Tổng quan lý thuyết về nhũ tương bitum và các phương pháp nghiên cứu chế tạo ổn định nhũ tương bitum cation

Môc lôc Lêi më ®Çu 5 PhÇn 1. Tæng Quan 7 Ch­¬ng 1. Tæng quan vÒ bitum dÇu má 7 I. Nh÷ng kiÕn thøc chung vÒ bitum dÇu má 7 II . C¸c tÝnh chÊt cña bitum trong x©y dùng vµ trong s¶n xuÊt 11 III. øng dông cña Bitum dÇu má 15 Ch­¬ng 2. Nhò t­¬ng Bitum 17 I. Lý thuyÕt chung vÒ nhò t­¬ng bitum 17 I.1. §Þnh nghÜa 17 I.2. Ph©n lo¹i nhò t­¬ng 18 I.3. øng dông cña nhò t­¬ng bitum 19 I.4.¦u ®iÓm cña nhò t­¬ng bitum trong x©y dùng ®­êng «t« 21 II.Ph­¬ng ph¸p chÕ t¹o nhò t­¬ng bitum 21 II.1. Ph­¬ng ph¸p ng­ng tô 21 II.2. Ph­¬ng ph¸p ph©n t¸n 22 III. ChÊt nhò ho¸ 22 III.1. §Þnh nghÜa 22 III.2. Ph©n lo¹i 23 IV. VÊn ®Ò æn ®Þnh nhò t­¬ng 26 V. Mét sè chØ tiªu quan träng cña nhò t­¬ng bitum trong chÕ t¹o vµ kiÓm ®Þnh 33 V.1. §é nhít cña nhò t­¬ng 33 V.2. §é æn ®Þnh khi l­u tr÷ 35 V.3. Tèc ®é ph©n t¸ch vµ hiÖu thÕ Zeta 36 V.4. TÝnh b¸m dÝnh 37 V.5. TÝnh ®ång nhÊt 38 VI. Lùa chän chÊt nhò ho¸ 38 VII. C«ng nghÖ chÕ t¹o nhò t­¬ng bitum 41 VII.1. Qui tr×nh chÕ t¹o nhò t­¬ng bitum 41 VII.2. VÊn ®Ò chän chÊt nhò ho¸ cho phï hîp 41 PhÇn II. Thùc NghiÖm 43 Ch­¬ng 1. Qu¸ tr×nh tæng hîp chÊt nhò ho¸ 43 I. Qu¸ tr×nh thuû ph©n dÇu 45 I.1 Thuû ph©n dÇu l¹c vµ dÇu së 46 I.1.1. ¶nh h­ëng cña l­îng Las 46 I.1.2. ¶nh h­ëng cña l­îng H2SO4 47 I.1.3. ¶nh h­ëng cña l­îng H2O 47 I.1.4. ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é 47 I.1.5. ¶nh h­ëng cña thêi gian 47 I.1.6. C¸c yÕu tè ¶nh h­ëng kh¸c 48 I.2. Thuû ph©n dÇu h­íng d­¬ng 48 I.2.1. ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é 49 I.2.2. ¶nh h­ëng cña thêi gian 49 I.2.3. ¶nh h­ëng cña l­îng KOH 50 I.2.4. C¸c yÕu tè ¶nh h­ëng kh¸c 50 II. Qu¸ tr×nh tæng hîp chÊt nhò ho¸ 50 II.2.1 . ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é 50 II.2.2. ¶nh h­ëng cña tû lÖ axit/diethanolamin 51 II.2.3. ¶nh h­ëng cña thêi gian 51 III. C¸c ph­¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ qu¸ tr×nh thuû ph©n dÇu vµ tæng hîp chÊt nhò ho¸ 52 Ch­¬ng 2. Qu¸ tr×nh chÕ t¹o nhò t­¬ng bitum 54 I. ChÕ t¹o nhò t­¬ng bitum……………………………………………..54 I.1. ¶nh h­ëng cña chÊt nhò ho¸ 54 I.2. ¶nh h­ëng cña bitum 54 I.3. ¶nh h­ëng cña ®é PH 55 I.4. ¶nh h­ëng cña thêi gian khuÊy trén 55 I.5. ¶nh h­ëng cña tèc ®é khuÊy trén 56 I.6. ¶nh h­ëng cña l­îng CaCl2 ®Õn chÊt l­îng nhò 56 I.7. ¶nh h­ëng cña l­îng dÇu ho¶ 57 II. S¬ ®å chÕ t¹o 61 III. C¸c ph­¬ng ph¸p kiÓm ®Þnh chÊt l­îng nhò t­¬ng bitum 62 Ch­¬ng 3. Ho¸ chÊt vµ thiÕt bÞ thÝ nghiªm 67 PhÇn III. KÕt qu¶ vµ th¶o luËn 69 I. Qu¸ tr×nh thuû ph©n dÇu 69 I.1. KÕt qu¶ thuû ph©n dÇu l¹c vµ dÇu së 69 I.2. KÕt qu¶ thuû ph©n dÇu h­íng d­¬ng 80 II. Qu¸ tr×nh tæng hîp chÊt nhò ho¸ 84 III. ChÕ t¹o nhò t­¬ng bitum 86 III.1. KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña chÊt nhò ho¸ 86 III.2. KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña l­îng bitum .. 91 III.3. KÕt qña ¶nh h­ëng cña tèc ®é khuÊy trén ...93 III.4. KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña ®é PH ...94 III.5. KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña CaCl2……………………………………...95 III.6. KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña kÝch th­íc h¹t ...96 III.7. KÕt qu¶ ®o ®é nhít ..96 III.8. KÕt qu¶ x¸c ®Þnh chØ sè ph©n t¸ch ..97 III.9. KÕt qu¶ chôp SEM ..98 IV KÕt qña nghiªn cøu ®èi víi chÊt nhò ho¸ cña Mü (DF-41 . 99 IV.1. KÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña l­îng chÊt nhò ho¸ DF-41 99 IV.2. KÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña l­îng Bitum 100 IV.3. KÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña PH 101 IV.4. KÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña l­îng CaCl2 102 V. So s¸nh hai chÊt nhò ho¸ 102 KÕt luËn Ph­¬ng h­íng Lêi më ®Çu N gµy nay trong c«ng cuéc c«ng nghiÖp ho¸, hiÖn ®¹i ho¸ ®Êt n­íc, toµn ®¶ng, toµn d©n, toµn qu©n ta trong mäi ngµnh nghÒ ®ang cè g¾ng nç lùc hÕt søc thi ®ua nhau s¶n xuÊt ®­a n­íc ta tõ mét n­íc n«ng nghiÖp l¹c hËu tõng b­íc phÊn ®Êu ®Õn n¨m 2020 c¬ b¶n trë thµnh mét n­íc c«ng nghiÖp ph¸t triÓn, muèn vËy chóng ta ph¶i tËp trung x©y dùng c¬ së h¹ tÇng, vËt chÊt kü thuËt ngµy cµng khang trang hiÖn ®¹i ®ßi hái sù ®Çu t­ tiÒn cña, c«ng søc cña mäi ngµnh, mäi cÊp. Hoµ cïng khÝ thÕ ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña n­íc ta trong thÕ kû míi th× Bé giao th«ng vËn t¶i. Bé khoa häc c«ng nghÖ vµ m«i tr­êng ®· trùc tiÕp chØ ®¹o ph¶i x©y dùng ®­îc mét m¹ng l­íi giao th«ng hoµn chØnh, th«ng suèt cã chÊt l­îng cao gãp phÇn quan träng thóc ®Èy sù ph¸t triÓn cña c¸c ngµnh kh¸c nh­ th­¬ng m¹i, du lÞch, vËn t¶i hµnh kh¸ch,… nh»m thu hót nguån ®Çu t­ tõ n­íc ngoµi. §èi víi mét ®Êt n­íc ®· ph¶i tr¶i qua chiÕn tranh, c¬ së h¹ tÇng cßn yÕu kÐm nh­ n­íc ta, m¹ng l­íi giao th«ng vÉn ch­a ®¸p øng nhu cÇu cho vËn t¶i l­u th«ng hµng ho¸ th× viÖc x©y dùng vµ n©ng cÊp lµ rÊt cÇn thiÕt ®Ó phï hîp víi xu thÕ ph¸t triÓn kinh tÕ vµ x· héi. §Ó ®¹t ®­îc nh÷ng chØ tiªu trªn th× khi x©y dùng vµ ph¸t triÓn chóng ta ph¶i ®¶m b¶o ®­îc nh÷ng yªu cÇu cÇn thiÕt nh­ : MÆt ®­êng ph¶i nh½n bãng, bÒn ®Ñp, cã tÝnh æn ®Þnh cao ®Ó ®¸p øng nhu cÇu giao th«ng ®i l¹i, chèng chÞu ®­îc ¸p lùc cña c¸c luång xe ch¹y liªn tôc ngµy ®ªm, ®¶m b¶o ®­îc l­u th«ng an toµn, kinh tÕ hiÖu qu¶ vµ c¸c ®iÒu kiÖn khÝ hËu kh¾c nghiÖt nh­ ë n­íc ta: m­a, giã, n¾ng, b·o… ChÝnh v× vËy mµ vÊn ®Ò thiÕt kÕ vµ ®¶m b¶o vËt liÖu thi c«ng trong ®iÒu kiÖn cho phÐp hiÖn nay ®ãng mét vai trß quan träng. Tuú thuéc tõng lo¹i ®­êng mµ kÕt cÊu, vËt liÖu vµ kh¶ n¨ng thi c«ng cã thÓ kh¸c nhau. Tuy míi ®­îc ¸p dông vµo ngµnh giao th«ng tõ ThÕ Kû 19 nh­ng Bitum dÇu má ®· trë thµnh mét ngµnh nguyªn liÖu quan träng hµng ®Çu trong c«ng nghÖ lµm ®­êng v× nã ®¸p øng ®­îc mäi yªu cÇu vÒ kü thuËt, còng nh­ kinh tÕ. Trong c¸c c«ng tr×nh giao th«ng th× Bitum ®­îc sö dông theo hai d¹ng sau + C«ng nghÖ nhùa nãng: Tr­íc ®©y c«ng nghÖ nµy lµ chñ ®¹o, khi thi c«ng cÇn ®un nãng nhùa lªn nhiÖt ®é thÝch hîp ®Ó lµm chóng ch¶y láng råi míi thi c«ng ®­îc. + C«ng nghÖ nhùa nguéi: Sö dông nhùa ®­êng d¹ng nhò t­¬ng lµ nhùa ®­êng ë tr¹ng th¸i ph©n t¸n cao trong n­íc ®­îc æn ®Þnh bëi chÊt nhò ho¸ lµm cho nhùa ®­êng vÉn ë tr¹ng th¸i láng ngay ë ®iÒu kiÖn b×nh th­êng. V× vËy khi thi c«ng nhùa ®­êng ë d¹ng nhò t­¬ng th× kh«ng cÇn ph¶i ®un nãng. Nh­ng víi nh÷ng ®Æc tÝnh ­u viÖt cña m×nh mµ ngµy nay c«ng nghÖ nhùa nguéi ngµy cµng ®­îc sö dông réng r·i. Vµ nã ®­îc gäi d­íi mét c¸i tªn. §ã lµ “nhò t­¬ng bitum”. Ban ®Çu vµo n¨m 1906, Schade van Westrum ®· ph¸t minh vµ nhËn ®­îc b»ng s¸ng chÕ vÒ nhò t­¬ng. Nã trë nªn phæ biÕn cho ®Õn ngµy nay bëi kh¶ n¨ng b¸m dÝnh víi nhiÒu lo¹i bÒ mÆt r¾n kh¸c nhau cña chóng. Nhò t­¬ng Bitum ®­îc sö dông trong nhiÒu lÜnh vùc nh­ duy tu b¶o d­ìng, söa ch÷a, r¶i líp l¸ng mÆt, líp b¸m dÝnh vµ líp b¶o d­ìng chèng thÊm nhËp. Còng nh­ t­íi thÊm nhùa, gia cè vµ cÊp phèi ë d¹ng trén nguéi, vµ r¶i nguéi. Bëi v× khi sö dông nhò t­¬ng bitum th× viÖc thi c«ng c¸c c«ng tr×nh giao th«ng sÏ rÊt dÔ dµng, thuËn tiÖn. Kh«ng cÇn ®un nãng, kh«ng g©y « nhiÔm m«i tr­êng, an toµn cho c«ng nh©n vµ ng­êi ®i ®­êng. Cã thÓ cho phÐp tiÕn hµnh thi c«ng trªn mÆt ®­êng Èm ­ít vµo mïa m­a.TiÕt kiÖm ®­îc tõ 15-30% so víi c«ng nghÖ nhùa nãng.Trong nhò t­¬ng bitum cã chøa n­íc nªn kh¶ n¨ng lÌn chÆt mÆt ®­êng ®­îc dÔ dµng h¬n.ThÕ cho nªn viÖc nghiªn cøu vµ chÕ t¹o nhò t­¬ng bitum t¹i viÖt nam lµ rÊt cÇn thiÕt ®Ó ®¸p øng ®ßi hái, yªu cÇu hiÖn nay. Trong ®iÒu kiÖn cña n­íc ta hiÖn nay vµ trong khu«n khæ b¶n ®å ¸n tèt nghiÖp nµy, em xin tr×nh bµy phÇn tæng quan lý thuyÕt vÒ nhò t­¬ng bitum vµ c¸c ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu chÕ t¹o æn ®Þnh nhò t­¬ng bitum cation phï hîp víi hoµn c¶nh n­íc ta. PhÇn I : Tæng quan Ch­¬ng 1 : tæng quan vÒ bitum dÇu Má I. Nh÷ng kiÕn thøc chung vÒ bitum dÇu má Bitum lµ mét vËt liÖu x©y dùng c«ng tr×nh ®­îc sö dông rÊt réng r·i, song ngay ®èi víi nh÷ng ng­êi th­êng xuyªn tham gia vµo c¸c c«ng viÖc cã sö dông Bitum, ®Æc biÖt lµ trong lÜnh vùc x©y dùng vµ b¶o tr× ®­êng giao th«ng, c¸c ®Æc tÝnh cña nã vÉn cßn lµ nh÷ng ®iÒu bÝ Èn. T×nh tr¹ng nµy n¶y sinh do c¸c c¬ së gi¸o dôc nh×n chung lµ kh«ng cung cÊp ®Çy ®ñ c¸c ch­¬ng tr×nh häc phï hîp trong ch­¬ng tr×nh ®µo t¹o c¶ vÒ ®¹i c­¬ng còng nh­ chuyªn ngµnh. HËu qu¶ lµ trong thùc tiÔn, viÖc sö dông bitum vÒ b¶n chÊt vÉn cßn mang tÝnh thñ c«ng nhiÒu h¬n lµ tÝnh c«ng nghÖ. Trong bèi c¶nh ®ã chóng ta cÇn cã nh÷ng nghiªn cøu s©u h¬n vÒ bitum, ®Ó cã nh÷ng kiÕn thøc s©u s¾c vÒ chóng, ®Ó sö dông mét c¸ch hiÖu qu¶ h¬n, kinh tÕ h¬n. §Ó t×m hiÓu vÒ bitum tr­íc hÕt ta ®i t×m hiÓu nguån gèc, thµnh phÇn vµ ph­¬ng ph¸p s¶n xuÊt bitum. I.1. Nguån gèc, xuÊt xø cña bitum. Bitum lµ s¶n phÈm kh¸ quan träng trong c¸c ngµnh c«ng nghiÖp ho¸ chÊt nãi chung vµ ho¸ dÇu nãi riªng. Bitum cã nhiÒu nguån gèc kh¸c nhau, cã thÓ tõ than nh­ng chñ yÕu vÉn lµ s¶n phÈm cña c«ng nghÖ chÕ biÕn dÇu th« vµ ho¸ dÇu. Bitum dÇu má t¹i nhiÖt ®é th­êng ë d¹ng r¾n, khi t¨ng nhiÖt ®é lªn kho¶ng trªn 70oC th× b¾t ®Çu ch¶y mÒm chuyÓn sang d¹ng nöa láng tuú theo tõng lo¹i dÇu nhiÖt ®é ch¶y mÒm cã thÓ kh¸c nhau. Bitum dÇu má kh«ng tan trong n­íc, thµnh phÇn bao gåm nhiÒu lo¹i cacbuahydro vµ c¸c dÉn xuÊt l­u huúnh, oxy, nit¬,… Bitum dÇu má chñ yÕu ®­îc s¶n xuÊt tõ phÇn cÆn cña qu¸ tr×nh ch­ng cÊt trùc tiÕp c¸c lo¹i dÇu má cã nhiÒu nhùa, qu¸ tr×nh ch­ng cÊt ch©n kh«ng, còng cã thÓ lÊy tõ c¸c qu¸ tr×nh hydrocracking, cracking nhiÖt, cracking xóc t¸c, cèc ho¸,… c¸c qu¸ tr×nh khö atfan, chiÕt, läc, röa vµ tinh chÕ dÇu nhên. I.2.VÊn ®Ò s¶n xuÊt bitum dÇu má hiÖn nay Cã 3 ph­¬ng ph¸p s¶n xuÊt bitum tõ dÇu má lµ + C« ®Æc c¸c thµnh phÇn cÆn tõ dÇu má + T¸ch asphan trong qu¸ tr×nh khö atphan tõ c¸c thµnh phÇn dÇu má c« ®Æc. + Dïng kh«ng khÝ ®Ó oxyho¸ ë nhiÖt ®é cao c¸c phÇn cÆn cña qu¸ tr×nh chÕ biÕn dÇu má nh­ cÆn gudron, c¸c cÆn chiÕt, asphan… Theo ph­¬ng ph¸p s¶n xuÊt, Bitum ®­îc chia lµm 2 lo¹i: Bitum ®­îc chÕ biÕn theo ph­¬ng ph¸p c« ®Æc vµ ph­¬ng ph¸p t¸ch ®­îc gäi lµ bitum gèc. Bitum ®­îc chÕ biÕn theo ph­¬ng ph¸p thø 3 ®­îc gäi lµ Bitum oxy ho¸ Bitum gèc ®­îc s¶n xuÊt trong thiÕt bÞ ch©n kh«ng th«ng th­êng, ngoµi ra ®Ó tËn thu c¸c ph©n ®o¹n dÇu nhên tõ trong phÇn cÆn cña dÇu má, ng­êi ta cßn trang bÞ thªm th¸p cÊt ch©n kh«ng, thiÕt bÞ bèc h¬i… Bitum ®­îc s¶n xuÊt theo ph­¬ng ph¸p nµy lµ lo¹i s¶n phÈm mÒm dÔ nãng ch¶y, cã ®é lón kim kh¸ lín. Tõ nh÷ng lo¹i Bitum nãi trªn, cã thÓ chÕ biÕn thµnh c¸c lo¹i Bitum r¾n h¬n b»ng ph­¬ng ph¸p oxy ho¸. Qu¸ tr×nh oxy ho¸ gudron hoÆc Bitum gèc ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch thæi khÝ ë nhiÖt ®é cao khi ®i qua chóng. Do kÕt qu¶ c¸c ph¶n øng oxy ho¸ vµ trïng hîp x¶y ra d­íi t¸c dông cña oxy mét phÇn cacbuahydro d©ï nhên chuyÓn thµnh nhùa råi sau ®ã trë thµnh asphaten. Qu¸ tr×nh oxy ho¸ vµ trïng hîp cµng s©u th× l­îng nhùa vµ atphan thu ®­îc cµng nhiÒu. Trong qu¸ tr×nh oxy ho¸ x¶y ra ph¶n øng dÉn ®Õn viÖc gia t¨ng hµm l­îng c¸c atphan, ®Ó n©ng cao nhiÖt ®é ch¶y mÒm cña Bitum vµ nhùa gióp c¶i thiÖn ®­îc tÝnh chÊt kÕt dÝnh vµ tÝnh dÎo cña bitum th­¬ng phÈm. Hµm l­îng c¸c thµnh phÇn dÇu trong c¸c qu¸ tr×nh ®ã còng ®­îc gi¶m ®i. Lo¹i Bitum ®­îc chÕ biÕn b»ng ph­¬ng ph¸p oxy ho¸ cã tÝnh ®µn håi vµ æn ®Þnh nhiÖt tèt h¬n lo¹i Bitum gèc. Trong cïng mét nhiÖt ®é nh­ nhau, lo¹i Bitum oxy ho¸ cã ®é mÒm lín h¬n Bitum gèc (®é lón kim cao h¬n), nh­ng ®èi víi cïng mét ®é lón kim nh­ nhau th× nhiÖt ®é ch¶y mÒm cña Bitum oxy ho¸ l¹i t­¬ng ®èi cao h¬n. NÕu nhiÖt ®é ch¶y mÒm vµ hµm l­îng c¸c chÊt bay h¬i trong nguyªn liÖu gèc b»ng nhau th× lo¹i Bitum ®­îc chÕ biÕn b»ng ph­¬ng ph¸p oxy ho¸ cã kh¶ n¨ng chÞu ®ùng thêi tiÕt tèt h¬n vµ cã trÞ sè xµ phßng ho¸ nhá h¬n lo¹i Bitum gèc. Bitum ®­îc chÕ biÕn tõ phÇn