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SDBS及其异构体对乳化沥青稳定性及破乳过程的影响研究
| 论文题名： | SDBS及其异构体对乳化沥青稳定性及破乳过程的影响研究 |
| 关键词： | 乳化沥青;十二烷基苯磺酸钠;异构体;破乳过程;扩散系数 |
| 摘要： | 十二烷基苯磺酸钠（SDBS）作为常用阴离子乳化剂，对乳化沥青的应用十分广泛。为探究其分子结构对乳化沥青稳定性与破乳过程的影响，本文选取5种SDBS及其异构体，利用分子动力学模拟（MD）技术结合相关试验探究其分子结构对乳化沥青稳定性和破乳过程的影响。主要研究内容、结论如下： （1）通过MD构建了沥青各组分分子、沥青分子、SDBS乳化剂溶液等模型，并进行相应的动力学计算。采用密度、能量和温度、溶解度等参数对所建模型的稳定性和合理性进行验证，结果表明：所建沥青分子模型、乳化沥青模型均符合要求。 （2）通过MD的界面生成能、扩散系数、沥青/水界面层厚度等参数研究探究磺酸根位置、烷基链支化度对SDBS乳化沥青稳定性的影响。结果表明：2-1ΦC12S、3-1ΦC12S中因磺酸根与烷基端位置过近则存在空间位阻效应导致界面生成能低于4-1ΦC12S，而4-3ΦC12S、4-5ΦC12S则因烷基链支化度增加，单分子占有面积增大，导致其在沥青/水界面生成能较低；在乳化沥青体系中乳化剂亲油基相比亲水基拥有更高的活性，直链4-1ΦC12S-的扩散系数最高，说明其分子与沥青分子的相容性较好；3种直链乳化剂的乳化沥青体系中，沥青/水界面层厚度相对支链相对较高，乳化沥青体系更稳定。说明空间位阻效应与烷基支化度均会对乳化沥青的稳定性存在不同程度的影响。 （3）选择具有代表性的乳化剂2-1ΦC12S、4-1ΦC12S制备了乳化沥青，通过粒度、差示扫描量热法（DSC）等试验方法，并借助灰色关联理论对MD模拟结果的关联度，结果表明：4-1ΦC12S乳化沥青在粒度试验中体积平均粒径以及DSC试验中的路用低温区、高温区吸热总能量均小于2-1ΦC12S，整体稳定性相对较好，与模拟结果一致；体积平均粒度与乳化沥青各组分扩散系数的关联度较好。 （4）利用MD技术构建了SDBS乳化沥青/集料界面模型，通过SDBS乳化沥青在集料表面界面黏附性、动态变化、扩散行为探究分子结构对SDBS乳化沥青破乳过程的影响。结果表明：5种乳化沥青在CaCO3表面的黏附性大于在SiO2表面的黏附性；4-1ΦC12S分子结构呈对称性在5种乳化剂中界面黏附性最大、其沥青分子相对浓度分布的峰值最高，其余4种异构体受空间位阻与烷基支化度的影响，界面黏附性与峰值略低，表明SDBS分子结构与集料特性均对乳化沥青破乳过程有影响；动力学计算后，乳化剂极性头与尾链C原子的夹角以及烷基链长均呈增大的趋势，乳化剂与沥青分子、集料之间的相互作用增强。 |
| 作者： | 王昊敏 |
| 专业： | 材料科学与工程 |
| 导师： | 孔令云 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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