Битумы коллоидная структура

По химическому составу битумы представляют собой смесь углеводородов (в основном гибридного строения) и асфальтосмолистых веществ, в состав которых, кроме углерода и водорода, входят кислород, сера, азот и незначительные количества металлов V, N1, Ре, Со и др. Битумы характеризуются групповым составом, процентным содержанием в них химически однородных фракций— масел, смол, асфальтенов, карбенов и карбоидов. Сочетание этих веществ образуют коллоидную структуру, в которой дисперсионной средой являются масла и смолы, а дисперсной фазой — асфальтены. Соотношение фаз" в системе и определяет физико-химические и физико-механические свойства битума. Масла и смолы улучшают его упругопластические свойства, особенно при низких температурах, асфальтогеновые кислоты повышают адгезию. Асфальтены сообщают битуму пластичность, снижают температуру хрупкости и повышают атмосферостойкость в битуме они являются основным структурообразующим компонентом. Сопоставление свойств и группового состава различных битумов дает основание считать, что битумы с повышенным содержанием смол и асфальтенов более водо- и ат- [c.30]

Групповой состав битума предопределяет его коллоидную структуру и реологическое поведение и тем самым — технические свойства, которые характеризуются условными показателями качества, определяемыми в стандартных условиях. Среди этих показателей важнейшие пенетрация (глубина проникания иглы в битум), температуры размягчения и хрупкости, дуктильность (растяжимость) [c.491]

В рамках коллоидной теории А. С. Колбановская и В. В. Михайлов выделяют разные структуры битумов [10]. Структура первого типа представляет собой коагуляционную сетку-каркас из. асфальтенов, находящихся в слабо структурированной смолами дисперсионной среде, которая состоит из смеси парафино-нафте-иовых и ароматических углеводородов. Такая структура образуется при содержании асфальтенов выше 25%, смол менее 24% и масел (углеводородов) более 50%. При этом доля асфальтенов в смолисто-асфальтеновых веществах превышает 0,5 а отношение асфальтенов к сумме углеводородов и смол более 0,35. Наличие в битуме твердых парафинов может привести к образованию дополнительной кристаллизационной сетки, чта должно сказаться на свойствах битума. [c.15]

Образование новых молекул в результате сочетания двух или большего числа молекул углеводородов и образование ароматических структур в результате дегидрирования способствуют появлению в битуме более жестких структур — асфальтенов. Эти новые полициклические ароматические компоненты изменяют первоначальную коллоидную структуру битума. Смолы и в меньшей степени масла превращаются при окислении сернистым ангидридом в асфальтены. Величина отношения асфальтены/смолы возрастает, и асфальтены коагулируют — битум переходит из золя в гель. Сера за счет еще невыясненного механизма во время реакции внедряется в углеводородные структуры, что важно для повышения твердости. После завершения реакции кислород сернистого ангидрида в окисленном продукте не обнаруживается он удаляется в виде реакционной воды. Это, пожалуй, самое убедительное свидетельство того, что термин окисление здесь неуместен, а скорее — дегидроконденсация насыщенной и полу-насыщенной (нафтено-ароматической) частей сырья. [c.137]

Неокисленные битумы имеют более высокое содержание ароматических углеводородов, меньшее содержание парафино-нафтеновых углеводородов и асфальтенов. Неокисленные битумы и полимеры СБС имеют большое сродство и поэтому в большей степени совместимы. Это первая причина лучшей совместимости. Вторая - повышенное содержание асфальтенов в составе битумов приводит к стерическим затруднениям при совмещении, причем сами асфальтены в процессе растворения не участвуют, а более высокое содержание асфальтенов характерно как раз для окисленных битумов. И третье. Исследование коллоидной структуры битумов методом малоуглового рассеяния рентгеновских лучей показало, что в составе окисленных битумов содержится 30-31% мелких коллоидных частиц размером до 16 А и 69-70% крупных коллоидных образований с размерами до 440 А. Такой битум, представленный в основном грубодисперсными частицами, можно отнести к системам типа золь-гель . Неокисленный битум содержит 85-86% частиц с размерами 9-10 А и лишь 12-13% частиц с размерами до 405 А. Такую коллоидную систему можно отнести к типу золь . В мелкодисперсной системе заметно выше скорости диффузии растворителя в полимер, процессы набухания проходят быстрее, растворение более полное. [c.39]

