Vliv režimu tepelného kyslíkového stárnutí na reologické vlastnosti a kompatibilitu ligninem modifikovaného asfaltového pojiva pomocí dynamického smykového reometru, část 2

3.4. Tečení a zotavení ligninem modifikovaného asfaltu

3.4.1. Test tečení viskózní složka

Glykosid cistanche může také zvýšit aktivitu SOD v srdeční a jaterní tkáni a významně snížit obsah lipofuscinu a MDA v každé tkáni, účinně zachycovat různé reaktivní kyslíkové radikály (OH-, H₂O₂ atd.) a chránit před způsobeným poškozením DNA. OH-radikály. Cystanche fenylethanoidové glykosidy mají silnou schopnost vychytávání volných radikálů, vyšší redukční schopnost než vitamín C, zlepšují aktivitu SOD v suspenzi spermií, snižují obsah MDA a mají určitý ochranný účinek na funkci membrány spermií. Polysacharidy Cistanche mohou zvýšit aktivitu SOD a GSH-Px v erytrocytech a plicních tkáních experimentálně senescentních myší způsobených D-galaktózou, stejně jako snížit obsah MDA a kolagenu v plicích a plazmě a zvýšit obsah elastinu. dobrý čisticí účinek na DPPH, prodlužuje dobu hypoxie u senescentních myší, zlepšuje aktivitu SOD v séru a oddaluje fyziologickou degeneraci plic u experimentálně senescentních myší Experimenty prokázaly, že Cistanche má dobrou antioxidační schopnost s buněčnou morfologickou degenerací a má potenciál být lékem k prevenci a léčbě nemocí stárnutí kůže. Zároveň má echinakosid v Cistanche významnou schopnost vychytávat volné radikály DPPH a dokáže vychytávat reaktivní formy kyslíku, bránit volnými radikály indukované degradaci kolagenu a má také dobrý opravný účinek na poškození aniontů volnými radikály thyminu.

Klikněte na Kde mohu koupit Cistanche

【Další informace: david.deng@wecistanche.com / WhatApp:{0}}】

Na základě opakovaného testu tečení byla hodnota viskozitní složky GV tuhosti tečení upravena vzorcem (2) jako hodnotící index stability při vysoké teplotě [35]. Burgersův model byl použit k proložení křivky ve fázi tečení za účelem získání parametru viskozity, což byla viskozitní část GV tuhosti při tečení (jak je vidět na obrázcích 6 a 7). Hodnota Gv odráží odolnost asfaltu proti trvalé deformaci. Čím větší je Gv, tím lepší je vyježdění asfaltu [36]. Fáze odlehčení odrážela především naměřenou viskózní deformaci a opožděnou elastickou deformaci. Obrázek 5 ukazuje zotavení asfaltu s ligninem a bez ligninu pro prvních 10 cyklů vzorků MM-0, MM-9, DH-0 a DH-12 při napětí 300 Pa.

Při stejném namáhání a teplotě byly údaje o cyklech tečení od 1. do 100. doby přizpůsobeny pro dva asfalty s různými stupni stárnutí, s intervalem 10krát. Jak je vidět na obrázcích 6 a 7, hodnoty Gv pojiva Donghai a Maoming měly různé změny v různých stupních stárnutí po přidání ligninu, což bylo dlouhodobé stárnutí > krátkodobé stárnutí > před stárnutím. To prokázalo, že přidání ligninu může významně zlepšit odolnost asfaltu vůči vysokým teplotám. Hodnoty G*/sinδ a Gv byly konzistentní při hodnocení vlastností ligninem modifikovaného asfaltu za vysokých teplot, ale mezi různými modifikovanými asfalty byly rozdíly v závěrech hodnocení. Hodnota Gv se však náhle zvýšila během procesu stárnutí asfaltu Donghai 90# PAV po přidání ligninu, což mohlo být způsobeno rozdílem mezi dvěma složkami matricového asfaltu.