cÆn cracking th­êng cã phÈm chÊt xÊu h¬n Bitum chÕ biÕn tõ phÇn cÆn ch­ng cÊt dÇu má trùc tiÕp mét Ýt. C¸c chÊt kh«ng hoµ tan nh­ cacben vµ cacboit trong phÇn cÆn cracking lµm gi¶m sót tÝnh kÕt dÝnh cña Bitum vµ ph¸ ho¹i tÝnh ®ång nhÊt cña chóng. Nh÷ng bitum nµy cã ®é gi·n dµi thÊp, cã hµm l­îng chÊt kh«ng hoµ tan cao vµ khèi l­îng hao hôt lín, nÕu gia nhiÖt. Ngµnh c«ng nghiÖp chÕ biÕn dÇu má th­êng s¶n xuÊt ra c¸c lo¹i Bitum th­¬ng phÈm sau ®©y: - Bitum nhùa ®­êng. - Bitum x©y dùng. - Bitum chuyªn dïng (dïng cho c¸c s¶n phÈm s¬n nhuém. Matit ¾c qui, vµ c«ng nghiÖp ®iÖn tö). - Bitum cã ®é nãng ch¶y cao (dïng cho chÕ t¹o cao su rabrac). Bitum dÇu má ®­îc sö dông réng r·i trong nÒn kinh tÕ quèc d©n, ®Æc biÖt lµ ®èi víi c¸c n­íc cã nÒn c«ng nghiÖp ph¸t triÓn v× nã cã c¸c ®Æc tÝnh kü thuËt tho¶ m·n ®­îc c¸c yªu cÇu trong x©y dùng, giao th«ng, lµm ®­êng x¸, cÇu cèng, vËt liÖu cho c¸c c«ng tr×nh thuû lîi, chèng thÊm cho c¸c ®­êng hÇm, ®­êng èng, trong ngµnh s¶n xuÊt vËt liÖu tÊm lîp, trong c«ng nghiÖp ®iÖn vµ nhiÒu ngµnh c«ng nghiÖp kh¸c. Tuy nhiªn do Bitum ®­îc dïng nhiÒu cho viÖc lµm nhùa d¶i ®­êng cho nªn ngµy nay khi nãi ®Õn nhùa ®­êng vµ thuËt ng÷ Bitum- Nhùa ®­êng ®· trë thµnh tªn gäi quen thuéc khi gäi tªn Bitum. I.3. Nh÷ng thµnh phÇn ho¸ häc cña bitum dÇu má. Bitum lµ hçn hîp phøc t¹p cña c¸c hydrocacbon cã phÇn tö lín (Alkan, naphtalen, c¸c lo¹i m¹ch vßng ), c¸c chÊt nhùa atphaten, mét l­îng nhá c¸c chÊt cã cÊu tróc t­¬ng tù hîp chÊt dÞ vßng, vµ c¸c nhãm chøc n¨ng cã l­u huúnh, nit¬ vµ nguyªn tö oxy. Bitum còng chøa mét l­îng nhá c¸c dÉn xuÊt kim lo¹i nh­ vanadi, niken, s¾t, magie,vµ canxi… d­íi d¹ng muèi h÷u c¬, oxyt, hoÆc c¸c cÊu tróc porphyrin. Nã cã mµu ®en, hoµ tan trong benzene, clorofooc, vµ méi sè dung m«i kh¸c. C¸c ph©n tÝch thµnh phÇn nguyªn tè c¸c lo¹i Bitum ®­îc s¶n xuÊt tõ c¸c nguån dÇu th« kh¸c nhau cho thÊy hÇu hÕt c¸c lo¹i Bitum chøa: C¸cbon : 82%-88% . Hydro : 8%-11% L­u huúnh : 0%-6% Oxy : 0%-1% Nit¬ : 0-1% Thµnh phÇn cña bitum gåm 3 nhãm chÝnh: Nhãm atphanten, nhãm nhùa, nhãm dÇu nhên. Ngoµi ra cßn cã c¸c nhãm phô kh¸c lµ: Nhãm cacbon, nhãm cacboit, nhãm axit atphan vµ c¸c anhydrite, nhãm parafin. Nhãm atphanten ®¶m b¶o cho bitum cã ®é r¾n vµ ®é ch¶y mÒm cao. Nhùa lµm t¨ng tÝnh chÊt kÕt dÝnh vµ tÝnh ®µn håi cña bitum. DÇu nhên lµ m«i tr­êng pha lo·ng, cã t¸c dông hoµ tan nhùa vµ lµm tr­¬ng në atphanten. Trong bitum, c¸c hydrocacbon cã cÊu t¹o rÊt phøc t¹p, d¹ng hçn hîp cña m¹ch cacbon th¼ng vßng naphten, vßng th¬m, vßng ng­ng tô. ChÊt nhùa atphanten còng lµ nh÷ng chÊt cã cÊu tróc rÊt phøc t¹p, cã ph©n tö l­îng lín. Mét lo¹i bitum tèt, chÞu thêi tiÕt tèt, cã ®é bÒn cao ph¶i cã thµnh phÇn nh­ sau: 25% nhùa, 15-18% atphanten, 52-54% dÇu. Tû lÖ dÇu / nhùa vµo kho¶ng 2/5. CÆn dÇu má cã chøa nhiÒu parafin r¾n lµ nhiªn liÖu xÊu nhÊt trong s¶n xuÊt Bitum. Bitum sÏ cã ®é bÒn thÊp, tÝnh g¾n kÕt kÐm do cã nhiÒu hydrocacbon kh«ng ph©n cùc. Ng­îc l¹i cÆn dÇu má lo¹i aromatic hoÆc naphaten- aromatic lµ nguyªn liÖu rÊt tèt ®Ó s¶n xuÊt Bitum. C¸c bitum cã chÊt l­îng ch­a tèt cã thÓ biÕn tÝnh ®Ó thu ®­îc Bitum cã chÊt l­îng cao h¬n b»ng c¸ch oxy ho¸ b»ng kh«ng khÝ ë 170-2600C. Trong qu¸ tr×nh oxy ho¸, mét sè bé phËn dÇu sÏ chuyÓn sang nhùa, nhùa sÏ chuyÓn thµnh atphanten, do ®ã cã thÓ thay ®æi ®­îc thµnh phÇn cña lo¹i Bitum kh«ng tèt. II. C¸c tÝnh chÊt cña Bitum trong x©y dùng ®­êng vµ trong s¶n xuÊt. Do cã nhiÒu lo¹i Bitum kh¸c nhau ®­îc s¶n xuÊt, nªn cÇn ph¶i x¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu kü thuËt cña c¸c phÈm cÊp Bitum kh¸c nhau. PhÈm chÊt cña Bitum nãi chung ®­îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch kÕt hîp c¸c tÝnh chÊt ho¸ lý sau ®©y: II.1.§é qu¸nh cña Bitum TÝnh qu¸nh cña Bitum ®­îc thay ®æi trong mét ph¹m vi kh¸ réng. Nã ¶nh h­ëng nhiÒu ®Õn tÝnh chÊt c¬ häc cña hçn hîp vËt liÖu kho¸ng víi chÊt kÕt dÝnh, ®ång thêi quyÕt ®Þnh c«ng nghÖ chÕ t¹o vµ thi c«ng lo¹i vËt liÖu sö dông Bitum. §é qu¸nh cña Bitum phô thuéc vµo hµm l­îng c¸c nhãm cÊu t¹o vµ nhiÖt ®é m«i tr­êng. Khi hµm l­îng nhãm atphan t¨ng lªn vµ hµm l­îng nhãm chÊt dÇu gi¶m, ®é qu¸nh cña Bitum t¨ng lªn. Khi nhiÖt ®é m«I tr­êng t¨ng cao, nhãm chÊt nhùa sÏ bÞ ch¶y láng, ®é qu¸nh cña Bitum gi¶m xuèng. C¸c tÝnh chÊt nµy ®¶m b¶o cho bitum cã ®é xuyªn thÊm cÇn thiÕt vµo trong cèt liÖu, pha trén víi c¸c kho¸ng chÊt vµ bao phñ hoµn toµn c¸c h¹t r¾n trong qu¸ tr×nh xö lý mÆt ®­êng. Ng­êi ta dïng chØ tiªu ®é xuyªn kim ®Ó ®¸nh gi¸ ®é qu¸nh cña bitum, ®¬n vÞ ®o cña ®é qu¸nh lµ b»ng ®é ( 1 ®é b»ng 0,1mm). TÝnh ®ång nhÊt cña ®é lón kim trong Bitum ph©n lo¹i theo ®é kim lón hay cña Bitum thæi khÝ ®­îc x¸c ®Þnh b»ng thÝ nghiÖm ®é xuyªn kim. Trong thÝ nghiÖm nµy mét chiÕc kim cã kÝch th­íc ®­îc sö dông xuyªn vµo mét mÉu Bitum, d­íi mét träng l­îng x¸c ®Þnh (100g) ë mét nhiÖt ®é x¸c ®Þnh (250C) vµ trong mét thêi gian x¸c ®Þnh (5 gi©y). §é s©u cña chiÕc kim ®©m vµo mÉu nhùa ®­êng gäi lµ ®é kim lón. II.2. §é gi·n dµi §é gi·n dµi biÓu thÞ kh¶ n¨ng dÝnh, dÎo, ®µn håi cña Bitum vµ nã cßn cho biÕt tû lÖ gi÷a c¸c thµnh phÇn Bitum. Hay cßn qui ®Þnh lµ ®é gi·n dµi hay tÝnh dÎo.TÝnh dÎo ®Æc tr­ng cho kh¶ n¨ng biÕn d¹ng d­íi t¸c dông cña nhiÖt ®é vµ ngo¹i lùc. Nã phô thuéc vµo nhiÖt ®é vµ thµnh phÇn cña nhãm. Khi nhiÖt ®é t¨ng th× tÝnh dÎo còng t¨ng vµ ng­îc l¹i.Trong tr­êng hîp ®ã, Bitum dïng lµm mÆt ®­êng hay trong kÕt cÊu kh¸c cã thÓ bÞ nøt. Nh÷ng lo¹i Bitum ®­îc coi lµ tèt nÕu cã kh¶ n¨ng gi·n dµi lín TÝnh dÎo cña bitum ®­îc tÝnh b»ng cm khi kÐo c¨ng mét mÉu cã tiÕt diÖn qui ®Þnh ë 250C víi tèc ®é kÐo lµ 5cm/phót. §é kÐo dµi cµng lín th× tÝnh dÎo cña Bitum cµng cao. II.3. Thµnh phÇn cÊt ph©n ®o¹n Thµnh phÇn cÊt ph©n ®o¹n biÓu thÞ tû lÖ c¸c ph©n ®o¹n s«i trong mét nhiÖt ®é cô thÓ nµo ®ã vµ x¸c ®Þnh tèc ®é ®«ng ®Æc cña Bitum. II.4. §é bÒn ®èi víi n­íc. §é bÒn ®èi víi n­íc hay kh¶ n¨ng chÞu n­íc cña Bitum ®­îc x¸c ®Þnh qua hµm l­îng c¸c hîp chÊt tan trong n­íc. II.5. NhiÖt ®é ch¶y mÒm NhiÖt ®é ch¶y mÒm biÓu thÞ kh¶ n¨ng chÞu nhiÖt cña Bitum, lµ nhiÖt ®é mµ t¹i ®ã mÉu Bitum tiªu chuÈn sÏ ch¶y vµ biÕn d¹ng. NhiÖt ®é ch¶y mÒm cµng cao th× Bitum cµng chøa nhiÒu atphanten vµ kh¶ n¨ng chÞu nhiÖt cµng tèt. II.6.NhiÖt ®é chíp ch¸y cña Bitum NhiÖt ®é chíp ch¸y cña Bitum lµ nhiÖt ®é mµ t¹i ®ã c¸c chÊt dÇu nhÑ trong Bitum bèc h¬i b·o hoµ lÉn vµo m«i tr­êng xung quanh t¹o nªn mét hçn hîp dÔ ch¸y, khi ta ®­a ngän löa l¹i gÇn th× ngän löa bïng ch¸y vµ lan nhanh kh¾p mÆt Bitum. NhiÖt ®é chíp ch¸y cña Bitum biÓu thÞ møc ®é an toµn phßng ch¸y cña nã. II.7. TÝnh æn nhiÖt. Khi nhiÖt ®é thay ®æi tÝnh cøng vµ tÝnh dÎo cña Bitum thay ®æi, sù thay ®æi cµng nhá th× Bitum cã tÝnh æn nhiÖt cµng cao. TÝnh æn nhiÖt cña Bitum phô thuéc vµo thµnh phÇn ho¸ häc cña nã. Khi hµm l­îng atphanten t¨ng lªn th× tÝnh æn nhiÖt cña Bitum t¨ng lªn vµ hµm l­îng nhãm atphanten gi¶m th× tÝnh chÊt nµy gi¶m. Khi Bitum chuyÓn tõ tr¹ng th¸i r¾n sang tr¹ng th¸i qu¸nh råi tr¹ng th¸i láng vµ ng­îc l¹i trong mét kho¶ng nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh. Do ®ã tÝnh æn ®Þnh nhiÖt ®é cña Bitum cã thÓ biÓu thÞ b»ng kho¶ng nhiÖt ®é ®ã. II.8. TÝnh giµ ho¸ cña Bitum Do ¶nh h­ëng cña thêi tiÕt mµ tÝnh chÊt vµ thµnh phÇn ho¸ häc cña Bitum bÞ thay ®æi. Ng­êi ta gäi sù thay ®æi ®ã lµ sù giµ ho¸ cña Bitum. Nguyªn nh©n lµ do thµnh phÇn nhãm atphanten t¨ng lªn. Sù bay h¬i cña nhãm dÇu còng lµm tÝnh qu¸nh vµ tÝnh gißn cña Bitum t¨ng lªn, lµm thay ®æi líp cÊu t¹o ph©n tö t¹o thµnh nªn c¸c hîp chÊt míi. Qu¸ tr×nh giµ ho¸ Bitum sÏ dÉn ®Õn qu¸ tr×nh giµ ho¸ cña bªt«ng atphan. §é gißn cao cña Bitum lµm cho mÆt ®­êng xuÊt hiÖn c¸c vÕt nøt, t¨ng qu¸ tr×nh ph¸ ho¹i do ¨n mßn. II.9.TÝnh æn ®Þnh khi gia nhiÖt Khi dïng Bitum ng­êi ta th­êng ph¶i ®un nãng nã lªn cao kho¶ng 1600C trong thêi gian kh¸ l©u do ®ã c¸c thµnh phÇn dÇu nhÑ cã thÓ bÞ bèc h¬i lµm thay ®æi tÝnh chÊt cña Bitum. C¸c lo¹i Bitum dÇu má lo¹i qu¸nh sau thÝ nghiÖm nµy ph¶i cã hao hôt vÒ träng l­îng kh«ng ®­îc lín h¬n 1%, ®é xuyªn kim vµ ®é gi·n dµi thay ®æi kh«ng ®­îc lín h¬n 40% khèi l­îng so víi trÞ gi¸ ban ®Çu. II.10. TÝnh thÊm ­ít vËt liÖu kho¸ng TÝnh thÊm ­ít vËt liÖu kho¸ng cña Bitum phô thuéc vµo hµm l­îng c¸c chÊt ho¹t tÝnh bÒ mÆt cã cùc vµ tÝnh chÊt cña vËt liÖu kho¸ng. tÝnh thÊm ­ít ®­îc ®Æc tr­ng b»ng gãc thÊm ­ít. §ã lµ gãc gi÷a bÒ mÆt vËt liÖu kho¸ng vµ tiÕp tuyÕn víi bÒ mÆt giät chÊt kÕt dÝnh t¹i ranh giíi tiÕp xóc víi vËt liÖu. NÕu gãc thÊm ­ít cµng nhän th× tÝnh thÊm ­ít cµng tèt. Khi ®ã lùc hót gi÷a c¸c ph©n tö gi÷a chÊt kÕt dÝnh vµ bÒ mÆt vËt liÖu kho¸ng gÇn b»ng lùc hót ph©n tö bªn trong chÊt kÕt dÝnh. NÕu nh­ gãc thÊm ­ít lín th× tÝnh thÊm ­ít kÐm, lùc hót ph©n tö víi bÒ mÆt vËt liÖu kho¸ng yÕu. Do ®ã chÊt kÕt dÝnh cµng thÊm ­ít tèt vËt liÖu kho¸ng th× lùc hót ph©n tö trong chóng cµng yÕu vµ lùc b¸m dÝnh gi÷a chÊt kÕt dÝnh víi bÒ mÆt vËt liÖu kho¸ng cµng m¹nh. Nh÷ng vËt liÖu kho¸ng kÞ n­íc lµ nh÷ng vËt liÖu dÝnh b¸m chÊt kÕt dÝnh h÷u c¬ tèt. II.11. TÝnh liªn kÕt cña Bitum víi bÒ mÆt vËt liÖu kho¸ng Sù liªn kÕt cña bitum víi bÒ mÆt vËt liÖu kho¸ng cã liªn quan ®Õn qu¸ tr×nh thay ®æi lý ho¸ khi hai chÊt tiÕp xóc t­¬ng t¸c víi nhau. Sù liªn kÕt nµy ®ãng vai trß quan träng trong viÖc t¹o nªn c­êng ®é vµ tÝnh æn ®Þnh víi n­íc, víi nhiÖt ®é cña hçn hîp Bitum vµ vËt liÖu kho¸ng. Khi nhµo trén Bitum víi vËt liÖu kho¸ng, c¸c h¹t kho¸ng ®­îc thÊm ­ít b»ng Bitum vµ t¹o thµnh mét líp hÊp phô, khi ®ã c¸c ph©n tö Bitum ë trong líp hÊp phô sÏ t­¬ng t¸c víi c¸c ph©n tö cña vËt liÖu kho¸ng ë líp bÒ mÆt. T­¬ng t¸c ®ã cã thÓ lµ t­¬ng t¸c ho¸ häc hoÆc lý häc. Lùc liªn kÕt ho¸ häc lín h¬n nhiÒu so víi lùc liªn kÕt lý häc, do ®ã khi bitum t­¬ng t¸c ho¸ häc víi c¸c vËt liÖu kho¸ng th× c­êng ®é liªn kÕt sÏ lín nhÊt. Liªn kÕt cña bitum víi vËt liÖu kho¸ng tr­íc tiªn phô thuéc vµo tÝnh chÊt cña bitum. Bitum cã søc c¨ng bÒ mÆt ngoµi cµng lín nghÜa lµ cã ®é ph©n cùc cµng lín th× liªn kÕt víi vËt liÖu cµng tèt. §é ph©n cùc cña bitum phô thuéc vµo hµm l­îng cña nhãm chÊt nhùa, ®Æc biÖt lµ nhùa axit. Bitum chøa nhãm chÊt nhùa cµng nhiÒu th× sù liªn kÕt cña nã víi vËt liÖu kho¸ng cµng tèt. Liªn kÕt cña bitum víi vËt liÖu kho¸ng cßn phô thuéc vµo tÝnh chÊt cña vËt liÖu kho¸ng. C¸c lo¹i ®¸ baz¬ liªn kÕt víi bitum tèt h¬n c¸c lo¹i ®¸ axit v× cã thÓ x¶y ra liªn kÕt ho¸ häc. Tr­êng hîp ®é ho¹t tÝnh cña bitum thÊp , sù liªn kÕt cña nã víi bÒ mÆt vËt liÖu kho¸ng kÐm th× cÇn cho thªm vµo bitum chÊt phô gia ho¹t ®éng bÒ mÆt ®Ó bitum cã ®é ho¹t tÝnh cÇn thiÕt. III. øng dông cña bitum dÇu má. III.1. øng dông + Trong n«ng nghiÖp: Lµm chÊt chèng thÊm vµ b¶o vÖ c¸c ®Ëp n­íc, c¸c c«ng tr×nh kiÕn tróc, chÊt khö trïng, s¬n phñ c¸c hµng rµo, lµm chÊt phñ b¶o vÖ, lµm giÊy lîp, phñ s©n kho, chuång gia sóc, b¶o vÖ bån n­íc, chËu v¹t, quÐt lªn c©y, c¸c líp gi÷ Èm, gi÷ n­íc, phßng chèng röa tr«i ®Êt do giã m­a g©y ra. + Trong c¸c c«ng tr×nh x©y dùng: - Sµn: Lµm chÊt chèng thÊm vµ chèng Èm, c¸c hçn hîp phñ sµn, s¬n phñ b¶o vÖ, c¸c lo¹i giÊy v¶i ®­îc phñ b»ng bitum cã t¸c dông b¶o «n, phñ lªn trªn c¸c bËc lªn xuèng. - Lîp : c¸c lo¹i giÊy x©y dùng, c¸c tÊm lîp, c¸c chÊt phñ chèng thÊm trªn bÒ mÆt… + KiÓm so¸t röa tr«i vµ trong x©y dùng c¸c c«ng tr×nh thuû lîi : vËt liÖu chèng thÊm b¶o vÖ c¸c con kªnh, vïng l­u vùc, vïng tô n­íc. V÷a láng ch¸t hå chøa n­íc, b¶o vÖ ®ª, bê bao kÌ ®¸ … + Trong c«ng nghiÖp : - Hîp chÊt tr¸ng nh«m cã sö dông bitum. V¶i, èng c¸ch ®iÖn, hîp chÊt s¬n, v¸ch c¸ch nhiÖt, s¬n phñ èng. -Trong c«ng nghiÖp s¶n xuÊt «t«, hîp chÊt chèng rØ, c¸ch ®iÖn, chèng ån, mÆt hép sè… - Trong c«ng nghiÖp s¶n xuÊt vËt liÖu ®iÖn : Lâi c¸cbon, vßng, vá ¾cqui, than, hîp chÊt che nèi d©y ®iÖn… + Trong vui ch¬i, gi¶i trÝ : R¶i bÒ mÆt cho sµn nh¶y, s©n ch¬i, s©n tr­êng, s©n thÓ thao, ®­êng ®ua, ®­êng