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天然岩沥青及其改性沥青的应用

发布日期:2019-09-24 点击:69

天然岩沥青的基本概况
 
天然沥青是石油经过历史上长达亿万年的沉积、变化,在热、压力、氧化、触媒、细菌的综合作用下生成的硬沥青类物质。
 
由于常年与自然环境共存,性质特别稳定,但含有一定的土砂类杂质。
岩沥青的形成
 
        按形成的环境可分为湖沥青、岩沥青、海底沥青、油页岩等。岩沥青是石油不断从地壳中冒出,存在于山体、岩石裂隙中长期蒸发凝固而形成的天然沥青。由于岩沥青产生于岩石裂隙中,所收的压力与温度条件要比其他天然沥青高,故聚合程度很高,分子量很大,软化点较高。天然沥青的基本性质取决于它的聚合程度和纯净度,即软化点的高低及灰分的多少。一般情况下,软化点越高,其聚合程度越高,平均分子量也越大。
 
我国岩沥青储量分布
 
四川:青川地区,分布着丰富的天然岩沥青矿资源,探明的储量在300万吨以上,远景储量3000万吨。
 
新疆:克拉玛依市的乌尔禾区,储量较小,不易开采。
青川岩沥青的介绍
 
         四川北部龙门山一带,分布着丰富的天然沥青矿资源,已探明储量300万吨,远景储量3000万吨。这些天然沥青是以分子量高达一万的沥青质为主要的组成成分,其化学构成为碳(C)81.7%,氢(H)7.5%,氧(O)2.3%,氮(N)1.98%,硫(S)4.4%,铝(Al)1.1%,硅(Si)1.8%及其他金属0.87%。其中碳、氢、氧、氮、硫的含量较高,几乎每个沥青质大分子中都含有上述元素的极性官能团,使其在岩石表面能产生强吸附力,实验数据表明其吸附自由能及在硅酸岩、石英岩、石灰石、高岭石和硅铝酸岩表面的吸附能量,都比普通沥青胶质高出数倍,具有良好的抗剥落性能。同时,该天然岩沥青还含有多种能促进石油沥青中的活性基团(羧基、羰基、醛、萘等)交联聚合的有机链,使得掺入该天然沥青的石油沥青分子的排列方式和网状结构(结点和强度)得以改善,增强了沥青内聚力,使其抗流动性、抗氧化性、粘附性和感温性等性能获得明显的改善,尤其在抗车辙方面,更是表现出十优异的特性。因此,可以认为天然沥青是一种天然的化学综合改性剂。
 
作用机理:
 
        青川岩沥青中碳、氢、氧、氮的含量较高,几乎每个沥青质的大分子中都含有上述元素的极性官能团,较高的含氮量使其在岩石的表面产生极强的吸附力。研究和实验表明,青川岩沥青吸附自由能及其在硅酸岩、石英岩、石灰石、高岭石和硅酸铝岩表面的吸附能量,都比普通沥青质高出数倍,具有良好的抗剥落性。 
青川岩沥青的分子量达一万之多,其软化点高达200多度,高温性能突出,同时因其本身是在自然状态下形成,所以表现出十分优异的抗老化性能突出。
 
 
青川岩沥青富含极性官能团,掺入基质沥青可增强沥青的降低了蜡含量,使基质沥青抗流动性、抗氧化性、粘附性和感温性等性能获得明显的改善。
青川岩沥青改性剂的特性
 
天然沥青的应用
 
天然沥青的特性是由它内部组成成分决定的,相同的组成具有相同的物理化学性质,由于四川岩沥青特殊的山体环境,也决定了NES和MXA岩沥青改性剂的特性。
 
  1、抗车辙
 
  2、抗剥落
 
  3、抗老化
 
  4、抗高温
 
 另外,岩沥青的低温性能和抗水损害能力也很好。
 天然沥青改性的机理
 
        将天然沥青加入普通沥青中,由于温度与小分子溶剂的共同作用,使得天然沥青这些分子量很大的胶束被破裂,从破裂的胶束上暴露出的许多活性点立刻被普通沥青中的小分子物质所填充、饱和,形成一种全新的组合,最终形成以天然沥青大胶束分子为中心,普通沥青小分子填充、包围的新的方式。实质上是在普通沥青中加入了大量的非自发核心物质,这个核心的分子量较普通沥青分子量大,对原基质沥青以小分子量的沥青质为核心的结构进行了改造,其改造程度的大小取决于加入沥青分子量大小及氮、氧、硫侧链的数量多少。分子量越大,活性越高,则这种改造程度就越明显,得到的改性沥青技术性能也就越优越。

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