استفاده از کو پلیمر SBS برای اصلاح خواص قیر

کوپلیمر استیرن بوتادی ان استیرن

استفاده از پلیمرها برای افزایش کارایی قیرهای گرید جاده‌ای از سال 1970 شروع شده است. حساسیت دمایی قیرهای اصلاح شده کمتر است و ویژگی های رئولوژیکی آن ها بهبود یافته است. به طور کلی تقریباً 75 در صد از بایندرهای اصلاح شده در دسته الاستومرها، 15 در صد پلاستیک ها و 10 درصد لاستیک و اصلاح کننده های گوناگون هستند.

در میان مواد الاستومریک بلوک های کوپلیمر استیرن بیشترین پتانسیل را برای اختلاط با قیر از خود نشان داده اند. مثال های دیگر از مواد الاستومریک که به منظور اصلاح خواص قیر استفاده شده است لاستیک طبیعی، پلی کلروپرن و لاستیک استیرن بوتادی ان است.

کوپلیمرهای استیرن معمولاً به عنوان لاستیک ترموپلاستیک دسته بندی می شوند، زیرا آن ها توانایی ترکیب خواص الاستیک و ترموپلاستیک را با هم دارند و می توانند به وسیله پلیمریزاسیون پی در پی استیرن بوتادی ان استیرن تولید شوند. در روش دیگر یک پیش ماده دو بلوکی بوسیله پلیمریزاسیون پی در پی استیرن با مونومر بوتادی ان به همراه واکنش با یک عامل پیوند دهنده بدست می آید. بنابراین علاوه بر پلیمرهای خطی می توان پلیمرهای شاخه دار را هم تولید کرد. بنابر ساختار کوپلیمر SBS  شامل زنجیر سه بلوکی SBS دارای مورفولوژی دو فازی تشکیل شده از بلوک های کروی پلی استیرن در ماتریکس بوتادی ان است.

کوپلیمرهای SBS قدرت و الاستیسیتی خود را از پیوندهای عرضی فیزیکی در شبکه سه بعدی بدست آورده اند. در این کوپلیمر پلی استیرن در ایجاد قدرت و پلی بوتادی ان در ایجاد الاستیسیتی نقش دارد. تأثیر این پیوندها در دمای بالاتر از دمای انتقال شیشه ای پلی استیرن ( 100 درجه سانتی گراد) به سرعت کاهش می یابد و هنگامی که سرد شود مجدد خواص قدرت و الاستیسیته خود را خواهد داشت.

وقتی SBS با قیر مخلوط می شود فاز الاستومریک SBS مالتن ها را جذب می کند و حجمش 9 برابر مقدار اولیه می شود. با مقادیر مناسب از SBS حدود ( 5 تا 7 درصد وزنی ) یک فاز پیوسته از پلیمر داخل قیر اصلاح شده ایجاد می شود و خواص قیر را به شکل عمده اصلاح می کند. از آنجایی که لاستیک های ترموپلاستیک دارای وزن مولکولی مشابه و یا بیشتر از آسفالتن ها هستند آن ها برای حل شدن در مالتن ها رقابت می کنند و اگر مقدار مالتن کافی نباشد قیر دوفاز می شود. دو فاز شدن قیر نشان می دهد که قیر پایه با پلیمر استفاده شده سازگاری ندارد و باید در هنگام اختلاط لاستیک های ترموپلاستیک با قیر دقت داشت. سازگاری SBS  با قیر پایه بوسیله استفاده از روغن های آروماتیک افزایش می یابد. ولی استفاده از مقادیر زیاد روغن باعث تخریب خواص SBS خواهد شد.

قیرهای تهیه شده از نفت خام بدست آمده از منابع مختلف دارای خواص متفاوتی هستند. به این صورت که نقطه نرمی، درجه نفوذ و ترکیبات شیمیایی آن ها یکسان نیست و این به دلیل ماهیت نفت خام استفاده شده است. برای بررسی ترکیب شیمایی قیر چهار ترکیب اصلی یعنی ترکیبات اشباع، آروماتیک ها، رزین ها و آسفالتن ها (SARA)را بررسی می کنند.

برای بررسی سازگاری قیر با پلیمر  (Colloidal Index) به اختصار CI را تعریف کرده اند.

اگرچه عدد دقیقی برای سازگاری یا ناسازگاری قیر با پلیمر نمی توان تعریف کرد ولی به هرحال تفاوت در درصد SARA باعث می شود قیرهای منابع مختلف، متفاوت از یکدیگر باشند و CI آنها متفاوت شده  و در نتیجه سازگاری آن ها با پلیمر یکسان نباشد.

به طور کلی مقدار CI کمتر ( مقدار بیشتر آروماتیک) باعث سازگاری بیشتر قیر و در نتیجه انحلال بهتر SBS در قیر می شود.