ch¹y, bÓ b¬i léi, s©n tenis. Lµm nÒn cho ®­êng ch¹y, b·i tËp nh©n t¹o… III.2. C¸ch sö dông: Bitum cã tÝnh qu¸nh (nhít) cµng cao th× cµng tèt, nh­ng khi nhít cµng cao th× Bitum cµng ®Æc vµ do ®ã bitum sÏ gißn , khã thi c«ng. V× vËy khi chän m¸c bitum cÇn ph¶i c¨n cø vµo ph­¬ng ph¸p thi c«ng, ®iÒu kiÖn khÝ hËu ®Ó cho phï hîp D­íi ®©y lµ mét sè øng dông cña bitum trong c«ng nghÖ lµm ®­êng: + Lµm líp tr¸ng mÆt sö dông cu¶ bitum m¸c 200/300 + Gia cè ®Êt, lµm líp tr¸ng mÆt, lµm líp th©m nhËp khi vËt liÖu ®¸ yÕu , chÕ t¹o bª t«ng atphan lµm bÒ mÆt ®­êng «t« ë vïng khÝ hËu «n hoµ sö dông bitum m¸c 130/200. + Lµm líp th©m nhËp cña mÆt ®­êng ®¸ d¨m sái, chÕ t¹o bª t«ng asphan x©y dùng bÒ mÆt ®­êng «t« cho xe nÆng ch¹y ë vïng khÝ hËu lôc ®Þa th× sö dông bitum m¸c 90/130. + ChÕ t¹o bª t«ng asphan x©y dùng mÆt ®­êng ë nh÷ng xø nãng, chÕ t¹o vËt liÖu vµ c¸ch n­íc sö dông m¸c 60/90. + ChÕ t¹o bª t«ng asphan x©y dùng mÆt ®­êng «t« ë xø nãng cho xe nÆng ch¹y sö dông bitum m¸c 40/60. Ch­¬ng 2 : Nhò t­¬ng bitum +T×nh h×nh thÕ giíi : Trªn thÕ giíi lÇn ®Çu tiªn mÆt nhùa ®­êng ®· ra ®êi vµo n¨m 1175 do ng­êi §øc thùc hiÖn, råi ng­êi Ph¸p còng ®­a nhùa bitum vµo ®Ó r¶i ®­êng vµo n¨m 1854. Lo¹i nhùa ®­îc dïng ®Çu tiªn lµ cÆn Gudron. Sau ®ã c«ng nghiÖp ho¸ ngµy cµng ph¸t triÓn, Nhùa bitum, mét Ýt s¶n phÈm phô cña c«ng nghiÖp ho¸ dÇu, víi tÝnh c«ng nghiÖp cao h¬n thÕ nhùa gudron. Ngµy 9/5/1922 mét nhµ b¸c häc ng­êi Anh lµ Hugh Alan Mackay ®· ®­îc cÊp b»ng s¸ng chÕ sæ 202021 vÒ nhò t­¬ng nhùa bitum, sö dông d­íi d¹ng nhùa nguéi hoÆc Êm dÔ dµng thi c«ng cho c«ng nh©n, t¹o ra mét b­íc ngoÆt míi trong lÜnh vùc sö dông bitum dÇu má. Nhò t­¬ng Bitum lµ mét hÖ ph©n t¸n láng – láng trong ®ã pha ph©n t¸n lµ nhùa bitum ®­îc ph©n t¸n thµnh c¸c h¹t nhá mÞn vµo pha n­íc d­íi t¸c dông c¬ häc vµ ®­îc æn ®Þnh b»ng chÊt nhò ho¸. + T×nh h×nh t¹i ViÖt Nam: MÆc dï trªn thÕ giíi c«ng nghÖ chÕ t¹o nhò t­¬ng bitum ®· rÊt ph¸t triÓn, nh­ng ë viÖt nam chóng ta, thuËt ng÷ “nhò t­¬ng bitum” vÉn cßn míi mÎ vµ chÝnh v× vËy c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ ph­¬ng ph¸p chÕ t¹o nhò t­¬ng bitum cßn Ýt, hÇu hÕt cßn dõng ë møc ®é lý thuyÕt, Ýt ®­îc ¸p dông vµo trong thùc tÕ. ChÝnh v× thÕ trong ®Ò tµi cña m×nh, em muèn ®i s©u nghiªn cøu vÒ nhò t­¬ng bitum cation ®Ó cã thÓ ¸p dông vµo trong thùc tiÔn dùa vµo nguån nguyªn liÖu s½n cã trong n­íc. I. Lý thuyÕt vÒ nhò t­¬ng I.1. §Þnh nghÜa Nhò t­¬ng lµ hçn hîp cña 2 chÊt láng kh«ng tan lÉn vµo nhau. Trong ®ã cã mét chÊt láng ph©n t¸n vµo chÊt láng kia d­íi d¹ng nh÷ng h¹t nhá li ti, vµ ®­îc gäi lµ pha ph©n t¸n, cßn chÊt láng kia ®­îc gäi lµ m«i tr­êng ph©n t¸n. KÝch thø¬c cña c¸c giät láng ®­îc biÕn ®æi trong ph¹m vi rÊt réng. §Ó nhò t­¬ng cã tÝnh æn ®Þnh ng­êi ta cho thªm vµo mét chÊt gäi lµ chÊt nhò ho¸. ChÊt nhò ho¸ sÏ hÊp phô trªn bÒ mÆt c¸c giät bitum lµm gi¶m søc c¨ng bÒ mÆt ë mÆt ph©n chia pha gi÷a bitum vµ n­íc. §ång thêi nã t¹o ra trªn bÒ mÆt c¸c giät bitum mét líp mµng máng kÕt cÊu bÒ v÷ng, cã t¸c dông ng¨n c¶n sù kÕt tô cña chóng lµm cho nhò t­¬ng ®­îc æn ®Þnh. I.2. Ph©n lo¹i nhò t­¬ng Cã rÊt nhiÒu c¸ch ®Ó ng­êi ta ph©n lo¹i nhò t­¬ng bitum, mçi mét n­íc, hay h·ng s¶n xuÊt l¹i cã c¸ch ph©n lo¹i kh¸c nhau, nh­ng tùu l¹i cã thÓ ph©n lo¹i theo c¸c c¸ch: Ph©n lo¹i nhò t­¬ng theo kiÓu vµ lo¹i, theo tèc ®é ph©n t¸ch, theo hµm l­îng nhùa chøa trong nhò t­¬ng I.2.1. Ph©n lo¹i theo pha ph©n t¸n vµ m«i tr­êng ph©n t¸n Chñ yÕu lµ hai lo¹i - Nhò t­¬ng thuËn: Pha ph©n t¸n lµ Bitum, m«i tr­êng ph©n t¸n lµ n­íc. - Nhò t­¬ng nghÞch: Pha ph©n t¸n lµ n­íc, m«i tr­êng ph©n t¸n lµ bitum. I.2.2 Ph©n lo¹i theo tÝnh chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt Chñ yÕu lµ c¸c lo¹i sau - Nhò t­¬ng cation ho¹t tÝnh. + §é pH cña nhò t­¬ng 1-6 + C¸c chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt lµ muèi alkylamin, muèi amoni bËc 4, c¸c muèi amin «xit - Nhò t­¬ng Anion ho¹t tÝnh + §é pH cña nhò t­¬ng 8-12 + C¸c chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt lµ c¸c muèi cña c¸c axit bÐo, c¸c muèi sufua - Nhò t­¬ng kh«ng sinh ion - Nhò t­¬ng lo¹i bét nh·o I.2.3. Ph©n lo¹i theo kh¶ n¨ng ph©n t¸ch – theo ASTM D997-86 §­îc ph©n theo 3 loai chÝnh, trong mçi lo¹i cã c¸c m¸c t­¬ng øng - Nhò t­¬ng ph©n t¸ch nhanh. - Nhò t­¬ng ph©n t¸ch trung b×nh. - Nhò t­¬ng ph©n t¸ch chËm. I.2.4 Ph©n lo¹i theo Ph¸p NF T66-16 §­îc ph©n ra phô thuéc vµo lo¹i ho¹t tÝnh chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt (Cation ho¹t tÝnh hoÆc anion ho¹t tÝnh ) vµ tèc ®é ph©n t¸ch nhò t­¬ng - Nhò t­¬ng Cation ho¹t tÝnh, kÝ hiÖu lµ C - Nhò t­¬ng Anion ho¹t tÝnh, kÝ hiÖu lµ A Cã 4 lo¹i nhò t­¬ng nh­ sau - Nhò t­¬ng ph©n t¸ch chËm. - Nhò t­¬ng ph©n t¸ch nhanh. - Nhò t­¬ng ph©n t¸ch trung b×nh. - Nhò t­¬ng siªu æn ®Þnh. I.2.5. Ph©n lo¹i theo kh¶ n¨ng thi c«ng – theo Caltex - Premix grade : Lµ mét c«ng thøc nhò t­¬ng cã ®é æn ®Þnh lín h¬n so víi lo¹i spray grade, thÝch hîp ®Ó trén víi vËt liÖu ®¸ cã ®­êng kÝnh danh nghÜa lín h¬n hoÆc b»ng 3mm. - Raped setting grade: Lµ mét c«ng thøc nhò t­¬ng thÝch hîp ®Ó trén víi c¸c h¹t kho¸ng mÞn, hçn hîp ë d¹ng v÷a vµ tèc ®é ph©n t¸ch nhanh. - Spray grade: lµ mét c«ng thøc nhò t­¬ng thÝch hîp víi thiÕt bÞ phun c¬ häc dïng ®Ó xö lý bÒ mÆt ®­êng (l¸ng mÆt, lµm líp dÝnh b¸m …) vµ kh«ng ®¹t yªu cÇu trén víi vËt liÖu ®¸. - Stable mix grade: Lµ mét c«ng nhò t­¬ng thÝch hîp ®Ó trén víi c¸c h¹t kho¸ng mÞn, c¸t nghiÒn. Hçn hîp ë d¹ng mÞn vµ cã tèc ®é ph©n t¸ch chËm. I.3. øng dông cña nhò t­¬ng Bitum §­îc ph¸t minh ra ë ch©u ©u tõ c¸ch ®©y h¬n 60 n¨m, ngµy nay nhò t­¬ng nhùa bitum ®­îc s¶n xuÊt vµ r¶i ra trªn toµn thÕ giíi. N­íc ph¸p lµ n­íc tÝch cùc nhÊt trong viÖc ph¸t triÓn lo¹i chÊt kÕt dÝnh nµy vµ nghiªn cøu hoµn chØnh c¸c kü thuËt thi c«ng. Tõ tr­íc ®Õn nay n­íc Ph¸p vÉn lµ n­íc ®øng ®Çu trong danh s¸ch nh÷ng n­íc s¶n xuÊt nhò t­¬ng nhùa bitum trªn thÕ giíi, dï lµ tÝnh vÒ sè l­îng so víi sè d©n, khèi l­îng so víi diÖn tÝch hay sè l­îng so víi tæng l­îng nhùa bitum dïng trªn mÆt ®­êng «t«. Bªn c¹nh n­íc Ph¸p, Anh, Nga, Mü vµ rÊt nhiÒu n­íc kh¸c trªn thÕ giíi còng ®· ®­a vµo s¶n xuÊt vµ ngµy cµng hoµn thiÖn c«ng nghÖ chÕ t¹o nhò t­¬ng nhùa bitum. Së dÜ bitum nhò t­¬ng ®­îc c¸c n­íc s¶n xuÊt vµ sö dông m¹nh mÏ nh­ vËy lµ v× nã cã nh÷ng øng dông hÕt søc to lín vµo c¸c môc ®Ýnh sau:- Duy tr× b¶o d­ìng, söa ch÷a, r¶i líp l¸ng mÆt cña ®­êng «t« vµ trong tr­êng hîp nµy ta dïng lo¹i nhò t­¬ng cã ®é ph©n t¸ch nhanh, nhÊt lµ nhò t­¬ng Cation ho¹t tÝnh. - R¶i líp thµnh mÆt hoÆc trén ®¸ t¹i n¬i thi c«ng, th­êng dïng lo¹i nhò t­¬ng cã ®é ph©n t¸ch th­êng. - Trén hçn hîp cÊp ®¸ nhò t­¬ng ë tr¹m trén, th­êng sö dông nhò t­¬ng ph©n t¸ch chËm. - C«ng nghÖ v÷a nhùa h¹t th« r¶i nguéi ®Ó kh«i phôc mÆt ®­êng cò, th­êng sö dông nhò t­¬ng ph©n t¸ch chËm hoÆc siªu æn ®Þnh. - Lµm dÝnh b¸m gi÷a hai líp mãng vµ mÆt, lµm líp t¹o mµng b¶o d­ìng bªt«ng xim¨ng. Sö dông gia cè ®Êt nÒn, líp bÒ mÆt míi ®¾p ë ®­êng ®ª bao hay ®Êt n«ng nghiÖp ®­îc cµy xíi rÊt dÔ bÞ röa tr«i bÒ mÆt hoÆc sôt lë. Do ®ã cÇn lµm cho bÒ mÆt ®Êt æn ®Þnh b»ng chÊt liªn kÕt hoÆc lµ t¹o sù æn ®Þnh cña nÒn ®Êt b»ng c¸ch tr«ng thªm c©y. Nhò t­¬ng ®­îc phun lªn bÒ mÆt ®Êt sÏ kÕt dÝnh líp ®Êt mÆt l¹i víi nhau vµ gióp cho h¹t nÈy mÇm thuËn lîi h¬n. - C«ng nghÖ chèng thÊm ®­îc sö dông ®Ó t¹o ra mµng chèng thÊm gi÷a c¸c líp mãng bªt«ng vµ phÇn kÕt cÊu bªt«ng phÝa trªn c«ng tr×nh x©y dùng, môc ®Ých lµ gi÷ ®é ch¾c cña líp bª t«ng ®ang ®­îc thi c«ng ë phÝa trªn c«ng tr×nh, ng¨n kh«ng cho n­íc ë kÕt cÊu bª t«ng phÝa trªn thÊm xuèng kÕt cÊu mãng phÝa d­íi. Líp nhò t­¬ng ng¨n kh«ng cho mãng vµ kÕt cÊu bªt«ng phÝa trªn ®«ng kÕt liÒn nhau, v× ®©y lµ hai líp bªt«ng cã tuæi kh¸c nhau, c­êng ®é kh¸c nhau, vµ qua ®ã ng¨n ngõa ®­îc t×nh tr¹ng bªt«ng ph¶i chÞu nh÷ng t¶i träng bªn trong kÕt cÊu. - Líp phñ b¶o vÖ c¸c c«ng tr×nh bª t«ng, ®­êng èng vµ c¸c kÕt cÊu kim lo¹i ch«n ngÇm d­íi ®Êt. §Ó n©ng cao tÝnh b¸m dÝnh cña líp chÊt liªn kÕt máng d¹ng cong, ng­êi ta sö dông nhò t­¬ng c¶i tiÕn b»._.ng mñ cao su. - Tr¸m khe hë vµ thÊm nhËp, nhò t­¬ng Bitum th­êng sö dông c¸c lo¹i cã chøa mñ cao su lµ lo¹i vËt liÖu rÎ tiÒn vµ cã hiÖu qu¶ ®Ó chÌn c¸c khe hë trong c¸c vËt liÖu gia cè Bitum ®Ó ng¨n n­íc x©m nhËp vµo bªn trong c¸c líp cÊu tróc mÆt ®­êng. I.4. Nh÷ng ­u ®iÓm v­ît tréi cña nhò t­¬ng Bitum trong x©y dùng ®­êng «t«. - Khi thi c«ng, sö dông kh«ng cÇn ph¶i ®un nãng gia nhiÖt do ®ã ®ì tèn kÐm h¬n. - Kh«ng g©y nguy hiÓm cho c«ng nh©n, kh«ng g©y ®éc h¹i cho nh÷ng ng­êi c«ng nh©n trùc tiÕp d¶i ®­êng, ng­êi ®i ®­êng, ng­êi d©n sèng quanh n¬i thi c«ng c«ng tr×nh vµ còng kh«ng g©y « nhiÔm m«i tr­êng, gãp phÇn lµm xanh, s¹ch, ®Ñp m«i tr­êng vµ gióp m«i tr­êng bÒn v÷ng h¬n. - Sau khi d¶i ®­êng c¸c tÝnh chÊt c¬ b¶n cña nhùa ®­êng l¹i ®­îc nhanh chãng håi phôc, ®¶m b¶o nhanh chãng tr¶ l¹i mÆt ®­êng l¸ng m­ît th«ng tho¸ng cho c¸c ph­¬ng tiÖn tham gia giao th«ng trªn ®­êng. - Cã kh¶ n¨ng thi c«ng trªn mäi ®Þa h×nh, trong mäi ®iÒu kiÖn thêi tiÕt bÊt lîi vµ khÝ hËu khÆc nghiÖt nh­ m­a, b·o, gi«ng tè thÊt th­êng, gióp cho tiÕn ®é thi c«ng lu«n ®­îc ®¶m b¶o hoµn thµnh theo ®óng dù ¸n kÕ ho¹ch ban ®Çu mµ kh«ng ph¶i phô thuéc vµo bÊt cø yÕu tè nµo. - ViÖc dù tr÷, vËn chuyÓn nhò t­¬ng nhùa bitum tõ n¬i s¶n xuÊt ®Õn n¬i thi c«ng còng ®Æc biÖt thuËn lîi v× cã thÓ tËp kÕt ë kho gÇn, do ®ã gi¶m ®­îc tèi ®a chi phÝ vËn chuyÓn, mang l¹i lîi nhuËn cao h¬n. - Thµnh phÇn dung m«i thÊp nªn kh¸ rÎ tiÒn l¹i kh«ng g©y ®éc h¹i g× cho m«i tr­êng, thËt lµ hÕt søc thuËn lîi. II. Ph­¬ng ph¸p chÕ t¹o nhò t­¬ng bitum. Cã hai ph­¬ng ph¸p chÕ t¹o nhò t­¬ng bitum : Ph­¬ng ph¸p ng­ng tô vµ ph­¬ng ph¸p ph©n t¸n. II.1. Ph­¬ng ph¸p ng­ng tô Khi chÊt láng M ®­îc hoµ tan vµo chÊt láng N ë tr¹ng th¸i qu¸ b·o hoµ, nÕu tr¹ng th¸i qu¸ b·o hoµ bÞ vì sÏ t¹o thµnh nhò t­¬ng. Cã thÓ ph¸ vì tr¹ng th¸i qu¸ b·o hoµ b»ng c¸ch h¹ thÊp nhiÖt ®é cña dung dÞch hoÆc thay ®æi nång ®é cña dung dÞch ®Ó gi¶m ®é hoµ tan. Ph­¬ng ph¸p nµy Ýt ®­îc sö dông trong c«ng nghiÖp so víi ph­¬ng ph¸p ph©n t¸n. II.2. Ph­¬ng ph¸p ph©n t¸n Ph­¬ng ph¸p ph©n t¸n ®Ó chÕ t¹o nhò t­¬ng bitum gåm hai d¹ng. Qu¸ tr×nh nhò ho¸ x¶y ra mét c¸ch tù nhiªn víi dÇu cã kh¶ n¨ng nhò ho¸ hay hoµ tan, hoÆc qu¸ tr×nh nhò ho¸ xaû ra do cã lùc t¸c dông b»ng thiÕt bÞ nhò ho¸ ®Ó ph©n t¸n mét pha láng thµnh nh÷ng h¹t nhá vµo pha láng kia. III. ChÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt Cã nhiÒu c¸ch ®Þnh nghÜa chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt, vÒ b¶n chÊt cã thÓ ®Þnh nghÜa chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt nh­ sau III.1. §Þnh nghÜa : ChÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt lµ hîp chÊt ho¸ häc, khi hoµ tan trong mét chÊt láng sÏ lµm gi¶m søc c¨ng bÒ mÆt cña chÊt láng Êy hoÆc lùc c¨ng ë mÆt tiÕp xóc cña nã víi mét chÊt láng kh¸c do qu¸ tr×nh hÊp phô vµo chÊt nµy hay chÊt kia ë bÒ mÆt tiÕp xóc. Ph©n tö chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt gåm hai phÇn cã hai ¸i lùc tr¸i ng­îc nhau - PhÇn thø nhÊt cã mét ¸i lùc ®­îc t¹o ra bëi nhãm cã cùc, lµm cho ph©n tö cã nh÷ng tÝnh chÊt h¸o n­íc (nhãm ­a n­íc). - PhÇn thø hai cã mét ¸i lùc ®­îc t¹o ra bëi mét nhãm kh«ng cã cùc, lµm cho ph©n tö cã nh÷ng tÝnh chÊt h¸o dÇu (nhãm kÞ n­íc). Nhãm nµy th­êng lµ c¸c hydrocarbon m¹ch dµi tõ 14 ®Õn 20 nguyªn tö Carbon. Khi nång ®é chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt rÊt thÊp, ph©n tö cña nã ph©n bè r¶i r¸c trong dung dÞch. Khi nång ®é chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt t¨ng sÏ dÉn ®Õn hiÖn t­îng t¹o c¸c mixen bao gåm vµi chôc ph©n tö chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt kÕt hîp l¹i víi nhau. Trong mçi mixen, nhãm kÞ n­íc sÏ ®Þnh h­íng vµo bªn trong giät bitum, cßn nhãm ­a n­íc sÏ ®Þnh