【摘 要】
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选取具有不同分子结构的六种沥青质稳定剂:4-十二烷基苯磺酸（4-ADBS）、4-十二烷基苯胺（4-DA）、4-十二烷基苯酚（4-DDP）、2-十二烷基苯磺酸（2-ADBS）、聚异丁烯丁二酰亚胺基苯硼酸（APS2）、聚异丁烯丁二酰亚胺基苯磺酸（APS3）。从稳定剂的酸碱性、极性基团与非极性基团的相对位置等性质和结构特征出发,以加拿大油砂沥青中的沥青质为原料,采用紫外可见光谱、X射线光电子能谱（XPS
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选取具有不同分子结构的六种沥青质稳定剂:4-十二烷基苯磺酸（4-ADBS）、4-十二烷基苯胺（4-DA）、4-十二烷基苯酚（4-DDP）、2-十二烷基苯磺酸（2-ADBS）、聚异丁烯丁二酰亚胺基苯硼酸（APS2）、聚异丁烯丁二酰亚胺基苯磺酸（APS3）。从稳定剂的酸碱性、极性基团与非极性基团的相对位置等性质和结构特征出发,以加拿大油砂沥青中的沥青质为原料,采用紫外可见光谱、X射线光电子能谱（XPS）、红外光谱、粘度测定、动态光散射（DLS）、X射线衍射（XRD）等分析方法,考察沥青质稳定剂的结构特征、含量对加拿大油砂沥青中的沥青质的稳定性的影响,并从宏观及微观角度推断稳定剂对沥青质的稳定机理。采用红外、XPS、核磁、元素分析等方法研究了加拿大油砂沥青中沥青质的分子结构,建立了平均分子结构模型,确定了沥青质分子中的极性基团,为进一步分析稳定剂与沥青质之间的相互作用奠定了理论基础。通过紫外可见光谱法研究了甲苯-正庚烷溶液中稳定剂对沥青质的稳定作用,结果表明:增加稳定剂浓度会提高对沥青质的稳定作用,当稳定剂达到一定浓度时,对沥青质的稳定效率不再随沥青质浓度变化。不同稳定剂对甲苯-正庚烷溶液中沥青质的能力的大小顺序为:APS2>APS3>4-ADBS>2-ADBS>4-DDP>4-DA,该结果说明:稳定剂中极性基团磺酸基比硼酸基与沥青质具有更强的作用力;2-ADBS和4-ADBS对沥青质的稳定结果对比表明极性基团和非极性基团处于苯环对位的稳定剂,其分子空间结构更有利于稳定剂分子在沥青质表面形成致密排列,对沥青质具有更强的保护作用;4-DA、4-DDP和4-ADBS对沥青质稳定效果的不同反映了稳定剂酸碱性的影响,即酸性基团>中性基团（羟基）>碱性基团（胺基）。对粘度法和动态光散射数据处理得到稳定剂对沥青质甲苯-正庚烷溶液中沥青质缔合数的影响,结果表明:稳定剂在沥青质表面的吸附抑制了沥青质分子的聚集,使得稳定剂存在下沥青质分子缔合数减少,进一步体现了稳定剂对沥青质的稳定作用,稳定效果与紫外可见光谱法所得结论一致。XRD测定的是沥青质固体的层数或聚集数,且所有沥青质吸附稳定剂后的聚集数均小于纯沥青质固体的聚集数6。所以,可以粗略认为,当溶液中沥青质的聚集数N>6时,溶液中沥青质不易稳定;聚集数N<6时,溶液中的沥青质趋于稳定。采用红外光谱和XPS分析了沥青质对稳定剂的吸附效果,红外光谱表明沥青质表面吸附了稳定剂分子,这也是稳定剂减少沥青质聚集数、提高甲苯-正庚烷溶液中沥青质稳定性的根本原因,而且红外谱图中O-H峰的变化和XPS中N、O、S元素基团类型的变化说明稳定剂分子与沥青质分子之间发生氢键作用等。根据以上分析,初步推断稳定剂对沥青质的稳定机理为:稳定剂中磺酸基、亚酰胺基、羟基和胺基等强极性基团,易与沥青质分子中相关极性基团产生很强的氢键作用等,而稳定剂的长链结构对沥青质构成空间保护作用,抑制了沥青质分子间的缔合而降低了缔合数,使沥青质分子得以稳定。
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