Ýol gurluşyklarynda sürfaktantlaryň ulanylyşy

Surfaktantlar (ýüzleý-aktiw maddalar diýlip hem atlandyrylýar) senagatyň we oba hojalygynyň ösüşinde möhüm himiki kömekçi maddalar bolup, az dozada uly netijeleri gazanmak artykmaçlygy bilen tapawutlanýar. Esasanam Ikinji Jahan urşundan soň, nebit-himiýa senagatynyň ösmegi bilen, çalt ösýän sintetiki surfaktant senagaty surfaktantlaryň nebit, dokma, pestisidler, lukmançylyk bejergisi, metallurgiýa, dag-magdan senagaty, maşyn gurluşygy, gurluşyk, ýollar, awiasiýa, azyk senagaty, daşky gurşawy goramak, ýuwmak we boýamak ýaly dürli ugurlarda ulanylmagyny has-da ösdürdi. Bu makala surfaktantlaryň ýol gurluşygynda asfalt emulgatorlary hökmünde ulanylmagyna bagyşlanar.

1. KesgitlemeSurfaktantlar

Adamlar uzak möhletli önümçilik tejribesinde käbir maddalaryň erginleriniň hatda örän pes konsentrasiýalarda hem erginleriň ýüz häsiýetlerini düýpli üýtgedip bilýändigini, bu bolsa olary belli bir önümçilik talaplary üçin, mysal üçin, erginleriň ýüz dartgynlylygyny ýa-da aralyk dartgynlylygyny azaltmak, çyglylygy, ýuwujylygy, emulsiýalaşdyryjy we köpürjikleşdiriji häsiýetlerini ýokarlandyrmak we ş.m. üçin amatly edip bilýändigini anykladylar. Gündelik durmuşda köplenç ulanylýan sabyn şeýle maddalaryň biridir. Sabyn ýaly maddalaryň möhüm aýratynlygy, suwa az mukdarda goşmak suwuň ýüz dartgynlylygyny düýpli azaldyp bilmegidir.

Ylmyň we tehnologiýanyň ösmegi we önümçiligiň ösmegi bilen, adamlar şeýle maddalaryň häsiýetleri we funksiýalary barada çuňňur gözleg geçirdiler we surfaktantlaryň deňeşdirme boýunça takyk kesgitlemesini berdiler. Ýagny, surfaktant örän pes konsentrasiýalarda erijiniň (köplenç suwuň) ýüz dartgynlylygyny (ýa-da suwuklyk-suwuklyk aralyk dartgynlylygyny) ep-esli azaldyp, ulgamyň ýüz ýagdaýyny üýtgedip, şeýdip çyglylandyrmak we çyglylandyrma garşy, emulsiýalaşdyrmak we demulsiýalaşdyrmak, dispersiýa we koagulýasiýa, köpürmek we köpürmekden dynmak, şeýle hem erimek ýaly birnäçe täsirleri döredip bilýän himiki maddadyr.

2. Seraptiw maddalaryň gurluş aýratynlyklary

Serfaktant molekulalary düýbünden başga häsiýetlere eýe bolan iki bölekden ybarat: bir bölegi ýaga ýakynlykly lipofil topar (gidrofob topar hökmünde hem belli), beýleki bölegi bolsa suwa ýakynlykly gidrofil topar (oleofob topar hökmünde hem belli). Serfaktantlaryň bu gurluş aýratynlygy, suwda ereýänlerinde, gidrofil toparlaryň suw molekulalary tarapyndan özüne çekilmegine, lipofil toparlaryň bolsa suw molekulalary tarapyndan yzyna serpikdirilmegine sebäp bolýar. Bu durnuksyz ýagdaýy ýeňip geçmek üçin, olar suwuklygyň ýüzünde ýerleşmeli bolýarlar, lipofil toparlar atmosfera, gidrofil toparlar bolsa suwa ýaýraýar.

Surfaktant molekulalarynyň gurluş aýratynlygy olaryň amfifil molekulalar bolmagy bolsa-da, ähli amfifil molekulalar surfaktant däl. Diňe ýeterlik uzyn lipofil bölegi bolan amfifil maddalar surfaktantlardyr.

Mysal üçin, ýag kislotaly natriý duzlarynyň hatarynda az sanly uglerod atomlary bolan birleşmeleriň (meselem, natriý formaty, natriý asetat, natriý propionat, natriý butirat we ş.m.) hemmesiniň lipofil we gidrofil toparlary bar we ýüzleý aktiwligi bar, ýöne olar sabyn hökmünde işlemeýärler we şonuň üçin olary ýüzleý aktiwler diýip atlandyryp bolmaýar. Diňe uglerod atomlarynyň sany belli bir derejede artanda, natriý ýag kislotalary aýdyň ýüzleý aktiwligini görkezýär we sabynyň umumy häsiýetlerine eýe bolýar. Tebigy haýwan we ösümlik ýaglarynyň we ýaglarynyň köpüsi 10-dan 18-e çenli uglerod atomlaryny öz içine alýan ýag kislotaly efirlerdir. Eger bu kislotalar gidrofil topar bilen birleşse, olar belli bir derejede lipofillik we gidrofillik bolan ýüzleý aktiwlere öwrüler we gowy ereýär.

