Беттик активдүү заттарды жол курулушунда колдонуу

Беттик активдүү заттар (беттик активдүү заттар деп да аталат) өнөр жайды жана айыл чарбасын өнүктүрүүдө алмаштыргыс химиялык жардамчы заттар болуп саналат, алардын артыкчылыгы аз өлчөмдөгү каражаттар менен олуттуу натыйжаларга жетүү болуп саналат. Айрыкча, Экинчи Дүйнөлүк Согуштан кийин, нефть химиясы өнөр жайынын өнүгүшү менен, тездик менен өнүгүп келе жаткан синтетикалык беттик активдүү заттар өнөр жайы мунай, текстиль, пестициддер, медициналык дарылоо, металлургия, тоо-кен казып алуу, машина куруу, курулуш, жолдор, авиация, тамак-аш, айлана-чөйрөнү коргоо, жуу жана боёо сыяктуу ар кандай тармактарда беттик активдүү заттарды колдонууну андан ары өнүктүрүүгө түрткү болду. Бул макалада жол курулушунда беттик активдүү заттарды асфальт эмульгаторлору катары колдонууну киргизүүгө басым жасалат.

1. АныктамасыБеттик активдүү заттар

Адамдар узак мөөнөттүү өндүрүш практикасында айрым заттардын эритмелери өтө төмөн концентрацияларда да эриткичтердин беттик касиеттерин олуттуу түрдө өзгөртө аларын, бул аларды белгилүү бир өндүрүш талаптарына, мисалы, эриткичтин беттик тартылуусун же беттик тартылуусун азайтуу, нымдалууну, жуугучту, эмульсиялоочу жана көбүктөндүрүүчү касиеттерин жогорулатуу ж.б.у.с. ылайыктуу кылаарын аныкташкан. Күнүмдүк турмушта көп колдонулган самын ушундай заттардын бири. Самын сыяктуу заттардын өзгөчөлүгү - сууга аз өлчөмдө кошуу суунун беттик тартылуусун бир топ төмөндөтө алат.

Илим менен техниканын өнүгүшү жана өндүрүштүн өнүгүшү менен адамдар мындай заттардын касиеттери жана функциялары боюнча терең изилдөөлөрдү жүргүзүп, беттик активдүү заттардын салыштырмалуу так аныктамасын беришти. Башкача айтканда, беттик активдүү зат - бул эриткичтин (адатта суу) беттик тартылуусун (же суюктук-суюктук аралык тартылуусун) өтө төмөн концентрацияда бир топ төмөндөтө турган, системанын беттик абалын өзгөртө турган, ошону менен нымдоо жана нымга каршы, эмульсиялоо жана демульсиялоо, дисперсиялоо жана коагуляциялоо, көбүктөнүү жана көбүктөнүү, ошондой эле эритүү сыяктуу бир катар таасирлерди пайда кыла турган химиялык зат.

2. Беттик активдүү заттардын структуралык мүнөздөмөлөрү

Беттик активдүү заттардын молекулалары таптакыр башка касиеттерге ээ болгон эки бөлүктөн турат: бир бөлүгү майга жакындыкка ээ болгон липофилдик топ (гидрофобдук топ деп да аталат), ал эми экинчи бөлүгү сууга жакындыкка ээ болгон гидрофилдик топ (олеофобдук топ деп да аталат). Беттик активдүү заттардын бул структуралык өзгөчөлүгү алар сууда эригенде, гидрофилдик топторду суу молекулалары өзүнө тартат, ал эми липофилдик топторду суу молекулалары түртөт. Бул туруксуз абалды жеңүү үчүн алар суюктуктун бетин ээлеши керек, липофилдик топтор атмосферага, ал эми гидрофилдик топтор сууга жайылат.

Беттик активдүү заттардын молекулаларынын структуралык өзгөчөлүгү алардын амфифилдик молекулалар болушунда болгону менен, бардык эле амфифилдик молекулалар беттик активдүү заттар эмес. Липофилдик бөлүгү жетиштүү узун амфифилдик заттар гана беттик активдүү заттар болуп саналат.

