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基于红外光谱分析的抗剥落剂现场质量快速评价方法研究

浏览:648 发表时间:2018-07-24 08:37:25

基于红外光谱分析的抗剥落剂现场质量快速评价方法研究

沥青抗剥落剂的研究始于20世纪40年代,主要包括无机类抗剥落剂、金属皂化物类抗剥落剂、表面活性剂类抗剥落剂和高分子类抗剥落剂。高分子类抗剥落剂因为具有低剂量、高效能、易添加等优点,是目前使用最广泛的抗剥落剂。高分子类抗剥落剂因成分复杂,目前并没有直接有效的测试方法。《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)和《沥青混合料改性添加剂第4部分:抗剥落剂》(JT/T860.4-2014)关于抗剥落剂的评价也都是对抗剥落剂改性后的沥青及沥青混合料抗水损害能力的间接评价,具有检测周期长,测试方法复杂,工程现场难以开展等问题。因为缺乏直接快速的评价方法,抗剥落剂在工程现场的质量检测机会为零,质量控制难以开展。

 

红外光谱分析是有机化合物结构鉴定中的重要手段,红外吸收峰的位置与强度反映了分子结构上的特点,可以用来鉴别未知物的结构组成或确定其化学基团;而吸收谱带的吸收强度与化学基团的含量有关,可用于进行定量分析和纯度鉴定。高分子类抗剥落剂作为有机化合物,其红外光谱采集就像指纹采集一样,将现场逐批采集到的材料红外光谱与经第三方确认质量合格的该材料采集的红外光谱进行比对,如果比对合格该批材料即可认定合格可予入库,如果比对不合格,该批材料即为可疑产品,不予入库。该方法具有检测速度快、结果可信度高、操作简单等优点,可有效服务于抗剥落剂现场质量控制工作中。

原材料性能

 

试验沥青胶结料为盘锦90号A级道路石油沥青,石料为内蒙古花岗岩,抗剥落剂A和抗剥落B均为为市售不同生产厂家的高分子类抗剥落剂。

 

通过与石英和钠长石XRD图谱的比对,可以初步判定该石料中石英的含量不低于60%,因此该石料为典型酸性石料。

 

调制抗剥落剂

 

对抗剥落剂B进行调制。

 

试验设备

 

试验采用美国安捷伦TechnologiesAgilent5500进行样品红外光谱的采集,测量模式为9次衰减全反射傅里叶型红外光谱,波长范围650~4000cm-1,扫描次数32次/s,分辨率4cm-1。

 

试验方案

 

依据《沥青混合料改性添加剂第4部分:抗剥落剂》(JT/T860.4-2014)对抗剥落剂A、抗剥落剂B、抗剥落剂B-1、抗剥落剂B-2四种抗剥落剂的性能进行评价。

 

采用傅里叶红外光谱仪对抗剥落剂A、抗剥落剂B、抗剥落剂B-1、抗剥落剂B-2四种抗剥落剂进行红外光谱扫描。

 红外光谱测量原理

 

将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上,某些特定波长的红外射线被吸收,形成这一分子的红外吸收光谱。每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱,据此可以对分子进行结构分析和鉴定。

 

抗剥落剂的主要成分为高分子类表面活性剂,属有机物质,可以通过红外光谱分析技术,探测其化学组成结构。当抗剥落剂的成分发生变化后,可以通过红外谱图的比对,明确其成分是否发生变化。此外依据朗白-比尔定律,可以对化学组成进行半定量分析,朗白-比尔定律表示如下:A-εlc式中,A为吸光度;ε为吸光系数或摩尔吸收率;l为光程,即光通过样品的距离;c为为吸光组分在样品中的浓度。

 

对于同一物质、同一设备,ε和l为定值,c与A呈正比,因此当抗剥落剂被水等低成本物质稀释后,可以通过吸光度的变化,来鉴别抗剥落剂中有效成分含量是否发生变化。

 


基于红外光谱分析的抗剥落剂现场质量快速评价方法研究
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