道路沥青老化动力学研究

研究了两种道路沥青老化动力学，计算得到有关动力学参数，揭示了沥青组成结构与其老化性能之间的关系。     

热老化对不同沥青组成结构和性能的影响

为了研究热老化对沥青组成结构和性能的影响,利用色谱柱法和傅里叶变换红外光谱对不同品种沥青热空气老化前后的化学组成、分子结构和高低温性能进行了测试表征,并分析了组成结构与性能之间的相关性。化学组成和红外光谱分析表明,在热空气老化过程中沥青的饱和分含量基本不变,芳香分结构中的脂肪烃支链易断链而发生氧化缩聚,导致芳香分转化为胶质和沥青质,使沥青的脂肪族指数减少、芳香族指数以及羰基和亚砜基指数增大;随热老化温度升高,沥青的软化点和粘度升高、低温柔性降低,但不同品种沥青的抗老化性能表现出明显的差异,饱和分含量高、芳香分含量低以及芳香族指数小的沥青具有更好的抗老化性能。     

彩色沥青老化性能的研究

研究了符合GB15180-94重交通道路沥青标准的彩色道路沥青的老化过程。结果表明:提出的两种老化动力学模型能够很好地描述两种彩色道路沥青的老化速率。彩色沥青老化后,沥青质含母增加,胶质、芳香酚、饱和酚含量减少。沥青胶体的原有平衡体系遭到破坏,导致沥青使用性能变坏。彩色沥青老化过程中,沥青胶体不稳定指数(Ie)对沥青老化条件很敏感,随老化温度的升高和老化时间的延长而增加;粘度随老化时间的延长近似呈指数关系增加,所以可以用胶体不稳定指数和老化指数来评价彩色沥青的老化性能。     

胜利100B和韩国70道路沥青的热老化过程

利用红外光谱和凝胶色谱等技术考察了胜利100B和韩国70两种道路沥青热老化后族组成、羰基与亚砜官能团以及相对分子质量分布的变化。结果表明虽然韩国70沥青的延展性好于胜利沥青，但其耐老化性并不好。依据试验数据认为道路沥青的老化是沥青本身缓慢的自氧化过程。氧化生成氢过氧化物，最终转化成含羰基与亚砜官能团的组分，氧化反应符合游离基链反应历程。氧化促使沥青中含极性官能团组分之间的缔合与缩合，形成新的沥青质组分，使沥青平均相对分子质量增加，性能变差。     

基于粘度和延度变化的沥青抗老化性能评价方法

针对当前道路沥青的抗老化性能评价方法的不足,研究了5种道路沥青老化过程中的粘度和延度的变化规律,提出了基于135℃粘度和15℃延度的沥青抗老化性能评价方法,并建立了评价沥青抗老化性能的老化度和抗老化系数指标。研究结果表明:该评价方法及指标可以区分不同沥青在整个老化过程中的抗老化性能,评价指标中老化度可以评价不同老化时间的老化程度,有助于预测沥青路面在老化作用下出现开裂病害的时间;抗老化系数体现了沥青本身的抗老化性能,为沥青的选择提供了依据。     

粉丹竹磺化化学机械浆木素结构的31P-NMR和13C-NMR波谱分析

粉丹竹磺化化学机械浆（SCMP）的木素结构在漂白和老化过程中发生变化，使用纤维素酶酶解-弱酸水解的两步法对SCMP及其漂白浆、漂后老化浆中木素进行分离提纯，利用31P-NMR和13C-NMR波谱对木素样品中的结构及其比例进行研究。结果表明：SCMP木素样品中三种结构单元—对-羟苯基（H）、愈疮木基（G）和紫丁香基（S）的比例为G:S:H=30:42:28。在其漂白和漂白浆老化过程中，总酚羟基分别减少了30.7%和38.4%，而羧基的含量分别增加了53.2%和55.3%，木素结构中烷基芳基醚键和α-烷基醚键发生了断裂，γ-烷基醚键则比较稳定，同时木素侧链发生断裂，形成香草醛、Ar-COOH和Ar-CH2-COOR等结构。     

