Влияние режима термокислородного старения на реологические свойства и совместимость лигнин-модифицированного битумного вяжущего методом динамического сдвигового реометра Часть 2
Jun 21, 2023
3.4. Ползучесть и восстановление лигнин-модифицированного асфальта
3.4.1. Испытание на ползучесть вязкого компонента
Гликозид цистанхе также может повышать активность СОД в тканях сердца и печени и значительно снижать содержание липофусцина и МДА в каждой ткани, эффективно удаляя различные активные кислородные радикалы (ОН-, Н₂О₂ и др.) и защищая от повреждения ДНК, вызванного ОН-радикалами. Цистанхефенилэтаноидные гликозиды обладают сильной акцепторной способностью свободных радикалов, более высокой восстановительной способностью, чем витамин С, улучшают активность СОД в суспензии сперматозоидов, снижают содержание МДА и оказывают определенное защитное действие на функцию мембран сперматозоидов. Полисахариды цистанхе могут усиливать активность СОД и GSH-Px в эритроцитах и тканях легких экспериментально стареющих мышей, вызванную D-галактозой, а также снижать содержание МДА и коллагена в легких и плазме, повышать содержание эластина, хороший очищающий эффект на DPPH, продлевает время гипоксии у стареющих мышей, улучшает активность SOD в сыворотке и задерживает физиологическую дегенерацию легких у экспериментально стареющих мышей Эксперименты с клеточной морфологической дегенерацией показали, что Cistanche обладает хорошей антиоксидантной способностью и потенциально может стать лекарством для профилактики и лечения заболеваний кожи, вызывающих старение. В то же время эхинакозид в цистанхе обладает значительной способностью улавливать свободные радикалы DPPH и может улавливать активные формы кислорода, предотвращать вызванную свободными радикалами деградацию коллагена, а также оказывает хорошее восстанавливающее действие на повреждение анионов свободных радикалов тимина.

Нажмите «Где я могу купить Цистанхе».
【Для получения дополнительной информации: david.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】
На основании повторных испытаний на ползучесть значение вязкостной составляющей GV жесткости ползучести было подобрано по формуле (2) как показатель оценки характеристик высокотемпературной стабильности [35]. Модель Бюргерса использовалась для подгонки кривой на стадии ползучести для получения параметра вязкости, который представлял собой вязкостную часть GV жесткости ползучести (как видно на рисунках 6 и 7). Величина Gv отражала сопротивление асфальта остаточной деформации. Чем больше Gv, тем лучше колейная способность асфальта [36]. Стадия разгрузки в основном отражала измеренную вязкую деформацию и запаздывающую упругую деформацию. На рис. 5 показано восстановление ползучести асфальта с лигнином и без него для первых 10 циклов образцов MM-0, MM-9, DH-0 и DH-12 при напряжение 300 Па.

При одинаковом напряжении и температуре были подобраны данные цикла ползучести от 1-го до 100-го раза для двух асфальтов с разной степенью старения с интервалом 10 раз. Как видно на рисунках 6 и 7, значения Gv вяжущих Donghai и Maoming изменились по-разному в зависимости от степени старения после добавления лигнина, то есть долговременное старение > кратковременное старение > до старения. Это продемонстрировало, что добавление лигнина может значительно улучшить жаропрочность асфальта. Значения G*/sinδ и Gv были одинаковыми при оценке высокотемпературных характеристик модифицированного лигнином асфальта, но были различия в выводах оценки для разных модифицированных битумов. Однако значение Gv внезапно увеличилось в процессе старения асфальта Donghai 90# с использованием PAV после добавления лигнина, что могло быть вызвано различием между двумя компонентами матричного асфальта.