Структура битумов. В настоящее время не существует единого мнения о структуре битумов [9]. Большинство исследователей считают битумы коллоидной системой. [c.15]

Весьма важное значение имеет коллоидная структура нефтяных остатков, соотношение в них асфальтенов, масел, высокомолекулярных углеводородов при осуществлении других процессов нефтепереработки, например в производстве битумов, связующих ве- [c.62]

Ввод модификаторов, в частности, полимерных материалов (например, стирол-бутадиен-стирольных полимеров), инициирует образование более сложной коллоидной структуры битума, в которой СБС сильно гомогенизирован. В результате этого изменяются такие реологические характеристики битума, как температурная чувствительность, адгезионные свойства, эластичные и прочностные характеристики, снижается деформация при нагрузках такие битумы склонны к восстановлению эластичности. Одно из существенных качеств модифицированных битумов — их стабильность при хранении и эксплуатации, т.е. способность сохранять свои свойства во времени. Введенный в битум полимер-модификатор абсорбирует низкомолекулярные фракции битума, уменьшая тем самым его испаряемость и увеличивая прочность материала. Для определения типа и количества вводимого полимера необходима тщательная исследовательская и проектная проработка с учетом технических требований на дорожное покрытие, напряженности движения транспорта, а также климатических условий. [c.362]

В условиях эксплуатации под воздействием солнечного света, кислорода воздуха, высоких и низких температур, резких перепадов температур, усиленных динамических нагрузок битумы разрушаются. Разрушается коллоидная структура битума, смолы и асфальтены переходят в карбены и карбоиды, битум теряет способность создавать цельный кроющий слой, становится хрупким, трескается и крошится. Кроме того, битум теряет способность прилипать к минеральным материалам щебню, камню, песку. Все это ведет к разрушению дорог, толевых кровель, фундаментов, изоляции трубопроводов и пр. [c.379]

Асфальтогеновые кислоты и их ангидриды — вещества коричнево-серого цвета, густой смолистой консистенции [56, 370, 455]. Асфальтогеновые кислоты легко растворяются в спирте или хлороформе и трудно — в бензине плотность их более 1 г см . Асфальтогеновые кислоты и их ангидриды стабилизируют коллоидную структуру битума. [c.15]

Битум представляет собой чрезвычайно сложную смесь углеводородов и гетероорганических соединений различного строения, не выкипающую при традиционных температурах перегонки нефти. Состав битумов и соотношение в нем отдельных компонентов определяют его коллоидную структуру и реологические характеристики. Битумы состоят из асфальтенов, смол и масел, причем среди масел различают соединения парафиновой, нафтеновой и ароматической основы. В свою очередь, коллоидная структура битума обуславливает его технические свойства, характеризующиеся условными показателями качества, определяемыми в стандартных условиях (пенетрация, дуктильность, температуры размягчения и хрупкости и др.). Часто сумму масел и смол называют мальтенами. [c.329]

Предусмотренные ГОСТом товарные показатели битума являются косвенной характеристикой его коллоидной структуры. Известно,, что битумы представляют собой двухфазную коллоидную систему, в которой дисперсионной средой являются мальтены (масла и смолы) и дисперсной фазой— асфальтены. Поэтому, в первую очередь, необходимо было изучить эти два структурообразующих компонента битумов. С этой целью проведено разделение на асфальтены и мальтены, серии образцов [c.59]

НДС могут существовать в природных условиях (нефть и газ в пластах) или образовываться в технологических процессах добычи нефти и газа (эмульсии вода в нефти , газ в нефти ), при их транспорте и переработке (выпадение кристаллов парафина, кипение, коксование и т. д.). Первыми среди НДС были изучены коллоидно-дисперсные свойства битумов (1923 г.), впервые была показана их коллоидная структура. В дальнейшем [c.165]

