Efecte del grafè sobre les microestructures d'asfalt modificades basades en la microscòpia de força atòmica Ⅱ

3.4. Discussió de la microestructura de l'asfalt basat en la teoria de la transformació en fase líquid-sòlid

Durant el refredament, alguns components de l'asfalt fos poden passar en fase líquid-sòlidtransició, que dóna lloc a la separació de fases a l'asfalt. L'"estructura de l'abella" és el resultatde separació de fases en asfalt. Segons Gibbs, el procés de canvi de fase pot sercategoritzat en dos, és a dir, canvi de fase de nucleació-creixement i canvi de fase continu.

Feu clic aquí per obtenir més informació sobre les herbes de Cistanche per a la lluita contra l'envelliment

Figura 6.Distribució en altura de la micromorfologia de l'asfalt

3.4. Discussió de la microestructura de l'asfaltsobre la teoria de la transformació en fase líquid-sòlid

Segons la nostra opinió, la formació de "estructura d'abellaures" i l'efecte del grafè sobre laLes "estructures de les abelles" es poden dilucidar utilitzant el bateoria de la "transició de fase líquid-sòlid".". Segons l'equilibri termodinàmicm teoria, es pot produir una transició de faseformen una nova fase quan el material estigui freda la temperatura de transició de fase. ComFigura 6.Distribució en altura de la micromorfologia de l'asfalt.3.4.1. Anàlisi de la formació de l'"Estructura de l'Abella".S'ha debatut la formació de l'"estructura de l'abella" i, al nostre parer, l'"abellaestructures" de l'asfalt són degudes a la cristal·lització de la cera o associacions que impliquen cera ialtres formigons (com ara asfaltens i modificadors). Durant la congelació de l'asfalt, crui mescles d'oli residual-hidrocarburs amb alts punts de fusió capaços de precipitarmitjançant la cristal·lització: es coneixen col·lectivament com a cera. La cera és vital per a la formació de "l'abellaestructura." L'aparició de cristalls de floc d'agulla després del refredament significa la presència decera microcristal·lina en asfalt [37].

La cristal·lització de la cera implica la transició d'un embrió nuclear a un nucli de cristall, seguit d'un cristall. Durant el refredament, les molècules d'alcà que es van distribuiraleatòriament en l'asfalt fos canvia d'un estat d'energia lliure alta (estat líquid) a un estat baixestat d'energia lliure (estat cristal·lí), en què les molècules d'alcà dins el curt abastestan disposats ordenadament per formar embrions nuclis de l'"embrió nuclear", cosa que facilitala formació posterior d'un nucli de cristall estable. Un embrió nuclear és un requisit previ per aconstrucció d'un nucli. No obstant això, l'embrió nuclear es desintegrarà si la temperaturaaugmenta, mentre que formarà un nucli estable que s'engrandirà i desenvoluparà cristalls si ella fusió continua refredant-se. El procés de cristal·lització inclou la formació de nucleaciói el creixement del gra, ambdós requereixen el grau de superrefrigeració adequat. Com eldisminueix la temperatura, aquestes molècules patiran una contínua fractura de connexió ifractura: connecteu el procés per formar punts de gelosia ordenats fins que s'aconsegueixi una mida crítica (un nouestat estable), és a dir, un nucli de cristall [38]. Finalment, altres molècules circumdants sempre ho farancobreix els punts de la gelosia cristal·lina i forma gradualment una estructura de llesca fina que s'apropa a lanucli de cristall i fa que el nucli de cristall es converteixi en un cristall en forma d'agulla.

El creixement del cristall es produeix a la regió on l'energia de polimerització entreel cristall i la parafina lliure és el més gran, donant lloc al creixement més ràpid de la làminaestructura situada al costat del nucli cristal·lí. En els altres components del microcristal·lícera i asfalt, les molècules d'asfaltè serveixen com a nucli per acumular cristallagrupacions i després desenvolupar-les encara més en "estructures d'abelles". Quan el sistema d'asfalt estàrefredat per sota de la temperatura de cristal·lització, l'oli a l'asfalt a banda i banda de laLa làmina del pic ascendirà al llarg del cim, que es pot considerar un fenomen capil·larasfalt fos [39]. Figura7 mostra un diagrama esquemàtic de la precipitació de l'"abellaestructures." En estat fos, components asfàltics (saturats, aromàtics, resines iasfaltens) es barregen fins a un estat homogeni. Posteriorment, mitjançant modificació, elEl modificador de grafè es dispersa uniformement a l'asfalt fos per formar un asfalt homogenisistema. Durant el refredament, el grafè i els asfaltens es convertiran en llocs de nucleació i ella cera cristal·litzarà fàcilment, donant lloc a "estructures d'abelles".