3.4.2. Накопленная деформация
Как типичный вязкоупругий материал, асфальт обладает определенной замедленной эластичностью, а разные виды асфальтов и асфальты с разным содержанием лигнина имеют разную степень восстановления. Замедленную эластичность можно отделить от остаточной деформации с помощью испытания на восстановление ползучести. Начальную деформацию на стадии восстановления, т. е. мгновенную деформацию разгрузки, обозначили εL. Остаточная деформация в конце стадии восстановления обозначалась εp, а εL/εp использовалась для обозначения остаточных деформаций, учитывающих общую деформацию, т. е. долю вязкой части деформации. Выбрав один температурный уровень (64 ◦C), значения εL/εp для 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 и 100 раз нагружения в соответствии с указанным выше оптимальным содержанием асфальта перед старением ( MM-0, MM-9, DH-0, DH-12). Результаты показаны на рисунке 8.

На рис. 8 видно, что с увеличением времени нагружения значения εL/εp различных модифицированных лигнином асфальтов также увеличиваются, что отражает постоянное накопление остаточной деформации асфальта с увеличением времени нагружения. Значения εL/εp были очень близкими, что не было похоже на асфальт, модифицированный СБС [37,38] и асфальт, модифицированный каучуком [39], указывая на то, что добавление лигнина не улучшало эластичность асфальта и было только для заполнение. Причиной может быть сложная молекулярная структура самого лигнина. Он имеет трехмерную сетчатую молекулярную структуру, содержит много ароматических групп и высокое содержание углерода [40], а базовое связующее представляет собой смесь чрезвычайно сложных высокомолекулярных углеводородов и неметаллических производных углеводородов. При дальнейшем анализе рабочего механизма на рис. 9 добавление модификатора лигнина привело к абсорбции жидкой фазы асфальта в зону взаимодействия асфальт-лигнин в процессе смешивания, формированию рабочей системы асфальт-лигнин и изменению вязкоупругости. поведение битумного вяжущего [41].

Суммарная деформация отражалась в общей остаточной деформации образца асфальта после циклического нагружения. Чем меньше кумулятивная деформация, тем лучше стойкость асфальта к высоким температурам. Чтобы дополнительно проиллюстрировать, что лигнин обладает хорошей устойчивостью к высоким температурам, взаимосвязь между кумулятивной деформацией и количеством циклов нагрузки показана на рисунке 10.

На Рисунке 10 видно, что кумулятивная деформация асфальта увеличивалась с увеличением времени загрузки, что соответствовало фактической нагрузке на дорогу. При одинаковом времени нагрузки кумулятивная деформация асфальта Дунхай и асфальта Маомин перед старением или старением RTFO уменьшилась после добавления лигнина, что указывает на то, что добавление лигнина может снизить температурную чувствительность асфальта и повысить его устойчивость к высокотемпературной деформации. Из наклона кривой видно, что характеристики каждого образца асфальта при старении RTFO, как правило, соответствуют характеристикам до старения, в то время как на рисунке 10c было обнаружено, что наклон кривой MM-9 была значительно выше, чем у MM-0, а наклон кривой DH-12 также имел тенденцию к увеличению, что указывает на то, что добавление лигнина может эффективно предотвратить затвердевание базового асфальта после старения PAV, чтобы предотвратить старение асфальтобетонного основания. Между тем, наклон кривой MM-0 во время старения PAV был больше, чем у DH-0, что указывает на то, что степень упрочнения асфальта 70# была менее значительной, чем у асфальта 90# после старения PAV. Основная причина заключалась в том, что в процессе старения в асфальте марки 90# увеличивалось содержание тяжелых компонентов.

3.5. Анализ совместимости лигнина и асфальта
Чанг и др. [42, 43] изучали реологические свойства совместимых и несовместимых полимерных смесей на основе теории вязкоупругости и предложили метод оценки совместимости смесей по кривой двойного логарифма модуля накопления (G 0) и модуля потерь ( G 00 ), также известная как кривая Хана. При использовании кривой Хана для суждения о совместимости полимеров должны выполняться два основных условия: (1) логарифмические кривые G 0 -G 00 при различных температурах накладываются друг на друга; (2) Наклон кривой на низкочастотном конце равен или близок к 2. По этим двум требованиям можно судить о совместимости между модификаторами и асфальтом [44]. Для дальнейшего анализа совместимости смесей исходное вяжущее и модифицированный лигнином асфальт были проанализированы с помощью диаграммы Ван-Гурпа-Палмена (VGP) [45]. Диаграмма VGP представляет собой график зависимости фазового угла (δ) асфальта от соответствующего комплексного модуля сдвига (G*). Совместимость двух асфальтов и различное содержание лигнина анализировали с помощью частотной развертки кривой Хана и карты VGP при 30 и 60 ◦C, как показано на рисунке 11.