h­íng ra bªn ngoµi. Mét øng dông quan träng cña chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt lµ sö dông lµm chÊt nhò ho¸. Nhò t­¬ng lµ mét hÖ kh«ng æn ®Þnh vÒ mÆt nhiÖt ®éng. §Ó nhò t­¬ng æn ®Þnh h¬n ph¶i pha vµo hÖ mét cÊu tö thø ba, môc ®Ých lµm gi¶m n¨ng l­îng bÒ mÆt. CÊu tö thø ba nµy lµ chÊt nhò ho¸. ChÊt nhò ho¸ cßn ng¨n c¶n xu h­íng keo tô ph¸ vì hÖ nhò t­¬ng. III.2. Ph©n lo¹i chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt ChÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt ®­îc chia thµnh bèn lo¹i chÝnh dùa theo tÝnh chÊt ®iÖn tÝch: - ChÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt mang ®iÖn tÝch ©m (anionic). - ChÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt mang ®iÖn tÝch d­¬ng (cationic). - ChÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt mang c¶ hai dÊu ®iÖn (ampholyte). - ChÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt kh«ng mang dÊu ®iÖn (nonionque). III.2.1. ChÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt Anion. §©y lµ nh÷ng chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt khi ®­îc hoµ tan trong n­íc sÏ cung cÊp nh÷ng ion mang ®iÖn tÝch ©m vµ nh÷ng ion nµy lµ nguyªn nh©n cña ho¹t tÝnh bÒ mÆt. Bao gåm : C¸c muèi cña nh÷ng axit bÐo, gäi chung lµ xµ phßng nh­ muèi kiÒm cña axit bÐo, muèi kim lo¹i cña axit bÐo, muèi gèc h÷u c¬ cña c¸c axit bÐo. - C¸c muèi sulfat cña nh÷ng axit bÐo: §©y lµ nh÷ng chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt ®· ®­îc sö dông tõ l©u vµ ®­îc dïng réng r·i ®Ó lµm gèc chÕ t¹o c¸c lo¹i n­íc géi ®Çu, c¸c chÊt s¸p t¹o nhò ho¸, c¸c chÊt tÈy röa. - C¸c dÉn xuÊt sulfon: C¸c chÊt sulfonat cña dÇu ho¶, c¸c chÊt lignosulfat, c¸c chÊt alkylarylsulfonat. - C¸c chÊt h÷u c¬ photpho: C«ng thøc cña nh÷ng chÊt nµy hiÖn nay cã nhiÒu øng dông trong c«ng nghiÖp. C¸c lo¹i alkylphotphat lµ nh÷ng chÊt ®­îc øng dông nhiÒu nhÊt lµm chÊt nhò ho¸, ®Æc biÖt ®Ó chÕ t¹o vi nhò t­¬ng. Khi sö dông chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt anion, ta sÏ cã nhò t­¬ng anion. C«ng thøc chung cña c¸c lo¹i xµ phßng anion lµ: RCOONa hoÆc RCOOK. Víi R lµ m¹ch hydrocarbon ®Æc tr­ng cña axit bÐo vµ cã tÝnh h¸o dÇu. Nhãm –COONa lµ phÇn cã cùc vµ h¸o n­íc. Khi hoµ tan vµo n­íc, lµ dung m«i ph©n cùc th× c¸c ph©n tö xµ phßng trë nªn mang ®iÖn, c¸c ion Na+, K+ lµ nh÷ng ion mang dÊu ®iÖn d­¬ng, bÞ hÊp thô vµo n­íc, cßn c¸c ion RCOO – mang dÊu ®iÖn ©m th× bÞ hÊp thô vµo c¸c h¹t nhùa nhá li ti. III.2.2 ChÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt Cation. §©y lµ nh÷ng chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt tù ion ho¸ khi pha trong n­íc ®Ó cung cÊp nh÷ng ion h÷u c¬ mang ®iÖn tÝch d­¬ng vµ chÞu tr¸ch nhiÖm vÒ ho¹t tÝnh bÒ mÆt.Tuy chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt Cation ®· ®­îc ®iÒu chÕ tõ l©u nh­ng chØ míi ph¸t triÓn m¹nh tõ sau chiÕn tranh thÕ giíi thø hai. Ngµy nay, chóng ®­îc ph¸t triÓn m¹nh trong nh÷ng lÜnh vùc nh­ chèng ¨n mßn, t¸c nh©n tuyÓn quÆng, dïng lµm chÊt nhò ho¸ vµ nhÊt lµ lµm chÊt lµ mÒm sîi v¶i. LÜnh vùc sö dông cña chóng ®Æc biÖt lµ trªn c¸c vËt liÖu mang ®iÖn tÝch ©m. Ngoµi mét gèc hydrocarbon, phÇn lín c¸c ph©n tö nµy chøa mét nguyªn tö Nit¬ mang ®iÖn tÝch d­¬ng, cã thÓ lµ nh÷ng chÊt h÷u c¬ hoÆc lµ m¹ch hë hoÆc lµ nh÷ng vßng phøc t¹p. Sù kh¸c biÖt nµy th­êng dïng lµm mét chØ tiªu ph©n lo¹i. Víi nh÷ng ®Æc tÝnh nh­ dÔ sö dông trªn nhiÒu bÒ mÆt cèt liÖu, kh¶ n¨ng t¹o nhò cao, b¸m dÝnh tèt nªn hiÖn nay, c¸c chÊt nhò ho¸ cation ®­îc t©p trung nghiªn cøu vµ ®­îc øng dông réng r·i C¸c chÊt ho¹t ®éng th­êng gÆp lµ: - C¸c muèi alkylamin: C¸c chÊt nµy ®­îc dïng nhiÒu nhÊt ®Ó lµm mÒm sîi v¶i. - C¸c muèi amoni bËc 4 alkyl: C¸c ph©n tö nµy cã kh¶ n¨ng diÖt khuÈn rÊt cao, v× vËy mµ mét sè ®­îc sö dông lµm chÊt s¸t trïng. - C¸c muèi amoni bËc 4 cã cÊu h×nh phøc t¹p: Trong nhãm nµy cã thÓ kÓ lµm vÝ dô nh­ c¸c chÊt setylpyridin bromua vµ setylpyridin clorua. - C¸c dÉn xuÊt cña ho¸ dÇu. - C¸c amin oxit: C¸c chÊt nµy ®­îc dïng chñ yÕu lµm mü phÈm. - C¸c dÉn xuÊt kh«ng cã Nit¬. C¸c chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt Cation cã c«ng thøc chung lµ R’N+H3Cl -. Khi mét nhò t­¬ng ®­îc t¹o ra víi mét muèi amin, cation tÝch ®iÖn d­¬ng ®Þnh vÞ b¸m trªn bÒ mÆt giät bitum, c¸c ion Cl – tÝch ®iÖn ©m ®­îc hót vµo bÒ mÆt tÝch ®iÖn d­¬ng vµ cïng víi n­íc t¹o ra mét líp ®iÖn tÝch kÐp. Tøc lµ gèc R’N+H3 bÞ hÊp thô vµo c¸c h¹t nhùa nhá li ti, gèc –R’ lµ phÇn h¸o dÇu chui vµo bªn trong c¸c h¹t nhùa, cßn nhãm N+H3 quay mÆt tiÕp xóc ra bªn ngoµi, t¹o hÖ bitum - n­íc. C¸c ion ©m bÞ hÊp thô vµ hoµ tan trong n­íc. ChÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt Cation ®­îc t¹o ra nh­ sau: RNH2 + HCl RN+H3Cl – III.2.3. C¸c chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt mang c¶ hai dÊu ®iÖn C¸c hîp chÊt nµy còng t­¬ng tù nh­ c¸c oxyt, võa cã hiÖu øng kiÒm võa cã hiÖu øng axit. §©y lµ nh÷ng chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt cã hai hoÆc nhiÒu nhãm chøc n¨ng vµ tuú theo ®iÒu kiÖn cña dung m«i cã thÓ ion ho¸ trong dung dÞch n­íc vµ t¹o cho hîp chÊt nµy biÓu hiÖn tÝnh ion cña m×nh tuú theo ®é pH, lµ ion khi ë ®iÓm c©n b»ng ®iÖn. Ngoµi nh÷ng chÊt tæng hîp b»ng ph­¬ng ph¸p ho¸ häc, trong nhãm nµy cßn cã c¸c axit cña c¸c axit amin hay c¸c protein thùc vËt (nh­ chÊt lestin cña ®Ëu t­¬ng) hoÆc ®éng vËt (nh­ casein trong s÷a) Khi ®ã tÝnh anion trong m«i tr­êng kiÒm nh­ sau: COO-M+ R M+ cã thÓ lµ Na+ hoÆc K+. NH2 Cßn tÝnh chÊt cation trong m«i tr­êng axit sÏ cã d¹ng: COOH R M’ – cã thÓ lµ Cl -. N+H3M’ - Lo¹i chÊt ho¹t ®éng nµy bao gåm: - C¸c dÉn xuÊt tõ benzen nh­ alkylbetan, alkylaminobetan cã kh¶ n¨ng lµm ­ít, g©y bät vÇ tÈy röa, Ýt ®éc h¹i vµ cã kh¶ n¨ng tù huû, kh«ng g©y « nhiÔm m«i tr­êng. C¸c chÊt nµy chñ yÕu dïng lµm ®å mü phÈm. - C¸c dÉn xuÊt tõ imidazolin: Nh÷ng chÊt nµy cã kh¶ n¨ng nhò ho¸ rÊt m¹nh. - C¸c dÉn xuÊt cña c¸c axit amin: C¸c chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt nµy ®­îc dïng ®Ó g©y bät vµ diÖt khuÈn. III.2.4. C¸c chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt kh«ng ion C¸c chÊt nµy cã thÓ hoµ tan ®­îc trong n­íc lµ do thµnh phÇn cu¶ chóng cã nh÷ng nhãm ho¹t ®éng rÊt h¸o nø¬c, ë bÊt k× pH nµo, chóng ®Òu cã thÓ t¸c dông víi c¸c chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt ion. Cã thÓ ph©n lo¹i theo kiÓu liªn kÕt gi÷a c¸c nhãm h¸o n­íc vµ h¸o dÇu: - Liªn kÕt kiÓu este: Este glycol, glycol, este poly glycol, este polyetylenglycol, este ®­êng sorbitol, este cña c¸c axit bÐo, dïng chñ yÕu lµm d­îc phÈm, mü phÈm vµ thùc phÈm. - Liªn kÕt kiÓu ete: Th­êng dïng ®Ó chÕ t¹o nhò t­¬ng dïng cho c«ng nghiÖp s¬n vµ c«ng nghiÖp mü phÈm. - Liªn kÕt kiÓu amit: Dïng trong c«ng nghiÖp mü phÈm vµ bét giÆt. - C¸c chÊt kh¸c: Cßn mét sè chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt kh«ng ion n÷a nh­ nhùa ®a ph©n tö alkylen oxyt, mercaptan vµ polyoxyety IV. VÊn ®Ò æn ®Þnh nhò tu¬ng IV.1. Søc c¨ng bÒ mÆt cña dung dÞch chÊt nhò ho¸ Gi÷a c¸c ph©n tö chÊt láng hay chÊt r¾n lu«n cã lùc liªn kÕt. C¸c ph©n tö n»m bªn trong chÊt láng cã lùc liªn kÕt vÒ mäi phÝa cña ph©n tö. C¸c ph©n tö chÊt láng n»m trªn bÒ mÆt cã mét phÝa kh«ng liªn kÕt víi c¸c ph©n tö láng kh¸c, do ®ã cã n¨ng l­îng cao h¬n. ChÊt láng cã su h­íng t¹o thµnh h×nh cÇu sao cho diÖn tÝch tiÕp sóc nhá nhÊt, ®Ó cã n¨ng l­îng thÊp nhÊt. Søc c¨ng bÒ mÆt lµ kh¸i niÖm dïng ®Ó m« pháng lùc liªn kÕt gi÷a c¸c ph©n tö t¹i bÒ mÆt.Søc c¨ng bÒ mÆt cña mét pha lµ do c¸c ph©n tö ë bÒ mÆt pha cã n¨ng l­îng cao h¬n pha kia. Lùc liªn kÕt gi÷a c¸c ph©n tö cña pha nµo lín h¬n sÏ cã søc c¨ng bÒ mÆt lín h¬n. Khi hai chÊt láng A vµ B tiÕp xóc nhau, gi÷a c¸c ph©n tö cña chóng còng cã lùc liªn kÕt. Gi¶ sö søc c¨ng bÒ mÆt cña chÊt láng A lµ gA, cña chÊt láng B lµ gB , søc c¨ng bÒ mÆt gi÷a hai chÊt láng AB lµ gAB th× gAB = gA + gB -2SAB SAB lµ lùc liªn kÕt gi÷a ph©n tö Avµ B Khi lùc liªn kÕt gi÷a ph©n tö A vµ B rÊt lín, søc c¨ng bÒ mÆt gi÷a chóng nhá. §iÒu nµy nghÜa lµ n¨ng l­îng cña chóng gi¶m do cã sù tiÕp xóc gi÷a 2 pha. Do 2 chÊt láng dÇn bÞ ph©n t¸n vµo nhau nh»m t¨ng diÖn tÝch tiÕp xóc. Giíi h¹n cña qu¸ tr×nh ph©n t¸n nµy lµ 2 chÊt láng trén lÉn vµo nhau t¹o thµnh dung dÞch A vµ B Cã thÓ gi¶i thÝch c¬ chÕ søc c¨ng bÒ mÆt gi÷a pha dÇu vµ pha n­íc d­íi t¸c dông cña chÊt nhò ho¸ nh­ sau: Trong dung dÞch chÊt nhò ho¸, c¸c ph©n tö chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt tËp chung vµ bÞ hÊp thô ë bÒ mÆt dung dÞch, c¸c nhãm kÞ n­íc h­íng vµo kh«ng khÝ, bÒ mÆt dung dÞch ®­îc bao phñ bëi c¸c nhãm kÞ n­íc. Do lùc liªn kÕt gi÷a c¸c hydrocacbon nhá h¬n gi÷a c¸c ph©n tö n­íc nªn søc c¨ng bÒ mÆt cña dung dÞch n­íc ( bÞ bao phñ bëi nhãm kÞ n­íc ) sÏ nhá h¬n søc c¨ng bÒ mÆt cña nø¬c. NghÜa lµ d­íi t¸c dông cña chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt, søc c¨ng bÒ mÆt cña n­íc gi¶m. Khi mét chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt ®­îc hÊp thô vµo bÒ mÆt dÇu n­íc, c¸c ph©n tö dÇu vµ n­íc kh«ng tiÕp xóc trùc tiÕp víi nhau mµ qua ph©n tö chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt. C¸c nhãm kÞ n­íc h­íng vµo dÇu, c¸c nhãm ­a n­íc h­íng vµo n­íc. Lùc liªn kÕt gi÷a dÇu vµ nhãm kÞ n­íc còng nh­ lùc liªn kÕt gi÷a nhãm ­a n­íc vµ n­íc th­êng lín. Do ®ã chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt lµm gi¶m søc c¨ng bÒ mÆt cña dÇu vµ n­íc .Nh­ vËy sù c©n b»ng gi÷a nhãm ­a n­íc vµ nhãm kÞ n­íc cña chÊt nhò ho¸ lµ mét yÕu tè quyÕt ®Þnh sù hÊp thô cña nã ë bÒ mÆt láng – láng. Khi sù c©n b»ng gi÷a nhãm ­a n­íc vµ nhãm kÞ n­íc thÝch hîp, chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt ho¹t ®éng bÒ mÆt ho¹t ®éng cã hiÖu qu¶ vµ chØ cã mét l­îng nhá dÇu tiÕp xóc trùc tiÕp víi n­íc, søc c¨ng bÒ mÆt gi¶m Qua viÖc nghiªn cøu søc c¨ng bÒ mÆt cña hÖ nhò t­¬ng bitum –n­íc cã thÓ ®¸nh gi¸ ®é bÒn vµ ®é æn ®Þnh cña hÖ. Søc c¨ng bÒ mÆt gi÷a 2 pha bÞ ¶nh h­ëng bëi hµm l­îng chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt, nhiÖt ®é vµ sù cã mÆt cña c¸c muèi. B»ng con ®­êng nhiÖt ®éng häc, ta cã ph­¬ng tr×nh m« t¶ sù phô thuéc søc c¨ng bÒ mÆt vµo kÝch th­íc giät láng. ë ®©y s : lµ søc c¨ng bÒ mÆt cña giät láng h×nh cÇu cã b¸n kÝnh r s:: lµ søc c¨ng bÒ mÆt cña chÊt láng ph¼ng r=: l : lµ ®­êng kÝnh ph©n tö IV.2. CÊu t¹o líp ®iÖn tÝch kÐp C¸c chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt hÊp phô lªn bÒ mÆt giät nhò, nhãm kÞ n­íc h­íng ra pha dÇu, nhãm ­a n­íc h­íng vµo pha n­íc t¹o nªn mét líp mµng gi÷a hai pha. Nhò t­¬ng sÏ æn ®Þnh h¬n khi líp mµng ë bÒ mÆt ph©n chia gi÷a hai pha tÝch ®iÖn. Líp ®iÖn tÝch nµy cã thÓ t¹o ®­îc thµnh tõ 3 c¸ch : + Do qu¸ tr×nh oxy ho¸ + Do qu¸ tr×nh hÊp phô + Do sù tiÕp xóc Khi c¸c chÊt nhò ho¸ hÊp phô lªn bÒ mÆt c¸c giät nhò th× c¸c nhãm cã kh¶ n¨ng hoµ tan trong n­íc bÞ ion ho¸ t¹o thµnh líp ®iÖn tÝch kÐp bao bäc quanh giät nhò . §èi víi nhò t­¬ng ®­îc æn ®Þnh b»ng c¸c hîp chÊt kh«ng ion th× líp ®iÖn tÝch t¹i bÒ mÆt giät nhò sÏ kh«ng ph¶i do sù hÊp phô c¸c ion tõ m«i tr­êng ph©n t¸n mµ do ma s¸t khi tiÕp xóc víi nhau hay tiÕp xóc víi m«i tr­êng ph©n t¸n mµ do ma s¸t khi c¸c giät tiÕp xóc víi nhau hay tiÕp xóc víi m«i tr­êng ph©n t¸n. §iÒu nµy ®· ®­îc nhiÒu t¸c gi¶ nghiªn cøu vµ chøng minh b»ng thùc nghiÖm. Mét chÊt cã h»ng sè ®iÖn m«i cao sÏ tÝch ®iÖn khi tiÕp xóc víi mét chÊt cã h»ng sè ®iÖn m«i thÊp h¬n. Nh­ vËy, do n­íc cã h»ng sè ®iÖn m«i cao nªn phÇn lín nhò t­¬ng dÇu n­íc cã ®iÖn tÝch ©m cßn nhò t­¬ng n­íc dÇu l¹i cã ®iÖn tÝch d­¬ng. H×nh vÏ 1.1. BiÓu diÔn líp ®iÖn tÝch kÐp bao quanh giät bitum Líp ®iÖn tÝch trªn bÒ mÆt giät rÊt phøc t¹p. Khi c¸c ion mang ®iÖn bao quanh c¸c giät nhò, c¸c ion tr¸i dÊu sÏ n»m song song, tiÕp xóc víi líp ion trªn t¹o thµnh líp ®iÖn tÝch kÐp. N­íc DÇu H×nh vÏ 1.2 : Líp ®iÖn