基于等针入度的沥青固有与改善性能的流变性分析

为了研究道路沥青固有与改善性能,在以代表高温性能的针入度指标基础上,研究相同等级针入度条件下的两种类型道路沥青在短期老化过程中针入度及其他指标的变化情况,分析不同道路沥青老化机理。同时再利用动态剪切流变实验对沥青进行高温老化分析,由此得出苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(styrene-butadiene block copolymer)SBS改性沥青的流变性能和抗变形性均优于基质沥青、等同于沥青的改善性能、优于沥青固有性能的结论。     

长期老化对基质沥青与SBS改性沥青化学组成、形貌及流变性能的影响

为探究基质沥青和SBS改性沥青不同长期老化过程中化学组成、形貌及流变性能的变化,研究了紫外(UV)老化与压力老化箱(PAV)加速沥青老化试验对基质沥青与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青物理和流变性能的影响,采用傅里叶红外光谱(FTIR)、凝胶渗透色谱(GPC)和原子力显微镜(AFM)探讨了长期老化过程中2种沥青化学组成与形貌的变化。研究结果表明:老化后2种沥青黏度均增大,抗剪切变形能力提高,沥青中的弹性成分增加,基质沥青的性能变化比SBS改性沥青更为明显;老化后改性沥青羰基指数增加幅度更大,SBS分子数量明显减少,改性沥青平均分子量比基质沥青变得更大,尤其PAV老化后SBS改性沥青中大分子比率明显增加;老化后沥青表面的典型蜂状结构遭到破坏,蜂状结构的数量和尺寸有较大变化。对于蜂相区域,2种沥青UV老化后,表面粗糙度变化较小,而PAV老化后,表面粗糙度显著增加;对于平滑相区域,SBS改性沥青表面粗糙度老化前后无显著变化,基质沥青表面粗糙度老化后降低,并且PAV老化后粗糙度比UV老化降低更明显;基质沥青和SBS改性沥青PAV老化后老化程度明显高于UV老化,且添加SBS改性剂能提高沥青长期抗热氧老化方面性能,对长期抗光氧老化方面性能的提升不明显。     

粉丹竹SCMP木素结构及其在漂白和老化时的变化

为了探寻化学机械浆可漂性和白度稳定性差的原因,采用核磁共振波谱分别对粉丹竹磺化化学机械浆(SCMP)及其漂白浆、漂后老化浆中的木素结构进行了分析.结果表明:SCMP中的对羟苯基型木素结构含量较高,紫丁香基结构的酚羟基主要以醚键形式存在,在木素结构中每100个苯环中有20个为缩合结构,导致粉丹竹SCMP的可漂性差;在过氧化氢漂白和漂白浆老化过程中,木素样品中总酚羟基含量分别减少了30.7%和38.4%,羧基的含量分别增加了53.2%和55.3%;木素结构中烷基芳基醚键和α-烷基醚键发生了断裂,γ-烷基醚键则比较稳定;同时木素侧链发生断裂,引入共轭COOR基团,如Ar-CHO和Ar-COOH等,从而导致漂白浆白度较低和稳定性较差.     

紫外老化对沥青化学组成与分子结构的影响

为研究紫外老化对沥青微观结构的影响,本文通过对四种沥青分别进行四组分、红外光谱和核磁共振等试验,研究了紫外老化下沥青的四组分、特征峰、官能团等化学组成指标和氢谱图、碳谱图、氢原子含量、分子结构参数等分子结构指标的变化,并通过分子结构指标对化学组成指标的表征,分析了分子结构变化对沥青化学组成变化的影响。结果表明:紫外老化后沥青更趋于形成沥青质分子,而沥青质的转化来源主要为芳香分,且含量越高老化后的损失率越高;同时羰基和亚砜基会随着老化的时间增加先快速增加之后趋于平缓,其中羰基指数可表征沥青老化的产生,而亚砜基指数可评价沥青抗老化的能力。紫外老化下沥青芳香环会发生缩合程度增大、环烷基取代基增加以及氢的取代、结构异化等反应;同时高紫外光子能量也会使脂肪碳发生断键,断键的脂肪碳连接到芳香环上提高了化学稳定性。由表征分析可见,沥青的化学组成主要受芳香结构、支化度和芳香环系缩合指数的影响较大。     