3.4.2. Akumulovaný kmen

Jako typický viskoelastický materiál má asfalt určitou opožděnou elasticitu a různé druhy asfaltů a asfalty s různým obsahem ligninu měly různé stupně zotavení. Zpožděnou elasticitu lze oddělit od trvalé deformace zkouškou zotavení z tečení. Počáteční napětí ve fázi zotavení, tj. okamžité napětí při vyprázdnění, bylo označeno εL. Zbytkové přetvoření na konci fáze zotavení bylo označeno εp a εL/εp bylo použito k označení podílu trvalé deformace na celkové deformaci, tj. podílu viskózní části deformace. Při výběru jedné úrovně teploty (64 ◦C) jsou hodnoty εL/εp 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 a 100 dob zatížení podle výše uvedeného optimálního obsahu asfaltu před stárnutím ( MM-0, MM-9, DH-0, DH-12). Výsledky jsou zobrazeny na obrázku 8.

Na obrázku 8 je vidět, že s prodlužováním dob zatížení se také zvyšovaly hodnoty εL/εp různých ligninem modifikovaných asfaltů, což odráželo kontinuální hromadění trvalé deformace asfaltu s prodlužováním dob zatížení. Hodnoty εL/εp byly velmi blízké, což nebylo podobné asfaltu modifikovanému SBS [37,38] a asfaltu modifikovanému pryží [39], což naznačuje, že přidání ligninu nezlepšilo elasticitu asfaltu a bylo pouze pro plnicí. Důvodem může být to, že molekulární struktura samotného ligninu je složitá. Má trojrozměrnou síťovou molekulární strukturu, obsahující mnoho aromatických skupin a vysoký obsah uhlíku [40], přičemž základním pojivem je směs extrémně složitého vysokomolekulárního uhlovodíku a nekovových derivátů uhlovodíků. Prostřednictvím další analýzy pracovního mechanismu na obrázku 9 vedlo přidání modifikátoru ligninu k absorpci kapalné asfaltové fáze do oblasti interakce asfalt-lignin během procesu míchání, čímž se vytvořil pracovní systém asfalt-lignin a změnila se viskoelastická chování asfaltového pojiva [41].

Kumulativní přetvoření se projevilo v celkovém zbytkovém přetvoření vzorku asfaltu po cyklickém zatěžování. Čím menší je kumulativní napětí, tím lepší je odolnost asfaltu vůči vysokým teplotám. Abychom dále ilustrovali, že lignin měl dobrou stabilitu při vysokých teplotách, vztah mezi kumulativním napětím a počtem cyklů je znázorněn na obrázku 10.

Na obrázku 10 je vidět, že kumulativní namáhání asfaltu se zvyšovalo s narůstající dobou zatížení, což bylo v souladu se skutečným zatížením vozovky. Při stejných dobách zatížení se kumulativní namáhání asfaltu Donghai a asfaltu Maoming před stárnutím nebo stárnutím RTFO po přidání ligninu snížilo, což naznačuje, že přidání ligninu by mohlo snížit teplotní citlivost asfaltu a poskytnout mu lepší odolnost vůči deformaci při vysokých teplotách. Ze sklonu křivky je vidět, že výkon každého vzorku asfaltu při stárnutí RTFO měl tendenci být konzistentní s výkonem před stárnutím, zatímco na obrázku 10c bylo zjištěno, že sklon křivky MM-9 byl výrazně vyšší než u MM-0 a sklon křivky DH-12 měl také rostoucí trend, což naznačuje, že přidání ligninu by mohlo účinně zabránit vytvrzení základního asfaltu po stárnutí PAV, aby se zabránilo stárnutí podkladového asfaltu. Mezitím byl sklon křivky MM-0 během stárnutí PAV větší než sklon DH-0, což naznačuje, že stupeň tvrdnutí asfaltu 70# byl méně významný než stupeň tvrdnutí asfaltu 90# po stárnutí PAV. Hlavním důvodem bylo, že obsah těžkých složek v 90# asfaltu se během procesu stárnutí zvýšil.