3.4.2. Efecte del grafè sobre les estructures apícoles de l'asfalt

Les conclusions anteriors indicaven que les "estructures d'abella" modificades del grafè apperaven en major quantitat i eren més petites que les de l'asfalt base. El perLa mació d'un nucli de cristall és el primer pas de la cristal·lització i el procés de nucleacióes poden classificar en nucleació no homogènia i homogènia basada en el cristallteoria de la nucleació. La nucleació homogènia es refereix a la mateixa probabilitat de gen del nuclieració en fosos poc refredats. Mentrestant, la nucleació no homogènia es refereix a un forprocés de mació facilitat per diverses posicions catalitzadores com la superfície, la interfície,esquerdes i parets.

El cos del modificador estable del grafè es convertirà en el lloc catalític del nucliformació en asfalt modificat, i això es classifica com a nucleació no homogènia.La incorporació de grafè proporciona nombrosos llocs de nucleació i interfícies proVegeu plantilles regulars (esfèriques) sobre les quals es poden dipositar molècules de cera [40].El barrier de nucleació no homogènia (∆Gk*) és inferior a la de la nucleació homogènia(∆Gk), i la relació existeix a l'asfalt, tal com es mostra a l'equació (3), onθrepenvia l'angle de contacte entre un nucli en forma de casquet i un substrat pla, tal com es mostra ala teoria clàssica de la nucleació. Figura 8 shdeu el model en forma de gorra de no homogeninucleació.Cosθes pot calcular a partir de l'equació de Young (equació (4)). A l'equació 4, Nl, Sl,i Snes refereixen a les energies lliures interfacials entreel nucli i el líquid, substratisubstrat i nucli, respectivament. f(0) es pot obtenir a partir de l'equació (5) de la relació geomètrica del model cap, i el seu valor és menor o igual a 1.

Quan el nucli de cristall es forma sobre l'agent nucleant, la barrera de nucleaciódisminueix amb l'angle de contacte (θ), i la barrera de nucleació no homogènia és més baixaque la barrera de nucleació homogènia, que facilita la cristal·lització. A la baseasfalt, l'asfaltè pot servir com a agent nucleant. Per contra, en el grafè modificatasfalt, el grafè uniformement dispers a l'asfalt compartirà el seu paper com a agent nucleantamb asfaltè. Tot i que la cera es pot separar mitjançant una nucleació no homogènia en tots dosbase i asfalt modificat, el nombre de partícules d'agent nucleant serà diferent en ambdós casos.Segons la nostra opinió, el modificador del grafè pot servir com a nucleació dispersa addicionalcentre que facilita la formació d'un gran nombre de cristalls de cera més petits [41]. Per tant,el nombre d'"estructures d'abelles" a l'asfalt modificat amb grafè serà més gran que aixòde l'asfalt base. A més, el grafè pot provocar un volum més baix d'"estructura de les abelles".degut principalment a la formació d'una xarxa de gel relativament compacta en el modificatasfalt. Segons la nostra opinió, la formació de les "estructures de les abelles" es classifica en difusiótransició de fase i l'augment de la viscositat de l'asfalt modificat dificulta la difusió itransferència de molècules de cera

L'etapa de creixement de l'"estructura de l'abella" es pot explicar a partir de la teoria de la difusió.S'ha presentat una explicació detallada en el nostre estudi anterior [27]. En asfalt, un més baixla viscositat produeix menys interaccions intermoleculars, mentre que una força resistent més petita cap ala migració dóna lloc a una taxa de migració molecular més alta, que facilita la migració decomponents d'asfalt. La viscositat de l'asfalt base és menor que la del grafè modificatasfalt. Els components de la cera poden migrar ràpidament a l'asfalt base, per tantfacilitant el desenvolupament de l'"estructura de l'abella".

Mentrestant, el nombre de nucleacióllocs de l'asfalt base és menor que el de l'asfalt modificat amb grafè. Per tant,les "estructures d'abelles" asfàltiques de l'asfalt base s'amplien, i les seves distribucions sóndispersos. Mentrestant, la viscositat de l'asfalt modificat és alta, donant lloc a la baixavelocitat de migració de les molècules de cera. A més, el grafè com a asfaltè pot servircom a lloc de nucleació i impedeixen la migració de partícules. Els factors anteriors poden donar lloc a laquantitat abundant i menor mida de "estructures d'abelles" en asfalt modificat

La micromorfologia de l'asfalt no envellit i envellit i el grafè modificat comphalt es van investigar mitjançant AFM. Es van comparar i analitzar les variacions de la micrografia.El mecanisme de formació de les "estructures d'abelles" asfàltiques i l'efecte del grafè sobre eles van parlar sobre les "estructures de les abelles". Les principals conclusions obtingudes són les següents: