基于分子模拟的废大豆油再生沥青扩散行为

作     者：史柯 马峰 宋瑞萌 傅珍 

作者机构：长安大学材料科学与工程学院 长安大学公路学院 长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室 

出 版 物：《化工进展》 (Chemical Industry and Engineering Progress)

年 卷 期：2023年

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划(编号:2021YFB2601000) 

主　　题：再生沥青 废大豆油 分子动力学 均方位移 相互作用能 

摘      要：为了从分子尺度表征废大豆油再生沥青中各组分间的相互作用及其扩散行为，通过分子动力学模拟手段构建了基质沥青、老化沥青和再生沥青分子模型，并构建了双层沥青（沥青-沥青）模型，采用相互作用能与均方位移（MSD）表征了再生沥青模型中沥青组分的扩散行为以及废大豆油与沥青组分的结合强度，并评价了双层沥青模型的界面结合能及分子扩散行为。研究结果表明，废大豆油与沥青组分之间存在吸引作用，5%废大豆油再生沥青的相互作用能相较于2%废大豆油再生沥青的提高约95.8%，表明随着废大豆油掺量的增加，相互作用能逐渐升高。通过计算MSD发现随着废大豆油掺量的增加，再生沥青模型中四组分的扩散能力逐渐增加，废大豆油能够有效改善老化沥青中四组分的分子迁移能力，但是组分迁移能力无法完全恢复至基质沥青水平。基质沥青-老化沥青模型的界面相互作用能相较于基质沥青-基质沥青下降约8.6%，表明分子尺度上新-旧沥青结合后其界面结合能力发生衰减，随着废大豆油掺量的增加，范德华相互作用逐步增强，基质沥青-8%废大豆油再生沥青的界面相互作用能与基质沥青-老化沥青基本一致。废大豆油掺量为2%～5%时，基质沥青-再生沥青模型中各组分有着较好的扩散速率。研究结果从分子尺度为废大豆油再生沥青的应用提供了理论依据。