Səthi aktiv maddələr (səthi aktiv maddələr kimi də tanınır) sənaye və kənd təsərrüfatının inkişafında əvəzolunmaz kimyəvi köməkçi maddələrdir və kiçik dozada əhəmiyyətli nəticələr əldə etmək üstünlüyünə malikdir. Xüsusilə İkinci Dünya Müharibəsindən sonra, neft-kimya sənayesinin inkişafı ilə sürətlə inkişaf edən sintetik səthi aktiv maddələr sənayesi, neft, tekstil, pestisidlər, tibbi müalicə, metallurgiya, mədənçilik, maşınqayırma, tikinti, yollar, aviasiya, qida, ətraf mühitin mühafizəsi, yuma və boyama və s. kimi müxtəlif sahələrdə səthi aktiv maddələrin tətbiqini daha da təşviq etmişdir. Bu məqalədə avtomobil yolları mühəndisliyində səthi aktiv maddələrin asfalt emulsifikatorları kimi tətbiqi müzakirə olunacaq.
1. TərifiSürfaktantlar
İnsanlar uzunmüddətli istehsal təcrübəsində müəyyən ediblər ki, bəzi maddələrin məhlulları hətta çox aşağı konsentrasiyalarda belə həlledicilərin səth xüsusiyyətlərini əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdirə bilər və bu da onları müəyyən istehsal tələblərinə, məsələn, həlledicinin səth gərginliyini və ya sətharası gərginliyini azaltmaq, islanma qabiliyyətini, yuyucu qabiliyyətini, emulsiya və köpüklənmə xüsusiyyətlərini artırmaq və s. üçün uyğun edir. Gündəlik həyatda tez-tez istifadə olunan sabun da belə maddələrdən biridir. Sabun kimi maddələrin diqqətəlayiq xüsusiyyəti odur ki, suya az miqdarda əlavə etmək suyun səth gərginliyini əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər.
Elm və texnologiyanın inkişafı və istehsalın inkişafı ilə insanlar bu cür maddələrin xüsusiyyətləri və funksiyaları üzərində dərin tədqiqatlar aparmış və səthi aktiv maddələrin nisbətən dəqiq tərifini vermişlər. Yəni, səthi aktiv maddə çox aşağı konsentrasiyalarda həlledicinin (adətən suyun) səthi gərginliyini (və ya maye-maye səthi gərginliyini) əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilən, sistemin səth vəziyyətini dəyişdirən və bununla da islatma və islanmaya qarşı, emulsiya və demulsiya, dispersiya və laxtalanma, köpüklənmə və köpüksüzləşmə və həll olma kimi bir sıra təsirlər yaradan kimyəvi maddədir.
2.Səthi aktiv maddələrin struktur xüsusiyyətləri
Səthi aktiv maddələr molekulları tamamilə fərqli xüsusiyyətlərə malik iki hissədən ibarətdir: bir hissəsi yağa meylli olan lipofil qrup (hidrofob qrup kimi də tanınır), digər hissəsi isə suya meylli olan hidrofil qrup (oleofob qrup kimi də tanınır). Səthi aktiv maddələrin bu struktur xüsusiyyəti, suda həll olduqda, hidrofil qrupların su molekulları tərəfindən cəlb olunmasına, lipofil qrupların isə su molekulları tərəfindən itələnməsinə səbəb olur. Bu qeyri-sabit vəziyyəti aradan qaldırmaq üçün onlar mayenin səthini tutmalı, lipofil qruplar atmosferə, hidrofil qruplar isə suya doğru uzanmalıdırlar.
Səthi aktiv maddələr molekullarının struktur xüsusiyyəti onların amfifil molekullar olması olsa da, bütün amfifil molekullar səthi aktiv maddələr deyil. Yalnız kifayət qədər uzun lipofil hissəsi olan amfifil maddələr səthi aktiv maddələrdir.
Məsələn, yağ turşusu natrium duzları seriyasında az sayda karbon atomu olan birləşmələrin (məsələn, natrium format, natrium asetat, natrium propionat, natrium butirat və s.) hamısı lipofil və hidrofil qruplara malikdir və səthi aktivliyə malikdir, lakin onlar sabun kimi fəaliyyət göstərmir və buna görə də səthi aktiv maddələr adlandırıla bilməz. Yalnız karbon atomlarının sayı müəyyən dərəcədə artdıqda natrium yağ turşuları aşkar səthi aktivlik nümayiş etdirir və sabunun ümumi xüsusiyyətlərinə malikdir. Əksər təbii heyvan və bitki yağları və yağları 10-18 karbon atomu olan yağ turşusu efirləridir. Bu turşular hidrofil qrupla birləşdirildikdə, müəyyən dərəcədə lipofillik və hidrofillik olan səthi aktiv maddələrə çevriləcək və yaxşı həllolma qabiliyyətinə malik olacaqlar.
