乳化沥青粒径分析仪

在今年的两会上，与会代表提出“取消重大节假日高速公路免费通行政策，与此同时，全面降低高速公路收费标准”的建议，引起了大家的热议。高速公路已经与人们出行密不可分，影响高速公路质量的重要材料——沥青。沥青乳液沥青乳液不仅使沥青的加工和储存变得简单，也使得道路的铺设过程更为方便（1）。沥青乳液的物理、化学及应用性能在很大程度上取决于沥青、乳化剂和水的含量比，以及沥青乳液的粒径分布（2）。常温下，沥青是不可加工的。因此，为了使沥青变的可加工，需采用不同的工艺对其处理。最常见的技术是将沥青加热到液态。另一种技术是将沥青加工成乳状液。然而，单纯将沥青和水混合在一起并不能形成一个稳定体系。因此，要根据具体的应用需求在沥青中添加一定的稳定剂和乳化剂。沥青乳液使用起来非常方便，同时也更容易对其储存、运输和进一步加工。沥青乳液的优势及化学组成沥青乳液的优势：良好的润湿能力低能源消耗和环境友好可通过增塑剂对其改性状态的多样性(如粘度)沥青乳液的化学组成：在沥青乳液中，沥青为分散相，水为连续相。为了保证能够乳化充分并形成稳定的颗粒，对乳化剂的选择变得十分重要。而粒径和乳化剂也同样会影响沥青乳液的加工性能和存储稳定性。乳化剂分子附着在沥青颗粒的表面，使这些颗粒具有均匀的电荷。这导致颗粒间的静电斥力，从而阻止乳液颗粒在运输和储存过程中固化。根据电荷(正电荷或负电荷)的不同，可以将其分为阳离子或阴离子的沥青乳液。沥青乳液的应用取决于其电荷、沥青质量分数、乳化剂、水以及沥青乳液的粒径（2）。实验实验中选取四种不同的沥青乳液(样品1 - 4)，固含量均为63%。实验分别研究了样品的粒径、电位及流变行为。电位zeta电位的测量采用安东帕Litesizer 500。样品经水稀释，pH 为8.6±0.2。实验中对电位的测量采用Ω样品池，分别对样品进行三次系列测试。Litesizer 500粒径粒径分布(PSD)采用安东帕PSA 1090 L测定。实验设置为三次系列测量，水为流动相。样品分散不需要超声处理，搅拌和泵速分别设置为中速，遮光度设为10%，并采用夫琅和费近似理论对粒度分布进行计算。PSA流变行为为了表征沥青乳状液的流变特性，采用Anton Paar公司的流变仪及其平板测量系统PP25对样品进行测试。实验中，对每个样品在25°C下的流变曲线和振幅扫描进行测量。流变曲线的剪切速率范围为0.01~100s -1，时间范围为100s~1秒。振幅扫描的角频率为10 rad / s，形变范围为0.01~100% 。SmartPave结果与讨论zeta电位对稳定性的评估通过对沥青乳液zeta电位的表征，可得到样品稳定性的相关信息。zeta电位值越高，体系越稳定。实验中的所有样品zeta电位均为负值，说明沥青乳状液为阴离子型。如表1所示。这说明热处理对沥青乳状液的稳定性没有影响。样品加工性能的表征实验中，对样品1和样品2的加工性能进行了比较。样品1比样品2的粒径分布更宽，同时包含了大颗粒和小颗粒(图1)。两个样品的D90值差异最为明显（表2）。图2显示了样品的剪切速率粘度函数。样品1的小颗粒含量较少，与样品2（小颗粒含量较多）相比其表面积较小。较小的表面积说明颗粒和液体之间较小的界面，导致两相之间的摩擦力和相互作用力较小。从而造成较低的粘度，如图2所示。样品的屈服应力也不同。样品1 (2.33 Pa)颗粒较大(图3)，其屈服应力低于样品2 (15.99 Pa)。质量控制沥青配方及工艺参数对其最终产品的粘度均有影响，为了控制产品的粘度，可在生产过程中对工艺参数进行监测。例如，样品3和样品4在粘度上没有差异，但在加工后表现出不同的流变特性（图4）。样品3的屈服应力为31.78 Pa，高于样品4的22.63 Pa。此外，样品3的损耗模量G”更高，这意味着它比样品4的粘性更大(图5)。这些结果表明，沥青乳液样品的界面性质不同，可通过测量粒度分布来实现质量控制。表3和图6汇总了各个样品的粒径结果。结论及参考文献结论实验展示了粒径对不同沥青乳液流变性能的影响。