Ефект от режима на термично кислородно стареене върху реологичните свойства и съвместимостта на лигнин-модифицирано асфалтово свързващо вещество чрез динамичен срязващ реометър, част 2

3.4. Поведение при пълзене и възстановяване на модифициран с лигнин асфалт

3.4.1. Тест за пълзене Вискозен компонент

Гликозидът на цистанхе може също така да повиши активността на SOD в сърдечните и чернодробните тъкани и значително да намали съдържанието на липофусцин и MDA във всяка тъкан, като ефективно улавя различни реактивни кислородни радикали (OH-, H₂O₂ и др.) и предпазва от увреждане на ДНК, причинено от ОН-радикали. Cistanche phenylethanoid гликозидите имат силна способност за изчистване на свободните радикали, по-висока редуцираща способност от витамин С, подобряват активността на SOD в сперматозоидната суспензия, намаляват съдържанието на MDA и имат известен защитен ефект върху функцията на мембраната на спермата. Полизахаридите Cistanche могат да повишат активността на SOD и GSH-Px в еритроцитите и белодробните тъкани на експериментално стареещи мишки, причинени от D-галактоза, както и да намалят съдържанието на MDA и колаген в белите дробове и плазмата и да увеличат съдържанието на еластин, имат добър очистващ ефект върху DPPH, удължава времето на хипоксия при стареещи мишки, подобрява активността на SOD в серума и забавя физиологичната дегенерация на белия дроб при експериментално стареещи мишки. С клетъчна морфологична дегенерация експериментите показват, че Cistanche има добра антиоксидантна способност и има потенциала да бъде лекарство за предотвратяване и лечение на заболявания, свързани със стареенето на кожата. В същото време ехинакозидът в Cistanche има значителна способност да улавя свободните радикали DPPH и може да улавя реактивни кислородни видове, да предотвратява индуцираното от свободните радикали разграждане на колагена и също така има добър възстановителен ефект върху увреждането на аниона от свободните радикали на тимина.

Кликнете върху Къде мога да купя Cistanche

【За повече информация: david.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】

Въз основа на повторното изпитване за пълзене, стойността на вискозитетния компонент GV на твърдостта при пълзене беше монтирана по формула (2) като индекс за оценка на характеристиките на стабилност при висока температура [35]. Моделът на Burgers беше използван за напасване на кривата на етапа на натоварване при пълзене, за да се получи параметърът на вискозитета, който беше вискозитетната част GV на коравина при пълзене (както се вижда на фигури 6 и 7). Стойността на Gv отразява устойчивостта на асфалта на трайна деформация. Колкото по-голям е Gv, толкова по-добра е способността за коловози на асфалта [36]. Етапът на разтоварване отразява главно измерената вискозна деформация и забавената еластична деформация. Фигура 5 показва възстановяването при пълзене на асфалт със и без лигнин за първите 10 цикъла на пробите MM-0, MM-9, DH-0 и DH-12 напрежение от 300 Pa.

При едно и също напрежение и температура, данните за цикъла на пълзене от 1-во до 100-то време бяха монтирани за два асфалта с различна степен на стареене, с интервал от 10 пъти. Както се вижда на фигури 6 и 7, стойностите на Gv на свързващите вещества Donghai и Maoming имат различни промени в различните степени на стареене след добавяне на лигнин, което е дългосрочно стареене > краткосрочно стареене > преди стареене. Това показа, че добавянето на лигнин може значително да подобри устойчивостта на асфалта при висока температура. Стойностите G*/sinδ и Gv бяха последователни при оценката на високотемпературните характеристики на модифицирания с лигнин асфалт, но имаше разлики в заключенията за оценка между различните модифицирани асфалти. Въпреки това, стойността на Gv внезапно се увеличи по време на процеса на стареене на PAV на асфалт Donghai 90# след добавяне на лигнин, което може да е причинено от разликата между двата компонента на матричен асфалт.