tÝch kÐp ë bÒ mÆt ph©n chia dÇu – n­íc Líp ®iÖn tÝch kÐp gåm 2 phÇn: mét phÇn cè ®Þnh n»m s¸t bÒ mÆt, phÇn kh¸c ph©n t¸n t¹o thµnh líp ph©n t¸n. MËt ®é ®iÖn cña c¸c ®iÖn tÝch ë líp ph©n t¸n gi¶m m¹nh theo qui luËt hµm sè mò, Khi kh«ng cã mÆt chÊt nhò ho¸, sù ph©n bè thÕ cña líp thÕ cña líp ®iÖn tÝch kÐp ®­îc tr×nh bµy nh­ h×nh a, hÖ nhò t­¬ng cã xu h­íng keo tô m¹nh Khi cã mÆt chÊt nhò ho¸, cã sù thay ®æi thÕ cña líp ®iÖn tÝch kÐp (h×nh b), thÕ Zeta ®ñ líp ®Ó æn ®Þnh nhò t­¬ng. Giíi h¹n ®Ó æn ®Þnh nhò t­¬ng lµ thÕ Zeta=10 DÇu N­íc DÇu N­íc DÇu N­íc DV x C (a) (b) (c) H×nh vÏ 1.3 : Líp ®iÖn tÝch kÐp ë trªn bÒ mÆt ph©n chia pha dÇu / n­íc (a) : Kh«ng cã chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt . (b): Cã chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt . (c): Hµm l­îng chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt t¨ng vµ cã mÆt chÊt ®iÖn ly trong pha n­íc. Khi thªm chÊt ®iÖn ly vµo pha n­íc, cã sù thay ®æi râ rµng trong ®­êng cong thÕ. B¸n kÝnh líp ph©n t¸n sÏ gi¶m do sù t¨ng nång ®é ion ng­îc dÊu vµ sù nÐn ®iÖn tÝch kÐp. Líp ®iÖn tÝch kÐp bao quanh giät nhò ý nghÜa rÊt lín ®èi víi sù æn ®Þnh cña h¹t nhò t­¬ng, do nã ng¨n c¶n c¸c giät nhò tiÕn l¹i gÇn nhau, kÕt tô vµ ph¸ vì nhò t­¬ng. IV.3. æn ®Þnh nhò t­¬ng §Ó æn ®Þnh nhò t­¬ng mét c¸ch hiÖu qu¶ th× yªu cÇu nhò t­¬ng ®­îc t¹o ra ph¶i cã mét ®é bÒn t­¬ng ®èi cao, do vËy sau khi nhò t­¬ng ®­îc chÕ t¹o th× cÇn ph¶i cã thªm mét c«ng ®o¹n quan träng n÷a lµ lµm bÒn nã. §é æn ®Þnh cña nhò t­¬ng phô thuéc vµo b¶n chÊt cña chÊt nhò ho¸, chÊt lµm bÒn, nhiÖt ®é, tèc ®é khu©ý trén, thêi gian khuÊy trén… IV.4. HiÖn t­îng t¸ch nhò §Ó nhò t­¬ng cã ®é æn ®Þnh cao, kÝch th­íc h¹t nhò ph¶i nhá, sù ph©n bè kÝch th­íc giät hÑp. Qu¸ tr×nh ph¸ vì sù æn ®Þnh cña nhò t­¬ng x¶y ra nh­ sau: Ban ®Çu do cã sù kh¸c nhau vÒ tØ träng gi÷a pha ph©n tan vµ m«i tr­êng ph©n t¸n, nhò t­¬ng bÞ ph©n t¸n lµm 2 phÇn cã nång ®é chÊt ph©n t¸n kh¸c nhau. Tèc ®é l¾ng cña nhò ®­îc tÝnh theo ph­¬ng tr×nh stocke Trong ®ã u : Tèc ®é l¾ng r: B¸n kÝnh giät nhò d1,d2 Tû träng cña ch¸t ph©n vµ m«i tr­êng ph©n t¸n h2 : §é nhít cña m«i tr­êng ph©n t¸n g: gia tèc träng tr­êng Tõ ph­¬ng tr×nh Stoke cã thÓ thÊy r»ng ®Ó lµm gi¶m qu¸ tr×nh l¾ng c¸c giät nhò, nhò t­¬ng ph¶i cã ph©n bè kÝch th­íc giät hÑp, kÝch th­íc cña c¸c giät nhá, hoÆc tû träng gi÷a c¸c pha t¹o nªn nhò t­¬ng ph¶i xÊp xØ nhau, ®iÒu nµy rÊt khã thùc hiÖn ®­îc trong mét sè tr­êng hîp cô thÓ. qu¸ tr×nh l¾ng ®äng cã thÓ trë l¹i d¹ng nhò t­¬ng ban ®Çu nhê t¸c dông khuÊy trén m¹nh. Qu¸ tr×nh ph¸ nhò hoµn toµn x¶y ra khi c¸c giät bitum kÕt hîp l¹i víi nhau thµnh c¸c giät bitum lín h¬n lµm gi¶m sè l­îng giät trong nhò t­¬ng. Qu¸ tr×nh kÕt hîp nµy x¶y ra liªn tôc, ®Õn mét lóc nµo ®ã nhò t­¬ng bÞ ph©n t¸ch thµnh hai qu¸ tr×nh riªng biÖt. Qu¸ tr×nh kÕt tô x¶y ra theo hai b­íc: Ban ®Çu c¸c giät nhò cã xu h­íng tËp hîp l¹i, t¹o thµnh mét tËp hîp giät. Trong mçi tËp hîp giät c¸c giät nhò tiÕp xóc trùc tiÕp víi nhau khi ph©n tö chÊt nhò ho¸ trªn bÒ mÆt giät nhò t­¬ng bÞ khö hÊp phô. Do ®ã mµ chóng kÕt hîp l¹i t¹o thµnh c¸c giät cã kÝch th­íc lín h¬n. Lóc nµy nhò t­¬ng bÞ l¾ng ®äng vµ ph©n t¸ch nhanh chãng. Nh­ vËy lùc hÊp thô cña chÊt nhò ho¸ ®èi víi pha ph©n t¸n cã vai trß rÊt quan träng trong qu¸ tr×nh æn ®Þnh nhò t­¬ng, ng¨n c¶n qu¸ tr×nh kÕt tô cña c¸c giät nhò l¹i víi nhau. IV.5. HiÖn t­îng bÞ ®¶o t­íng Sù ®¶o t­íng trong nhò t­¬ng lµ hiÖn t­îng lµ mét hiÖn t­îng phæ biÕn vèn tån t¹i l©u nay trong tÊt c¶ c¸c hÖ nhò. Khi ta ®­a chÊt nhò ho¸ vµo nhò t­¬ng, võa ®­a, võa khuÊy m¹nh mét l­îng thõa chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt sÏ cho nhò t­¬ng ng­îc l¹i víi nhò t­¬ng ban ®Çu. NghÜa lµ pha ph©n t¸n (bitum) lóc nµy ®· trë thµnh m«i tr­êng ph©n t¸n vµ ng­îc l¹i m«i tr­êng ph©n t¸n (n­íc) ®· trë thµnh pha ph©n t¸n. Ngoµi ra hiÖn t­îng ®¶o t­íng cßn x¶y ra do t¸c dông c¬ häc l©u dµi trong mét sè ®iÒu kiÖn nhÊt ®Þnh Khi quan s¸t b»ng kÝnh hiÓn vi ng­êi ta thÊy r»ng trong qu¸ tr×nh ®¶o t­íng sÏ b¾t ®Çu b»ng viÖc c¸c giät cña pha ph©n t¸n bÞ kÐo dµi ra, chuyÓn thµnh mµng, råi sau ®ã c¸c mµng míi ®­îc t¹o thµnh nµy bao bäc lÊy m«i tr­êng ph©n t¸n cña nhò t­¬ng ban ®Çu, dÇn dÇn ®· biÕn m«i tr­êng ph©n t¸n trá thµnh pha ph©n t¸n. Mét ®iÒu lý thó lµ do sù ph©n t¸n kh«ng ®ång ®Òu chÊt nhò ho¸ trong c¸c khu vùc nhá kh¸c nhau cña hÖ mµ trong sù ®¶o t­íng cã thÓ suÊt hiÖn c¸i gäi lµ ®a nhò t­¬ng, tøc lµ c¸c gÞot dÇu cña nhò t­¬ng dÇu / n­íc l¹i cã thÓ chøa nh÷ng giät n­íc v« cïng nhá trong nã. V. Nh÷ng chØ tiªu quan träng ®Ó ®¸nh gi¸ qu¸ tr×nh chÕ t¹o vµ kiÓm tra chÊt l­îng nhò t­¬ng bitum V.1. §é nhít cña nhò t­¬ng bitum §é nhít cña bitum lµ mét trong nh÷ng yÕu tè ¶nh h­ëng quan träng trong qu¸ tr×nh chÕ t¹o nhò t­¬ng bitum. YÕu tè tréi cña ®é nhít lµ ®é ®Ëm ®Æc cña pha bÞ ph©n t¸n. Mét sè t¸c gi¶ ®· ®­a ra mét sè ph­¬ng tr×nh ®Ó biÓu thÞ t­¬ng quan gi÷a ®é nhít vµ ®é ®Ëm ®Æc cu¶ pha ph©n t¸n. NhiÒu yÕu tè ®· ¶nh h­ëng ®Õn ®é nhít. §Æc biÖt ph¶i kÓ ®Õn tÝnh chÊt cña cña pha bÞ ph©n t¸n: Lai nguyªn cña nhùa Bitum, lo¹i Bitum( ®é kim lón ), cã hay kh«ng cã chÊt pha láng ( dÇu ho¶, dÇu pha lo·ng ). TÝnh chÊt cña pha liªn tôc, lo¹i vµ sè l­îng cña chÊt ho¹t tÝnh bÒ mÆt. Sù ph©n bè kÕt cì h¹t : TÇm vãc cña c¸c tiÓu cÇu, ph­¬ng ph¸p chÕ t¹o ( ThiÕt bÞ ph©n t¸n c¬ häc ). §é nhít cña nhò t­¬ng bitum ®­îc x¸c ®Þnh b»ng nhít kÕ kü thuËt. §é nhít ®Æc tr­ng cho kh¶ n¨ng dïng nhò t­¬ng bitum ë nh÷ng mÆt ®­êng kh¸c nhau. TÝnh chÊt nµy c¬ b¶n phô thuéc vµo nång ®é chÊt kÕt dÝnh trong nhò t­¬ng. Hµm l­îng bitum cµng lín th× ®é nhít cu¶ nhò t­¬ng cµng cao vµ t¨ng theo hµm sè mò. VÝ dô víi nh÷ng nhò t­¬ng chøa l­îng chÊt kÕt dÝnh bitum trong kho¶ng 50-65% th× ®é nhít t¨ng kh«ng lín khi t¨ng nång ®é bitum. Ng­îc l¹i khi hµm l­îng Bitum lín h¬n 65% th× chØ cÇn thay ®æi mét l­îng nhá bitum còng lµm thay ®æi ®¸ng kÓ ®é nhít cña nhò t­¬ng(h×nh 1.4). H×nh 1.4: §å thÞ biÓu diÔn sù phô thuéc cña ®é nhít vµo l­îng bitum §é nhít cña nhò t­¬ng thay ®æi theo nhiÖt ®é. HiÖn t­îng nµy gäi lµ sù mÉn c¶m víi nhiÖt ®é. §èi víi mäi lo¹i chÊt kÕt dÝnh trong ®ã kÓ c¶ nhò t­¬ng bitum, sù mÉn c¶m víi nhiÖt ®é kh«ng ph¶i lóc nµo còng nh­ nhau, ë nhiÖt ®é nµo còng thÕ. Nãi mét c¸ch kh¸c gi¸ trÞ cña ®¹o hµm ë t¹i mét ®iÓm nµo ®ã trªn ®­êng cong quan hÖ gi÷a ®é nhít vµ nhiÖt ®é phô thuéc vµo gÝa trÞ cña nhiÖt ®é t¹i ®iÓm ®ã. Thùc vËy trªn mét kho¶ng hÑp nhiÖt ®é, cã thÓ viÕt ph­¬ng tr×nh cña sù mÉn c¶m víi nhiÖt ®é nh­ sau: logh = a.u + b (I-1) trong ®ã : h lµ ®é nhít (0E); u lµ nhiÖt ®é (0C) a vµ b lµ nh÷ng h»ng sè phô thuéc vµo tÝnh ch©t nhò t­¬ng. khi dïng nguéi th× ®é nhít cña nhò t­¬ng kh«ng ®­îc thay ®æi qu¸ 30% nÕu nhiÖt ®é h¹ xuèng 20-100C hoÆc t¨ng lªn tõ 20-400C h10C - h20C < h h20C - h20C < h §iÒu kiÖn c«ng nghÖ còng ¶nh h­ëng ®Õn ®é nhít cña nhò t­¬ng nhò t­¬ng bitum . Sù thay ®æi vËn tèc dßng vµo thïng khuÊy sÏ lµm thay ®æi sù ph©n bè kÝch th­íc h¹t nhò t­¬ng, nÕu thµnh phÇn cña bitum kh«ng v­ît qu¸ 65% vÒ khèi l­îng th× ®é nhít cña nhò t­¬ng bitum Ýt phô thuéc vµo vËn tèc dßng, nh­ng khi thµnh phÇn cña bitum kh«ng v­ît qu¸ 65% vÒ khèi l­îng th× ®é nhít cña nhò t­¬ng Ýt phô thuéc vµo vËn tèc dßng, nh­ng khi thµnh phÇn cña bitum v­ît qu¸ 65% vÒ khèi l­îng th× sÏ lµm thay ®æi sù ph©n bè kÝch th­íc h¹t vµ do ®ã lµm thay ®æi ®¸ng kÓ ®é nhít cña nhò t­¬ng bitum(h×nh 1.5) H×nh 1.5: §å thÞ biÓu diÔn sù phô thuéc cña ®é nhít vµo l­u l­îng dßng vµo Mét yÕu tè còng rÊt quan träng t¸c ®éng ®Õn ®é nhít cña nhò t­¬ng bitum lµ ®é nhít cña bitum. NÕu ®é nhít cña bitum trong thïng khuÊy thÊp th× kÝch th­íc h¹t cña nhò t­¬ng sÏ gi¶m ®i vµ cã khuynh h­íng lµm t¨ng ®é nhít cña nhò t­¬ng. §iÒu nµy cã thÓ kh¾c phôc b»ng c¸ch thªm vµo nã mét l­îng nhá (2-4% khèi l­îng) dung m«i (th­êng lµ dÇu ho¶ ) ®Ó pha lo·ng bitum V.2 . §é æn ®Þnh cña nhò t­¬ng bitum trong qu¸ tr×nh l­u gi÷ , b¶o qu¶n Nhò t­¬ng nhùa bitum còng tu©n theo nh÷ng qui ®Þnh chung cho mäi lo¹i nhò t­¬ng. B¶n chÊt cña nhò t­¬ng lµ hÖ ph©n t¸n pha láng, kh«ng æn ®Þnh vÒ nhiÖt ®éng lùc häc. Sù æn ®Þnh nµy b¾t nguån tõ xu h­íng cña hÖ thèng, theo thêi gian gi¶m bít n¨ng l­îng bÒ mÆt tù do, biÓu hiÖn trong thùc tÕ b»ng sù gi¶m dÇn bÒ mÆt tiÕp gi¸p gi÷a nhùa bitum vµ alkyletanolamin lµm chÊt nhò hãa. Giai ®o¹n cuèi cïng cña sù biÓu diÔn nµy lµ sù ph©n chia c¸c thµnh phÇn hai pha riªng biÖt kh«ng hoµ tan ®­îc vµo nhau. DÊu hiÖu ®Çu tiªn lµ hiÖn t­îng l¾ng xuèng: Pha bÞ ph©n t¸n hoÆc lµ bÞ tËp hîp ë phÝa duíi hoÆc næi lªn thµnh kem d¹ng bät, yÕu tè quyÕt ®Þnh cña hiÖn t­îng nµy lµ sù chªnh lÖch tØ träng cña hai pha vµ tèc ®é ch×m l¾ng tu©n theo ®Þnh luËt Stokes. Giai ®o¹n tiÕp theo lµ giai ®o¹n kÕt tña: §©y lµ mét tr¹ng th¸i cã thÓ ®¶o ng­îc l¹i v× mét tiÓu cÇu vÉn ®­îc gi÷ ®­îc mµng b¶o vÖ cña chÊt ho¹t tÝnh bÒ mÆt. Giai ®o¹n cuèi cïng lµ c¸c tiÓu cÇu trén l¹i víi nhau v× sù ph¸ vì c¸c mµng b¶o vÖ cña chÊt ho¹t tÝnh bÒ mÆt, lóc nµy kh«ng thÓ ®¶o ng­îc ®­îc. Qu¸ tr×nh nµy gièng qu¸ tr×nh l¾ng keo trong c¸c dung dÞch keo. Mét sè yÕu tè ¶nh h­ëng quyÕt ®Þnh ®Õn ®é æn ®Þnh khi l­u tr÷ lµ thµnh phÇn h¹t cña nhò t­¬ng vµ thµnh phÇn h¹t nµy b¶n th©n l¹i phô thuéc vµo nhiÒu thuéc tÝnh sè : TÝnh chÊt vµ sè l­îng nhò ho¸, ®é pH cña pha “n­íc”, lai nguyªn vµ lo¹i nhùa bitum, nhiÖt ®é cña mçi pha, ®Æc biÖt lµ nhiÖt ®é cña nhùa bitum khi chÕ t¹o nhò t­¬ng bitum, kiÓu vµ lo¹i s¶n xuÊt nhò t­¬ng bitum. V.3. Tèc ®é ph©n t¸ch vµ hiÖu sè Zeta + TÝnh æn ®Þnh cña nhò t­¬ng nhùa bitum ®èi víi ®¸ lµ mét tÝnh chÊt c¬ b¶n cã nhiÒu c«ng tr×nh ®­îc c«ng bè : Y.BELLANGER vµo n¨m 1953, J.C.Vogt vµo n¨m 1964, M Bossel vµ C.Chambu vµo n¨m 1984, vµ ®­îc gi¶i thÝch b»ng nhiÒu lý thuyÕt khoa häc. + HiÖn t­îng ph©n t¸ch : §©y lµ sù x¶y ra c¸c qu¸ tr×nh nèi tiÕp: L¾ng biÓu thÞ b»ng sù ch×m l¾ng, hoÆc næi lªn thµnh kem. KÕt tña biÓu sù xÝch l¹i gÇn nhau cña c¸c tiÓu cÇu nhùa lµ ph©n t¸n, Thµnh mét hÖ thèng hë hoÆc mét sè hÖ thèng láng dÎo. §«ng ®Æc: Còng cã mét h×nh thøc biÓu thÞ nh­ trªn nh­ng ®Ëm h¬n. Kh¸c víi giai ®o¹n kÕt tña nã h×nh thµnh ra mét sù trén l¹i vµ cã mét khèi ®«ng ®Æc t¸ch h¼n ra. + Ninh kÕt : Lµ hiÖn t­îng x¶y ra khi nhò t­¬ng tiÕp xóc víi mÆt ®¸. Qu¸ tr×nh nµy b¾t ®Çu b»ng hiÖn t­îng nhò t­¬ng bÞ ph©n t¸ch vµ n­íc ch¶y ®i. + Mµng nhùa trë nªn cã hiÖu lùc : §©y lµ sù tiÕp nèi vµ sù kÕt thóc cña hiÖn t­îng ninh kÕt trªn nµy. Mµng nhùa trë nªn cã hiÖu lùc khi nhùa ®· t¸ch ra khái n­íc vµ chØ cßn l¹i mét bé phËn dÔ bay h¬i cña lo¹i dÇu tr­íc ®· dïng ®Ó pha lo·ng nhùa bitum dïng lµm nguyªn liÖu s¶n xuÊt nhò t­¬ng. + HiÖu sè Zeta : Lý thuyÕt cña sù t¹o nªn nhò t­¬ng ®ßi hái r»ng c¸c tiÓu cÇu nhùa bitum ph¶i bao quanh hai vßng ¶nh h­ëng, hay cßn gäi lµ mét líp kÐp bao gåm : Mét vïng t¸c ®éng cña lùc hót ph©n tö, ®©y lµ phÇn cè ®Þnh dÝnh b¸m chÆt vµo nhùa vµ mét vïng kh«ng râ rµng søc ®Èy tÜnh ®iÖn nµy mµ c¸c tiÓu cÇu cã thÓ di ®éng dÔ dµng trong mét m«i tr­êng ®iÖn lùc. Cã mét hiÖu thÕ gi÷a bÒ mÆt ng¨n c¸ch phÇn ®éng vµ phÇn tÜnh víi phÇn chÊt láng, ®©y lµ hiÖu ®iÖn thÕ Zeta rÊt hÊp dÉn trong viÖc nghiªn cøu vÒ hiÖu chØnh c¸c c«ng thøc chÕ t¹o nhò t­¬ng. V.4. TÝnh b¸m dÝnh TÝnh b¸m dÝnh cña nhò t­¬ng bitum còng lµ mét ®Ò tµi nghiªn cøu träng t©m cña nhiÒu t¸c gi¶, ch­a cã mét lý thuyÕt nµo tá ra lµ hoµn toµn tèi ­u, v× cã rÊt nhiÒu yÕu tè ¶nh h­ëng ®Õn tÝnh chÊt nµy nh­ : Mèi liªn quan gi÷a nhùa vµ ®¸, ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é vµ ®é nhít, ®é Èm cã kh«ng khÝ xung quanh vµ ®é Èm cña mÆt ®Êt ®¸, bôi… Khi mÆt ®¸ mang ®iÖn tÝch d­¬ng (®¸ v«i, ®¸ bazan,..) + Ph¶n øng gi÷a bÒ mÆt ®¸ v«i vµ c¸c chÊt tan trong nhò t­¬ng, kÕt tña h×nh thµnh mét chÊt amin cacbonat kh«ng hoµ tan sÏ g©y dÝnh b¸m gi÷a bÒ mÆt nhùa vµ mÆt ®¸. + MÆt ®¸ hót c¸c tiÓu cÇu nhùa bitum