ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Строение битумов из "Битумные материалы" В свете сказанного в предыдущем разделе коллоидные свойства битумных растворсв определяются растворимостью их компонентов. Поскольку растворы битумов образуют системы, отличающиеся от самих исходных битумов, правильность экстраполяции свойств растворов к системам без растворителя сомнительна. [c.11] Появление электронного микроскопа, позволившего наблюдать частицы, которые приближаются по размерам к молекулярным, дало возможность непосредственно изучать строение битумов. Наиболее ранние результаты исследования, проведеннсго с помощью электронного микроскопа, были опубликованы Катцем и Бью [14]. На образцах пленок, полученных путем испарения растворителя из бензольного раствора битума, нанесенного на подложку, с помощью электронного микроскопа авторы [14] обнаружили частицы асфальтенов. Тот же эффект можно получить, наливая разбавленный бензольный раствор битума на оптически плоскую стекляннук пластинку. После испарения бензола скопления асфальтенов можно наблюдать даже невооруженным глазом. Это подтверждает сравнительно слабую растворимость асфальтенов в бензоле. [c.12] Тот же метод был использован Свэнсоном [15]. Он установил, что для образования гомогенной пленки асфальтенов и смол необходимо на каждую часть асфальтенов добавить не менее трех частей смол. Если же пленка битума для электронного микроскопирова-ния получалась путем сдувания капли битума и исследовался наиболее тонкий участок пленки, какие-либо частицы обнаружить не удавалось. Это указывает на отсутствие в битумах в их натуральном виде частиц коллоидных размеров, что согласуется с результатами исследований Макка [12]. [c.12] Результаты исследования битумов в электронном микроскопе позволяют установить скорее отсутствие, а не наличие реальной коллоидной структуры. Чтобы определить структуру битумов Фрейнд и Вайта [16] напыляли пленку сплава золота с алюминием на поверхность ряда венгерских битумов. Затем битум удаляли растворителем, а металлическую реплику исследовали в электронном микроскопе. Исследование показало, что остаточный битум имеет грубую структуру с нечеткими контурами структурных элементов по мере окисления битума его структура становится все более тонкой и четкой. Проведенные наблюдения указывают на т что струк-турные элементы битума состоят из скоплений, образованных различными компонентами. Размеры этих скоплений зависят от способа приготсвления битума и, следовательно, от его химического состава. Эти наблюдения касаются псверхностной структуры, которая может отличаться от структуры в сбъеме системы. Обычно спонтанные изменения в системе происходят с уменьшением свободной энергии, которое сопровождается уменьшением площади поверхности. Поэтому можно ожидать, что указанные скопления имеют сферическую или близкую к ней форму. [c.12] Известно, что суспендированные твердые частицы при относительно низкой их коцентрации мало влияют н вязкость системы. Следовательно, если в процессе старения битума будут образовьн ваться агрегаты асфальтенов, то в результате уменьшения концентрации растворенных асфальтенов вязкость битума будет со време- нем снижаться. [c.13] Дисперсионное взаимодействие является наиболее общим видом взаимодействия между компонентами, входящими в состав битума. Сила его зависит от расстояния между центрами взаимодействующих частиц. Поэтому взаимодействие будет наибольшим между теми частицами, которые способны к наибольшему взаимному сближению. Подобный характер взаимодействия вызывает стремление молекул ориентироваться таким образом, чтобы во взаимный контакт с другими молекулами вступало наибольшее число атомов. Это выражается в стремлении углеводородных цепей взаимодействующих соседних молекул располагаться параллельно, а ароматических колец — в параллельных плоскостях. [c.14] Экспериментальные исследования битумов. Как уже указывалось, основными элементами, входящими в состав битума, являются углерод и водород, которые и обусловливают дисперсионные силы притяжения. В то же время, наличие полярных атомов, таких, как азот, сера и кислород, приводит к образованию более прочных связей. [c.14] Результаты исследования структуры асфальтенов при помощи электронного микроскопа также указывают на существование в.битумах значительных сил притяжения, что позволяет судить о трук-туре битумов по их физическим свойствам. Поскольку указанные силы способствуют ориентации молекул, процесс формирования структурных единиц в битумах в какой-то степени похож на обычную кристаллизацию. Устойчивость кристалла обусловлена способностью образующих его молекул ориентироваться, окружая себя другими молекулами в таком порядке, который обеспечивает максимальное притяжение между ними. [c.14] Молекулы, наиболее склонные к образованию комплексов, содержат, как правило, ароматические кольца. Наличие боковых групп способствует возникновению полостей в структуре, в которые могут быть захвачены другие молекулы с аналогичной структурой. Неспособность к образованию совместных пространственных структур с ароматическими молекулами может, по-видимому, объяснить быструю кристаллизацию парафиновых углеводородов в битумах. [c.15] При окислении битума содержание парафиновых и циклопарафиновых углеводородов остается практически постоянным, содержание ароматических углеводородов снижается, а содержание асфальтенов возрастает. Если степень огшсления относительно мала, структура такого битума по существу аналогична Структуре остаточного бщума. [c.15] В битумах со структурой геля имеются две фазы — каркас и механически. чяхваченное масло. Масляная фаза может быть выжата механическими силами. Если же такой битум покрыть тонким порошком неорганического вещества, масляная фаза проникнет в порошок под действием капиллярных сил. Из порошка масло может быть извлечено экстракцией. Степень адсорбции масла порошком для ряда глубоко окисленных битумов при различных температурах изучена Эйлерсом [21]. [c.16] На наличии двухфазной структуры таких битумов основана так называемая проба на совместимость Олиенсиса [22]. Каплю маловязкого битума помещают на поверхность глубокоокисленного битума, покрытую тонким слоем порошка талька. Масло, экстрагированное тальком из глубокоокисленного битума, образует этой каплей пограничный слой, в котором часть капли может раствориться и диффундировать в слой порошка. [c.16] Между двумя крайними структурами — геля и неупорядоченной — имеются промежуточные структуры, различающиеся концентрацией и характером индивидуальньгх компонентов. Такие промежуточные структуры состоят, по-видимому, из относительно крупных структурных элементов, не соединенных между собой и не образующих сплошной структуры. [c.16] Вернуться к основной статье