Мисалы, май кислотасынын натрий туздарынын катарында аз сандагы көмүртек атомдору бар кошулмалардын (мисалы, натрий форматы, натрий ацетаты, натрий пропионаты, натрий бутираты ж.б.) баары липофилдик жана гидрофилдик топторго ээ жана беттик активдүүлүккө ээ, бирок алар самын катары иштебейт жана ошондуктан аларды беттик активдүү заттар деп атоого болбойт. Көмүртек атомдорунун саны белгилүү бир деңгээлге чейин көбөйгөндө гана натрий май кислоталары ачык беттик активдүүлүктү көрсөтөт жана самындын жалпы касиеттерине ээ болот. Көпчүлүк табигый жаныбарлардын жана өсүмдүк майлары жана майлары 10дон 18ге чейинки көмүртек атомдорун камтыган май кислоталарынын эфирлери болуп саналат. Эгерде бул кислоталар гидрофилдик топ менен бириктирилсе, алар белгилүү бир деңгээлде липофилдик жана гидрофилдикке ээ беттик активдүү заттарга айланат жана жакшы эрийт.

3. Беттик активдүү заттарды колдонууАвтожол инженериясы

3.1.Беттик активдүү заттар жанаасфальт эмульгаторлору

Асфальт эмульгатору - беттик активдүү заттын бир түрү. Эмульгаторлор жана жуучу каражаттар адсорбциялык, багыттоо, коллоиддик иондорду пайда кылуу жөндөмү жана беттик чыңалууну азайтуу жөндөмү сыяктуу касиеттерге ээ. Бирок, эмульгатор катары ал пленка пайда кылуучу касиетке да ээ болушу керек. Айрыкча асфальт эмульгаторлору үчүн асфальт менен жакшыраак эмульсиялашуу үчүн аларда тиешелүү көмүртек чынжыры бар алкандар болушу керек.

3.2.Асфальт эмульгаторлорунун классификациясы

Эмульгаторлор сууда эригенде эмульгатор молекулаларынын гидрофилдик топторунун заряддарды алып жүрүүсүнө жараша иондук жана иондук эмес түрлөргө бөлүнөт. Иондук эмульгаторлор сууда иондоштурулгандан кийин гидрофилдик топторунун заряддарынын айырмачылыгына байланыштуу катиондук, аниондук жана амфотердик иондук түрлөргө бөлүнөт.

Аниондук асфальт эмульгаторунун чийки заты арзан жана оңой табылат, ал эми өндүрүш процесси жөнөкөй. Ошондуктан, эң алгачкы өндүрүлгөн эмульсияланган асфальт аниондук эмульсияланган асфальт болгон, ал жалпысынан орточо катмарлуу түргө кирет, ошондой эле жай катмарлуу түрлөрү да бар. Аны шыбактарды жабуу, сиңирүү, бетти иштетүү ж.б. үчүн колдонсо болот. Аниондук эмульгаторлор баа жагынан артыкчылыктарга ээ болгону менен, алар асфальттын баштапкы касиеттерине чоң таасирин тийгизет жана курулуш процессинде көптөгөн көйгөйлөр пайда болот. Ошондуктан, аларды колдонууда баанын, курулуш эффектинин жана курулуш сапатынын комплекстүү таасирин эске алуу керек.

Cатиондук эмульгаторaАл салыштырмалуу кеч өнүккөнүнө карабастан, практика көрсөткөндөй, ал ар кандай минералдык материалдарга жакшы адгезияга ээ, тез пайда болуу ылдамдыгына, жогорку эрте бекемдигине жана аз дозасына ээ. Ал аниондук эмульгаторлордун артыкчылыктарын гана чагылдырбастан, алардын кемчиликтерин да толтурат, ошентип, иштелип чыккандан бери көп көңүлдү бурат. Катиондук асфальт эмульгаторлорунун түрлөрү жана ар кандай классификациялоо ыкмалары ар кандай. Алар, адатта, химиялык түзүлүшүнө жараша классификацияланат, ал эми кеңири таралгандарына негизинен алкил аминдери, төртүнчү темир туздары, лигнин аминдери, имидазолиндер ж.б. кирет.

Цвиттериондук эмульгатор молекулалары кислоталык жана негиздик топторду камтыйт жана алар оңой эле "ички туздарды" пайда кылышат. Цвиттериондук эмульгаторлордун суу эритмелеринин өзгөчөлүгү - алардын электрдик заряды рН маанисинин өзгөрүшү менен өзгөрөт. Алар катуу сууда кальцийдин күчтүү дисперсиялоо жөндөмүнө жана башка эмульгаторлор менен жакшы шайкештикке ээ, бирок алардын баасы салыштырмалуу жогору.