3.4.2. Натрупан щам

Като типичен вискоеластичен материал, асфалтът има известна забавена еластичност, а различните видове асфалти и асфалти с различно съдържание на лигнин имат различна степен на възстановяване. Забавената еластичност може да бъде отделена от постоянната деформация чрез теста за възстановяване при пълзене. Първоначалната деформация в етапа на възстановяване, т.е. моментната деформация на разтоварване, беше означена с εL. Остатъчната деформация в края на етапа на възстановяване беше означена с εp, а εL/εp беше използвано за означаване на постоянната деформация, отчитаща общата деформация, т.е. съотношението на вискозната част от деформацията. Избирайки едно температурно ниво (64 ◦C), стойностите на εL/εp от 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 и 100 времена на натоварване в съответствие с горепосоченото оптимално съдържание на асфалт преди стареене ( Изчислени са MM-0, MM-9, DH-0, DH-12). Резултатите са показани на фигура 8.

На Фигура 8 може да се види, че с увеличаването на времето за натоварване стойностите εL/εp на различни лигнин-модифицирани асфалти също се увеличават, което отразява непрекъснатото натрупване на постоянната деформация на асфалта с увеличаването на времето за натоварване. Стойностите εL/εp бяха много близки, което не беше подобно на SBS-модифицирания асфалт [37,38] и модифицирания с каучук асфалт [39], което показва, че добавянето на лигнин не подобрява еластичността на асфалта и е само за пълнеж. Причината може да е, че самата молекулярна структура на лигнина е сложна. Той има триизмерна мрежова молекулярна структура, съдържаща много ароматни групи и високо съдържание на въглерод [40], докато основното свързващо вещество е смес от изключително сложни високомолекулни въглеводороди и неметални производни на въглеводороди. Чрез по-нататъшния анализ на работния механизъм на фигура 9, добавянето на модификатор на лигнин доведе до абсорбцията на асфалтовата течна фаза в зоната на взаимодействие асфалт-лигнин по време на процеса на смесване, образувайки работна система асфалт-лигнин и променяйки вискоеластичния поведение на асфалтовото свързващо вещество [41].

Кумулативната деформация се отразява в общата остатъчна деформация на асфалтовата проба след циклично натоварване. Колкото по-малка е кумулативната деформация, толкова по-добра е устойчивостта на висока температура на асфалта. За по-нататъшно илюстриране, че лигнинът има добра стабилност при висока температура, връзката между кумулативното напрежение и броя на цикличните натоварвания е показана на Фигура 10.

На Фигура 10 може да се види, че кумулативното напрежение на асфалта нараства с увеличаването на времето за натоварване, което е в съответствие с действителното натоварване на пътя. При същите времена на натоварване кумулативното напрежение на асфалта Donghai и асфалта Maoming преди стареене или стареене RTFO намалява след добавяне на лигнин, което показва, че добавянето на лигнин може да намали температурната чувствителност на асфалта и да му даде по-добра устойчивост на деформация при висока температура. Може да се види от наклона на кривата, че характеристиките на всяка асфалтова проба при RTFO стареене са в съответствие с тези преди стареене, докато на Фигура 10c беше установено, че наклонът на кривата на MM-9 беше значително по-висок от този на MM-0, а наклонът на кривата на DH-12 също имаше нарастваща тенденция, което показва, че добавянето на лигнин може ефективно да предотврати втвърдяването на основния асфалт след стареене на PAV, за да предотврати стареенето на основния асфалт. Междувременно, наклонът на кривата MM-0 по време на стареене на PAV е по-голям от този на DH-0, което показва, че степента на втвърдяване на асфалт 70# е по-малко значима от тази на асфалт 90# след стареене на PAV. Основната причина беше, че съдържанието на тежки компоненти в асфалта 90# се увеличи по време на процеса на стареене.

