沥青光氧老化研究进展

【摘要】为了提升沥青抗光氧老化能力，在本文之中详细的探索了目前沥青的抗光氧老化实验，并对沥青材料的表征也进行了详细的分析。最后根据对沥青光氧老化反应机理的探究，提出了如何促进沥青光氧老化研究的方法。

【关键字】 沥青； 光氧老化； 研究进展

一 沥青光氧老化研究基本概念

所谓沥青光氧老化研究，指的就是对沥青材料因为外界环境（包括过热的温度、富氧的环境、阳光的直射、来自氧气的氧化分解反应、沥青材料互相之间的聚合反应）等引起的一系列物理化学性质的变化。这些物理化学性质的变化会使原本具有很高力学性能的沥青材料变得脆硬，严重影响到沥青材料的使用性能，而且在一般情况下，这种物理化学性质变化是不可逆的。

二 沥青光氧老化的基本原理

1 探析沥青光氧老化产生的原因

截至目前为止，经过对沥青光氧老化产生的原因的多年研究，专家学者认为引发沥青光氧老化产生的最主要原因是来源于沥青材料和氧气发生氧化反应，经过氧化反应的沥青材料的硬度远远高于普通的沥青材料，会严重影响到沥青材料的使用性能。

1.1 热拌加工沥青材料流程产生的沥青光氧老化

目前，对沥青光氧老化的研究主要集中在沥青光氧老化对沥青混凝土道路的影响之上，这个过程主要发生于沥青材料的搅拌生产过程和沥青混凝土公路的使用过程之中。尤其是在沥青材料的搅拌生产过程之中，搅拌设备之中的高温会让沥青材料之中的轻质组分挥发效果加速，挥发的轻质组分就很容易和空气之中的氧气发生反应。在这个时间段之中，进行生产的沥青材料还处于一个相对比较密闭的环境，造成的氧化效果并不是特别明显，当搅拌初步完成将要接触外界空气的时候，沥青材料就会迅速氧化，使得沥青材料的性能严重下降。

上述的沥青材料搅拌流程是热拌加工沥青材料流程，在这个过程之中，由于沥青材料长期处于一百八十摄氏度左右的高温下进行，就导致沥青材料的轻质组分迅速挥发，和空气接触发生氧化反应。在这个过程之中，进行搅拌施工的温度越高，进行对沥青材料防护的保护膜越薄，沥青材料经历的搅拌时间越长，沥青材料所产生的氧化程度越严重。

1.2 沥青材料在使用过程产生的沥青光氧老化

沥青材料在使用过程产生的沥青光氧老化也是沥青材料光氧化的重要原因之一。在使用过程之中，沥青材料长期受到来自阳光的直射，以及空气之中氧气的氧化反应。在这个过程之中，沥青材料就会在阳光的照射之下，和空气之中的氧气产生反应，最终使得沥青材料产生老化，严重影响沥青材料的使用性能。沥青材料性能下降之后，后进一步在温度等其他的外界环境影响之下产生相应的沥青材料裂缝问题。

截至目前为止，沥青材料在外界环境（包括过热的温度、富氧的环境、阳光的直射、来自氧气的氧化分解反应、沥青材料互相之间的聚合反应）的影响下产生的老化已经得到了深入的研究。在美国，已经研制出了相应的技术来防止沥青在热拌加工沥青材料流程产生的沥青光氧老化和沥青材料在使用过程产生的沥青光氧老化（比如使用旋转膜防护技术来实现对热拌加工沥青材料流程产生的沥青光氧老化的减轻，使用电子计算机模拟技术来实现对沥青材料在使用过程产生的沥青光氧老化的减轻）。但是，这些研究对于沥青光氧老化的机理并没有进行深入的探究，这就需要对沥青光氧老化的机理进行研究，进一步提升沥青材料的抗老化能力。

2 探析沥青光氧老化机理

沥青光氧老化的过程是由太阳紫外光辐射所引起的，而处于不同的波段的太阳紫外光所具有的能量也是不同的，根据能量的不同对沥青材料物理化学性质的影响也是各不相同的。根据光的波长能量原理，下表将介绍一下太阳紫外光在不同波段所具有的能量数值：

沥青材料是石油原材料的加工产物之一（沥青材料也是碳氢化合物之中的一种，也很有可能是特殊的金属元素在取代了碳氢化合物之内的一些原子之后构成的新的化合物，这就表明沥青材料除去具有碳氢元素之外，还有可能具有微量的金属元素）。一般情况下，一种沥青材料很有可能是以下几种组分构成的：第一种组份是沥青质材料，这些材料是沥青材料的主要组成部分；第二种组分是沥青材料之中的胶质材料，这是保证沥青材料粘结性能的组成部分；第三种组分是饱和组分；第四种组分是沥青材料的芳香烃组分。主要构成沥青才来哦的几种元素按照一定的结构组合规律组合在一起就形成了相应的组分结构，而这个结构的维持，就存在着一定的结构键能，这个键能的数值越大，这个沥青材料的稳定性能就越高，越不容易发生老化反应。

为了对沥青材料的光氧老化机理进行研究，一般会采取实验研究的方法，探究沥青材料在光照的环境之下产生的反应过程（这个过程主要是检测沥青材料结构内部的结构化学键是否会在光照的作用下断裂，产生一系列的氧化反应，影响到沥青材料的使用性能）。这个实验过程首先要确定的就是进行光照实验的光线的能量值得大小，下面将列举出沥青材料内部化学键的具体的能量数值：

根据图表之中对沥青材料内部化学键的具体的能量数值的描述，再结合表1之中对太阳紫外光在不同波段所具有的能量数值的描述，不难看出，在太阳紫外光的照射之下，当太阳紫外光在不同波段所具有的能量数值大于沥青材料内部化学键的具体的能量数值的时候，就会引发沥青材料内部的化学键的断裂，从宏观上，这就会导致一系列化学反应的产生（例如沥青材料的光氧化反应），最终导致光氧化反应的产生，引起沥青材料使用性能的严重下降，也会给沥青材料使用方带来安全隐患。

三 如何改善沥青光氧老化的性能

由于沥青材料在使用之后，很容易产生光氧化老化反应（因为在使用过程之中，沥青材料经常会受到太阳紫外光的照射，导致光氧化反应的产生，降低了沥青材料的使用性能）。针对这样的情况，就需要采取相应的解决办法，防止沥青材料光氧化老化反应的产生，保证沥青材料的使用性能。

一般情况下，如果单纯的使用对某种沥青材料有抗光氧化效果的添加剂材料，往往会导致其他种类的沥青材料的抗光氧化效果下降，这就需要对各种有抗光氧化效果的添加剂材料进行严密的试验。截至目前为止，发现的最有效的抗光氧化效果的添加剂材料是来自科威特科学家研究发明的二乙基二硫代氨基甲酸锌抗光氧化添加剂材料。除此之外，德国研制的二乙基二硫代氨基甲酸铅抗光氧化添加剂材料也拥有着良好的抗光氧化效果。

结论

为了有效的保证沥青材料的使用性能，就需要对沥青材料的光氧化老化反应机理进行研究，防止沥青材料的光氧化老化反应对沥青材料的使用性能的影响。目前，对沥青材料的光氧化老化反应机理的研究已经得到了广泛的关注，但是在基本原理层面仍然没有找到一种合理的基本规律，这就需要在进行沥青材料的应用过程之中，进行大量的实验，保证沥青材料的抗光氧化效果。

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