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沥青研究生产与光学显微镜
发布时间:2023-07-14

沥青研究生产与光学显微镜

一、沥青的分类和应用

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沥青


沥青是一种复杂的有机混合物,在常温下是黑色或黑褐色粘稠的液体、半固体或固体,具有良好的粘结性、塑性、不透水性及耐化学侵蚀性。沥青按生产方式可以分为三大类:地沥青、焦油沥青和改性沥青。





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石油沥青路面


地沥青主要包括石油沥青和天然沥青,石油沥青通常指原油经过蒸馏后得到的残渣,是原油中最重的组分,主要成分是碳氢化合物。石油沥青有耐水性能高、柔软性好、耐久性强等特点,是沥青材料中的一大类,20世纪铺路用的主要就是石油沥青。


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煤沥青

煤沥青是矿物焦油沥青中的代表,是由煤干馏的煤焦油加工而成的,主要是由芳香族碳氢化合物及其氧、硫、碳的衍生物所组成的混合物,稳定性差,耐腐蚀性强,常用于防水层和防腐材料。

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改性沥青屋顶

改性沥青是在石油沥青基础上加入弹性体SBS等聚合物,通过特定工艺生产加工而成的高低温性能更优良的沥青,是高速公路、机场跑道等高要求路面的理想材料。



二、沥青研究生产与光学显微镜

材料科学中主要使用三种显微镜研究沥青,包括荧光显微镜、偏光显微镜和扫描电子显微镜/原子力显微镜。


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荧光显微镜MZX81拍摄的SBS改性沥青


荧光显微镜主要用于SBS改性沥青的研究和品控检测,SBS改性剂在B或G通道荧光激发下,会呈现出荧光反应,与基质的石油沥青区别出来,从而评估改性剂的混合情况和微观形态变化情况。


对于添加了改良剂的沥青,荧光所需的波段在于

激发滤光片:460-490nm/510-550nm
二向分光镜:500nm/570nm
发射滤光片:520nmLP/590nmLP


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偏光观察下的中间相沥青(a) N1-MP, (b) N2-MP and (c) N3-MP

DOI: 10.1039/C8RA04679D (Paper) RSC Adv., 2018, 8, 30230-30238



偏光显微镜主要用于中间相沥青研究,中间相沥青是由石油沥青、煤沥青、重质芳烃等为原料聚合而成一种扁平状的大分子物质,可在偏光显微镜下呈现光学各向异性,中间相沥青制作的碳纤维具备超高模量、高导热和良好的导电性,是战机、航天飞船等高速飞行器的边缘材料理想选择。

 

三、沥青研究生产中的成像挑战



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改性沥青需要落射荧光观察


1、制样带来的照明困难。有一定厚度的沥青并不透明,而如果样品制样得很薄,则有可能改变沥青的样品状态或组成分布,因此沥青观察一般需要落射照明观察,需要使用落射荧光显微镜观察或落射的偏光观察,明美MZX81可提供落射荧光照明,MP41可提供落射和透射的偏光观察。


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明美最新研发的联动切换式LED体视荧光模块


2、荧光观察的使用难度。传统荧光显微镜采用汞灯光源作激发光源,使用需要预热,而且开关次数还影响灯泡寿命,对于质检需求来说不够方便安全,明美LED荧光显微镜可以即开即用,随用随关,没有汞污染的风险,更方便易用。



3、成像相机的灵敏度。沥青研生产中都需要用到显微镜相机拍摄和测量,尤其是中间相沥青需要通过拍照测量光亮物质的尺寸大小,来确定中间相的光学结构,找到理想状态需要的条件。无论是荧光还是偏光成像,都是比较暗的背景,需要相机有比较高的灵敏度,明美提供MC50-S、MSX2、MSX11等多款高灵敏度相机,满足高质量成像需要。


 


四、明美推荐方案


1、改性沥青质检观察方案
推荐:体视荧光显微镜MZX81 + 高灵敏度相机MSX2


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  • 标配复消色差1X APO物镜,成像质量高
  • 数显LED荧光模块,光源和激发块联动切换
  • 1:7高变倍比,可灵活放大适配不同尺寸样品
  • 高灵敏度相机,较高像素保证优良的成像效果


 


2、改性沥青高倍质检观察方案
推荐:正置荧光显微镜MF31-LED + 高灵敏度相机MSX2
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  • 平场消色差物镜,放大倍率高于体视显微镜
  • 单色或三色数显LED荧光模块,激发稳定易用
  • 10X/22大视野目镜,平场性高镜检效率更高
  • 三目观察头,多款高灵敏度相机可选


3、改性沥青研究观察方案
推荐:研究级正置荧光显微镜MF43-N + 高灵敏度相机MSX11


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  • 半复消色差物镜,成像质量高
  • 六孔荧光转盘,可满足复杂的荧光观察需要
  • 丰富的配件选择,可选金相载物台、起偏检偏等配件
  • 高灵敏度相机,满足高分辨率明场、荧光等成像


 


4、中间相沥青观察方案
推荐:偏光显微镜MP41 + 高灵敏度相机MSX2


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  • 无限远光学系统,支持透射和落射观察
  • 360°旋转式载物台,满足消光观察
  • 带勃氏镜和摇入式聚光镜,满足锥光观察
  • 带补偿器插槽,标配三种补偿器
  • 可以叠加荧光模块实现荧光观察




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