3.5. Analýza kompatibility ligninu a asfaltu

Chang a kol. [42,43] studovali reologické vlastnosti kompatibilních a nekompatibilních polymerních směsí na základě teorie viskoelasticity a navrhli metodu pro posouzení kompatibility směsí pomocí dvojité logaritmické křivky skladovacího modulu (G 0 ) a ztrátového modulu ( G 00 ), také známý jako Hanova křivka. Při použití Han křivky k posouzení kompatibility polymerů musí být splněny dvě základní podmínky: (1) Logaritmické křivky G 0 -G 00 při různých teplotách jsou superponovány; (2) Sklon křivky na nízkofrekvenčním konci je roven nebo blízký 2. Prostřednictvím těchto dvou požadavků lze posoudit kompatibilitu mezi modifikátory a asfaltem [44]. Pro další analýzu kompatibility směsí byly původní pojivo a ligninem modifikovaný asfalt analyzovány pomocí van Gurp-Palmen (VGP) diagramu [45]. Diagram VGP je graf fázového úhlu (δ) asfaltu proti odpovídajícímu komplexnímu modulu ve smyku (G*). Kompatibilita dvou asfaltů a různé obsahy ligninu byly analyzovány frekvenčním rozmítáním Han křivky a mapy VGP při 30 a 60 ◦C, jak je znázorněno na obrázku 11.

Na obrázku 11 je vidět, že Han křivky dvou asfaltů a ligninem modifikovaného asfaltu s různým obsahem ligninu byly přibližně rovné čáry při vysokých teplotách před stárnutím a sklon Han křivky byl blízký 2, což naznačovalo, že asfaltové pojivo patřilo při této teplotě do homogenního směsného systému. Lignin měl dobrou kompatibilitu s matricovým asfaltem. K fenoménu bifurkace však došlo v nestárnutém stavu při nízkých teplotách, což naznačuje, že při nízkých teplotách došlo k mikroskopické separaci fází. Po stárnutí RTFOT se zdálo, že dva původní asfalty a ligninem modifikovaný asfalt s různým obsahem ligninu vykazují bifurkaci při nízké teplotě, ale neoddělovaly se při vysoké teplotě, což naznačuje, že kompatibilita původního asfaltu a ligninem modifikovaného asfaltu byla lepší. za podmínek vysoké teploty. Po stárnutí PAV základní asfalt i modifikovaný asfalt vykazovaly separační jev při vysokých teplotách, ale nedocházelo k žádné separaci při nízkých teplotách, což naznačovalo, že tepelné stárnutí kyslíkem a tlakem podporovaly rozklad matricového asfaltu a modifikovaného asfaltu, což vedlo k velkým rozdílům ve vnitřní distribuci molekulových hmotností. V křivce VGP bylo zjištěno, že starý základní asfalt Maoming 70# a asfalt modifikovaný ligninem byly superponovány při různých teplotách, zatímco základní pojivo Donghai 90# a asfalt modifikovaný ligninem byly superponovány pouze před stárnutím. Disperze různých stavů stárnutí nemohla být superponována, což ukazuje, že pojivo 70# bylo kompatibilní než pojivo 90#.

4. závěr

V tomto příspěvku byly na základě reologického testu podrobně hodnoceny vlastnosti stárnutí asfaltových materiálů vylepšených modifikátorem ligninu. Byla provedena řada testů na neupravených a ligninem modifikovaných asfaltových materiálech. Na základě výsledků testu lze vyvodit následující závěry:

(1) Přídavek ligninu měl významný vliv na odolnost asfaltu vůči vysokým teplotám, ale stupeň zlepšení vlastností dvou matricových asfaltů při vysokých teplotách nebyl stejný. Výsledky ukázaly, že při zlepšování vlastností matricového asfaltu byl problém s kompatibilitou s ligninem.

(2) Výsledky opakovaného testu dotvarování a zotavení ukázaly, že ligninem modifikovaný asfalt a základní asfalt vykazovaly stejné chování a lignin nezvýšil elastickou regeneraci modifikovaných polymerních pojiv, jako je SBS. Přídavek ligninu však zvýšil viskozitní odolnost asfaltového pojiva, což významně snížilo kumulativní namáhání ligninem modifikovaného asfaltu, a to byl také zásadní důvod pro zlepšení vysokoteplotní stability matricového asfaltu.

(3) Po dlouhodobém stárnutí bylo kumulativní namáhání ligninem modifikovaného asfaltu vyšší než u základního asfaltu a výrazně se zlepšilo dlouhodobé stárnutí. To bylo způsobeno pravděpodobnou depolymerizací a snížením molekulové hmotnosti ligninu během dlouhodobého stárnutí.