На рисунке 11 видно, что кривые Хана двух асфальтов и модифицированного лигнином асфальта с разным содержанием лигнина были примерно прямыми линиями при высоких температурах до старения, а наклон кривой Хана был близок к 2, что указывает на то, что асфальтовое вяжущее при этой температуре принадлежало к гомогенной смешанной системе. Лигнин имел хорошую совместимость с битумной матрицей. Однако явление бифуркации происходило в несостаренном состоянии при низких температурах, что указывает на наличие микроскопического разделения фаз при низких температурах. После старения RTFOT два исходных асфальта и модифицированный лигнином асфальт с разным содержанием лигнина показали бифуркацию при низкой температуре, но не разделились при высокой температуре, что указывает на лучшую совместимость исходного асфальта и асфальта, модифицированного лигнином. в высокотемпературных условиях. После старения PAV базовый асфальт и модифицированный асфальт демонстрировали явление разделения при высоких температурах, но не было разделения при низких температурах, что указывало на то, что термическое старение кислородом и старение под давлением способствовали разложению матричного асфальта и модифицированного асфальта, что приводило к большим различиям. по внутреннему молекулярно-массовому распределению. На кривой VGP было обнаружено, что состаренный базовый асфальт Maoming 70# и битум, модифицированный лигнином, накладывались друг на друга при различных температурах, в то время как базовое вяжущее Donghai 90# и битум, модифицированный лигнином, накладывались только перед старением. Дисперсия различных состояний старения не может быть наложена друг на друга, что указывает на то, что связующее 70# более совместимо, чем связующее 90#.
4. Выводы
В этой статье свойства старения асфальтобетонных материалов, улучшенных модификатором лигнина, были подробно оценены на основе реологических испытаний. Серия испытаний была проведена на необработанных и модифицированных лигнином битумных материалах. По результатам испытаний можно сделать следующие выводы:

(1) Добавление лигнина оказало значительное влияние на устойчивость асфальта к высоким температурам, но степень улучшения характеристик двух битумов с матрицей была неодинаковой. Результаты показали, что существует проблема совместимости с лигнином при улучшении характеристик матричного битума.
(2) Результаты повторных испытаний на ползучесть и восстановление показали, что асфальт, модифицированный лигнином, и битумная основа показали одинаковое поведение, и лигнин не увеличивал скорость упругого восстановления модифицированных полимерных вяжущих, таких как SBS. Однако добавление лигнина повысило вязкостное сопротивление битумного вяжущего, что значительно снизило кумулятивную деформацию модифицированного лигнином асфальта, и это также явилось основной причиной улучшения высокотемпературной стабильности матричного асфальта.
(3) После длительного старения кумулятивная деформация асфальта, модифицированного лигнином, была выше, чем у базового асфальта, и показатели долгосрочного старения значительно улучшились. Это было связано с вероятной деполимеризацией и снижением молекулярной массы лигнина при длительном старении.
Это исследование дало новое понимание свойств старения асфальта, модифицированного лигнином. Будущие исследования должны быть сосредоточены на тепловых характеристиках, полевых проверках и оценке жизненного цикла асфальтового покрытия с различными модификаторами лигнина.
Вклад автора:Авторы внесли следующий вклад в эту исследовательскую статью: MC и CC; написание – подготовка первоначального проекта, МК; письмо - обзор и редактирование, обзор литературы и методология, YS; экспериментальные работы и испытания, XH; расследование и написание — подготовка первоначального проекта, XZ и PD; контроль и получение финансирования, CC Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.
Финансирование: Это исследование финансировалось Проектом планирования науки и технологий Департамента науки и технологий провинции Юньнань (Совместный сельскохозяйственный проект), номер гранта 202101BD070001-060; Научно-технический проект дорожного бюро Гуй Чжоу, номер гранта 2021QLM06; Фонд научных исследований Департамента образования провинции Юньнань, номер гранта 2020J0420.