mang ®iªn tÝch ©m vµ h×nh thµnh mét lo¹i xµ phßng canxi kh«ng hoµ tan g©y b¸m dÝnh. Khi mÆt ®¸ mang ®iÖn tÝch ©m (®¸ silic, quarzit, granit, porphya): + MÆt ®¸ hót c¸c tiÓu cÇu nhùa mang ®iÖn tÝch d­¬ng vµ h×nh thµnh mét amin silicat kh«ng hoµ tan g©y b¸m dÝnh. kh«ng cã lùc hót nµo, vµ còng kh«ng cã ph¶n øng nµo, kh«ng cã dÝnh b¸m (tr­êng hîp nhò t­¬ng anion), V.5. TÝnh ®ång nhÊt TÝnh ®ång nhÊt cña nhò t­¬ng bitum ®­îc ®Æc tr­ng b»ng hµm l­îng giät chÊt kÕt dÝnh cã kÝch th­íc nhá, x¸c ®Þnh b»ng hµm l­îng nhò t­¬ng lät qua sµng, cã kÝch th­íc lç sµng b»ng 0,14 mm. Khi ®ã l­îng sãt l¹i trªn sµng kh«ng ®­îc v­ît qu¸ 0,5% träng l­îng. Nhò t­¬ng kh«ng ®ång nhÊt sÏ g©y trë ng¹i cho qu¸ tr×nh thi c«ng, ®ång thêi cßn ®Èy nhanh qu¸ tr×nh kÕt tô sa l¾ng , g©y hiÖn t­îng ph¸ nhò. VI. Lùa chän chÊt nhò ho¸ Trong qu¸ tr×nh chÕ t¹o nhò t­¬ng lu«n cã sù t¹o thµnh c¶ hai d¹ng nhò t­¬ng dÇu- n­íc vµ n­íc dÇu. ChØ do sù bÒn v÷ng cao mµ mét trong hai nhò t­¬ng míi cã thÓ tån t¹i, ®ã lµ nhò t­¬ng øng víi b¶n chÊt chÊt nhò ho¸ ®em dïng. Nh­ vËy viÖc lùa chän chÊt nhò ho¸ lµ hÕt søc quan träng, nã quyÕt ®Þnh phÈm chÊt vµ tÝnh hiÖu qu¶ cña nhò t­¬ng chÕ t¹o sau nµy. §Ó cho sù hÊp phô c¸c ion h÷u c¬ x¶y ra ®­îc tèt th× ion ph¶i kh¸ ho¹t ®éng bÒ mÆt vµ cã m¹ch hydrocacbon t­¬ng ®èi dµi, sè C tõ 17-22. §ã ph¶i lµ c¸c hîp chÊt cao ph©n tö hay c¸c oligome. Tuy nhiªn c¸c chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt qu¸ m¹nh còng kh«ng ph¶i lµ chÊt nhò ho¸ tèt, mét chÊt nhò ho¸ tèt th× ph¶i cã ®é t¹o bät t­¬ng ®èi th«i vµ cã kÝch th­íc nhá. C¸c chÊt nhò ho¸ chØ cã t¸c dông ng¨n c¶n sù kÕt dÝnh gi÷a c¸c h¹t khi nã cã mÆt trªn bÒ mÆt c¸c h¹t, nghÜa lµ nã tan tèt trong m«i tr­êng ph©n t¸n nh­ng l¹i kh«ng tan trong pha ph©n t¸n. §iÒu nµy ®­îc ®¶m b¶o nhê sù c©n b»ng gi÷a phÇn ph©n cùc vµ kh«ng ph©n cùc cña chÊt nhò ho¸ (HLB). C¸c chÊt nhò ho¸ mµ trong ph©n tö cña chóng cã phÇn ph©n cùc cã t¸c dông tréi h¬n phÇn kh«ng ph©n cùc sÏ cã xu h­íng t¹o nªn nhò t­¬ng lo¹i dÇu – n­íc.Thuéc lo¹i nµy cã c¸c hîp chÊt amin, c¸c alcol hay c¸c muèi kim lo¹i kiÒm cña c¸c axit bÐo, c¸c muèi sufonat… Ng­îc l¹i ph©n tö cña chÊt nhò ho¸ cã phÇn kh«ng ph©n cùc t¸c dông tréi h¬n phÇn cã cùc th× xu h­íng t¹o ra nhò t­¬ng lo¹i n­íc –dÇu. Ph­¬ng ph¸p tÝnh HLB lÇn ®Çu tiªn ®­îc Griffin nghiªn cøu vµ ¸p dông. PhÇn lín c¸c ph­¬ng ph¸p tÝnh HLB hiÖn nay ®Òu dùa trªn c¬ së cña ph­¬ng ph¸p nµy. B¶ng sau lµ c¸c kho¶ng HLB thÝch hîp cho tõng hÖ Kho¶ng HLB øng dông 4-6 ChÊt nhò ho¸ dÇu / n­íc 7-9 T¸c nh©n thÊm ­ít 8-18 ChÊt nhò ho¸ n­íc / dÇu 13-15 ChÊt tÈy röa 15-18 ChÊt hoµ tan Nh­ vËy chØ sè HLB trong kho¶ng 4-6 lµ phï hîp ®Ó chÕ t¹o nhò t­¬ng dÇu/ n­íc. C¸c hîp chÊt cã chØ sè HLB n»m ngoµi kho¶ng mÆc dï cã tÝnh chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt nh­ng kh«ng ®­îc sö dông lµm chÊt nhò ho¸ dÇu /n­íc . C¸c ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh HLB dùa trªn nhiÒu qu¸ tr×nh thùc nghiÖm. §èi víi phÇn lín c¸c este bÐo, HLB ®­îc tÝnh nh­ sau: HLB = 20(1-S/A) (I.2.1) ë ®©y S lµ chØ sè xµ phßng ho¸, A lµ chØ sè axit cña axit. vÝ dô: ®èi víi glyxerin monosterat cã S =161 vµ A=198 tõ ph­¬ng tr×nh trªn ta tÝnh ®­îc HLB=3,8. Cã rÊt nhiÒu este, thËt khã ®Ó x¸c ®Þnh chÝnh x¸c chØ sè xµ phßng ho¸, vÝ dô c¸c este cã m¹ch dµi nh­ s¸p, lanolin. Do vËy giffin ®¨ ®­a ra c«ng thøc: HLB = ( E+P )/5 (I.22) E: Nång ®é phÇn tr¨m khèi l­îng cña nhãm oxietylen , p lµ nång ®é phÇn tr¨m khèi l­îng cña nhãm r­îu. C¸c ph­¬ng tr×nh nµy kh«ng thÓ sö dông cho c¸c chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt kh«ng ion bao gåm oxit butylen, nit¬, l­u huúnh …Trong c¸c tr­êng hîp nµy ph¶i dïng ph­¬ng ph¸p thùc nghiÖm. §é æn ®Þnh cña nhò t­¬ng liªn quan ®Õn ®é ph©n t¸n gi÷a c¸c pha trong nhò t­¬ng. Kh«ng thÓ chØ sö dông chØ sè HLB ®Ó ®¸nh gi¸ ®é æn ®Þnh cña nhò t­¬ng. ViÖc x¸c ®Þnh c¸c gi¸ trÞ HLB cã ý nghÜa h¬n khi ®Æt nã trong mèi quan hÖ víi c¸c yÕu tè kh¸c nh­ tÝnh chÊt cña chÊt nhò ho¸, cÊu tróc cña ph©n tö chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt. §èi víi chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt cã cÊu tróc x¸c ®Þnh, cã thÓ x¸c ®Þnh HLB nh­ sau: HLB = 7 + S( sè nhãm ­a n­íc ) - S(sè nhãm kþ n­íc ) S(sè nhãm kÞ n­íc ) th­êng b»ng 0,475n, n lµ sè nhãm –CH2- §é æn ®Þnh cña nhò t­¬ng liªn quan ®Õn ®é ph©n t¸n gi÷a c¸c pha trong nhò t­¬ng. VII.C«ng nghÖ chÕ t¹o nhò t­¬ng VII.1. Qui tr×nh chÕ t¹o nhò t­¬ng bitum Asphan ChÊt pha lo·ng ChÊt nhò ho¸ N­íc Pha ph©n t¸n Pha liªn tôc M¸y khuÊy Nhò T­¬ng VII.2. VÊn ®Ò chän chÊt nhò ho¸ cho phï hîp. Trªn thÕ giíi vÊn ®Ò lùa chän chÊt._.u suÊt ph¶n øng theo thêi gian Tõ b¶ng 14 vµ ®å thÞ h×nh14 ta nhËn thÊy: + Thêi gian tèi ­u ®Ó ®¹t ®­îc hiÖu suÊt cao nhÊt lµ 90 phót. NÕu thêi gian lín h¬n hoÆc nhá h¬n ®Òu kh«ng tèt cho qu¸ tr×nh thuû ph©n dÇu.Do nÕu thêi gian ph¶n øng nhá qu¸ th× ph¶n øng thuû ph©n ch­a diÔn ra ®Õn cïng nªn hiÖu suÊt sÏ thÊp cßn nÕu thêi gian dµi qu¸ th× cã thÓ dÉn ®Õn c¸c ph¶n øng phô do c¸c thµnh phÇn trong dÇu thùc vËt ®Òu lµ chÊt cao ph©n tö dÔ bÞ ph©n huû d­íi nh÷ng t¸c ®éng l©u dµi cña nhiÖt. H¬n n÷a khi ph¶n øng ®· ®¹t hiÖu suÊt cao, kÐo dµi chØ lµm l·ng phÝ thêi gian mµ th«i. + Thêi gian t¨ng dÇn tõ thÊp ®Õn thêi gian tèi ­u lµ 90 phót th× hiÖu suÊt axit Linoleic t¨ng, nh­ng khi thêi gian v­ît qu¸ 90 phót th× hiÖu suÊt l¹i cã xu h­íng gi¶m dÇn, tuy nhiªn l­îng gi¶m lµ t­¬ng ®èi thÊp. Khi thêi gian ph¶n øng cßn ng¾n th× c¸c chÊt tham gia ph¶n øng ë thÓ láng. Khi thêi gian t¨ng lªn th× s¶n phÈm t¹o thµnh bÞ qu¸nh l¹i, ®ã chÝnh lµ xµ phßng. Do vËy, ta ph¶i t¨ng c­êng tèc ®é khuÊy trén. I.2.4.KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña l­îng KOH L­îng dÇu = 30(g), T0= 850C, t = 90(phót) B¶ng 15 : KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña l­îng KOH ®Õn qu¸ tr×nh thuû ph©n L­îng KOH(g) Khèi l­îng axÝt Linoleic (g) §é chuyÓn ho¸(g) HiÖu suÊt (%) 17 19,90 80.22% 66,34% 18 22,82 88,75% 76.07% 19 27,50 96,72% 91,67% 20 27,00 92,43% 90,02% 21 26,61 90,02% 88,7% H×nh 15 . §å thÞ biÓu diÔn sù phô thuéc cña hiÖu suÊt qu¸ tr×nh thuû ph©n vµo l­îng KOH Tõ b¶ng kÕt qu¶ 15 vµ ®å thÞ h×nh vÏ 15 ta nhËn thÊy + Dung dÞch KOH lµ mét trong hai chÊt tham gia ph¶n øng nªn nã cã ¶nh h­ëng trùc tiÕp ®Õn ph¶n øng xµ phßng ho¸. L­îng dung dÞch KOH ®­îc x¸c ®Þnh dùa vµo trÞ sè xµ phßng ho¸ cña dÇu H­íng D­¬ng. L­îng dÇu cµng t¨ng th× l­îng dung dÞch KOH còng ph¶i t¨ng + §èi víi thÝ nghiÖm nµy, ta sö dông 30g dÇu nªn l­îng dung dÞch KOH cÇn dïng lµ 19g. NÕu l­îng KOH Ýt h¬n 19g th× ph¶n øng sÏ kh«ng x¶y ra hoµn toµn dÉn ®Õn hiÖu suÊt axit thu ®­îc thÊp. Cßn nÕu ta dïng qu¸ d­ KOH th× hiÖu suÊt còng kh«ng t¨ng, mÆt kh¸c cßn ¶nh h­ëng xÊu ®Õn chÊt l­îng axit Linoleic thu ®­îc. + Tõ ®å thÞ h×nh vÏ ta còng nhËn thÊy râ nhËn xÐt trªn khi l­îng KOH t¨ng lªn th× hiÖu suÊt thu håi s¶n phÈm còng t¨ng ®Õn khi l­îng KOH =19g lµ cùc ®¹i, sau ®ã l¹i cã xu h­íng gi¶m. II. kÕt qu¶ tæng hîp chÊt nhò ho¸ KÕt qu¶ kh¶o s¸t ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é L­îng axÝt bÐo = 150(g), l­îng diethanolamin = 65(g) B¶ng 16: KÕt qu¶ kh¶o s¸t ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é ®Õn ®é chuyÓn ho¸ cña axÝt oleic. To T 1000C 1200C 1300C 1400C 1h 16,73% 20,81% 29% 57% 2h 25,83% 31,32% 48,6% 79,43% 3h 30,08% 37,5% 61,43% 92,0% 4h 31,19% 54% 77,44% 95,5% 5h 43% 70,01% 90,52% 99,99% H×nh 16: §å thÞ biÓu diÔn sù phô thuéc cu¶ ®é chuyÓn ho¸ cña axÝt oleic theo thêi gian ë c¸c nhiÖt ®é kh¸c nhau,(­)1000C; (¡)1200C; ()130C; (—)1400C B¶ng 17. KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é ®Õn ®é chuyÓn ho¸ cña axit lin«leic To T 1000C 1200C 1300C 1400C 1h 17,27% 23,55% 31,2% 56,72% 2h 24,67% 32,71% 51,11% 81,11% 3h 33,72% 41,22% 62,82% 92,01% 4h 41,28% 55,66% 77,14% 96,36% 5h 55,24% 71,11% 91,27% 99,9% H×nh 17: §å thÞ biÓu diÔn sù phô thuéc cu¶ ®é chuyÓn ho¸ cña axÝt lin«lªic theo thêi gian ë c¸c nhiÖt ®é kh¸c nhau,(­)1000C; (¡)1200C; ()130C; (—)1400C Tõ c¸c b¶ng 16,17 vµ ®å thÞ h×nh vÏ 16,17 trªn ta nhËn thÊy : + §é chuyÓn ho¸ cña axÝt bÐo phô thuéc rÊt nhiÒu vµo nhiÖt ®é vµ thêi gian ph¶n øng. TiÕn hµnh víi nhiÖt ®é ph¶n øng tõ 1000C ®Õn 1400C trong thêi gian 5 giê ta thÊy khi nhiÖt ®é vµ thêi gian t¨ng th× ®é chuyÓn ho¸ còng t¨ng lªn. + ë nhiÖt ®é 1000C th× tèc ®é ph¶n øng cßn chËm nªn ®é chuyÓn ho¸ cña axit cßn kh¸ thÊp, m·i ®Õn 5 h còng chØ ®¹t x%=55,24% víi axÝt linoleic vµ 43% ®èi víi axÝt oleic, do ®o nhiÖt ®é nµy kh«ng thÝch hîp. + ë nhiÖt ®é 1200C th× ®é chuyÓn ho¸ cña axit linoleic ®· b¾t ®Çu t¨ng cao, ®Õn mÉu 5 ®¹t ®­îc x%=71,11% víi axÝt linoleic vµ 70.01% víi axÝt linoleic. Mµu s¾c cña chÊt nhò ho¸ còng kh¸ ®Ñp, cã thÓ dïng lµm mµu th­¬ng m¹i hay øng dông víi nh÷ng s¶n phÈm yªu cÇu mÉu m· ®Ñp. + ë nhiÖt ®é 1300C th× ®é chuyÓn ho¸ ®· t¨ng lªn rÊt nhiÒu theo thêi gian vµ ®Õn mÉu 5 giê ®é chuyÓn ho¸ cña axit linoleic ®· ®¹t x=91,27% vµ ®é chuyÓn ho¸ cña axÝt oleic ®¹t 90,02%. Mµu s¾c s¶n phÈm vÉn cßn kh¸ ®Ñp nh­ng ®· b¾t ®Çu chuyÓn sang xanh. + §Õn 1400C, do nhiÖt ®é ph¶n øng lóc nµy rÊt cao cho nªn tèc ®é ph¶n øng gi÷a axÝt bÐo vµ diethanolamin t¨ng lªn rÊt nhiÒu lµm cho ®é chuyÓn ho¸ t¨ng lªn rÊt nhanh theo thêi gian, ngay 1 giê ph¶n øng ®é chuyÓn ho¸ cña axÝt linoleic ®· lµ 56,72%, cña axÝt oleic lµ 57% vµ sau 5 giê ph¶n øng axÝt bÐo ®· chuyÓn ho¸ gÇn hÕt, ®é chuyÓn ho¸ tíi h¬n 99%. III. giai ®o¹n chÕ t¹o nhò t­¬ng bitum III.1. KÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña chÊt nhò ho¸ ®Õn qu¸ tr×nh t¹o nhò t­¬ng bitum III.1.1 KÕt qu¶ chän lo¹i nhò B¶ng 18: KÕt qu¶ nghiªn cøu ®é æn ®èi víi mÉu nhò gèc axÝt oleic M©ò L­îng chÊt nhò ho¸ L­îng bitum L­îng n­íc NhiÖt ®é n­íc NhiÖt ®é bitum Thêi gian khuÊy Thêi gian sa l¾ng YÕu x%=35% 5g 50g 40g 900C 140oC 40phót 10 ngµy Trung b×nh x%=60% 5g 50g 40g 900C 140oC 40phót 17 ngµy Cao x%=99% 5g 50g 40g 900C 140oC 40phót 31ngµy B¶ng 19: KÕt qu¶ nghiªn cøu ®é æn ®Þnh víi mÉu nhò gèc axÝt lin«leic M©ò L­îng chÊt nhò ho¸ L­îng bitum L­îng n­íc NhiÖt ®é n­íc NhiÖt ®é bitum Thêi gian khuÊy Thêi gian sa l¾ng YÕu x%=35% 5g 50g 40g 900C 140oC 40phót 7 ngµy Trung b×nh x%=60% 5g 50g 40g 900C 140oC 40phót 15 ngµy Tèt x%=99% 5g 50g 40g 900C 140oC 40phót 27 ngµy Tõ c¸c b¶ng 18 vµ 19 cã thÓ thÊy r»ng: TÊt c¶ c¸c mÉu chÊt nhò ho¸ cña chóng ta ®· tæng hîp ra ®Òu cã kh¶ n¨ng t¹o nhò t­¬ng bitum. Khi ®é chuyÓn ho¸ cña axit trong ph¶n øng tæng hîp chÊt nhò ho¸ cµng cao, tøc lµ l­îng akyldiethanolamin t¹o ra cµng nhiÒu, th× hiÖu qu¶ t¹o nhò t­¬ng bitum cµng tèt, ®é bÒn cña nhò cµng ®­îc l©u. C¶ hai lo¹i nhò ®­îc tæng hîp tõ axit oleic vµ linoleic ®Òu cã t¸c dông lµm chÊt nhò ho¸ rÊt tèt, mÉu nhò tæng hîp tõ axit oleic cã phÇn tèt h¬n chót Ýt Nh­ vËy cuèi cïng ta sÏ chän lo¹i mÉu nhò ®­îc tæng hîp tõ axit oleic hoÆc axit linoleic, hoÆc cã thÓ dïng kÕt hîp c¶ hai axit mµ trong ph¶n øng t¹o chÊt nhò ho¸ §é chuyÓn ho¸ cña axit lµ cao. III.1.2. KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt nhò ho¸ B¶ng 20: KÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña hµm l­îng nhò ®Õn ®é æn ®Þnh cña nhò t­¬ng Bitum M©ò L­îng chÊt nhò ho¸ L­îng bitum L­îng n­íc NhiÖt ®é n­íc NhiÖt ®é bitum Thêi gian khuÊy Thêi gian sa l¾ng M1 0,5g 50g 40g 900C 140oC 40phót Kh«ng t¹o nhò M2 1g 50g 40g 900C 140oC 40phót Kh«ng t¹o nhò M3 1,5g 50g 40g 900C 140oC 40phót Kh«ng t¹o nhò M4 2g 50g 40g 900C 140oC 40phót 3 ngµy M5 2,5g 50g 40g 900C 1400C 40phót 5 ngµy M6 3g 50g 40g 900C 140oC 40phót 8 ngµy M7 3,5 50g 40g 900C 140oC 40phót 12ngµy M8 4g 50g 40g 900C 140oC 40phót 17ngµy M9 4,5g 50g 40g 900C 140oC 40phót 21ngµy M10 5g 50g 40g 900C 140oC 40phót 31ngµy M11 5,5g 50g 40g 900C 140oC 40phót 27ngµy M12 6g 50g 40g 900C 140oC 40phót 22ngµy M13 6,5g 50g 40g 900C 1400C 