Tato studie poskytla nové chápání vlastností stárnutí ligninem modifikovaného asfaltu. Budoucí výzkum by se měl zaměřit na tepelné charakteristiky, ověření v terénu a posouzení životního cyklu asfaltových vozovek s různými modifikátory ligninu.

Příspěvky autora:Autoři přispěli k tomuto výzkumnému článku následovně: MC a CC; psaní – příprava původního návrhu, MC; psaní – recenze a editace, přehled literatury a metodologie, YS; experimentální práce a testování, XH; vyšetřování a psaní – příprava původního návrhu, XZ a PD; dohled a získávání finančních prostředků, CC Všichni autoři si přečetli publikovanou verzi rukopisu a souhlasili s ní.

Financování: Tento výzkum byl financován projektem vědeckého a technologického plánování oddělení vědy a techniky Yunnanu (společný zemědělský projekt), číslo grantu 202101BD070001-060; Vědeckotechnický projekt Gui Zhou Highway Bureau, číslo grantu 2021QLM06; Vědecký výzkumný fond ministerstva školství provincie Yunnan, číslo grantu 2020J0420.

Prohlášení institucionální revizní komise:Nelze použít.

Prohlášení o informovaném souhlasu:Nelze použít.

Prohlášení o dostupnosti dat:Nelze použít.

Střet zájmů:Autoři neprohlašují žádný střet zájmů.

Reference

1. Chen, XP; Ma, YF Výzkum výkonnosti asfaltu modifikovaného pryžovou drtí. New Chem. Mater. 2010, 38, 118–120.

2. Ouyang, C.; Wang, S.; Zhang, Y.; Zhang, Y. Zlepšení odolnosti asfaltu proti stárnutí přidáním dialkyldithiofosfátu zinku. Palivo 2006, 85, 1060–1066. [CrossRef]

3. Tian, ​​WM Analýza účinnosti stárnutí SBS modifikovaného asfaltu. Shanxi Archit. 2012, 38, 139–141.

4. Zhang, QC; Wang, Y.; Xiong, L. Studie schopnosti anti-ultrafialového stárnutí nano TiO2 modifikovaného asfaltu. Roads Mot. 2011, 27, 88–91.

5. Qian, XO Studie o zlepšení adheze mezi asfaltem a kyselým kamenem v oblasti Qinghai prostředkem proti odlupování. Dálnice 2011, 56, 141–146.

6. Yadykova, AY; Ilyin, SO Reologické a adhezní vlastnosti nanokompozitních bitumenových pojiv na bázi hydrofilního nebo hydrofobního oxidu křemičitého a modifikovaných bio-olejem. Konstr. Stavět. Mater. 2022, 342, 127946. [CrossRef]

7. Ilyin, SO; Arinina, poslankyně; Mamulat, YS; Malkin, AY; Kulichichin, VG Reologické vlastnosti silničních asfaltů modifikovaných polymery a pevnými nanočásticemi. Koloidní J. 2014, 76, 425–434. [CrossRef]

8. Zhang, W.; Zou, L.; Wang, Y.; Liu, J.; Yang, C.; Di, J.; Hu, H.; Yang, Z. Vliv vysokoviskózní ropné pryskyřice (HV-PR) na střednědobé a vysokoteplotní vlastnosti bitumenu modifikovaného styrenem-butadien-styrenovým blokovým kopolymerem (SBS). Arab. J. Sci. Ing. 2022, 12, 1–13. [CrossRef]

9. Pi, YH Test Výzkum jízdních vlastností asfaltových směsí s bonifibery a modifikovaným SBS. J. Transp. Ing. Inf. 2008, 6, 56–60. [CrossRef]

10. Cheng, ZS Poptávka po ropě překročí nabídku po roce 2007; China Petroleum & Chemical Corporation: Peking, Čína, 2005; p. 53.

11. Wen, JL; Chen, TY; Sun, RC Pokrok ve výzkumu separace a strukturní analýzy ligninu v lignocelulózové biomase. J. For. Ing. 2017, 2, 76–84. [CrossRef]

12. Ren, LF; On, QQ; Qing, TT; Wang, XC Aktivace enzymatické hydrolýzy ligninu a používá se pro přípravu fenolformaldehydové pryskyřice. New Chem. Mater. 2016, 44, 47–49.

