Нефтяные битумы
Нефтяны́е би́тумы, остаточные продукты переработки нефти, имеющие твёрдую или вязкую консистенцию и состоящие из углеводородов и гетероатомных (кислородных, сернистых, азотистых, металлсодержащих) соединений. В состав нефтяных битумов входят следующие группы веществ, различающиеся по растворимости:
асфальтены (наиболее высокомолекулярные соединения нефти), которые растворяются в хлороформе, сероуглероде, не растворяются в спирте, эфире, ацетоне;
асфальтогеновые кислоты – кислые смолистые вещества, растворимые в спирте, хлороформе, плохо растворимые в бензине;
нейтральные смолы, растворимые в нефтяных маслах, бензоле, эфире, хлороформе и уплотняющиеся при нагревании и кислотной обработке в асфальтены;
нефтяные масла;
карбены – высокомолекулярные вещества, образующиеся вследствие уплотнения асфальтенов в присутствии серы; растворяются в пиридине, сероуглероде CS2;
карбоиды – вещества, не растворяющиеся в органических растворителях.
Асфальтены обусловливают твёрдость и высокую температуру размягчения битума, смолы – его эластичность и цементирующие свойства, масла – морозостойкость.
Нефтяные битумы – дисперсные системы, в которых дисперсионной средой являются масла и смолы, а дисперсной фазой – асфальтены. В зависимости от степени агрегирования и пептизации нефтяные битумы образуют различные мицеллярные системы – золи, золи-гели, гели.
В промышленности нефтяные битумы получают: глубоким отгоном масляных фракций из гудрона (остаточные битумы); окислением кислородом воздуха гудронов, крекинг-остатков или экстрактов от селективной очистки масел и их смесей (окисленные битумы). Остаточные нефтяные битумы – мягкие легкоплавкие продукты; окисленные – эластичные и термостабильные. Битумы, получаемые окислением крекинг-остатков, содержат большое количество карбенов и карбоидов, которые нарушают однородность нефтяных битумов и ухудшают их цементирующие свойства. Промышленность вырабатывает полутвёрдые, твёрдые и жидкие нефтяные битумы.
Свойства нефтяных битумов
Показатель | Полутвёрдые | Твёрдые | Жидкие* |
tразмягч, °С | 25–50 | 60–90 | – |
Пенетрация** (25 °С), мм | 4–20 | 0–5 | _ |
Растяжимость (25°С), см | 40–60 | 1–5 | 60 |
Т. вел, °С | 180–200 | > 230 | 65–120 |
* Фракционный состав жидких битумов: 10 % перегоняется до 225 °С, не более 50 % – до 360 °С. |