Ж e Л e 3 к о E. П. Свойства дорожных битумов в зависимости от их коллоидной структуры. БашНИИ НП, Уфа, 1972, Депонировано в-ЦНИИТЭнефтехиме 25 июня 1973 г., № 2Д-237. [c.108]

Качественные изменения коллоидной структуры битумов можно проследить и при помощи зависимости пенетрации при 25°С от содержания масла в битуме (рис. 7 а, б). Все образцы битумов на основе масляного компонента с высоким КРС ха- [c.49]

По результатам исследований физико-химических и эксплуатационных свойств полученных модифицированных битумов были установлены наилучшие концен фации добавок-модификаторов для получения битумов с улучшенными свойствами. Были исследованы коллоидные свойства битулюв (размер частиц дисперсной фазы, фактор устойчивости, удельная рефракция), которые показали возможность использования добавок - модификаторов как стабилизаторов коллоидной структуры битумов. [c.70]

Влияние сырья. Химический состав нефти, из которой получен битум, оказывает влияние на его коллоидную структуру и. следовательно, на характер течения конечного продукта. О влиадии сырья на степень аномалии вязкости свидетельствуют данные [c.120]

Считается, что этот показатель является отражением коллоидной структуры битума. Учитывая, что при изменении пенетрации битума величина дуктильности проходит через максимальное значение, величину индекса пенетрации ограничивают пределами от -1 до +1 (в стандарте на битумы для заливочных аккумуляторных мастик — не менее +4). Для оценки низкотемпературных свойств битумов рекомендуется использовать низкотемпературный индекс пенетрации ИП , который вычисляют как отношение значений пенетрации при О и 25 °С (П0/П25). Этот показатель лучше характеризует температурную чувствительность вязкости битумов в интервале 25-0 °С, чем обычный индекс пенетрации. [c.761]

Коллоидная структура битумов определяется концентрацией образующих надмолекулярные структуры компонентов и их химической природой, что используется для классификации битумов. Существует взаимосвязь между надмолекулярной структурой битумов и их реологическими свойствами. [c.753]

Причиной такого различия в процессах модификации битумов являются различия в групповых углеводородных составах и коллоидной структуре окисленных и неокисленных бит мов (табл.). [c.38]

В связи с особенностью коллоидной структуры неокисленных битумов, типа золь , они легче диспергируются, а эмульсии на их основе [c.40]

Методом рассеяния рентгеновского излучения под малыми углами установлено [123], что коллоидная структура битумов состоит из набора частиц квазисферической формы с размерами от 2,3—3,0 до 20—40 нм. Число частиц наименьшего размера на 4—6 порядков превышает число частиц больших размеров, что дает основание считать частицы с размерами 2,3—3,0 нм основными структурными элементами коллоидной структуры битумов. [c.31]

Результаты исследования битумов в электронном микроскопе позволяют установить скорее отсутствие, а не наличие реальной коллоидной структуры. Чтобы определить структуру битумов Фрейнд и Вайта [16] напыляли пленку сплава золота с алюминием на поверхность ряда венгерских битумов. Затем битум удаляли растворителем, а металлическую реплику исследовали в электронном микроскопе. Исследование показало, что остаточный битум имеет грубую структуру с нечеткими контурами структурных элементов по мере окисления битума его структура становится все более тонкой и четкой. Проведенные наблюдения указывают на т что струк-турные элементы битума состоят из скоплений, образованных различными компонентами. Размеры этих скоплений зависят от способа приготсвления битума и, следовательно, от его химического состава. Эти наблюдения касаются псверхностной структуры, которая может отличаться от структуры в сбъеме системы. Обычно спонтанные изменения в системе происходят с уменьшением свободной энергии, которое сопровождается уменьшением площади поверхности. Поэтому можно ожидать, что указанные скопления имеют сферическую или близкую к ней форму. [c.12]

Коллоидная структура битумов зависит от содержания и природы ас-фальтенов и мальтенов. Структура би тума (золь и гель) определяется степенью пептизации асфальтенов и зависит от относительного содержания в битуме ароматических углеводородов с алифатическими цепями различной длины. Высокое содержание ароматических соединений мальтеновой части битумов противодействует стремлению молекул асфальтенов к ассоциации в более крупные афсгаты, что приводит к образованию наибольших мицелл, и битум в результате, находится в состоянии золя. Наоборот, низкое содержание ароматических соединений ведет к образованию крупных афегатов и битум находи тся в состоянии геля. [c.37]