一般认为，沥青乳液的稳定性很好，同时具有以下特性：粒径越小，粘度越大粒径分布越宽，粘度越小具有混合粒径的沥青乳液，比只有单一粒径的沥青乳液粘度更低粒径分布影响样品的粘弹行为和屈服点利用现代测量技术，有利于开发出黏度相对较低但固体含量较高的高稳定性沥青乳液。沥青乳液的屈服应力和粒径分布影响着沥青乳液的应用性能，因此对这些参数的分析具有重要的意参考文献安东帕中国总部销售热线：+86 4008202259售后热线：+86 4008203230官网：www.anton-paar.cn在线商城：shop.anton-paar.cn

研究背景皂基类产品有非常强的清洁力，但对皮肤刺激性较强，市场上逐渐兴起氨基酸型清洁产品。常见的氨基酸表面活性剂有甘氨酸型、肌氨酸型、谷氨酸型以及丙氨酸型，而其中甘氨酸型表面活性剂因其易于冲洗，洗后干爽柔滑的使用感被广泛应用于洁面产品中。在实际产品开发中，往往会利用甘氨酸型表面活性剂在pH 6~7时部分酸化形成结晶的特性来制备洁面膏，但是这类产品在研制过程中容易出现发泡能力弱、制备料体稀薄、长时间放置后料体出水或外观粗糙等问题，目前主要通过调整配方中多元醇的种类及添加量，调节产品pH值或者添加高分子来解决，而乳化剂对结晶型氨基酸洁面膏性能影响的研究报道较少。本文主要通过动态泡沫分析仪等，研究了4种不同乳化剂对结晶型氨基酸洁面膏性能的影响，以期为洁面膏中乳化剂的选择提供实践基础以及理论支持，为开发兼具使用性及稳定性的洁面产品提供新的解决思路。实验仪器1.1样品制备表1.洁面膏基础配方1.2 泡沫性能测试DFA100动态泡沫分析仪 泡沫测试采用KRÜ SS的动态泡沫分析仪DFA100完成，包括泡沫高度分析以及泡沫结构分析。首先，用去离子水将洁面膏配成质量分数为10%的溶液，然后用注射器移取50 mL溶液至组装好的量筒配件中。将固定量筒的底座支架插入仪器中，进行泡沫测试。设置参数：发泡方法：搅拌器；搅拌速度：3000 r/min；搅拌3s停止3s（便于记录泡沫高度），循环15次；测试时间：15 min；照相机高度：55 mm；测试温度：25 ℃。结论与讨论2.1 乳化剂对泡沫性能的影响根据表1配方，考察不同类型乳化剂对结晶型氨基酸洁面膏的泡沫性能影响，其中1#配方为不添加乳化剂的空白组，泡沫高度结果如图1。 图1.不同乳化剂制备的洁面膏泡沫高度由图1可知，加入乳化剂，洁面膏泡沫量有不同程度的减少。空白组稳定后的泡沫高度为127.1 mm，其次是泡沫高度与其接近的2#，3#和5#配方，高度分别为126.6 mm，126.1 mm和126.7 mm；4#配方对泡沫总量减少较为明显，泡沫高度为119.4 mm。泡沫结构可以分析泡沫的细密程度以及泡沫的稳定性。图2为稳泡阶段的平均气泡面积随时间的变化曲线，图3为测试结束时的泡沫结构照片。由结果可知，除Eumulgin® S21外，乳化剂的加入都能提高泡沫的细密程度以及稳定性，其中5#配方的泡沫最绵密，稳定性也最好，在测试时间内粒径变化最小，其次是3#与2#配方。定义每平方毫米内气泡个数衰减一半的时间为泡沫半衰期，则1#~4#配方的半衰期分别为615，626，637和553 s，而5#配方在测试周期内未观察到半衰期。这也说明用Hostacerin® DGSB，Hostaphat® KW340D 和Plantasens® Emulsifier HP 30作为乳化剂能使结晶型氨基酸洁面膏的泡沫更加细密稳定，同时又不影响泡沫量。而Eumulgin® S21使洁面膏的泡沫量减少，同时泡沫也更容易变大而破裂。乳化剂由于具有表面活性，在气泡中将被吸附在空气-水的界面，与表面活性剂共同稳定泡沫。结合泡沫的稳定性因素分析，乳化剂可能会增加气泡间液膜强度，减缓气体间的扩散导致泡沫增大，从而提高泡沫的稳定性。Eumulgin® S21为聚醚类乳化剂，但配方中存在较高含量的多元醇和盐，这使得聚醚类乳化剂的浊点降低，从而改变乳化剂的亲水亲油平衡，在体系中的溶解度有限，在气-液界面形成棱镜铺展，取代表面活性剂，从而起到消泡的作用。