Көпчүлүк иондук эмес эмульгаторлор этилен кычкылын активдүү суутекти камтыган кошулмалар (мисалы, фенолдор, спирттер, карбон кислоталары, аминдер ж.б.) менен реакцияга киргизүү жолу менен алынат. Алардын активдүүлүгү гидрофобдук алкил топторуна гана эмес, полиоксиэтилен чынжырларынын узундугуна да байланыштуу. Алар жогорку беттик активдүүлүккө, туруктуулукка жана жакшы эмульгациялоо жөндөмүнө ээ, башка эмульгаторлор жана алардын кошулмалары менен жакшы шайкештикти көрсөтөт жана металл иондоруна белгилүү бир хелаттоочу таасир этет. Алардын активдүүлүгү эритменин рН маанисинен көз карандысыз жана фазалык инверсия температурасында (ФИН) пайда болгон эмульсия эң туруктуу болуп саналат.

3.3.Асфальт эмульгаторлорунун иштөө принциби

Эмульгатордун концентрациясы өтө төмөн болгондо, эмульгатор молекулалары өтө аз болот. Аба менен суунун ортосундагы чек арада көп сандагы эмульгатор молекулаларынын топтолушу мүмкүн эмес. Бетинде ал дээрлик дагы эле аба жана суу менен түз байланышта болот жана беттик тартылуу дээрлик өзгөрүүсүз калат, дагы эле таза суунун беттик тартылуу күчүнө жакын.

Эмульгатор концентрациясы тийиштүү түрдө жогорулаганда, эмульгатор молекулалары суунун бетине тез чогулуп, аба менен суунун ортосундагы байланыш аянтын азайтып, беттик тартылуунун тез төмөндөшүнө алып келет.

Эмульгатордун концентрациясы андан ары жогорулап, белгилүү бир мааниге жеткенде, суу эритмесинин бетинде көп сандаган эмульгатор молекулалары топтолуп, эритменин бетин каптаган мономолекулярдык пленканы пайда кылат, ал суу эритмесин абадан толугу менен бөлүп, беттик тартылууну турукташтырат. Эгерде эмульгатордун концентрациясы андан ары бир аз жогоруласа, эмульгатор молекулалары мындан ары суу бетинде топтоло албайт, тескерисинче, липофилдик топтор ичкери, ал эми гидрофилдик топтор сыртка багытталган мицеллаларга же мицеллярдык агрегаттарга өзүнчө чогулат. Мицеллалар же мицеллярдык агрегаттар пайда боло баштаган минималдуу концентрация адатта Критикалык Мицелла Концентрациясы (КМК) деп аталат.

Мицеллалардын критикалык концентрациясына жеткенден кийин, эгерде эмульгатордун концентрациясы жогорулай берсе, беттик тартылуу мындан ары төмөндөбөйт. Бетинде мономолекулярдык пленка пайда болгондуктан, эмульгатор молекулалары биригип, бири-бирине жакындап, мицеллаларга агрегацияланууну улантып, ошону менен эмульсиядагы мицеллалардын санынын тынымсыз көбөйүшүнө алып келет.

Асфальтты эмульсиялоо эмульсиялоо аракетинин маанилүү аспектиси болуп саналат. Май-суу эритмесине эмульгатор кошкондон кийин, эмульгатордун эки тобу багыттуу түрдө жайгашып, май менен суунун эки бетин бириктирип, ошону менен алардын бири-бирин түртүшүнө жол бербейт. Аралаштырып жана чачыратып жибергенден кийин, асфальт сууда майда бөлүкчөлөр түрүндө туруктуу тарай алат.

Жыйынтык

Асфальт эмульгаторлорун мисал катары алып караганда, бул макалада беттик активдүү заттардын структуралык мүнөздөмөлөрү, иштөө принциптери жана колдонуу абалы жөнүндө кеңири киришүү жана талдоо берилет. Беттик активдүү заттар суунун беттик тартылуусун натыйжалуу төмөндөтө алат, беттик активдүү заттардын молекулаларын башка ар кандай беттерде күчтүү адсорбциялай алат жана көп учурда белгилүү бир деңгээлдеги багыттуу адсорбцияга ээ болот. Дал ушул багыттуу адсорбция беттик активдүү заттарга эмульсия, деэмульсия, көбүктөнүү, дисперсия, коагуляция жана нымдоо сыяктуу бир нече функцияларды аткарууга мүмкүндүк берет. Асфальт эмульгаторлору беттик активдүү заттардын эмульсиялоочу таасирин колдонуу менен иштейт. Экономикалык көрсөткүчтөр же айлана-чөйрөнү коргоо жагынан алганда, муздак курулуш 21-кылымда жол курулушунун өнүгүшүндөгү маанилүү тенденция болуп саналат жана эмульгаторлор бул технологиянын өзөгү болуп саналат. Эмульгаторлордун иштешин изилдөө жана жакшыртуу муздак курулушка терең таасирин тийгизет.