餐饮废油对老化沥青的微观再生效应

作者：徐宁; 汪海年^*; 陈玉; 王惠敏; 焦虎

来源：铁道科学与工程学报, 2023, 20(09): 3406-3415.

DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20221901

• 道路工程
• 分子模拟
• 老化沥青
• 餐饮废油
• 再生剂
• 微观结构
• 热力学性质

为了从分子水平揭示餐饮废油(CWO)对老化沥青的再生机制，利用分子动力学和密度泛函理论方法分析CWO对老化沥青胶体性质的影响。通过溶解度参数和密度验证了构建的基质沥青，老化沥青及CWO再生沥青模型的合理性。从径向分布函数和沥青质二聚体结构角度探讨了加入CWO前后老化沥青胶体结构的演化规律及成因；从内聚能密度，剪切黏度，玻璃化转变温度角度表征了CWO对老化沥青胶体热力学性质的恢复效果。结果表明，老化破坏了沥青的溶-凝胶体结构，使其内部形成了致密的沥青质分子团聚。CWO发挥了解缔沥青质团聚的作用，部分恢复了老化沥青胶体的微观结构。与老化沥青质二聚体随机接触的CWO小分子占据了部分结合空间，通过物理空间阻隔使老化沥青质二聚体的结合距离由3.894 ?增加至4.773～5.044 ?之间，而结合能由68.482 Kcal/mol降低至40.157～55.376 Kcal/mol之间。与含氧端部相比，CWO分子的不含氧端部和中部更显著地削弱了老化沥青质二聚体的结合强度。CWO恢复了老化沥青胶体的微观结构，降低了老化沥青分子间的作用强度，一定程度上扭转了老化对沥青性能的负面影响，表现为CWO再生沥青的剪切黏度和玻璃化转变温度等热力学性质得到改善。研究成果有利于深入认识CWO对老化沥青的再生机制，也进一步证明了CWO作为老化沥青再生剂的潜力。

• 单位
  长安大学; 公路学院