделать воду непрерывной фазой (дисперсионной средой), между тем как в присутствии гидрофобного коллоида вода приобретает склонность превращаться в дисперсную фазу». Клаус [5], развивая теорию Банкрофта, также указал на то, что образование даже весьма нестойких эмульсий, за исключением чрезвычайно разбавленных, связано с наличием в системе третьего вещества, которое, адсорбируясь на поверхности раздела двух жидких фаз, образует защитную оболочку вокруг диспергированных шариков, будь то масляные или водные.