Главная -> Словарь

Устойчивое состояние

В нашей стране БашНИИНП был разработан ряд катионоак-тивных адгезионных присадок БП-1, 2, 3 , из которых в промышленном масштабе выпускалась лишь присадка БП-3 - продукт реакции между техническими полиэтиленполиа-минами и синтетическими жирными кислотами . Введение БП-3 в количестве 0.5-1.0 % обеспечивает прочное и устойчивое сцепление с поверхностью минералов кислых пород. При высокой адгезионной активности БП-3 является термически нестойким продуктом, как и большинство аминопроизводных, и начинает заметно разлагаться при температурах выше 70°С.

Одной из важнейших характеристик битума как дорожно-стро-нтельного материала является его адгезионная способность, обеспечивающая прочное и устойчивое сцепление с поверхностью минеральных материалов различной природы.

Вследствие того, что прочное и устойчивое сцепление битума с минеральной поверхностью получается в результате хемосорбцион-пого взаимодействия, а в битуме содержатся анионактивпые вещества, можно предположить, что возможность образования нерастворимых поверхностных соединений будет в значительной мере определяться количеством катионов тяжелых и щелочноземельных металлов в составе минерального материала. Минералы из группы карбонатов и карбонатные горные породы, железисто-магнезиальный силикат — оливин, дунит и диабаз содержат свыше 50% окислов тяжелых и щелочноземельных металлов .

Таким образом, к преимуществам битумов I типа как дорожностроительного материала относятся: а) эластические и пластические свойства при низких температурах; б) широкая температурная область упруго-пластического состояния; в) эластические свойства, высокая вязкость неразрушенной структуры, способность к тиксо-тропному восстановлению в упруго-пластическом состоянии; г) высокая теплоустойчивость даже при наличии твердых парафинов; д) способность давать прочное и устойчивое сцепление с минеральными материалами карбонатных и основных пород.

Битумы II типа дают прочное и устойчивое сцепление лишь с минеральными материалами, содержащими свыше 50% окислов тяжелых и щелочно-земельных металлов. С остальными минеральными материалами сцепление достигается лишь в том случае, если. в составе битума имеются поверхностно-активные вещества.

обеспечивать прочное и устойчивое сцепление с поверхностью

4. Давать прочное и устойчивое сцепление с поверхностью минеральных материалов, обеспечивая высокую водоустойчивость покрытия. • .

обеспечивать прочное и устойчивое сцепление с поверхностью других материалов;

Особенно важную роль при применении битума в дорожном покрытии играют его адгезионные свойства, характеризующие способность битума давать прочное и устойчивое сцепление с поверхностью минеральных материалов в условиях воздействия воды и переменной температуры.

Как дорожно-строительный материал битум должен обладать следующими важнейшими свойствами: сохранять комплекс упруговязких и прочностных свойств в широком интервале температур; обеспечивать прочное и устойчивое сцепление с поверхностью минеральных материалов, в смеси с которыми он применяется; сохранять свои первоначальные свойства.

Адгезия. Адгезионные свойства нефтяных битумов характеризуют прилипаемость и клеящую способность. Дорожный битум должен обладать высокой клеящей способностью в широком диапазоне температур, чтобы прочно удерживать щебень от выкрашивания под действием автотранспорта. Устойчивое сцепление с сухой и влажной поверхностью различных материалов особенно важно при строительстве дорожных покрытий.

Дорожные битумы в основном используют для строительства й ремонта дорожных и аэродромных покрытий. Как дорожно-строи-тельный материал битум должен обладать следующими важнейшими свойствами: сохранять комплекс упруговязких и прочностных свойств в широком интервале температур; обеспечивать прочное и устойчивое сцепление с поверхностью минеральных материалов, в смеси с которыми его употребляют; сохранять свои первоначальные свойства.

родеформаций кристаллической решетки сплава. Также видно, что это повышение начинается вслед за существенным снижением накопленных микродеформаций кристаллической решетки до уровня, примерно равного приобретенному на первых циклах нагружения в области циклической ползучести . Снижение уровня накопленных микродеформаций кристаллической решетки, очевидно, связано с выделением части запасенной упругой энергии искажений кристаллов металла при аннигиляции взаимодействующих дислокаций или их перестройке в конфигурации с низкой энергией . При локальной перестройке дислокаций за счет их переползания путем поперечного скольжения высвобождается значительная энергия. Это может произойти только при достаточной механической активации металла на предыдущем упрочняющем цикле. Такой процесс может быть сравнен с процессом рекристаллизации, когда за счет термической активации пластически деформированного металла путем нагрева выше некоторой критической температуры образуются новые, относительно свободные от дислокаций зерна. Таким образом, в процессе усталости проявляется не только повреждающий эффект, связанный с накоплением микродеформаций кристаллической решетки и упрочнением металла, но и обратный разупрочняющий эффект, сопровождающийся выделением накопленной упругой энергии и переходом системы в термодинамически более устойчивое состояние.