其中Plantasens® Emulsifier HP 30是一种液晶乳化剂，易于形成多层结构，这也可能是其泡沫稳定性最好的原因：多层液晶结构能赋予气泡间的液膜更高的粘度，可以防止或减慢排液的过程；而且液晶相的存在能增大气-液界面的曲率半径，从而减弱气泡间的Laplace压力；此外，液晶结构还能更大程度的增加液膜的力学强度和刚性，以抵御引起气泡破裂的热和机械扰动。 图2.不同乳化剂制备的洁面膏泡沫大小图3.不同乳化剂制备的洁面膏微观泡沫结构结论通过动态泡沫分析仪等研究了4种不同类型乳化剂对以椰油酰甘氨酸钠为主要表面活性剂的结晶型洁面膏的影响，包括泡沫高度和结构等，得出以下结论：磷酸酯类乳化剂Hostaphat® KW340D能提高洁面膏的泡沫稳定性；Eumulgin® S21作为聚醚类乳化剂，在多元醇与盐含量较高的体系中浊点降低，使得其与体系的兼容性变差，从而导致泡沫量明显减少，泡沫的稳定性也最差；液晶型乳化剂Plantasens® Emulsifier HP 30能显著提高泡沫的细密程度与稳定性，这可能是液晶乳化剂在体系中易于形成多层结构，从而使泡沫更加稳定。以上研究也为洁面膏中乳化剂的选择提供一定的实践结果与理论分析，因此在实际配方过程中，可挑选合适的乳化剂或乳化剂组合来达到改善洁面膏特定性能的目的。此文版权来自科莱恩化工（中国）有限公司，内容有所删减，全文请查看：张美龄，王晨茜，许明力，朱晨江.乳化剂对结晶型氨基酸洁面膏性能的影响[J]. 日用化学品科学, 2022,45(6): 43-47.

LUM集团在法国建立沥青和石油分析战略伙伴关系 柏林, 2021年11月9日: 2021年10月，LUM GmbH与法国VIALAB SARL建立长期战略合作伙伴关系，以便为法国客户提供更多沥青、石油和相关乳液领域的专业知识以及解决方案。在LUM法国分公司的协助下，VIALAB SARL将利用其在这一市场领域的专业知识以及渠道，大力推广LUM分析仪器的优势。 VIALAB SARL公司致力于生产和销售用于乳液参数检测的实验室设备，符合欧洲NF EN 13808标准和ASTM标准。Vialab还同时也运营自己的直属实验室，有针对性的对客户的乳化液试验系统进行相对应的技术培训。 LUM GmbH成立于1994年，总部位于柏林。LUM分别再在法国、美国、中国和日本设有分公司。LUM GmbH在以下领域拥有数十年的科学和计量专业知识： • 颗粒表征 • 悬浊液和乳液分析 • 检测粘结强度和剪切强度 • 质量控制和过程优化。 在石油和沥青乳液领域，LUMiReader PSA被广泛客户使用进行对沥青质表征，其检测方法基于ASTM D7827（通过光学装置检测重燃料油中正庚烷诱导的沥青质相分离作为可分离数的标准试验方法）。此外，根据ISO 13318，LUMiFuge和LUMiSizer能够快速直接进行稳定性分析和粒径分布测定。 LUM GmbH首席运营官Susanne Lerche Merchant陈述：“通过这一新的合作伙伴关系，我们将能更有效更针对性的接触石油和沥青领域的用户。我们正有计划的战略布局，将LUM各地的子公司发展成当地的运营中心。同时，由LUM 法国和VIALAB之间的这次密切合作，我们也看到了巨大的潜力。我们可以结合国际沥青乳液联合会成员VIALAB的专业知识和有效的渠道，开拓LUM仪器新的分析领域。”VIALAB首席执行官Vincent HESRY陈述：“向我们的客户提供由LUM GmbH开发的新技术，其前景看来令人很期待。我们致力于生产专门用于沥青粘合剂的实验室设备。我们相信，这种合作关系将使我们能够为客户带来更加有效的解决方案，为实践的发展做出更大的贡献。法国在这一领域是世界知名的参与者，而Vialab也希望参与新检测方法的研究和探讨，以改进基于纯粘合剂乳液（改性或甚至创新）的路面。” 附上的图片人物为: 左一：LUM法国 - Sylvain Gressier右一：VIALAB首席执行官 - Vincent Hesry