Formación y caracterización de emulsiones altamente concentradas de betún en agua

FORMACION Y CARACTERIZACION DE EMULSIONES ALTAMENTE CONCENTRADAS DE BETUN EN AGUA El objetivo principal de la presente tesis ha sido la preparacion y caracterizacion de emulsiones bituminosas concentradas y altamente concentradas de betun en agua controlando el tamano de gota. Las investigaciones y estudios llevados a cabo se dividen en las siguientes etapas: -Caracterizacion de la naturaleza quimica y coloidal de diferentes betunes. - Estudio del comportamiento fasico de tensioactivos comerciales. -Preparacion y caracterizacion de emulsiones concentradas y altamente concentradas de betun en agua. Las investigaciones desarrolladas han permitido alcanzar las siguientes conclusiones principales: -El betun es considerado un sistema coloidal en el que se encuentras dispersos nanocristales de parafina, agregados de asfaltenos y moleculas de resina. Los nanocristales de parafina se encuentran en betunes de naturaleza parafinica y poseen tamanos alrededor de 50 nm. Estos nanocristales son de menor tamano cuando el betun ha sido enfriado rapidamente y desaparecen a los 70oC, temperatura de fusion de la parafina. Los agregados de asfaltenos poseen un tamano entre 2 y 3.3 nm. Su tamano no se ve afectado por la velocidad de enfriamiento ni por la temperatura, en el rango estudiado. -Los betunes poseen tensioactivos endogenos que difunden al agua disminuyendo la tension superficial hasta 60 mN/m. Este valor es demasiado alto para demostrar que se trata de moleculas tensioactivas. La difusion de las moleculas amfifilicas presentes en el betun cumple el modelo de Ward y Tordai de difusion. Ajustando este modelo, se ha calculado un exceso superficial de aproximadamente 4? 10-6 mol/dm2 de especies amfifilicas del betun adsorbidas en la superficie del agua. -Se determino la tension superficial de betun a temperaturas bajas, donde la viscosidad es muy elevada. Se determino la tension superficial de los siguientes betunes: 150/180 A Naftenico, 150/180 B Parafinico, 80/100 y 60/70, y se observo que la tension superficial es practicamente la misma en todos ellos (37 mN/m) a 25oC. Se observo que la contribucion mas importante en la tension superficial es la componente dispersiva, confirmando que el betun es un material mayoritariamente apolar. -Mediante la determinacion del potencial zeta se determino que el betun Naftenico posee una carga superficial aproximadamente de 0.29 C/m2. Esta carga superficial es debida a la presencia de tensiaoctivos endogenos. -Se estudio el comportamiento fasico de los tensioactivos comerciales Redicote E-4875, Redicote EM-48, Redicote EM-44, Redicote E-11 HF, Ampholak 7TX, Asfier 218, Telcodinac Teide S, Telcodinac PR y Polyram L-80 y Polyram L-90. -El tamano de gota de las emulsiones preparadas con tensioactivos comerciales disminuye al aumentar la concentracion de tensioactivo. -Se obtuvieron emulsiones con tamanos de gota menores con el betun 80/100, de menor dureza que con el betun 60/70. La emulsificacion es mas eficiente con betunes de menor dureza dado que proporcionan una viscosidad menor a la misma temperatura. -Al aumentar la fraccion de volumen de fase dispersa, el tamano de gota disminuye. Podria ser debido a que el esfuerzo de cizalla es proporcional a la viscosidad, por lo tanto, al aumentar la viscosidad de la emulsion, manteniendo la velocidad de cizalla constante, el esfuerzo aumenta. Ello puede permitir la formacion de gotas mas pequenas. -Se prepararon emulsiones al 60, 70 y 80% de betun 150/180 A cuya fase acuosa contenia quitosano como espesante. El tamano de gota disminuye con la presencia de quitosano en el medio acuoso. Esta disminucion es mas acusada en emulsiones del 60% que en emulsiones del 70% y poco apreciable en emulsiones del 80%. Esta tendencia tambien se observo con emulsiones preparadas con poliacrilamida, el tamano de gota disminuye con la presencia de polimero en la fase continua, aunque a concentraciones mas altas de polimero se alcanza un valor de tamano de gota practicamente constante.