3. Surfaktantlaryň ulanylmagyAwtoýol inženerçiligi

3.1.Surfaktantlar weasfalt emulgatorlary

Asfalt emulgatory surfaktantyň bir görnüşidir. Emulgatorlar we ýuwujy serişdeler adsorbsiýa, ugur, kolloid ionlary emele getirmek ukyby we ýüzara dartgynlylygy azaltmak ukyby ýaly häsiýetleri paýlaşýarlar. Şeýle-de bolsa, emulgator hökmünde onuň plýonka emele getiriji häsiýetleri hem bolmaly. Esasanam asfalt emulgatorlary üçin asfalt bilen has gowy emulsiýalaşmak üçin degişli uglerod zynjyry bolan alkanlar gerek.

3.2.Asfalt emulgatorlarynyň klassifikasiýalary

Emulgatorlar emulgatorlar suwda ereýän wagty emulgator molekulalarynyň gidrofil toparlarynyň zarýadlary göterýändigine baglylykda ion we ion däl görnüşlere bölünýär. Ion emulgatorlary suwda ionlaşandan soň gidrofil toparlarynyň göterýän zarýadlarynyň tapawutlylygy sebäpli kation, anion we amfoter ion görnüşlere bölünýär.

Anion asfalt emulgatory çig mallary arzan we elýeterlidir, önümçilik prosesi bolsa ýönekeýdir. Şonuň üçin iň irki öndürilen emulsiýalaşdyrylan asfalt, adatça, orta derejede gatap duran görnüşli bolan anion emulsiýalaşdyrylan asfaltdy, şeýle hem käbir haýal gatap duran görnüşleri bar. Ol suspenziýanyň möhürlenmegi, siňmegi, ýüzi işläp bejermek we ş.m. üçin ulanylyp bilner. Anion emulgatorlarynyň baha artykmaçlyklary bolsa-da, olar asfaldyň asyl häsiýetlerine uly täsir edýär we gurluşyk prosesinde köp kynçylyklar ýüze çykýar. Şonuň üçin olary ulananda, bahasynyň, gurluşyk täsiriniň we gurluşyk hiliniň toplumlaýyn täsirlerini göz öňünde tutmak zerurdyr.

Cation emulgatoraOl deňeşdirme boýunça giç ösen hem bolsa, tejribe onuň dürli mineral materiallara has gowy ýapyşýandygyny, çalt emele gelme tizligini, ýokary irki berkligini we pes dozasyny görkezýändigini görkezdi. Ol diňe bir anion emulgatorlarynyň artykmaçlyklaryny ulanmak bilen çäklenmän, eýsem olaryň kemçiliklerini hem doldurýar, şeýlelik bilen işlenip düzülenden bäri köp üns çekýär. Kation asfalt emulgatorlarynyň dürli görnüşleri we dürli klassifikasiýa usullary bar. Olar adatça himiki gurluşlaryna görä klassifikasiýa edilýär we umumylary esasan alkil aminleri, dörtlük demir duzlary, lignin aminleri, imidazolinler we ş.m. öz içine alýar.

Zwitterion emulgator molekulalary kislotaly we esasly toparlary öz içine alýar we olar aňsatlyk bilen "içki duzlary" emele getirýärler. Zwitterion emulgatorlarynyň suw erginleriniň aýratynlygy, olaryň elektrik zarýadynyň pH gymmatynyň üýtgemegi bilen üýtgemegidir. Olar gaty suwda güýçli kalsiý dispersiýa ukybyna we beýleki emulgator görnüşleri bilen gowy utgaşyklylyga eýedirler, ýöne olaryň bahasy deňeşdirme boýunça ýokary.

Ion däl emulgatorlaryň köpüsi etilen oksidiniň işjeň wodorod saklaýan birleşmeler (fenollar, spirtler, karboksil kislotalary, aminler we ş.m.) bilen reaksiýasy arkaly alynýar. Olaryň işjeňligi diňe bir gidrofob alkil toparlary bilen däl, eýsem polioksietilen zynjyrlarynyň uzynlygy bilen hem baglanyşyklydyr. Olar ýokary ýüz işjeňligine, durnuklylygyna we gowy emulgasiýa ukybyna eýedirler, beýleki emulgatorlar we olaryň goşundylar bilen gowy utgaşyklylyk görkezýärler we metal ionlaryna belli bir derejede helatlaşdyryjy täsir edýärler. Olaryň işjeňligi erginiň pH gymmatyndan garaşsyzdyr we Fazanyň Ters Temperaturasynda (FT) emele gelen emulsiýa iň durnuklydyr.