Заявление Институционального контрольного совета:Непригодный.
Заявление об информированном согласии:Непригодный.
Заявление о доступности данных:Непригодный.
Конфликт интересов:Авторы объявили, что нет никаких конфликтов интересов.
Рекомендации
1. Чен, XP; Ма, Ю.Ф. Исследование характеристик асфальта, модифицированного резиновой крошкой. Новый хим. Матер. 2010, 38, 118–120.
2. Оуян, К.; Ван, С.; Чжан, Ю .; Чжан Ю. Повышение устойчивости асфальта к старению путем добавления диалкилдитиофосфата цинка. Топливо 2006, 85, 1060–1066. [Перекрестная ссылка]
3. Тиан, В. М. Об анализе характеристик старения модифицированного битумного битума на основе СБС. Шаньси Архит. 2012, 38, 139–141.
4. Чжан, королевский адвокат; Ван, Ю.; Xiong, L. Исследование способности против ультрафиолетового старения битума, модифицированного нано-TiO2. Дороги Мот. 2011, 27, 88–91.
5. Цянь, К.О. Исследование улучшения сцепления между асфальтом и кислым камнем в районе Цинхая с помощью средства против выкрашивания. Шоссе 2011, 56, 141–146.
6. Ядыкова А.Ю.; Ильин С.О. Реологические и адгезионные свойства нанокомпозитных битумных вяжущих на основе гидрофильного или гидрофобного кремнезема, модифицированных биомаслом. Констр. Строить. Матер. 2022, 342, 127946. [Перекрестная ссылка]
7. Ильин С.О.; Аринина, депутат; Мамулат, Ю.С.; Малкин, А.Ю.; Куличихин В.Г. Реологические свойства дорожных битумов, модифицированных полимерными и твердыми наноразмерными добавками. Коллоид Дж. 2014, 76, 425–434. [Перекрестная ссылка]
8. Чжан, В.; Цзоу, Л.; Ван, Ю.; Лю, Дж.; Ян, К.; Ди, Дж.; Хм.; Ян, З. Влияние высоковязкой нефтяной смолы (HV-PR) на промежуточные и высокотемпературные характеристики битума, модифицированного стирол-бутадиен-стирольным блок-сополимером (СБС). араб. J. Sci. англ. 2022, 12, 1–13. [Перекрестная ссылка]
9. Пи, Ю.Х. Тестовые исследования дорожных характеристик асфальтобетонных смесей с бонифибрами и модифицированным СБС. Дж. Трансп. англ. Инф. 2008, 6, 56–60. [Перекрестная ссылка]
10. Ченг З. С. Спрос на нефть превысит предложение после 2007 г.; China Petroleum & Chemical Corporation: Пекин, Китай, 2005 г.; п. 53.
11. Вэнь, Дж. Л.; Чен, TY; Sun, RC Ход исследований по разделению и структурному анализу лигнина в лигноцеллюлозной биомассе. Дж. Для. англ. 2017, 2, 76–84. [Перекрестная ссылка]
12. Рен, Л.Ф.; Он, QQ; Цин, ТТ; Wang, XC Активация ферментативного гидролиза лигнина и его использование для получения фенолформальдегидной смолы. Новый хим. Матер. 2016, 44, 47–49.
13. Ма, ЗМ; Ли, С.Дж.; Ян Д.М. Активация ферментативного гидролиза лигнина и его применения для получения фенолоформальдегидной смолы. Для. англ. 2017, 33, 64–67.
14. Пинейро, ФСК; Соарес, АКЛ; Сантаэлла, С.Т. Оптимизация экстракции лигнина из сахарного тростника в цитозоль для производства фенольных смол. Инд. Культуры Прод. 2017, 96, 80–90. [Перекрестная ссылка]
15. Ли, Ю.; Хан, Ю.М.; Цинь, ТФ; Чу, Ф.Х. Исследовательский прогресс в области лигнина представляет собой синтез полиуретановых материалов. хим. Инд.Инж. прог. 2011, 30, 1990–1997.