厂拌热再生混合料回收沥青老化特性对新沥青诱导老化的研究

为探究厂拌热再生沥青混合料中新旧沥青的老化进程及老化机理,模拟再生混合料的拌和与使用过程,首先测试了基质沥青、回收沥青以及新旧沥青三种试样依次经历旋转薄膜烘箱老化试验RTFOT和加速加压老化试验PAV之后各自的动力粘度与路用性能,对比分析了热再生中新旧沥青在老化过程中的宏观性能衰减规律,进而采用红外光谱和差示量热分析扫描等微观测试手段探明了新旧沥青的老化进程与老化机理。测试结果表明,先后经历RTFOT老化和PAV老化之后,回收沥青的粘度上升最显著,低温性能下降也十分迅速,但新旧沥青的动力粘度与低温性能变化幅度均远远高于基质沥青,证明其老化速率较基质沥青快;新旧沥青在经历RTFOT老化和PAV老化过程中,除新沥青和回收沥青各自独立的老化外,还存在一种介于二者之间的化学作用,即回收沥青中某些活性基团对新沥青的老化进程具有较明显的促进作用,称之为“诱导老化”,这种诱导老化通过改变基质沥青的老化进程而改变其老化机理。     

沥青黏结剂性能诊断与评价中的分子动力学模拟技术

为充分运用分子动力学模拟技术深入挖掘沥青黏结剂的结构组成及性能变化机制,从沥青黏结剂相容性特征、老化再生行为、界面粘附行为、自愈合行为等方面,系统地回顾与梳理了分子动力学模拟技术在沥青黏结剂性能评价中的关键要点、研究进程与发展前景.相容性特征方面归纳了沥青黏结剂物理-力学性能、热力学行为、分子结构特征的研究进展及其改性沥青相容性评价方法;老化再生行为方面介绍了老化和再生过程对沥青黏结剂性能的影响及其内在机理;界面粘附行为方面阐述了影响沥青-集料界面粘附行为的关键因素及其变化规律;自愈合行为方面凝练了沥青黏结剂在材料组成、自愈条件和不同损伤程度等影响因素下的自愈合特征.实践表明:分子动力学模拟技术能够有效分析复杂工况条件下沥青黏结剂性能的变化机理,能够对沥青黏结剂的微宏观性能进行预测分析,是从本质上探究沥青黏结剂微宏观性能演化规律的有效方法.     

SBS改性沥青老化及防老化研究进展

 SBS改性沥青在使用过程中,经受热、氧、光及交通荷载等因素的交互作用,其路用性能随之劣化,研究其老化行为具有重要意义。本文分析了SBS改性沥青老化过程中的影响因素,阐述了沥青老化性能评价指标与方法,综述了SBS改性沥青热-氧、热-光-氧老化机理,表明SBS改性沥青老化过程伴随沥青的老化和SBS的降解,轻组分向重组分转变;改善SBS的聚合结构、掺入纳米复合材料等稳定剂是延缓SBS改性沥青老化的有效途径。     

抗拉伸抗凝血性聚氨酯材料的研究

本通过减少扩链剂的用量在聚合物内部形成支链及环形结构，从而合成出具有较高强度的聚氨酯，断裂伸长率达1914％，抗张强度达4303N/cm^2．血小板粘附实验表明，通过在硬段处引入适当长度的烷基侧链，可对硬段提供屏蔽作用，材料在疲劳过程中不易使微相分离结构受到破坏，从而使抗凝血性能稳定．     

基于热分析质谱联用技术的沥青老化机理研究

利用热分析质谱联用技术研究不同老化状态的沥青微观组成、结构与宏观路用性能之间的联系。首先制备沥青结合料短期老化和长期老化试样,然后采用热重-差热分析-质谱联用技术,分析不同老化状态沥青的热性质及逸出物质结构。研究结果表明:基质沥青、短期老化和长期老化的沥青试样分解过程的温度范围及峰值对应温度基本一致;低于300℃的温度范围内,试样老化程度对热重损失速率影响较小;沥青高温分解阶段,长期老化质量损失速率最低,基质沥青最高,短期老化试样居中;3种老化状态的沥青试样热分解产物主要有CO、H2O、CH4、CO2,该产物主要来源于沥青中大分子烷烃的高温分解和碳元素氧化;热重曲线残留质量比与沥青复数模量有较好的联系,随着沥青老化程度增大,TG曲线上残留质量比逐渐增加,在宏观上表现为复数模量增大。     

紫外老化对沥青性能影响的研究

紫外线辐射是导致沥青老化的主要因素之一.研究了沥青紫外老化前后的物理性能与流变性能,并与热老化前后的物理性能与流变性能进行了对比.低温弯曲梁流变试验(BBR)表明沥青紫外老化后低温抗裂性能减弱.因此,在强烈紫外线作用下导致沥青使用寿命明显缩短,并会产生一系列相关路面病害.     