3.3.Asfalt emulgatorlarynyň iş prinsipi

Emulgatoryň konsentrasiýasy örän pes bolanda, emulgator molekulalary örän az bolýar. Howa bilen suwuň arasyndaky serhetde köp sanly emulgator molekulalarynyň toplanmagy mümkin däl. Ýer ýüzünde ol diýen ýaly howa we suw bilen gönüden-göni gatnaşykda bolýar we ýerüsti dartgynlylyk diýen ýaly üýtgewsiz galýar, henizem arassa suwuň ýerüsti dartgynlylygyna golaý.

Emulgatoryň konsentrasiýasy degişli derejede ýokarlananda, emulgatoryň molekulalary suwuň ýüzünde çalt ýygnanýar we howa bilen suwuň arasyndaky gatnaşyk meýdanyny azaldýar, şeýdip, ýüzleý dartgynlylygyň çalt peselmegine sebäp bolýar.

Emulgatoryň konsentrasiýasy has-da ýokarlananda we belli bir gymmata ýetende, suwly erginiň ýüzünde köp sanly emulgator molekulalary toplanýar we erginiň ýüzüni örtýän monomolekulýar plýonka emele getirýär, bu bolsa suwly ergini howadan doly bölüp, ýüz dartgynlylygyny durnuklaşdyrýar. Eger emulgatoryň konsentrasiýasy has-da ýokarlansa, emulgator molekulalary suwuň ýüzünde toplanyp bilmeýär, tersine, öz-özünden misellere ýa-da misel agregatlaryna ýygnanyp, lipofil toparlar içeri, gidrofil toparlar bolsa daşary gönükdirilendir. Miselleriň ýa-da misel agregatlarynyň emele gelip başlajak iň pes konsentrasiýasy adatça Kritiki Misel Konsentrasiýasy (KMK) diýlip atlandyrylýar.

Misellanyň kritiki konsentrasiýasyna ýetenden soň, emulgatoryň konsentrasiýasy artmagyny dowam etdirse, ýüz dartgynlylygy indi azalmaz. Ýüzde eýýäm monomolekulýar plýonka emele gelendigi sebäpli, emulgator molekulalary birleşmäge we biri-birine ýakynlaşmaga meýilli bolýarlar, misellalara agregasiýany dowam etdirýärler we şeýdip emulsiýadaky misellalaryň sanynyň yzygiderli artmagyna sebäp bolýarlar.

Asfalta emulsiýalaşdyrmak emulsiýalaşdyryjy täsiriň möhüm tarapydyr. Nebit-suw erginine emulgator goşandan soň, emulgatoryň iki topary özlerini ugur boýunça ýerleşdirip, nebitiň we suwuň iki serhetini birleşdirýär we şeýdip olaryň biri-birine garşy çykmagynyň öňüni alýar. Garyşdyryp we dargadyp bolandan soň, asfalt suwda ownuk bölejikler görnüşinde durnukly dargap bilýär.

Netije

Asfalt emulgatorlaryny mysal hökmünde alyp, bu makalada surfaktantlaryň gurluş häsiýetleriniň, iş ýörelgeleriniň we ulanylyş ýagdaýynyň giňişleýin girişi we seljermesi berilýär. Surfaktantlar suwuň ýüzleý dartgynlylygyny netijeli azaldyp, dürli beýleki serhetlerde surfaktant molekulalaryny güýçli adsorbsiýa edip bilýär we köplenç belli bir derejede ugurly adsorbsiýa eýe bolýar. Hut şu ugurly adsorbsiýa surfaktantlara emulsiýa, demulsiýa, köpürjiklenme, dispersiýa, koagulýasiýa we çyglylyk ýaly köp sanly funksiýalary ýerine ýetirmäge mümkinçilik berýär. Asfalt emulgatorlary surfaktantlaryň emulsiýa täsirini ulanmak arkaly işleýär. Ykdysady görkezijiler ýa-da daşky gurşawy goramak nukdaýnazaryndan sowuk gurluşyk XXI asyrda ýol inženerçiliginiň ösüşinde möhüm ugur bolup biler we emulgatorlar bu tehnologiýanyň esasyny düzýär. Emulgatorlaryň işini öwrenmek we kämilleşdirmek, elbetde, sowuk gurluşyk işine uly täsir eder.