13. Ma, ZM; Li, SJ; Yang, DM Aktivace enzymatické hydrolýzy ligninu a použití pro přípravu fenolformaldehydové pryskyřice. Pro. Ing. 2017, 33, 64–67.

14. Pinheiro, FGC; Soares, AKL; Santaella, ST Optimalizace cytosolové extrakce ligninu z bagasy cukrové třtiny pro výrobu fenolické pryskyřice. Ind. Crops Prod. 2017, 96, 80–90. [CrossRef]

15. Li, Y.; Han, YM; Qin, TF; Chu, FX Výzkum ligninu je syntézou polyuretanových materiálů. Chem. Ind. Eng. Prog. 2011, 30, 1990–1997.

16. Ferdosian, F.; Yuan, Z.; Anderson, M.; Xu, CC Syntéza a charakterizace hydrolýzních epoxidových pryskyřic na bázi ligninu. Ind. Crops Prod. 2016, 91, 295–301. [CrossRef]

17. Kumari, S.; Chauhan, GS; Monga, S.; Kaushik, A.; Ahn, JH Nová polyuretanová pěna na bázi ligninu pro čištění odpadních vod. RSC Adv. 2016, 6, 77768–77776. [CrossRef]

18. Feng, P.; Chen, FG Postup aplikace ligninu v syntéze epoxidových pryskyřic. J. Mater. Sci. Technol. 2010, 2, 54–60. [CrossRef]

19. Arshanitsa, A.; Krumina, L.; Telysheva, G.; Dizhbite, T. Zkoumání aplikačního potenciálu neúplně rozpustného organosolvového ligninu jako makromonomeru pro syntézu polyuretanu. Ind. Crops Prod. 2016, 92, 1–12. [CrossRef]

20. Zhao, Z.; Chen, MQ; Wang, YS; Ding, SS; Yang, J. Syntéza a vlastnosti epoxidové pryskyřice na bázi degradujícího ligninu. J. Mater. Sci. Technol. 2017, 3, 46–52. [CrossRef]

21. Li, JH; Liu, CZ; Li, QL Studie vlastností ligninem plněného polysulfidového tmelu. Adheze 2017, 38, 39–42. [CrossRef]

22. Luiz, FN; Scremin, FR; Wernicke, E.; Basso, RLDO; Possan, E.; Bittencourt, PRS Tepelné hodnocení pomocí DSC a pevnost v tahu extrudovaných směsí z polyethylentereftalátu a sulfátového ligninu. Zhodnocení odpadní biomasy 2018, 6, 367–373. [CrossRef]

23. Dizhbite, T.; Telysheva, G.; Jurkjane, V.; Viesturs, U. Charakterizace radikálové vychytávací aktivity ligninů-přírodních antioxidantů. Bioresour. Technol. 2004, 95, 309–317. [CrossRef] [PubMed]

24. Thákur, VK; Thakur, MK Nedávné pokroky v zelených hydrogelech z ligninu: Přehled. Int. J. Biol. Macromol. 2015, 72, 834–847. [CrossRef]

25. Yu, H.; Zhu, Z.; Zhang, Z.; Yu, J.; Oeser, M.; Wang, D. Recyklace odpadních obalových pásek do živičných směsí za účelem zlepšení mechanických vlastností a přínosů pro životní prostředí. J. Čistý. Prod. 2019, 229, 22–31. [CrossRef]

26. Slunce, QN; Qin, TF; Li, GY Pokrok v aktivaci a aplikaci ligninu na lepidla na dřevo. Polym. Býk. 2008, 9, 55–60.

27. Wu, WJ; Wang, T.; Wu, JT Vliv ligninu na vlastnosti stárnutí modifikovaného asfaltu. Pap. Sci. Technol. 2018, 37, 19–24.