3.5. Анализ на съвместимостта на лигнин и асфалт

Чанг и др. [42,43] изследва реологичните свойства на съвместими и несъвместими полимерни смеси въз основа на теорията за вискоеластичността и предложи метод за преценка на съвместимостта на смесите чрез вземане на кривата на двойния логаритъм на модула на съхранение (G 0) и модула на загуба ( G 00 ), известна също като кривата на Хан. Използвайки кривата на Хан за преценка на съвместимостта на полимерите, трябва да бъдат изпълнени две основни условия: (1) Логаритмичните криви на G 0 -G 00 при различни температури се наслагват; (2) Наклонът на кривата в края на ниската честота е равен или близък до 2. Чрез тези две изисквания може да се прецени съвместимостта между модификаторите и асфалта [44]. За по-нататъшен анализ на съвместимостта на смесите, оригиналното свързващо вещество и модифицираният с лигнин асфалт бяха анализирани с диаграма на van Gurp-Palmen (VGP) [45]. VGP диаграмата е диаграма на фазовия ъгъл (δ) на асфалта спрямо съответния комплексен модул на срязване (G*). Съвместимостта на двата асфалта и различното съдържание на лигнин се анализира чрез честотно сканиране на кривата на Хан и VGP карта при 30 и 60 ◦C, както е показано на Фигура 11.

На Фигура 11 може да се види, че кривите на Хан на двата асфалта и модифицирания с лигнин асфалт с различно съдържание на лигнин са приблизително прави линии при високи температури преди стареене, а наклонът на кривата на Хан е близо до 2, което показва, че асфалтовото свързващо вещество принадлежи към хомогенна смесена система при тази температура. Лигнинът има добра съвместимост с матричния асфалт. Феноменът на бифуркация обаче се проявява в неотлежало състояние при ниски температури, което показва, че има микроскопично разделяне на фазите при ниски температури. След RTFOT стареене, двата оригинални асфалта и лигнин-модифицираният асфалт с различно съдържание на лигнин изглежда показват бифуркация при ниска температура, но не се разделят при висока температура, което показва, че съвместимостта на оригиналния асфалт и лигнин-модифицирания асфалт е по-добра при високотемпературни условия. След PAV стареене основният асфалт и модифицираният асфалт показаха феномена на разделяне при високи температури, но нямаше разделяне при ниски температури, което показва, че термичният кислород и стареенето под налягане насърчават разлагането на матричен асфалт и модифицирания асфалт, което води до големи разлики във вътрешното разпределение на молекулното тегло. В VGP кривата беше установено, че състареният основен асфалт Maoming 70# и модифицираният с лигнин асфалт са насложени при различни температури, докато основното свързващо вещество Donghai 90# и модифицираният с лигнин асфалт са насложени само преди стареене. Дисперсията на различни състояния на стареене не може да бъде насложена, което показва, че свързващото вещество 70# е по-съвместимо от свързващото вещество 90#.

4. Изводи

В тази статия свойствата на стареене на асфалтови материали, подобрени с модификатор на лигнин, бяха оценени подробно въз основа на реологичен тест. Бяха проведени серия от тестове върху нетретирани и модифицирани с лигнин асфалтови материали. Въз основа на резултатите от теста могат да се направят следните заключения:

(1) Добавянето на лигнин има значителен ефект върху устойчивостта на висока температура на асфалта, но степента на подобрение на ефективността при висока температура на двата матрични асфалта не е еднаква. Резултатите показват, че има проблем със съвместимостта с лигнина при подобряване на характеристиките на матричен асфалт.

(2) Резултатите от повторния тест за пълзене и възстановяване показват, че модифицираният с лигнин асфалт и основният асфалт показват същото поведение и лигнинът не повишава степента на еластично възстановяване на модифицираните полимерни свързващи вещества като SBS. Въпреки това, добавянето на лигнин повишава устойчивостта на вискозитет на асфалтовото свързващо вещество, което значително намалява кумулативното напрежение на лигнин-модифицирания асфалт и това също е основната причина за подобряване на стабилността при висока температура на матричния асфалт.

(3) След дългосрочно стареене кумулативното напрежение на модифицирания с лигнин асфалт е по-високо от това на основния асфалт и дългосрочното стареене е значително подобрено. Това се дължи на вероятната деполимеризация и намаляване на молекулното тегло на лигнина по време на дългосрочно стареене.

Това проучване даде ново разбиране за свойствата на стареене на модифицирания с лигнин асфалт. Бъдещите изследвания трябва да се съсредоточат върху топлинните характеристики, полевата проверка и оценката на жизнения цикъл на асфалтовата настилка с различни модификатори на лигнин.