Процесс коксования можно рассматривать и как переход органического вещества в новое более устойчивое состояние, характеризующееся меньшим значением свободной энергии образования. Термодинамическая трактовка базируется на законе Нернста, который устанавливает, что состояние равновесия обусловливает не разность теплосодержаний , а различия свободной энергии

Установлено , что агрегативная устойчивость эмульсий является кинетическим понятием, так как удельная свободная межфазная энергия системы определяется средней кинетической энергией теплового движения, а не минимумом термодинамического потенциала. Самопроизвольные процессы в таких системах являются необратимыми и устойчивое состояние соответствует полной коалесценции глобул и расслоению системы на две объемные фазы с минимальной поверхностью раздела.

Самопроизвольные процессы в таких системах являются ОДНОСТОРОННИМИ и устойчивое состояние соответствует полной коалесцен-ции и расслоению системы на две объемные фазы с минимальной

Стабилизация эмульсий является динамическим процессом, который определяется закономерностями конкурирующей адсорбции на каплях эмульсии различных эмульгирующих веществ. Вначале этот процесс идет достаточно быстро, а затем, по мере заполнения свободной поверхности капель, на которой могут адсорбироваться эмульгирующие вещества, постепенно затухает и скорость его стремится к нулю. За это время структуры и составы бронирующих оболочек стабилизируются. Время и процесс выхода на это устойчивое состояние бронирующих оболочек эмульсии называют соответственно временем и процессом «старения» эмульсии . Время старения эмульсий зависит от многих факторов и для большинства нефтей СССР изменяется от 2—3 до десятков часов . Очевидно, что во время старения повышается и устойчивость эмульсий к расслоению, достигая максимального значения для «застарелых» эмульсий. Время их расслоения при комнатной температуре существенно зависит от количества и качества присутствующих в них эмульгирующих веществ. Чаще всего оно исчисляется часами, реже — сутками, хотя встречаются и такие эмульсии, которые не расслаиваются годами.

Промышленные катализаторы, как правило, представляют собой системы, по многим параметрам далекие от термодинамического равновесия. Это обусловлено развитой поверхностью и наличием микроискажений решетки кристаллов. При низких температурах неравновесное состояние высокодисперсной структуры может сохраняться весьма длительное время. С повышением температуры увеличивается подвижность элементов структуры твердого тела, и система стремится перейти в более устойчивое состояние. Поэтому практически все промышленные катализаторы в процессе эксплуатации постепенно претерпевают структурные изменения. В большинстве случаев уменьшается удельная поверхность, происходит перераспределение объема пор по радиусам, и чаще всего размер пор возрастает, общая пористость катализаторов уменьшается. Необходимо отметить, что для сложных катализаторов кроме изменения структуры в объеме гранул возможно изменение соотношения площадей поверхности различных фаз . '

Эта последняя задача представляется весьма важной, поскольку, как отмечалось в главе II, для РРБ характерна внутренняя положительная обратная связь по теплу и коксу, способствующая потенциальной неустойчивости нерегулируемого объекта. Специальное исследование показало, что в статике исследуемый нерегулируемый замкнутый контур имеет одно устойчивое состояние в координатах ТР\, GK. PI или Гр2, GK. P2 • Для анализа были использованы уравнения теплового и коксового баланса по реактору и регенератору.

Нефтяной углерод, получаемый в промышленных условиях, термодинамически неустойчив и стремится перейти в более устойчивое состояние. Этот процесс может быть ускорен внешними воздействиями. Наиболее энергетически выгодным будет такое расположение атомов углерода в молекуле, которое отвечает их мак-

соседним атомам. Расстояние между атомами в решетке алмаза такое же, как между атомами углерода в органических соединениях— 1,54 А. Энергия связи между атомами углерода весьма высока, что обусловливает высокую твердость алмаза, малую его летучесть и большую химическую стойкость. Теплота сгорания алмаза несколько выше, чем графита. В связи с этим при нагреве алмаза без доступа воздуха он переходит в термодинамически более устойчивое состояние — в графит. В кристалле графита атомы углерода в базисных плоскостях расположены в углах шестиугольников, па расстоянии 1,42 А, т. е. па таком же расстоянии, как и в молекулах бензола. Прочность связей углерода в базисной плоскости кристалла графита примерно в шесть раз выше, чем в атомах углерода, расположенных на двух плоскостях, находящихся на расстоянии 3,345 А. Относительно большое расстояние между базисными плоскостями обусловливает специфические физико-химические и механические свойства графита. Значительное расстояние между базисными плоскостями приводит к тому, что между ними могут внедряться атомы других элементов меньших размеров.

Таким образом, термодинамически возможен переход высокомолекулярных парафиновых углеводородов в более устойчивое состояние с преимущественным образованием низкомолекулярных соединений, обладающих низким запасом свободной энергии , а также низкомолекулярных ароматических углеводородов в высококонденсированные ароматические углеводороды.

Известно, что все углеродистые материалы термодинамически неустойчивы и стремятся перейти в более устойчивое состояние . На кинетику графитации и качество графита влияют природа исходного сырья, температура, время, давление и другие факторы. При высоких температурах преодолевается внутреннее сопротивление нефтяных углеродов, в результате химических изменений вытесняются неуглеродные составляющие кристаллитов, образуются свободные радикалы, обусловливающие склонность углерода к химическим реакциям. Происходит ориентирование кристаллитов относительно друг друга с одновременной укладкой двумерных кристаллитов в трехмерный кристалл, т. е. осуществляется графитация.