28. Gao, J.; Wang, H.; Liu, C.; Ge, D.; Ty, Z.; Yu, M. Vysokoteplotní reologické chování a únavové chování ligninem modifikovaného asfaltového pojiva. Konstr. Stavět. Mater. 2020, 230, 117063. [CrossRef]

29. Batista, KB; Padilha, RPL; Castro, TO; Silva, CFSC; Araújo, MFAS; Leite, LFM; Pasa, VMD; Lins, VFC Stárnutí ligninem modifikovaných asfaltových pojiv za vysokých teplot, nízkých teplot a stárnutí. Ind. Crops Prod. 2018, 111, 107–116. [CrossRef]

30. Xu, G.; Wang, H.; Zhu, H. Reologické vlastnosti a anti-aging výkon asfaltového pojiva modifikovaného dřevěným ligninem. Konstr. Stavět. Mater. 2017, 151, 801–808. [CrossRef]

31. Zhang, HL; Duan, HH; Tang, JC Účinky různých anti-strippingových činidel na fyzikální, reologické a stárnutí asfaltové vlastnosti. J. Vysoká. Transp. Res. Dev. 2021, 38, 1–9. [CrossRef]

32. Lin, JT; Pan, L. Hodnocení výkonu asfaltu při vysoké teplotě na základě testu MSCR a analýzy modelu hamburgerů. J. Vysoká. Transp. Res. Dev. 2018, 35, 22–29. [CrossRef]

33. Cheng, C.; Tao, GX; Wang, Q. Experimentální studie o výkonu ligninem modifikovaného asfaltu při vysokých teplotách. Čína pro. Sci. Technol. 2019, 4, 148–154.

34. Chen, PQ; Zhang, YY; Luo, YC Diskuse o mechanismu tvorby epoxidového asfaltu čtyřsložkovou analýzou. China Build. Hydroizolace 2012, 10, 16–19. [CrossRef]

35. Henry, A. Zpřesnění parametru specifikace Superpave pro výkonnostní třídění asfaltu. J. Transp. Ing. 2001, 127, 357–362.

36. Chen, ZJ; Hao, PW Vysokoteplotní vlastnosti chemicky modifikovaného asfaltu na základě opakovaného testu dotvarování a obnovy. J. Jiangsu Univ. Nat. Sci. Ed. 2017, 38, 479–483.

37. Peng, XL; Gao, DH Výzkum elastického zotavení asfaltu modifikovaného SBS. Vysoká Guangdong. Commun. 2018, 44, 1–6. [CrossRef]

38. Yin, H.; Li, K. Grayova korelační analýza nulové smykové viskozity a vysokoteplotních reologických parametrů asfaltu. J. Build. Mater. 2020, 23, 108–113. [CrossRef]

39. Cui, YX; Hao, PW Vysokoteplotní výkonnost pryže modifikovaného asfaltu na základě testu MSCR. Silniční Mach. Konstr. Mech. 2019, 36, 47–51. [CrossRef]

40. Zeng, MZ; Hu, YB Pokrok v přípravě a aplikaci ligninového porézního uhlíku. Chem. Ind. Eng. Prog. 2021, 40, 4573–4586. [CrossRef]

41. Xu, C.; Wang, D.; Zhang, S.; Guo, E.; Luo, H.; Zhang, Z.; Yu, H. Vliv modifikátoru ligninu na technické vlastnosti bituminózního pojiva a směsi. Polymery 2021, 13, 1083. [CrossRef]

42. Han, CD; Baek, DM; Kim, JK; Ogawa, T.; Sakamoto, N.; Hashimoto, T. Vliv objemové frakce na přechod řádu-nepořádek v kopolymerech polystyren-blok-polyisopren s nízkou molekulovou hmotností. 1. Teplota přechodu řád-porucha určená reologickými měřeními. Macromolecules 1995, 28, 5043–5062. [CrossRef]

43. Han, CD; Kim, J.; Kim, JK Stanovení teploty přechodu řád-nepořádek blokových kopolymerů. Macromolecules 1989, 22, 383–394. [CrossRef]

44. Zan, XY; Zhang, XN; Wang, DY Mikrostruktura asfaltového tmelu pomocí dynamické mechanické analýzy. Univ. J. Jilin. Ing. Technol. Ed. 2009, 39, 916–920.

45. Wang, WM; Xie, XB; Lan, X. Fázová strukturní analýza nano-uhlíkového prášku-kaučukového prášku-SBS-modifikovaného asfaltu na základě dynamické mechaniky. Silic. Býk. 2021, 40, 2444–2453. [CrossRef]

【Další informace: david.deng@wecistanche.com / WhatApp:{0}}】