Авторски принос:Авторите са допринесли за тази изследователска статия, както следва: MC и CC; писане—подготовка на оригинална чернова, МК; писане—преглед и редактиране, литературен преглед и методология, YS; експериментална работа и изпитване, XH; разследване и писане - първоначална подготовка на проект, XZ и PD; надзор и придобиване на финансиране, CC Всички автори са прочели и са съгласни с публикуваната версия на ръкописа.

Финансиране: Това изследване е финансирано от Проекта за планиране на науката и технологиите на отдела за наука и технологии на Юнан (Съвместен селскостопански проект), грант номер 202101BD070001-060; Проект за наука и технологии на Gui Zhou Highway Bureau, грант номер 2021QLM06; Фонд за научни изследвания на Министерството на образованието на провинция Юнан, грант номер 2020J0420.

Изявление на институционалния съвет за преглед:Не е приложимо.

Декларация за информирано съгласие:Не е приложимо.

Декларация за наличност на данни:Не е приложимо.

Конфликти на интереси:Авторите декларират липса на конфликт на интереси.

Препратки

1. Чен, XP; Ma, YF Изследване на експлоатационните характеристики на гумено модифициран асфалт. New Chem. Матер. 2010, 38, 118–120.

2. Ouyang, C.; Уанг, С.; Джан, Й.; Zhang, Y. Подобряване на устойчивостта на стареене на асфалта чрез добавяне на цинков диалкил дитиофосфат. Гориво 2006, 85, 1060–1066. [CrossRef]

3. Tian, ​​WM Относно анализа на ефективността на стареене на SBS модифициран асфалт. Шанси Архит. 2012, 38, 139–141.

4. Джан, QC; Wang, Y.; Xiong, L. Проучване на способността за анти-ултравиолетово стареене на нано TiO2 модифициран асфалт. Пътища Мот. 2011, 27, 88–91.

5. Qian, XO Проучване за подобряване на адхезията между асфалт и киселинни камъни в района на Qinghai чрез агент против разцепване. Магистрала 2011, 56, 141–146.

6. Ядикова, А.Ю.; Ilyin, SO Реологични и адхезивни свойства на нанокомпозитни битумни свързващи вещества на базата на хидрофилен или хидрофобен силициев диоксид и модифициран с биомасло. Констр. Изграждане. Матер. 2022, 342, 127946. [CrossRef]

7. Илин, С.О.; Аринина, депутат; Мамулат, YS; Малкин, AY; Kulichikhin, VG Реологични свойства на пътни битуми, модифицирани с полимерни и твърди наноразмерни добавки. Colloid J. 2014, 76, 425–434. [CrossRef]

8. Джан, В.; Zou, L.; Wang, Y.; Liu, J.; Yang, C.; Ди, Дж.; Hu, H.; Yang, Z. Влияние на петролна смола с висок вискозитет (HV-PR) върху междинните и високотемпературните характеристики на стирен-бутадиен-стирен блок съполимер (SBS) модифициран битум. арабски. J. Sci. инж. 2022, 12, 1–13. [CrossRef]

9. Pi, YH Тестово изследване на пътното представяне на асфалтови смеси с Bonifibers и SBS модифицирани. J. Transp. инж. Инф. 2008, 6, 56–60. [CrossRef]

10. Cheng, ZS Търсенето на петрол ще надхвърли предлагането след 2007 г.; China Petroleum & Chemical Corporation: Пекин, Китай, 2005 г.; стр. 53.

11. Wen, JL; Чен, TY; Sun, RC Напредък на изследванията за разделяне и структурен анализ на лигнин в лигноцелулозна биомаса. J. За. инж. 2017, 2, 76–84. [CrossRef]

12. Рен, LF; Той, QQ; Цин, TT; Wang, XC Активиране на ензимна хидролиза на лигнин и използвано за получаване на фенолформалдехидна смола. New Chem. Матер. 2016, 44, 47–49.