季铵盐型共轭聚合物的制备及生物应用

设计并合成了一系列具有不同长度侧链的共轭聚合物。所得共轭聚合物主链由芴、苯和苯并噻二唑组成,侧链连有不同长度的烷基季铵盐。季铵盐的引入不仅提高了该类聚合物的水溶性,而且能够与肿瘤细胞快速结合并杀伤。研究工作考察了侧链烷基的不同长度对肿瘤细胞的杀伤能力,结果表明:随着侧链烷基碳链的增长,对肿瘤细胞的杀伤能力增强。该研究工作为下一步制备生物复合纳米颗粒并应用于肿瘤组织和活体实验提供初步的理论依据。     

泡沫灭火剂热老化机理研究

水成膜泡沫灭火剂在长期储存过程中存在由于老化而导致性能下降的问题。为了研究泡沫灭火剂的老化降解机理,分别在60℃和90℃下对灭火剂进行加速热老化192 h,研究了灭火剂在老化前后的性能变化;采用液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）,通过灭火剂在老化前后的离子流变化分析了碳氢表面活性剂的降解情况;采用核磁共振氢谱法（¹H NMR）定量分析了不同pH环境对碳氢表面活性剂稳定性的影响。结果表明：在60℃和90℃下加速热老化192 h后,泡沫灭火剂的发泡倍率明显下降,pH值显著升高,表面张力未发生明显变化;在90℃下热老化192 h后,烷基链长度在C₁₂以下的碳氢表面活性剂发生了明显降解,烷基链长度为C₁₄和C₁₆的碳氢表面活性剂相对稳定;在90℃下热老化192 h后,糖苷类表面活性剂在酸性和碱性环境下的降解率大于中性环境,甜菜碱类表面活性剂在碱性环境下的降解率大于酸性和中性环境,因此在实际应用时应避免添加导致体系pH大幅升高的组分。     

泡沫灭火剂热老化机理研究

水成膜泡沫灭火剂在长期储存过程中存在由于老化而导致性能下降的问题。为了研究泡沫灭火剂的老化降解机理,分别在60℃和90℃下对灭火剂进行加速热老化192 h,研究了灭火剂在老化前后的性能变化;采用液相色谱-质谱联用技术(LC-MS),通过灭火剂在老化前后的离子流变化分析了碳氢表面活性剂的降解情况;采用核磁共振氢谱法(¹H NMR)定量分析了不同pH环境对碳氢表面活性剂稳定性的影响。结果表明：在60℃和90℃下加速热老化192 h后,泡沫灭火剂的发泡倍率明显下降,pH值显著升高,表面张力未发生明显变化;在90℃下热老化192 h后,烷基链长度在C₁₂以下的碳氢表面活性剂发生了明显降解,烷基链长度为C₁₄和C₁₆的碳氢表面活性剂相对稳定;在90℃下热老化192 h后,糖苷类表面活性剂在酸性和碱性环境下的降解率大于中性环境,甜菜碱类表面活性剂在碱性环境下的降解率大于酸性和中性环境,因此在实际应用时应避免添加导致体系pH大幅升高的组分。     

重交通道路沥青老化规律及评价方法

采用薄膜烘箱加热试验方法,对重交通沥青在不同老化时间和老化温度下的性能指标进行测试,分析了时间和温度对沥青老化的影响,并将薄膜烘箱老化试验与美国战略公路研究计划(SHRP)的沥青性能老化评价方法的相关性进行了对比研究。结果表明:重交通道路沥青在老化10 h(163℃)或老化温度高于163℃时性能变化颇为显著;可采用薄膜烘箱老化试验5 h(163℃)老化前后的软化点比1、0 h(163℃)老化前后的25℃针入度比和15℃延度比来评价沥青老化后抗车辙能力;可采用薄膜烘箱老化试验10 h(163℃)或5 h(180℃)老化前后的针入度比和延度比指标来评价沥青老化后的抗疲劳性能;可采用薄膜烘箱老化试验24 h(163℃)老化前后的延度比或软化点比指标来评价沥青长期老化后的抗裂性能。