Неокисленные битумы имеют более высокое содержание аромати 1ес-ких углеводородов, меньшее содержание парафино-нафтеновых углеводородов и асфальтенов и, как следствие, большое сродство полимерам типа СБС. Это первая причина лучшей совместимости. Вторая - повышенное содержание асфальтенов в составе битумов приводит к стерическим затруднениям при совмещении, причем сами асфальтены в процессе растворения не участвуют, а более высокое содержание асфальтенов характерно как раз для окисленных битумов. И третье. Исследование коллоидной структуры битумов методом малоуглового рассеяния рентгеновских лучей показало, что неокисленные битумы представляют собой мелкодисперсную систему типа золь , а окисленные - более грубодисперсную типа золь-гель В мелкодисперсной системе заметно выше скорости диффузии и быстрее происходят процессы набухания и растворения полимера [c.81]

Показано [215, 223, 225], что различие в коллоидных структурах битумов обусловлено разницей в их групповом составе и стеиени цептизации асфальтенов. Исходя из этого, битумы разделены на три категории — золь, золь-гель и гель, различные по реологическому поведению. [c.48]

Колбановская А, С. Развитие дисперсных структур в моделях нефтяных битумов. — Коллоидный журнал , т. XXX, № 3, 1968, с. 393. [c.252]

См. также Студни мыльные 3/302 нефтяных битумов 1/565 органические, см. Органозоли периодические коллоидные структуры 4/886 резиновых смесей 1/844 реология 4/487 серебра 4/639 серы 2/319 Золоситаллы 4/708 Золотая сенсибилизация 4/626 Золото 2/333, 334-337 I/I89-191, 570 3/575 5/507, 936, 937 амальгамы 1/223 2/334 антимониды 1/331 2/334 бериллид 2/484 [c.608]

Экспериментальные данные, представлены на графике (рис. 8), выражающем зависимость относительной коллоидной стабильности битумов (мл н-гептана/г мальтенов битума) ог содержания в битуме смол и величины КРС масляного компонента. Видно, что как увеличение доли смол, так и увеличение КРС масел приводят к заметному улучшению стабильности, коллоидной структуры битума. Это можно объяснить приближением коллоидной структуры изученных битумов к структуре битумов типа золь при увеличении степени ароматичности к общего количества смол. Такое явление подтверждается отмеченным выше сближением величин вязкостей неразрушенной н разрушенной структур битумов при увеличедщи в последних доли смол и КРС масла (рис. 2). Таким же образом, объясняется и снижение коллоидной стабильности битумов, наблюдающееся при увеличении отношения асфальтены смолы. [c.52]

Из других структурных сос1авляющих битумов можно выделить асфальтогеновые кислоты и их ангидриды, карбены и карбоиды. Первые — это вещества коричнево-серого цвета, густой смо листой консистенции, хорошо растворимые в спирте или хлороформе, но трудно растворимые в бензине. Обладают плотностью более 1000 кг/м . Эти соедршения стабилизируют коллоидную структуру битума. [c.330]

Таким образом, битумы представляют соботт сложную коллоидную структуру, в которой дисперсной фазой являются асфальтены, карбены и карбоиды, а дисперсионнои средой — мальтены. [c.330]

Любое изменение размеров частиц дисперсной фазы в коллоидной структуре битума ртзменяет его фртзико-химические свойства и свойства материалов на его основе. [c.330]

На когезионную прочность битумов очень хорошо влияют добавки атактического нолипронилена. В зависимости от количества добавки когезионные свойства битумов могут возрасти на 30-40%. Когезионная прочность зависит также от группового химического состава битума. С повышением степени ароматичности, образованием более однородной коллоидной структуры битума происходит повышение когезионной прочности. Повышение содержания парафино-нафтеновых структур (главным образом, твердых парафинов) понижает когезию. [c.336]