40phót 15ngµy M14 7g 50g 40g 900C 1400C 40phót 10ngµy M15 8g 50g 40g 900C 1400C 40phót kÐm H×nh 20: §å thÞ biÓu diÔn sù phô thuéc cña thêi gian sa l¾ng cña nhò t­¬ng bitum vµo l­îng chÊt nhò ho¸ Bªn c¹nh ®ã dïng kÝnh hiÓn vi ®o , ta cã b¶ng gi¸ trÞ vÒ ®­êng kÝnh c¸c h¹t nhò nh­ sau B¶ng 20: KÕt qu¶ ®o kÝch th­íc h¹t cña c¸c mÉu nhò t­¬ng bitum cã hµm l­îng chÊt nhò ho¸ kh¸c nhau MÉu KÝch th­íc h¹t Ph©n bè tËp hîp h¹t M1 Kh«ng t¹o nhò Kh«ng t¹o nhò M2 Kh«ng t¹o nhò Kh«ng t¹o nhò M3 Kh«ng t¹o nhò Kh«ng t¹o nhò M4 13m H¹t cßn lín , ph©n bè h¹t ch­a ®­îc ®Òu l¾m M5 11m H¹t cßn to, ph©n bè tËp hîp h¹t ®· ®Òu h¬n M5 10m H¹t ®· nhá, ph©n bè tËp hîp h¹t ®Òu h¬n M7 10m H¹t ®· nhá, ph©n bè tËp hîp h¹t ®Òu h¬n M8 9m H¹t ®· nhá, ph©n bè tËp hîp h¹t ®Òu h¬n nhiÒu M9 8m H¹t kh¸ nhá, ph©n bè tËp hîp h¹t ®Òu h¬n nhiÒu M10 4m H¹t rÊt nhá, ph©n bè tËp hîp h¹t rÊt ®ång ®Òu M11 5m H¹t rÊt nhá, ph©n bè tËp hîp h¹t ®ång ®Òu M12 7m H¹t nhá, ph©n bè tËp hîp h¹t kh¸ ®ång ®Òu M13 10m H¹t to, ph©n bè h¹t tËp hîp h¹t kh«ng ®Òu l¾m M14 13m H¹t kh¸ to, ph©n bè tËp hîp h¹t kh«ng ®Òu l¾m M15 15m H¹t to qu¸, ph©n bè tËp hîp h¹t kh«ng ®Òu l¾m H×nh 21: §å thÞ biÓu diÔn sù phô thuéc cña kÝch th­íc h¹t nhò t­¬ng bitum vµo hµm l­îng chÊt nhò ho¸ Tõ c¸c b¶ng sè liÖu 20,21 vµ c¸c ®å thÞ h×nh vÏ 20,21 ta thÊy: + Hµm l­îng chÊt nhò ho¸ ë trong kho¶ng tõ 2g – 7g th× nhò t­¬ng bitum t¹o thµnh lµ tèt nhÊt, cã ®é bÒn, ®é æn ®Þnh cao nhÊt, kÝch th­íc h¹t bÐ vÇ ph©n bè tËp hîp kh¸ ®Òu do hµm l­îng chÊt nhò ho¸ lóc nµy võa ®ñ ®Ó bao quanh c¸c giät bitum ng¨n c¶n sù kÕt l¾ng cña c¸c giät bitum. + C¸c gi¸ trÞ n»m ngoµi kho¶ng trªn ®Òu cho kÕt qña kh«ng tèt, ®é bÒn kÐm, kÝch th­íc h¹t lín vµ ph©n bè kh«ng ®Òu. Do nÕu Ýt chÊt nhò ho¸ qu¸ th× kh«ng ®ñ ®Ó bao quanh c¸c giät bitum nªn c¸c giät bitum võa bÞ c¾t bëi c¸nh khuÊy l¹i kÕt tô víi nhau ngay kh«ng thÓ t¹o thµnh nhò t­¬ng ®­îc, cßn nÕu l­îng nhò t­¬ng mµ nhiÒu qu¸ th× l¹i g©y ra hiÖn t­îng ®¶o t­íng nhò t­¬ng bitum.Tøc lµ lóc nµy pha ph©n t¸n(bitum) ®· trë thµnh m«i tr­êng ph©n t¸n cßn pha liªn tôc(n­íc) th× l¹i trë thµnh pha ph©n t¸n. + L­îng chÊt nhò ho¸ tèi ­u lµ 5g. Khi ®ã kÝch th­íc h¹t nhá nhÊt (4m), thêi gian xa l¾ng dµi nhÊt (31 ngµy). Tuy vËy ta vÉn cã thÓ gi¶m hµm l­îng chÊt nhò ho¸ xuèng b»ng c¸ch thªm vµi ml dung dÞch CaCl210% lµm t¨ng ®é æn ®Þnh cña nhò t­¬ng lªn rÊt nhiÒu. III.2. KÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña hµm l­îng bitum §Ó kh¶o s¸t sù ¶nh h­ëng cña hµm l­îng bitum ®Õn chÊt l­îng còng nh­ kh¶ n¨ng t¹o nhò, ta sÏ cè ®Þnh tÊt c¶ c¸c th«ng sè c«ng nghÖ mµ chØ thay ®æi hµm l­îng nhò t­¬ng bitum ta cã kÕt qu¶ nh­ sau B¶ng 22: KÕt qu¶ nghiªn cøu sù phô thuéc cña thêi gian sa l¾ng theo l­îng bitum MÉu L­îng chÊt nhò ho¸ L­îng bitum L­îng n­íc NhiÖt ®é n­íc NhiÖt ®é bitum Thêi gian khuÊy Thêi gian xa l¾ng M1 5g 30g 40g 900C 1400C 40 phót 7 ngµy M2 5g 35g 40g 900C 1400C 40 phót 12ngµy M3 5g 40g 40g 900C 1400C 40 phót 17ngµy M4 5g 45g 40g 900C 1400C 40 phót 25ngµy M5 5g 50g 40g 900C 1400C 40 phót 31ngµy M6 5g 55g 40g 900C 1400C 40 phót 31ngµy M7 5g 60g 40g 900C 1400C 40 phót 25ngµy M8 5g 65g 40g 900C 1400C 40 phót 15ngµy M9 5g 70g 40g 900C 1400C 40 phót 9ngµy M10 5g 75g 40g 900C 1400C 40 phót 5ngµy M11 5g 80g 40g 900C 1400C 40 phót 0 ngµy H×nh 22: §å thÞ biÓu diÔn sù phô thuéc cña thêi gian sa l¾ng vµo l­îng Bitum §ång thêi sö dông kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö ®Ó x¸c ®Þnh kÝch th­íc h¹t vµ ph©n bè giät cña c¸c mÉu trªn ta thu ®­îc b¶ng sè liÖu nh­ sau B¶ng 23: KÕt qu¶ ®o kÝch th­íc h¹t cña c¸c mÉu nhò t­¬ng bitum cã hµm l­îng bitum kh¸c nhau M1 13m H¹t cßn lín, ph©n bè h¹t ch­a ®­îc ®Òu l¾m M2 13m H¹t cßn to, ph©n bè tËp hîp h¹t ®· ®Òu h¬n M3 12m H¹t ®· nhá, ph©n bè tËp hîp h¹t ®Òu h¬n M4 10m H¹t ®· nhá, ph©n bè tËp hîp h¹t ®Òu h¬n M5 7m H¹t ®· nhá, ph©n bè tËp hîp h¹t ®Òu h¬n nhiÒu M6 5m H¹t kh¸ nhá, ph©n bè tËp hîp h¹t ®Òu h¬n nhiÒu M7 4m H¹t rÊt nhá, ph©n bè tËp hîp h¹t rÊt ®ång ®Òu M8 7m H¹t kh¸ nhá, ph©n bè tËp hîp h¹t ®ång ®Òu M9 8m H¹t nhá, ph©n bè tËp hîp h¹t kh¸ ®ång ®Òu M10 12m H¹t to, ph©n bè h¹t tËp hîp h¹t kh«ng ®Òu l¾m M11 15m H¹t kh¸ to, ph©n bè tËp hîp h¹t kh«ng ®Òu l¾m M12 Kh«ng t¹o nhò Kh«ng t¹o nhò H×nh 23 : §å thÞ biÓu diÔn sù phô thuéc cña kÝch th­íc h¹t nhò t­¬ng bitum theo hµm l­îng bitum Tõ b¶ng 21,22 vµ c¸c ®å thÞ h×nh vÏ 21,22 ta thÊy: Khi hµm l­îng bitum qu¸ Ýt cho chÊt l­îng nhò kh«ng cao. Nguyªn nh©n lµ do khi ®ã hµm l­îng chÊt nhò ho¸ qu¸ lín cßn khi hµm l­îng bitum võa ph¶i tøc lµ tû lÖ nhò / bitum phï hîp th× cho chÊt l­îng nhò kh¸ tèt, kÝch th­íc h¹t nhá l¹i ph©n bè rÊt ®Òu. §iÒu nµy cã thÒ gi¶i thÝch lµ t¹i tû lÖ thÝch hîp nµy t¹o cho nhò t­¬ng cã ®é nhít tèt nhÊt do ®ã thêi gian æn ®Þnh cña nhò t­¬ng còng ®­îc kÐo dµi h¬n. Khi l­îng nhò t­¬ng v­ît qua tû lÖ nµy, nhò t­¬ng t¹o ra kh«ng bÒn vµ tÊt nhiªn lµ chÊt l­îng sÏ kh«ng cao råi. Nguyªn nh©n lµ do v­ît qu¸ gi¸ trÞ nµy th× ®é nhít l¹i t¨ng lªn rÊt nhanh. III.3. KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña thêi gian khuÊy trén Thêi gian khuÊy trén cã ¶nh h­ëng ®Õn kh¶ n¨ng t¹o kÝch th­íc h¹t nhò. Thêi gian khuÊy trén Ýt th× ch­a kÞp t¹o ra c¸c h¹t nhò cã kÝch th­íc nhá, mÞn, cßn thêi gian khuÊy trén nhiÒu qu¸ th× n­íc sÏ bÞ bay h¬i nhiÒu, cßn kh¶ n¨ng xÈy ra hiÖn t­îng ®¶o t­íng do t¸c ®éng c¬ häc l©u dµi, do ®ã nhò t¹o thµnh cã chÊt l­îng kÐm, ®é æn ®Þnh kh«ng cao, ®Êy lµ ch­a kÓ ®Õn tèn thêi gian vµ n¨ng l­îng cho sù khuÊy trén. Trong qu¸ tr×nh nghiªn cøu em nhËn thÊy thêi gian khuÊy trén ®¶m b¶o hiÖu qña tèt nhÊt lµ nªn kÐo dµi tõ 30-60 phót. 20 phót ban ®Çu ta sÏ dïng m¸y khuÊy s¬ bé ®Ó t¹o nhò, sau ®ã dïng m¸y khuÊy cã tèc ®é lín ®Ó khuÊy trén t¹o kÝch th­íc h¹t nhá ( cì 1-5m) vµ mÞn. M¸y khuÊy nµy rÊt tèt nªn ta kh«ng cÇn ph¶i mÊt nhiÒu thêi gian. III.4. KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña ®é PH B¶ng 24: KÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña ®é PH ®Õn qu¸ tr×nh t¹o nhò MÉu PH L­îng chÊt nhò ho¸ L­îng bitum L­îng n­íc NhiÖt ®é n­íc NhiÖt ®é bitum Thêi gian khuÊy Kh¶ n¨ng t¹o nhò M1 1 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót H¬i KÐm M2 1,5 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót GÇn ®­îc M3 2 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót RÊt tèt M4 2,5 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót GÇn ®­îc M5 3 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót RÊt kÐm M6 3,5 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót Kh«ng t¹o M7 4 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót kh«ng t¹o M8 4,5 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót Kh«ng t¹o M9 5 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót Kh«ng t¹o Tõ b¶ng sè liÖu trªn ta thÊy: §é PH cã ¶nh h­ëng rÊt lín, quyÕt ®Þnh ®Õn viÖc cã chÕ t¹o ®­îc nhò t­¬ng bitum hay kh«ng. Sau mét qu¸ tr×nh nghiªn cøu l©u dµi ®èi víi chÊt nhò ho¸ ®· tæng hîp lµ akyldiethanolamin (amin bËc 3), cã thÓ kÕt luËn PH ph¶i b»ng hoÆc xÊp xØ b»ng 2. NÕu PH lín h¬n hoÆc nhá h¬n dï lµ rÊt nhá ®Òu khã cã kh¶ n¨ng t¹o nhò t­¬ng do nÕu PH nhá th× líp ®iÖn tÝch kÐp t¹o ra kh«ng ®ñ ®Ó chèng l¹i sù l¾ng kÕt cña c¸c giät bitum, cßn nÕu PH lín th× l¹i g©y ra hiÖn t­îng ®¶o t­íng ngay lËp tøc. VËy trong qu¸ tr×nh chÕ t¹o nhò t­¬ng ta ph¶i ®Æc biÖt chó ý ®Õn yÕu tè nµy. H¬n n÷a ®èi víi mçi lo¹i chÊt nhò ho¸ ch­a h¼n lµ ®é PH ®· nh­ nhau. III.5. KÕt qña ¶nh h­ëng cña l­îng CaCl210% B¶ng 25: KÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña CaCl2 ®Õn qu¸ tr×nh t¹o nhò MÉu CaCl2 L­îng chÊt nhò ho¸ L­îng bitum L­îng n­íc NhiÖt ®é n­íc NhiÖt ®é bitum Thêi gian khuÊy Thêi gian xa l¾ng M1 0,5ml 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót 35ngµy 1ml 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót 40ngµy M2 2m 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót 42ngµy M3 3ml 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót >47ngµy M4 4ml 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót 45ngµy M5 5ml 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót 42ngµy H×nh 25: §å thÞ biÓu diÔn sù phô thuéc cña thêi gian sa l¾ng vµo l­îng CaCl2 Tõ b¶ng sè liÖu 25 vµ ®å thÞ h×nh vÏ 25 cã thÓ thÊy : L­îng dung dÞch CaCl2 cho thªm vµo trong qu¸ tr×nh chÕ t¹o nhò t­¬ng cã ý nghÜa hÕt søc to lín, chØ víi mét l­îng rÊt nhá (3ml) nã lµm t¨ng thêi gian sa l¾ng lªn ®¸ng kÓ tíi trªn 47 ngµy. Bëi chÝnh CaCl2 lµ chÊt lµm t¨ng líp ®iÖn tÝch kÐp vµ t¨ng träng l­îng riªng cña nhò t­¬ng bitum chÝnh v× thÕ nã lµm t¨ng ®é æn ®Þnh cña nhò, kÐo dµi thêi gian sa l¾ng vµ còng nhê CaCl2 ta cã thÓ gi¶m hµm l­îng chÊt nhò ho¸ trong nhò t­¬ng mµ thêi gian sa l¾ng vÉn kÐo dµi. III.6. KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña kÝch th­íc h¹t nhò KÝch th­íc h¹t nhò cã ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn tÝnh chÊt, phÈm chÊt, ®é bÒn, ®é æn ®Þnh cña nhò t­¬ng bitum. Khi kÝch th­íc h¹t cµng nhá (cì tõ 1-6m) th× chÊt l­îng nhò cµng cao, ®é æn ®Þnh cña nhò cµng l©u. Tõ c¸c b¶ng sè liÖu trªn cã thÓ thÊy r»ng : ¶nh h­ëng cña kÝch th­íc h¹t ®Õn ®é bÒn vµ ®é æn ®Þnh cña nhò t­¬ng lµ rÊt lín. Bëi kÝch th­íc h¹t nhò cµng lín th× kh¶ n¨ng kÕt tô vµ xa l¾ng cµng t¨ng. Do ®ã nhò t­¬ng kh«ng ®­îc æn ®Þnh, ng­îc l¹i nh÷ng h¹t cã kÝch th­íc nhá th× kh¶ n¨ng kÕt tô thÊp do ®ã ®é bÒn còng ®­îc l©u h¬n. III.7. KÕt qu¶ ®o ®é nhít cña nhò t­¬ng bitum Ta kiÓm tra ®é nhít cña nhò t­¬ng bitum b»ng c¸ch ®o ®é nhít Engler ë nhiÖt ®é phßng 250C. B¶ng 26: KÕt qu¶ ®o ®é nhít Engler cña nhò t­¬ng bitum MÉu L­îng bitum(g) §é nhít Engler(g) M1 40 2 M2 45 3 M3 50 4 M4 55 5 M5 60 11 M6 65 13 H×nh 26: §å thÞ biÓu diÔn sù phô thuéc cña ®é nhít vµo hµm l­îng Bitum Tõ b¶ng sè liÖu 24 vµ ®å thÞ h×nh vÏ 24 ta thÊy: Khi hµm l­îng bitum t¨ng trong kho¶ng tõ 40-60 th× ®é nhít Engler cña nhò t­¬ng còng t¨ng lªn nh­ng t¨ng chËm tõ 2-5. Nh­ng khi hµm l­¬ng nhò t­¬ng v­ît qu¸ 60g th× chØ cÇn t¨ng mét l­îng nhá bitum còng lµm cho ®é nhít cña nhò t­¬ng t¨ng lªn rÊt nhiÒu. ChÝnh v× sù phô thuéc chÆt chÏ cña ®é nhít vµo l­îng bitum mµ ta cã t¨ng gi¶m ®é nhít b»ng c¸ch thay ®æi hµm l­îng bitum. Ngoµi ra cã thÓ thay ®æi ®é nhít b»ng viÖc thay ®æi l­u l­îng dßng cña c¸c pha vµo thiÕt bÞ khuÊy trén trong qu¸ tr×nh t¹o nhò. III.8. KÕt qu¶ ®o chØ sè ph©n t¸ch cña nhò t­¬ng cation Ta lÊy mÉu nhò t­¬ng nhùa bitum tèt nhÊt ®Ó x¸c ®Þnh chØ sè ph©n t¸ch c¸c th«ng sè x¸c ®Þnh ®­îc trong qu¸ tr×nh thÝ nghiÖm lµ : m= 43,4% l­îng ®¸ 100,07g. + Träng l­îng b×nh thÝ nghiÖm+®¸ thö nghiÖm+ que s¾t lµ M1= 120,43g + L­îng nhò rãt vµo lµ m’=100g + Khèi l­îng sau khi sÊy lµ M2=173,38g + Khèi l­îng bitum: m2 (g) t­¬ng øng víi khèi l­îng nhò t­¬ng m2=(100-m1)(m’/100)=(100-43,4)(100/100)=56,6 VËy chØ sè ph©n t¸ch IR b»ng IR=(M2-M1)/m2.100%=(173,38-120,43)/56,6.