16. Фердосян Ф.; Юань, З .; Андерсон, М.; Сюй, К.С. Синтез и характеристика эпоксидных смол на основе гидролиза лигнина. Инд. Культуры Прод. 2016, 91, 295–301. [Перекрестная ссылка]
17. Кумари, С.; Чаухан, Г.С.; Монга, С.; Каушик, А .; Ан, Дж. Х. Новый пенополиуретан на основе лигнина для очистки сточных вод. RSC Adv. 2016, 6, 77768–77776. [Перекрестная ссылка]
18. Фэн П.; Чен, Ф. Г. Развитие применения лигнина в синтезе эпоксидных смол. Дж. Матер. науч. Технол. 2010, 2, 54–60. [Перекрестная ссылка]
19. Аршаница, А.; Крумина, Л.; Телышева Г.; Дижбите Т. Изучение потенциала применения неполностью растворимого органосольвентного лигнина в качестве макромономера для синтеза полиуретанов. Инд. Культуры Прод. 2016, 92, 1–12. [Перекрестная ссылка]
20. Чжао З.; Чен, MQ; Ван, Ю.С.; Дин, СС; Ян, Дж. Синтез и свойства эпоксидной смолы на основе разлагаемого лигнина. Дж. Матер. науч. Технол. 2017, 3, 46–52. [Перекрестная ссылка]
21. Ли, Дж. Х.; Лю, Чехия; Li, QL Исследование свойств полисульфидного герметика, наполненного лигнином. Адгезия 2017, 38, 39–42. [Перекрестная ссылка]
22. Луис, Ф. Н.; Скремин, Франция; Вернике, Э.; Бассо, РЛДО; Поссан, Э.; Bittencourt, PRS Термическая оценка с помощью DSC и предел прочности при растяжении экструдированных смесей из полиэтилентерефталата и крафт-лигнина. Повышение ценности отходов биомассы 2018, 6, 367–373. [Перекрестная ссылка]
23. Дижбите Т.; Телышева Г.; Юркьяне, В .; Виестурс, У. Характеристика активности лигнинов-природных антиоксидантов по удалению радикалов. Биоресурс. Технол. 2004, 95, 309–317. [Перекрестная ссылка] [PubMed]
24. Такур, В.К.; Thakur, MK Последние достижения в области зеленых гидрогелей из лигнина: обзор. Междунар. Дж. Биол. макромол. 2015, 72, 834–847. [Перекрестная ссылка]
25. Ю, Х.; Чжу, З .; Чжан, З .; Ю, Дж.; Осер, М .; Ван, Д. Переработка отходов упаковочной ленты в битумные смеси для улучшения механических свойств и экологических преимуществ. Дж. Чистый. Произв. 2019, 229, 22–31. [Перекрестная ссылка]
26. Вс, QN; Цинь, ТФ; Ли, Г.Я. Прогресс в активации и применении лигнина в клеях для древесины. Полим. Бык. 2008, 9, 55–60.
27. Ву, В.Дж.; Ван, Т .; Ву, Дж. Т. Влияние лигнина на старение модифицированного асфальта. Пап. науч. Технол. 2018, 37, 19–24.