По характеру кривых на рис. 4.4 можно заключить, что ма-лометаморфизованные угли с содержанием углерода менее 80—85% в большей степени характеризуются коллоидным, а не кристаллическим характером. Такие угли набухают при действии органических растворителей, а путем экстракции растворителями выделяется некоторое количество органического вещества, так называемого битума. Коллоидные свойства ОМУ, во многом аналогичные свойствам полимеров, позволяют сделать вывод, что основная часть органического вещества угля представляет собой полимер нерегулярного строения. В таком полимере ароматизированные фрагменты (кластеры), включающие в свою структуру частично насыщенные и гетероциклические кольца, соединяются между собой мостиками из алифатических атомов углерода, кислородно-метиленовыми мостиками , эфирными, тиоэфирными и, возможно, иминовы-ми мостиками . Поскольку ароматизированные фрагменты имеют возможность взаимно ориентироваться, можно считать, что на ранних ступенях углефикации мостики достаточно длинны и допускают такую ориентацию. Сами фрагменты очень разнообразны, и для одного и того же угля в таком полимерном каркасе могут содержаться кольчатые включения с большим и малым числом циклов, с большим и меньшим числом алициклических колец, с включением гетероциклических колец или без них. Нерегулярность строения ОМУ и разнообразие кольчатых фрагментов доказывается обилием структур соединений, выделенных из продуктов деструкции ОМУ (см. выше, разд. 4.1). [c.103]

Впервые мнение о коллоидной структуре искусственных битумов было высказано Нелленштейном на том основании, что в их бензольных растворах наблюдается конус Тиндаля. В представлениях Нелленштей-на, битум — это коллоидная система мицеллярного строения с ядром из асфальтенов, стабилизированным [c.785]

Известно, что если в дисперсной системе распределение максимумов свободной энергии имеет регулярный характер, то монодисперсные коллоидные част1щы, находящиеся в минимумах и разделенные барьером отталкивания, могут образовывать периодические коллоидные структуры. Возможность сближения частиц в элементарных актах определяется высотой энергетических барьеров и глубиной потенциальных ям. Если глубина второго минимума (в данном случае со стороны большего давления, рис. 12.45) достаточно велика, то независимо от высоты барьера происходит дальнее взаимодействие (до 100 нм) двух частиц, фиксируемых на расстоянии, отвечающем второму минимуму. К этой паре могут присоединяться дру1 ие частицы с образованием тройников и более сложных ансамблей. При возрастании концентрации дисперсной фазы, например при увеличении глубины окисления битума, в таких случаях возможно превращение золя в полностью структурированную систему. Периодические коллоидные системы, являющиеся тиксотропными гелеобразными веществами, в зависимости от предложенной нагрузки способны вести себя либо как упругие тела, либо как легко текучие жидкости. Судя по данным, приведенным на рис. 12.43 и 12.44, таким свойством обладают пленки смол, асфальтенов и битумов разной степени окисления. [c.793]

Впервые мнение о коллоидной структуре искусственных битумов было высказано Нелленштейном на том основании, что в их бензольных растворах наблюдается конус Тиндаля. В представлениях Нелленштей-на, битум — это коллоидная система мицеллярного строения с ядром из асфальтенов, стабилизированным адсорбированным слоем смол. Такое представление о структуре битума получило дальнейшее подтверждение и развитие в работах. Обобщение этих данных, а также результаты собственных исследований позволили A. . Колбановской рассматривать битум как пространственную дисперсную систему, в которой дисперсная фаза — асфальтены, набухающие в углеводородной дисперсионной среде, в различной степени структурированной смолами. В других работах битум рассматривается или как раствор асфальтенов в низкомолекулярных углеводородах и смолах, или асфальтенам отводится роль активного наполнителя в битумах. Различие во мнениях является, вероятно, отражением противоречивых результатов изучения структуры битума с помощью электронного микроскопа. Электронномикроскопическими исследованиями были выявлены структуры коллоидного размера в поверхностной пленке битума. Отмечается повьпиение четкости и контрастности структурных элементов по мере увеличения глубины окисления битума. [c.752]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология