Факторы, влияющие на свойства вяжущих

На свойства вяжущих влияют следующие факторы и параметры технологии: температура взаимодействия с нефтяным остатком, времени хранения вяжущего, содержание серы в СВ, агрегатное состояние серы при введении серы, интенсивность и продолжительность перемешивания СВ.

1.5.1. Зависимость свойств СВ от температуры

Как было написано выше, при взаимодействии серы с нефтяным остатком протекают две основные химические реакции. При температурах до 140 ⁰С результатом взаимодействия серы с углеводородами является образование полисульфидных соединений. При температурах выше 140 ⁰С протекают реакции дегидрирования и выделяется сероводород, дегидрированные цепи поддаются циклизации, приводящей к повышению содержания асфальтенов; в результате повышаются вязкость и твёрдость, изменяются структурные и реологические свойства вяжущего. Эти температурные границы условны, так как обе реакции могут протекать одновременно.

Рекомендуемая температура смешения серы с сырьём составляет 130-140 ⁰С. Выше указанной температуры наблюдается интенсивное выделение токсичных газов, ниже – не происходит химического взаимодействия серы с нефтяным остатком.

Скорость реакции заметно возрастает при повышении температуры до 175 ⁰С, когда сера присутствует в смеси в виде линейного полимера. Исследование химического состава СВ методом ИК-спектроскопии показало, что в процессе получения серосодержащего вяжущего при температуре 180 -200 ⁰С линейные молекулы серы взаимодействуют с непредельными углеводородами, которые постоянно образуются в результате реакции дегидратации. Происходит сшивание молекул и образование сетчатых структур, что ведёт к резкому возрастанию вязкости и теплоустойчивости СВ.

1.5.2. Зависимость свойств СВ от времени хранения

Со временем вязкость СВ возрастает и превышает вязкость сырья. После охлаждения и в процессе хранения СВ при комнатной температуре происходит постепенная кристаллизация серы, которая продолжается в течение

месяца. Изменение вязкости во времени зависит от степени диспергирования, содержания и вязкости серы и условий хранения. При хранении изменяется не только вязкость, но и пенетрация СВ. Получение СВ при температуре, не превышающей 150 ⁰С, приводит к повышению пенетрации, но во время хранения пенетрация понижается и становится меньше, чем у остатка. Введение в СВ добавки стабилизатора и эмульгатора способствует меньшему изменению пенетрации.

По данным СоюздорНИИ через сутки после введения серы её пластифицирующее действие сказывается на консистенции продукта реакции во всём диапазоне концентраций от 0 до 30% масс. Максимальное значение глубины проникновения иглы соответствует содержанию серы 10% масс. Со временем эффект пластификации исчезает, проявляется структурирующее действие серы.

Показатели проникновения иглы уменьшаются с увеличением содержания серы в СВ (таблица 1.1). Такая же закономерность, но менее ярко выраженная, наблюдается для температур размягчения и хрупкости. В первые сутки температура размягчения снижается, а затем возрастает и превышает исходную величину [12].

Таблица 1.1.

Изменение свойств серосодержащих вяжущих во время хранения.

Показатели	Кол-во серы, % мас.	Время хранения, сут.
Глубина проникновения иглы при 25 ^0С, 0,1 мм
				-
Температура размягчения, ^0С
Температура хрупкости, ^0С		-14	-	-14	-
	-17	-	-15	-
	-15	-	-14	-

1.5.3. Зависимость свойств СВ от содержания серы

Было найдено, что температура размягчения СВ уменьшается до тех пор, пока количество серы в СВ не достигнет 10% (масс.). Дальнейшее возрастание содержания серы ведёт к небольшому повышению этого показателя.

И температура размягчения, и значение пенетрации тесно связаны с вязкостью и твёрдостью вяжущего. Считается, что уменьшение вязкости и твёрдости возникает частично от растворения серы в нефтяном остатке, и частично от химической реакции. Считается, что когда количество серы доходит до 50%, происходит кристаллизация второй фазы, и это повышает вязкость и твёрдость вяжущего [13].

При использовании 17-19% серы вязкость вяжущего значительно падает и может быть сопоставлена по численному значению с вязкостью исходного вещества. Но при дальнейшем добавлении серы сера прекращает полностью растворяться, и вязкость СВ возрастает [14].

---

Дата добавления: 2015-08-17