=0.9356 KÕt qu¶ x¸c ®Þnh chØ sè ph©n t¸ch cho thÊy : Khi ta phèi trén nhò t­¬ng bitum cation víi cèt liÖu kh¶ n¨ng b¸m dÝnh cña nhò t­¬ng cation lªn bÒ mÆt cèt liÖu lµ rÊt tèt, lµm cho nhò t­¬ng cã kh¶ n¨ng ph©n t¸ch nhanh. III.9. KÕt qu¶ x¸c ®Þnh kÝch th­íc h¹t vµ mËt ®é ph©n bè b»ng kÝnh hiÓn vi quang häc §Ó x¸c ®Þnh kÝch th­íc h¹t nhò ta dïng kÝnh hiÓn vi quang häc lo¹i víi vËt kÝnh X100, thÞ kÝnh X10. Nhê vµo viÖc ®o kÝch th­íc h¹t ta sÏ quan s¸t ®­îc mËt ®é ph©n bè cña nhò t­¬ng nhùa bitum D­íi ®©y h×nh ¶nh vÒ nhò t­¬ng nhùa bitum mµ ta ®· lµm ra sau khi ®­îc chôp trªn kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö. H×nh 27: KÕt qu¶ chôp SEM Tõ h×nh ¶nh chôp mÉu nhò t­¬ng bitum tèt nhÊt ( l­îng chÊt nhò ho¸ = 5g, l­îng bitum = 50g, l­îng H2O = 40g, PH=2, CaCl2= 3ml) ta thÊy c¸c h¹t bitum cã kÝch th­íc kh¸ nhá vµ ph©n t¸n rÊt ®ång ®Òu chøng tá chÊt l­îng nhò lµ kh¸ tèt. IV. KÕt qu¶ nghiªn cøu chÕ t¹o nhò t­¬ng bitum ®èi víi chÊt nhò ho¸ cña cña Mü HiÖn nay trªn thÞ tr­êng thÕ giíi ®· cã b¸n kh¸ nhiÒu lo¹i chÊt nhò ho¸. Mét trong nh÷ng lo¹i chÊt nhò hãa phæ biÕn ®ã lµ chÊt nhò ho¸ cation cña n­íc Mü cã tªn th­¬ng m¹i lµ INDULIN.DE-41. §Ó t×m hiÓu xem hiÖu qu¶ cña chÊt nhò ho¸ ®· ®­îc ¸p dông trong s¶n xuÊt c«ng nghiÖp vµ còng lµ ®Ó so s¸nh víi chÊt nhò ho¸ mµ chóng ta ®· tæng hîp ®­îc. Chóng em ®· mua vµ thö nghiÖm ®èi víi lo¹i mÉu nhò ho¸ nµy. Do thêi gian cã h¹n em chØ kh¶o s¸t ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt nhò ho¸, hµm l­îng bitum, ®é PH vµ l­îng CaCl2 ®Õn thêi gian sa l¾ng cña nhò t­¬ng bitum cation cña Mü. IV. 1. KÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña l­îng nhò DF-41 B¶ng 26: KÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt nhò ho¸ ®Õn thêi gian xa l¾ng (§èi víi chÊt nhò ho¸ cña Mü) MÉu L­îng chÊt nhò ho¸ L­îng bitum L­îng n­íc NhiÖt ®é n­íc NhiÖt ®é bitum Thêi gian khuÊy Thêi gian sa l¾ng M1 0,5g 50g 40g 900C 140oC 40phót 1 ngµy M2 1g 50g 40g 900C 140oC 40phót 3 ngµy M3 1,5g 50g 40g 900C 140oC 40phót 5 ngµy M4 2g 50g 40g 900C 140oC 40phót 12ngµy M5 2,5g 50g 40g 900C 1400C 40phót 17ngµy M6 3g 50g 40g 900C 140oC 40phót 25ngµy M7 3,5 50g 40g 900C 140oC 40phót 34ngµy M8 4g 50g 40g 900C 140oC 40phót 34ngµy M9 4,5g 50g 40g 900C 140oC 40phót 29ngµy M10 5g 50g 40g 900C 140oC 40phót 27ngµy M11 5,5g 50g 40g 900C 140oC 40phót 17ngµy M12 6g 50g 40g 900C 140oC 40phót 12ngµy M13 6,5g 50g 40g 900C 1400C 40phót 6ngµy M14 7g 50g 40g 900C 1400C 40phót 0ngµy M15 8g 50g 40g 900C 1400C 40phót kÐm Tõ b¶ng 28 ta nhËn thÊy: MÉu chÊt nhò ho¸ DF-41 ®· cã hiÖu qu¶ rÊt tèt, ngay khi l­îng chÊt nhò ho¸ chØ lµ 0,5g ®· t¹o ®­îc nhò t­¬ng bitum dï thêi gian sa l¾ng chØ lµ 1 ngµy, tiÕp theo khi ta t¨ng hµm l­îng chÊt nhò ho¸ lªn th× thêi gian sa l¾ng còng t¨ng lªn vµ ®¹t cùc ®¹i lµ 34 ngµy khi l­îng chÊt nhò ho¸ lµ 3,5-4g. Sau ®ã t¨ng l­îng chÊt nhò ho¸ lªn n÷a th× thêi gian sa l¾ng gi¶m xuèng ®Õn 7g th× kh«ng t¹o nhò n÷a. IV.2. Nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña hµm l­îng bitum B¶ng 29: KÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña hµm l­îng bitum ®Õn thêi gian sa l¾ng ( §èi víi chÊt nhò ho¸ cña Mü) MÉu L­îng chÊt nhò ho¸ L­îng bitum L­îng n­íc NhiÖt ®é n­íc NhiÖt ®é bitum Thêi gian khuÊy Thêi gian xa l¾ng M1 4g 30g 40g 900C 1400C 40 phót 4ngµy M2 4g 35g 40g 900C 1400C 40 phót 12ngµy M3 4g 40g 40g 900C 1400C 40 phót 17ngµy M4 4g 45g 40g 900C 1400C 40 phót 21ngµy M5 4g 50g 40g 900C 1400C 40 phót 34ngµy M6 4g 55g 40g 900C 1400C 40 phót 33ngµy M7 4g 60g 40g 900C 1400C 40 phót 33ngµy M8 4g 65g 40g 900C 1400C 40 phót 18ngµy M9 4g 70g 40g 900C 1400C 40 phót 9ngµy M10 4g 75g 40g 900C 1400C 40 phót 12ngµy M11 4g 80g 40g 900C 1400C 40 phót 2 ngµy Tõ b¶ng 27 ta nhËn thÊy: + Hµm l­îng bitum ¶nh h­ëng ®Õn ®é bÒn cña nhò t­¬ng ®èi víi mÉu nhò Mü lµ kh¸ gièng mÉu nhò cña chóng ta. + T¨ng hµm l­îng bitum tõ 30g lªn th× thêi gian sa l¾ng còng t¨ng theo vµ ®¹t cùc ®¹i khi l­îng bitum lµ 50g sau ®ã t¨ng l­îng bitum lªn tiÕp ®Õn tËn 65g th× thêi gian sa l¾ng vÉn kh¸ l©u ®Õn 33 ngµy. + ViÖc hµm l­îng bitum trong nhò t­¬ng kh¸ cao mµ vÉn t¹o nhò cã ®é æn ®Þnh tèt cho thÊy chÊt nhò ho¸ cña Mü cã t¸c dông nhò ho¸ tèt. IV.3. Nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña ®é PH B¶ng 30: KÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h­ëng PH ®Õn thêi gian sa l¾ng ( §èi víi chÊt nhò ho¸ cña Mü) MÉu PH L­îng chÊt nhò ho¸ L­îng bitum L­îng n­íc NhiÖt ®é n­íc NhiÖt ®é bitum Thêi gian khuÊy Kh¶ n¨ng t¹o nhò M1 1 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót RÊt Tèt M2 1,5 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót RÊt tèt M3 2 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót RÊt tèt M4 2,5 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót Kh«ng ®­îc M5 3 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót Kh«ng ®­îc M6 3,5 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót Kh«ng ®­îc M7 4 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót Kh«ng t¹o M8 4,5 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót Kh«ng t¹o M9 5 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót Kh«ng t¹o Tõ b¶ng 30 ta thÊy + §èi víi chÊt nhò ho¸ DF-41 ®é PH còng cã ¶nh h­ëng rÊt chÆt chÏ ®Õn qu¸ tr×nh t¹o nhò t­¬ng bitum cation. + ë ®©y ®Ó t¹o ®­îc nhò t­¬ng bitum kho¶ng PH =1-2 . Tøc lµ ®· cã sù xª dÞch réng h¬n so víi chÊt nhò ho¸ cña ta. Tuy nhiªn vÉn cÇn ph¶i khèng chÕ s¸t sao th«ng sè nµy. Trong qu¸ tr×nh thÝ nghiÖm em nhËn thÊy r»ng ®èi víi c¶ mÉu nhò cña Mü vµ cña ta, PH tuyÖt ®èi kh«ng ®­îc qu¸ 2. NÕu kh«ng nhò t­¬ng bitum cation khã mµ t¹o ra ®­îc. IV.4. KÕt qña ¶nh h­ëng cña l­îng CaCl210% B¶ng 31. KÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña CaCl2 ®Õn thêi gian sa l¾ng ( §èi víi chÊt nhò ho¸ cña Mü) MÉu CaCl2 L­îng chÊt nhò ho¸ L­îng bitum L­îng n­íc NhiÖt ®é n­íc NhiÖt ®é bitum Thêi gian khuÊy Thêi gian xa l¾ng M1 0,5ml 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót >37ngµy M2 1ml 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót >37ngµy M3 2m 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót >37ngµy M4 3ml 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót >37ngµy M5 4ml 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót >37ngµy M6 5ml 5g 50g 40g 900C 1400C 40phót >37ngµy Tõ b¶ng trªn ta thÊy : Còng gièng nh­ mÉu ta, khi cho dung dich muèi CaCl210% vµo th× thêi gian sa l¾ng cña c¸c giät bitum trong nhò t­¬ng t¨ng lªn kh¸ nhiÒu lªn tíi trªn 37 ngµy vµ hiÖn nay vÉn ch­a bÞ sa l¾ng. Do thêi gian lµm thÝ nghiÖm cã h¹n nªn em kh«ng thÓ theo dâi thªm ®­îc thêi gian sa l¾ng cßn t¨ng ®Õn ®©u. V. So s¸nh hai chÊt nhò ho¸ So s¸nh chÊt nhò ho¸ cña Mü ( kÝ hiÖu lµ DF-41) víi chÊt nhò ho¸ cña ta Alkydiethanolamin ( kÝ hiÖu lµ ADEM-BK-2004) ta ph¶i thõa nhËn r»ng chÊt nhò ho¸ cña Mü lµ tèt h¬n cña ta. Hµm l­îng chÊt nhò ho¸ trong nhò t­¬ng thÊp h¬n (< 4g) mµ ®é bÒn còng l©u h¬n. Trong qu¸ tr×nh lµm thÝ nghiÖm em còng nhËn thÊy chÊt nhò ho¸ DF-41 ho¹t ®éng bÒ mÆt tèt h¬n, t¹o nhiÒu bät h¬n nh­ng do sù t¹o qu¸ nhiÒu bät mµ trong qu¸ tr×nh chÕ t¹o nhò t­¬ng còng gÆp ph¶i kh«ng Ýt khã kh¨n nh­ gi¶i quyÕt vÊn ®Ò ph¸ bät … MÆc dï vËy qu¸ tr×nh nghiªn cøu cña chóng ta vÉn ch­a nhiÒu cho nªn kÕt qu¶ ®¹t ®­îc nh­ vËy lµ còng kh¸ kh¶ quan. §Ó hoµn thiÖn ®Ò tµi nµy cÇn ®­îc nghiªn cøu thªm n÷a tr­íc khi ¸p dông vµo thùc tiÔn s¶n xuÊt c«ng nghiÖp. C¸c thiÕt bÞ thÝ nghiÖm cÇn ®­îc c¶i tiÕn h¬n n÷a ®Ó thu ®­îc kÕt qu¶ chÝnh x¸c h¬n. KÕt luËn Sau qu¸ tr×nh nghiªn cøu ®Ò tµi: Tæng hîp chÊt nhò ho¸ vµ chÕ t¹o nhò t­¬ng bitum, em rót ra nh÷ng kÕt qu¶ sau 1. Qu¸ tr×nh thuû ph©n dÇu Thu ®­îc axit oleic vµ axit linoleic tõ qu¸ tr×nh thuû ph©n dÇu l¹c, dÇu së vµ dÇu h­íng d­¬ng víi hiÖu suÊt vµ ®é tinh khiÕt cao. + §èi víi dÇu l¹c vµ dÇu së: Thuû ph©n víi H2O, c¸c th«ng sè tèi ­u ®· t×m ®­îc lµ: L­îng dÇu= 200(g) L­îng H2O = 60(g) L­îng H2SO4= 5(g) NhiÖt ®é = 1000C L­îng chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt LAS = 4(g) Thêi gian ph¶n øng = 180 phót + §èi víi dÇu h­íng d­¬ng: Thuû ph©n KOH, c¸c th«ng sè tèi ­u ®· t×m ®­îc lµ L­îng dÇu= 30(g) L­îng KOH=19(g) NhiÖt ®é = 850C Thêi gian ph¶n øng = 90 phót 2. Qu¸ tr×nh tæng hîp chÊt nhò ho¸ §· tæng hîp thµnh c«ng 2 lo¹i chÊt nhò ho¸ ®i tõ gèc axit bÐo oleic vµ axÝt linoleic víi hiÖu suÊt rÊt cao vµ t¸c dông t¹o nhò tèt. C¸c ®iÒu kiÖn tèi ­u ®· t×m ®­îc lµ: L­îng axÝt bÐo = 150(g) L­îng diethanolamin = 65(g) NhiÖt ®é : 1400C Thêi gian : 5 giê 3. ChÕ t¹o thµnh c«ng nhò t­¬ng bitum cation víi ®é bÒn vµ ®é kÕt dÝnh kh¸ cao, cã kh¶ n¨ng øng dông víi c¸c c«ng tr×nh giao th«ng, x©y dùng. C¸c th«ng sè tèi ­u ®· t×m ®­îc lµ: ChÊt nhò ho¸ gèc axÝt oleic hoÆc lin«leic L­îng chÊt nhò ho¸ = 5(g) L­îng bitum = 50(g) L­îng H2O = 40(g) L­îng CaCl210% = 3ml PH = 2 Víi nh÷ng ®iÒu kiÖn trªn nhò t­¬ng bitum thu ®­îc lµ tèt nhÊt Ph­¬ng h­íng ph¸t triÓn cña ®Ò tµi: TiÕp tôc kiÓm ®Þnh c¸c tÝnh chÊt cña nhò t­¬ng bitum cation ®· chÕ t¹o ®Ó hoµn thiÖn ph­¬ng ph¸p thi c«ng. T×m c¸ch t¨ng ®é æn ®Þnh cña nhò t­¬ng bitum cation Nghiªn cøu tæng hîp thªm nh÷ng chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt cation cã t¸c dông nhò ho¸ tèt h¬n n÷a. Tµi liÖu tham kh¶o §ç Huy Thanh. LuËn ¸n tiÕn sÜ ho¸ häc. Nghiªn cøu sö dông mét sè dÇu thùc vËt s½n cã ë ViÖt Nam lµm dÇu gèc cho dÇu b«i tr¬n. NguyÔn Minh TuyÓn. CÊu t¹o tËp hîp h¹t trong kü thuËt vµ trong tù nhiªn.T¹p chÝ ho¸ häc.T19,N04(1981). NguyÔn Minh TuyÓn, Ph¹m V¨n Thiªm. CÊu tróc tËp hîp h¹t trong tù nhiªn, trong kü thuËt vµ biÕn d¹ng cña chóng trong qu¸ tr×nh chÕ biÕn ho¸ häc. Héi nghÞ ho¸ häc toµn quèc lÇn I(1981). NguyÔn Minh TuyÓn. C¸c ph­¬ng ph¸p triÓn khai c«ng nghÖ ho¸ häc .NXB Khoa häc vµ kü thuËt Hµ Néi 1987. Do·n Minh T©n, Vò §øc ChÝnh. Giíi thiÖu vËt liÖu lµm ®­êng vµ nhò t­¬ng nhùa ®­êng dïng trong x©y dùng ®­êng «t«. VoisutkiS.S. Ho¸ häc chÊt keo T1,T2.Lª Nguyªn T¶o dÞch . NXB ®¹i häc vµ trung häc chuyªn nghiÖp.Hµ Néi 1973. Colas.Nhò t­¬ng Bitum , §¹i c­¬ng vµ øng dông. NguyÔn Xu©n MÉn dÞch NXB Khoa häc vµ kü thuËt.1995. NguyÔn H¹nh.C¬ së lý thuyÕt ho¸ häc,PhÇnII.NXB Gi¸o dôc Hµ Néi.1992. Sæ tay qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ c«ng nghÖ ho¸ häc.T1, T2,NXB Khoa häc vµ kü thuËt Hµ Néi .1992. NguyÔn Xu©n §µo. NghiÖm chøng nhùa ®­êng chemerete asphalt míi vµ ®­êng «t« ViÖt Nam.TCGTVT vµ b­u ®iÖn , No4.1992. Héi th¶o kü thuËt nhùa ®­êng ESSO.1997. Héi th¶o kü thuËt nhùa ®­êng CaltÏ.1998. Ng« Kim §Þnh. LuËn ¸n tiÕn sÜ ho¸ häc. Nghiªn cøu cÊu tróc tËp hîp h¹t trong qu¸ tr×nh kÕt tinh ¸p dông cho c¸c hÖ CaCO3 , BaCO3 vµ BaSO4. Hµ Néi 1999.ViÖnKHKTGTVT.1995 NguyÔn Quang Chiªu, Ph¹m Huy Khang. Mét sè kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ nhùa ®­êng dïng trong x©y dùng ®­êng «t«. Tr­êng §HGTVT, N08.1995. Phan §×nh TuÊn . M« h×nh ho¸ qu¸ tr×nh chiÕt láng – láng trªn thiÕt bÞ chiÕt d¹ng th¸p ®Üa xung. LuËn ¸n tiÕn sÜ ho¸ häc.1998. Elulsion. Theory and Practice, Reinhold pubishing corporation by Paul Bercher, Atlas Chemical Industrial, Inc. §ç QuÝ S¬n. Ph­¬ng tr×nh vÒ sù phô thuéc cña søc c¨ng bÒ mÆt vµo kÝch th­íc giät láng. NguyÔn Minh TuyÓn. C¸c m¸y khuÊy trén trong c«ng nghiÖp. NXB Khoa häc vµ kü thuËt 1987. TÝnh chÊt kü thuËt dÇu má thµnh phÇn. Tæng côc vËt t­ kü thuËt. Emulsions and Emulsions technology edited by KennethJ.Lissant. Marcel Delkker, Inc. Newyork.1974. Siber Hegner and Co. Ltd. The mastersizer family of particale characterization systems. Hanoi 1996. Edmund MA. Seminar on paricle characterization. Hanoi 1996. K. Bert, H. Ederer, T.L. Isenhour. Computer application of chemistry. VCH publishers, New york 1998. Schawartz, AM, and Perry, J.W surface active Agents. New york. Interscience Publishers, Inc, 1949; cf, also Schwartz, AM and Perry J.W and Berch, J. surface active Agents and Detergents, New york. Intersicience Publishers, Tnc. 1953. Alexander A.E and Jonhson TP, “ colloid sicience ”. I. Pt. 43-848, London, Oxford University. Press. 1949. Coehn, A, Ann. Physik 66,217 (1898). Shuman. JH and Cockbain, E.G Trans Faraday SOC. 36,661 (1940). Emulsions Sicience. Ed by Philip Sherman.Lond.N.Y.Acadpr… Surfactants, acomprehensive guide. Publish and edited in Japan by Kao coporation, Newyork N.Y.1991. Bitum, asphalt, and tar sands. NXB: ASTM… Elsevier Saent public, 1978. Kirt- Othmer. Encyclopedia of chemical technology, vol 1,2,7,8. Gouy, G, Compt, Ren, 149,654(1909); J, phys. Radium9, 457 (1910), Also Chapman, D, Phyl, Mag 25, 474(1913). W.C Grifin in Kirk-othmer “ Encyclopedia of chemical technology ”. Vol 5 Intersicience Encyclopedia, Inc New york 1950. The Shell Bitumen Industrial Handbook. 1995. ._.