13. Ма, ЗМ; Li, SJ; Yang, DM Активиране на ензимна хидролиза на лигнин и използвано за получаване на фенол-формалдехидна смола. За. инж. 2017, 33, 64–67.

14. Pinheiro, FGC; Соарес, AKL; Santaella, ST Оптимизиране на цитозолната екстракция на лигнин от багаса от захарна тръстика за производство на фенолна смола. Производство на промишлени култури 2017, 96, 80–90. [CrossRef]

15. Ли, Й.; Хан, YM; Qin, TF; Chu, FX Напредъкът в изследванията на лигнина е синтез на полиуретанови материали. Chem. инж. инж. Прог. 2011, 30, 1990–1997.

16. Фердосиан, Ф.; Юан, З.; Андерсън, М.; Xu, CC Синтез и характеризиране на епоксидни смоли на основата на хидролиза на лигнин. Производство на промишлени култури 2016, 91, 295–301. [CrossRef]

17. Кумари, С.; Чаухан, GS; Монга, С.; Каушик, А.; Ahn, JH Нова полиуретанова пяна на базата на лигнин за пречистване на отпадъчни води. RSC Adv. 2016, 6, 77768–77776. [CrossRef]

18. Фън, П.; Chen, FG Напредък на приложението на лигнин в синтеза на епоксидна смола. J. Mater. Sci. техн. 2010, 2, 54–60. [CrossRef]

19. Аршаница, А.; Крумина, Л.; Телишева, Г.; Dizhbite, T. Проучване на потенциала за приложение на непълно разтворим органоразтворим лигнин като макромономер за синтез на полиуретан. Производство на промишлени култури 2016, 92, 1–12. [CrossRef]

20. Джао, З.; Чен, MQ; Wang, YS; Динг, СС; Yang, J. Синтез и свойства на епоксидна смола на базата на разграждащ се лигнин. J. Mater. Sci. техн. 2017, 3, 46–52. [CrossRef]

21. Li, JH; Liu, CZ; Li, QL Изследване на свойствата на напълнен с лигнин полисулфиден уплътнител. Адхезия 2017, 38, 39–42. [CrossRef]

22. Луис, FN; Scremin, FR; Вернике, Е.; Басо, RLDO; Посан, Е.; Bittencourt, PRS Термична оценка чрез DSC и якост на опън на екструдирани смеси от полиетилен терефталат и крафт лигнин. Валоризация на отпадъчната биомаса 2018, 6, 367–373. [CrossRef]

23. Дижбите, Т.; Телишева, Г.; Jurkjane, V.; Viesturs, U. Характеризиране на радикалната активност на лигнини-естествени антиоксиданти. Биоресурс. техн. 2004, 95, 309–317. [CrossRef] [PubMed]

24. Тхакур, VK; Thakur, MK Последни постижения в зелените хидрогелове от лигнин: преглед. Вътр. J. Biol. Macromol. 2015, 72, 834–847. [CrossRef]

25. Ю, Х.; Жу, З.; Джан, З.; Ю, Дж.; Oeser, М.; Wang, D. Рециклиране на отпадъчна опаковъчна лента в битумни смеси за подобряване на механичните свойства и ползи за околната среда. J. Чисто. произв. 2019, 229, 22–31. [CrossRef]

26. Sun, QN; Qin, TF; Li, GY Напредък в активирането и прилагането върху лепила за дърво на лигнин. Polym. Бик. 2008, 9, 55–60.

27. Wu, WJ; Уанг, Т.; Wu, JT Въздействие на лигнина върху свойствата на стареене на модифицирания асфалт. Pap. Sci. техн. 2018, 37, 19–24.