3.Sürfaktantların tətbiqiYol Mühəndisliyi
3.1.Sürfaktantlar vəasfalt emulqatorları
Asfalt emulqatoru bir növ səthi aktiv maddədir. Emulqatorlar və yuyucu vasitələr adsorbsiya, istiqamət, kolloid ionlar əmələ gətirmə qabiliyyəti və səth gərginliyini azaltmaq qabiliyyəti kimi xüsusiyyətləri bölüşürlər. Lakin, bir emulqator kimi, o, həmçinin film əmələ gətirmə xüsusiyyətlərinə malik olmalıdır. Xüsusilə asfalt emulqatorları üçün asfaltla daha yaxşı emulsiyalaşmaq üçün müvafiq karbon zənciri olan alkanlara sahib olmalıdırlar.
3.2.Asfalt emulsifikatorlarının təsnifatı
Emulqatorlar, emulqator molekullarının hidrofilik qruplarının emulqatorlar suda həll olunduqda yük daşıyıb-daşımadığına əsasən ion və qeyri-ion tiplərinə təsnif edilir. Suda ionlaşmadan sonra hidrofilik qruplarının daşıdığı yüklərdəki fərqlərə görə ion emulqatorları daha sonra kation, anion və amfoter ion tiplərinə bölünür.
Anion asfalt emulsifikatoru xammalı ucuz və asanlıqla əldə edilə biləndir və istehsal prosesi sadədir. Buna görə də, ən erkən istehsal olunan emulsiya olunmuş asfalt, ümumiyyətlə orta dərəcədə bərkimiş tipli olan anion emulsiya olunmuş asfalt idi və bəzi yavaş bərkimiş növləri də mövcuddur. Çözümün möhürlənməsi, nüfuz etməsi, səthin təmizlənməsi və s. üçün istifadə edilə bilər. Anion emulsifikatorlarının qiymət üstünlükləri olsa da, onlar asfaltın orijinal xüsusiyyətlərinə böyük təsir göstərir və tikinti prosesi zamanı bir çox problemlər yaranır. Buna görə də, onları tətbiq edərkən maya dəyərinin, tikinti effektinin və tikinti keyfiyyətinin hərtərəfli təsirlərini nəzərə almaq lazımdır.
Cation emulqatoraNisbətən gec inkişaf etsə də, təcrübə göstərir ki, müxtəlif mineral materiallara daha yaxşı yapışma qabiliyyətinə malikdir, sürətli əmələ gəlmə sürəti, yüksək erkən möhkəmlik və aşağı dozaj xüsusiyyətlərinə malikdir. Bu, yalnız anion emulsifikatorlarının üstünlüklərini göstərməklə yanaşı, həm də onların çatışmazlıqlarını kompensasiya edir və beləliklə, inkişaf etdiyi vaxtdan bəri çox diqqət çəkir. Kationik asfalt emulsifikatorlarının müxtəlif növləri və müxtəlif təsnifat metodları mövcuddur. Onlar adətən kimyəvi strukturlarına görə təsnif edilir və ümumi olanlar əsasən alkil aminləri, dördüncü dəmir duzları, liqnin aminləri, imidazolinlər və s.-dir.
Zvitterion emulqator molekulları həm turşu, həm də qələvi qrupları ehtiva edir və asanlıqla "daxili duzlar" əmələ gətirirlər. Zvitterion emulqatorlarının sulu məhlullarının xarakteristikası, onların elektrik yükünün pH dəyərindəki dəyişikliklərlə dəyişməsidir. Sərt suda güclü kalsium dispersiya qabiliyyətinə və digər növ emulqatorlarla yaxşı uyğunluğa malikdirlər, lakin qiyməti nisbətən yüksəkdir.
Əksər qeyri-ion emulqatorlar etilen oksidinin aktiv hidrogen tərkibli birləşmələrlə (məsələn, fenollar, spirtlər, karboksilik turşular, aminlər və s.) reaksiyası ilə əldə edilir. Onların aktivliyi yalnız hidrofob alkil qrupları ilə deyil, həm də polioksietilen zəncirlərinin uzunluğu ilə əlaqədardır. Onlar yüksək səth aktivliyinə, stabilliyə və yaxşı emulsiya qabiliyyətinə malikdir, digər emulqatorlar və onların əlavələri ilə yaxşı uyğunluq nümayiş etdirir və metal ionlarına müəyyən xelatlayıcı təsir göstərir. Onların aktivliyi məhlulun pH dəyərindən asılı deyil və Faza İnversiya Temperaturunda (FİT) əmələ gələn emulsiya ən stabildir.