28. Гао, Дж.; Ван, Х .; Лю, К.; Ге, Д .; Вы, З.; Ю, М. Реологические свойства и усталостные характеристики модифицированного лигнином битумного вяжущего при высоких температурах. Констр. Строить. Матер. 2020, 230, 117063. [Перекрестная ссылка]
29. Батиста, КБ; Падилья, РПЛ; Кастро, ТО; Сильва, CFSC; Араужо, МФАС; Лейте, ЛФМ; Паса, ВМД; Lins, VFC Характеристики модифицированных лигнином битумных вяжущих при старении при высоких и низких температурах и при атмосферных воздействиях. Инд. Культуры Прод. 2018, 111, 107–116. [Перекрестная ссылка]
30. Сюй, Г.; Ван, Х .; Чжу, Х. Реологические свойства и антивозрастные характеристики битумного вяжущего, модифицированного древесным лигнином. Констр. Строить. Матер. 2017, 151, 801–808. [Перекрестная ссылка]
31. Чжан, Х.Л.; Дуань, Х. Х.; Танг, Дж. К. Влияние различных противоотслаивающих агентов на физические, реологические свойства и свойства старения асфальта. Дж. Хай. трансп. Рез. Дев. 2021, 38, 1–9. [Перекрестная ссылка]
32. Лин, Дж. Т.; Пан, Л. Оценка характеристик асфальта при высоких температурах на основе теста MSCR и анализа модели Бюргерса. Дж. Хай. трансп. Рез. Дев. 2018, 35, 22–29. [Перекрестная ссылка]
33. Ченг, К.; Тао, GX; Ван, К. Экспериментальное исследование характеристик асфальта, модифицированного лигнином, при высоких температурах. Китай Для. науч. Технол. 2019, 4, 148–154.
34. Чен, PQ; Чжан, Ю.Ю.; Луо, Ю. К. Обсуждение механизма образования эпоксидного асфальта с помощью четырехкомпонентного анализа. Китайская сборка. Гидроизоляция 2012, 10, 16–19. [Перекрестная ссылка]
35. Генри, А. Уточнение параметра спецификации Superpave для классификации асфальта по характеристикам. Дж. Трансп. англ. 2001, 127, 357–362.
36. Чен, З. Дж.; Хао, П.В. Характеристики химически модифицированного асфальта при высоких температурах на основе повторных испытаний на ползучесть и восстановление. J. Jiangsu Univ. Нац. науч. Эд. 2017, 38, 479–483.
37. Пэн, XL; Гао, Д. Х. Исследование характеристик упругого восстановления модифицированного SBS асфальта. Гуандун Хай. коммун. 2018, 44, 1–6. [Перекрестная ссылка]
38. Инь, Х .; Ли, К. Грей, корреляционный анализ вязкости при нулевом сдвиге и высокотемпературных реологических параметров асфальта. Дж. Билд. Матер. 2020, 23, 108–113. [Перекрестная ссылка]
39. Цуй, YX; Хао, П. В. Высокотемпературные характеристики модифицированного каучуком асфальта на основе теста MSCR. Дорожный мах. Констр. мех. 2019, 36, 47–51. [Перекрестная ссылка]
40. Цзэн, М.З.; Ху, Ю.Б. Прогресс в получении и применении лигнинового пористого углерода. хим. Инд.Инж. прог. 2021, 40, 4573–4586. [Перекрестная ссылка]
41. Сюй, К.; Ван, Д.; Чжан, С .; Го, Э .; Луо, Х .; Чжан, З .; Ю, Х. Влияние модификатора лигнина на технические характеристики битумного вяжущего и смеси. Полимеры 2021, 13, 1083. [CrossRef]
42. Хан, компакт-диск; Бэк, ДМ; Ким, Дж. К.; Огава, Т .; Сакамото, Н.; Хашимото, Т. Влияние объемной доли на переход порядок-беспорядок в низкомолекулярных сополимерах полистирол-блок-полиизопрен. 1. Температура перехода порядок-беспорядок, определяемая реологическими измерениями. Макромолекулы 1995, 28, 5043–5062. [Перекрестная ссылка]
43. Хан, компакт-диск; Ким, Дж.; Ким, Дж. К. Определение температуры перехода блок-сополимеров из порядка в беспорядок. Макромолекулы 1989, 22, 383–394. [Перекрестная ссылка]
44. Зан, XY; Чжан, XN; Ван, Д.Ю. Микроструктура асфальтовой мастики с использованием динамического механического анализа. J. Jilin Univ. англ. Технол. Эд. 2009, 39, 916–920.
45. Ван, В.М.; Се, XB; Лан, X. Анализ фазовой структуры наноуглеродного порошка – резинового порошка – модифицированного СБС асфальта на основе динамической механики. Кремний. Бык. 2021, 40, 2444–2453. [Перекрестная ссылка]
【Для получения дополнительной информации: david.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】