28. Гао, Дж.; Wang, H.; Liu, C.; Ge, D.; Вие, З.; Yu, M. Високотемпературно реологично поведение и характеристики на умора на модифицирано с лигнин асфалтово свързващо вещество. Констр. Изграждане. Матер. 2020, 230, 117063. [CrossRef]

29. Батиста, KB; Падиля, РПЛ; Кастро, TO; Силва, CFSC; Араухо, MFAS; Leite, LFM; Паса, ВМД; Lins, VFC Характеристики на стареене при висока температура, ниска температура и атмосферни влияния на модифицирани с лигнин асфалтови свързващи вещества. Производство на промишлени култури 2018, 111, 107–116. [CrossRef]

30. Сю, Г.; Wang, H.; Zhu, H. Реологични свойства и ефективност против стареене на асфалтово свързващо вещество, модифицирано с дървесен лигнин. Констр. Изграждане. Матер. 2017, 151, 801–808. [CrossRef]

31. Джан, HL; Дуан, HH; Tang, JC Ефекти на различни агенти против отстраняване на повърхността върху физическите, реологичните и стареещите свойства на асфалта. Дж. Висока. трансп. Рез. Dev. 2021, 38, 1–9. [CrossRef]

32. Лин, JT; Pan, L. Оценка на ефективността при висока температура на асфалт въз основа на MSCR тест и анализ на модела на Burgers. Дж. Висока. трансп. Рез. Dev. 2018, 35, 22–29. [CrossRef]

33. Cheng, C.; Тао, GX; Wang, Q. Експериментално изследване на ефективността на лигнин-модифициран асфалт при високи температури. Китай За. Sci. техн. 2019, 4, 148–154.

34. Чен, PQ; Джан, YY; Luo, YC Дискусия относно механизма на образуване на епоксиден асфалт чрез четирикомпонентен анализ. Китай Build. Хидроизолации 2012, 10, 16–19. [CrossRef]

35. Хенри, А. Усъвършенстване на параметъра на спецификацията на Superpave за оценка на ефективността на асфалта. J. Transp. инж. 2001, 127, 357–362.

36. Чен, ZJ; Hao, PW Високотемпературни характеристики на химически модифициран асфалт въз основа на многократно изпитване за пълзене и възстановяване. J. Jiangsu Univ. Нац. Sci. Изд. 2017, 38, 479–483.

37. Peng, XL; Gao, DH Изследване на ефективността на еластично възстановяване на SBS модифициран асфалт. Гуандун Хай. Общ. 2018, 44, 1–6. [CrossRef]

38. Ин, Х.; Li, K. Корелационен анализ на Грей на вискозитет при нулево срязване и високотемпературни реологични параметри на асфалт. J. Build. Матер. 2020, 23, 108–113. [CrossRef]

39. Cui, YX; Hao, PW Високотемпературни характеристики на каучуково модифициран асфалт въз основа на MSCR тест. Път Мах. Констр. мех. 2019, 36, 47–51. [CrossRef]

40. Zeng, MZ; Hu, YB Напредък в подготовката и прилагането на лигнинов порест въглерод. Chem. инж. инж. Прог. 2021, 40, 4573–4586. [CrossRef]

41. Xu, C.; Уанг, Д.; Джан, С.; Гуо, Е.; Luo, H.; Джан, З.; Yu, H. Ефект на модификатор на лигнин върху инженерните характеристики на битумно свързващо вещество и смес. Полимери 2021, 13, 1083. [CrossRef]

42. Хан, CD; Baek, DM; Ким, JK; Огава, Т.; Сакамото, Н.; Hashimoto, T. Ефект на обемната фракция върху прехода на ред-разстройство в кополимери на полистирол-блок-полиизопрен с ниско молекулно тегло. 1. Температура на преход ред-разстройство, определена чрез реологични измервания. Макромолекули 1995, 28, 5043–5062. [CrossRef]

43. Хан, CD; Ким, Дж.; Kim, JK Определяне на температурата на преход ред-разстройство на блок съполимери. Макромолекули 1989, 22, 383–394. [CrossRef]

44. Зан, XY; Джан, XN; Wang, DY Микроструктура на асфалтов мастик с помощта на динамичен механичен анализ. J. Jilin Univ. инж. техн. Изд. 2009, 39, 916–920.

45. Wang, WM; Xie, XB; Lan, X. Анализ на фазовата структура на нано-въглероден прах-гумен прах-SBS-модифициран асфалт на базата на динамична механика. Силициев. Бик. 2021, 40, 2444–2453. [CrossRef]

【За повече информация: david.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】