3.3.Asfalt emulsifikatorlarının iş prinsipi
Emulqatorun konsentrasiyası son dərəcə aşağı olduqda, çox az sayda emulqator molekulu olur. Hava ilə suyun sərhədində çox sayda emulqator molekulunun toplanması mümkün deyil. Səthdə, demək olar ki, hələ də hava və su ilə birbaşa təmasda olur və səth gərginliyi demək olar ki, dəyişməz olaraq qalır, yenə də təmiz suyun səth gərginliyinə yaxındır.
Emulqatorun konsentrasiyası müvafiq olaraq artdıqda, emulqator molekulları suyun səthində tez bir zamanda toplanır və hava ilə su arasındakı təmas sahəsini azaldır və bununla da səth gərginliyinin sürətlə aşağı düşməsinə səbəb olur.
Emulqatorun konsentrasiyası daha da artdıqda və müəyyən bir dəyərə çatdıqda, sulu məhlulun səthində çoxlu sayda emulqator molekulu toplanır və məhlulun səthini örtən monomolekulyar təbəqə əmələ gətirir ki, bu da sulu məhlulu havadan tamamilə təcrid edir və səth gərginliyini sabitləşdirir. Emulqatorun konsentrasiyası bir qədər artırılarsa, emulqator molekulları artıq su səthində toplana bilməz, əksinə lipofil qruplar içəri, hidrofil qruplar isə xaricə yönəlmiş misellərə və ya misel aqreqatlarına öz-özünə yığılır. Misellərin və ya misel aqreqatlarının əmələ gəlməyə başladığı minimum konsentrasiya adətən Kritik Misel Konsentrasiyası (KMK) adlanır.
Kritik misel konsentrasiyasına çatdıqdan sonra, emulqatorun konsentrasiyası artmağa davam edərsə, səth gərginliyi artıq azalmayacaq. Səthdə artıq monomolekulyar təbəqə əmələ gəldiyindən, emulqator molekulları birləşərək bir-birinə yaxınlaşmağa meyllidir və misellərə aqreqasiya etməyə davam edir və bununla da emulsiyadakı misellərin sayının davamlı olaraq artmasına səbəb olur.
Asfaltın emulsiyası emulsiyalaşdırma təsirinin vacib bir aspektidir. Yağ-su məhluluna emulsifikator əlavə etdikdən sonra, emulsifikatorun iki qrupu istiqamətli şəkildə düzülərək, yağ və suyun iki sərhədini birləşdirir və bununla da onların bir-birini itələməsinin qarşısını alır. Qarışdırıb dağıldıqdan sonra asfalt suda xırda hissəciklər şəklində sabit şəkildə dağıla bilər.
Nəticə
Asfalt emulsifikatorlarını nümunə götürərək, bu məqalədə səthi aktiv maddələrin struktur xüsusiyyətləri, iş prinsipləri və tətbiq statusunun hərtərəfli təqdimatı və təhlili təqdim olunur. Səthi aktiv maddələr suyun səthi gərginliyini effektiv şəkildə azalda, müxtəlif digər səthlərdə səthi aktiv maddələr molekullarını güclü şəkildə adsorbsiya edə və tez-tez müəyyən dərəcədə istiqamətli adsorbsiyaya malikdir. Məhz bu istiqamətli adsorbsiya səthi aktiv maddələrin emulsiya, demulsiya, köpüklənmə, dispersiya, laxtalanma və islatma kimi bir çox funksiyaya malik olmasına imkan verir. Asfalt emulsifikatorları səthi aktiv maddələrin emulsiya effektindən istifadə etməklə işləyir. İstər iqtisadi göstəricilər, istərsə də ətraf mühitin qorunması baxımından soyuq tikinti 21-ci əsrdə avtomobil yolları mühəndisliyinin inkişafında mühüm bir tendensiya olacağı şübhəsizdir və emulsifikatorlar bu texnologiyanın əsasını təşkil edir. Emulsifikatorun göstəricilərinin tədqiqi və təkmilləşdirilməsi, şübhəsiz ki, soyuq tikintiyə dərin təsir göstərəcəkdir.
Yazı vaxtı: 31 Mart 2026