خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) اصلاح‌کننده قیر-بخش هفتم

Share

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) اصلاح‌کننده قیر-بخش هفتم

تغییرات در خواص رئولوژیکی پس از پیرشدگی آزمایشگاهی

1- پارامترهای ویسکوالاستیک پویا

طرح ایزوکرونال مدول پیچیده و زاویه فازی در 0/02 هرتز برای PMB-AS7 در شرایط پیر نشده، پیر شده RTFOT و PAV در شکل شماره 10 ارائه‌شده است. همراه با اصلاح SBS گروه‌های مختلف قیر پایه، تفاوت‌های متمایزی در ویژگی‌های رئولوژیکی دو گروه PMBS پس از پیرشدگی وجود دارد. اگرچه هر دو بایندر یک افزایش را در مدول پیچیده بین دمای 10 تا 55 درجه سانتی‌گراد، مانند آنچه برای قیر نفوذی مشاهده می‌شود از خود نشان دادند ولی رفتار این دو گروه PMB در درجه حرارت‌های بالاتر از 55 درجه سانتی‌گراد متفاوت است. برای PMB-AS7 به‌جای افزایش ما یک کاهش را در*پس از پیرشدگی مشاهده می‌کنیم که آن را می‌توان به تخریب کوپلیمر SBS بعد از پیرشدگی که منجر به نرم‌تر شدن PMB می‌شود نسبت داد. این پدیده برای PMB-BS7 آشکار نیست که در آن شبکه پلیمری بر رفتار رئولوژیکی PMB در همان درجه حرارت مشاهده‌شده برای PMB-AS7، تسلط ندارد.

تغییرات در زاویه فازی پس از پیرشدگی RTFOT و PAV مشابه قیر اصلاح‌نشده (کاهش در زاویه فازی) در دامنه حرارتی 10 تا 35 درجه سانتی‌گراد است. این دامنه حرارتی متناظر با شرایطی است که در آن قیر پایه غالب بوده و بنابراین این همبستگی و یکسانی با رفتار نشان داده‌شده برای قیر اصلاح‌نشده قابل پیش‌بینی بود. در دامنه حرارتی بزرگ‌تر از 40 درجه سانتی‌گراد که در آن شبکه پلیمر SBS غالب است، تغییرات پس از پیرشدگی RTFOT و PAV نسبت به آنچه در آزمایش با قیر اصلاح‌نشده به‌دست‌آمده بود، متفاوت است. بازهم رفتار رئولوژیکی گروه A PMBS از گروه B، به‌خصوص در دماهای بالاتر از 40 درجه سانتی‌گراد، متفاوت است. در این دمای سرویس بالا، یک افزایش در زاویه فازی پس از پیرشدگی RTFOT و PAV نشان‌دهنده پاسخ ویسکوز تر برای PMB-AS7 است. این افزایش در ویسکوزیته به نسبت پاسخ الاستیک پس از پیرشدگی (که در آن شبکه پلیمری تخریب‌شده است) برای PMB-BS7 آشکار نیست. اگرچه زاویه فازی به‌آرامی پس از RTFOT در دماهای بالاتر از 65 درجه سانتی‌گراد افزایش می‌یابد.

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن

شکل 10   طرح ایزوکرونال در 0/02 هرتز برای PMB-AS7 و PMB-BS7 پیر نشده و پیر شده به روش RTFOT و PAV

2- سیاه نمودار رئولوژیکی

تغییرات در ویژگی‌های رئولوژیکی PMB-AS7 و PMB-BS7 پس از پیرشدگی به‌صورت سیاه نمودار در شکل شماره 11 ارائه‌شده است. برای گروه A PMB، رفتار رئولوژیکی را می‌توان به دو ناحیه بالا و پایین مقدار مدول پیچیده104 Paتقسیم کرد. در مقادیر سختی بالا، متناظر با آزمون‌های دماپایین و فرکانس بالا، منحنی سیاه نمودار یک تغییر جهت به سمت زاویه فازی پایین را نشان می‌دهد و مشخص‌کننده سخت شدگی (پیرشدگی) PMB است. این پدیده شبیه به اثر سخت شدگی مشاهده‌شده برای قیر نفوذی است.

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن

شکل 11   سیاه نمودار PMB-AS7 و PMB-BS7 پیر نشده و پیر شده به روش RTFOT و PAV

ناحیه دوم زیر مقدار مدول پیچیده104 Pa، یک تغییر جهت منحنی مخالف زاویه فازی بالاتر را نسبت به زاویه فازی پایین‌تر نشان داده که نشان‌دهنده تغییرات به سمت ویسکوزیته بیش‌تر پس از پیرشدگی است. این تغییر به سمت پاسخ ویسکوز تر پس از پیرشدگی را می‌توان به تخریب کوپلیمر SBS در طول پیرشدگی نسبت داد. اگر یک‌بار دیگر به تغییرات ویژگی‌های رئولوژیکی ارائه‌شده در شکل 11 توجه کنید، مشاهده می‌کنید که این تغییرات مانند آنچه برای گروه A PMB مشاهده‌شده، نیست. بااین‌حال، یک تغییر به سمت زاویه فازی بالاتر، مانند آنچه برای PMB-AS7 مشاهده‌شده در مقادیر*کم‌تر از 103 Pa وجود دارد.


برای مشاهده ادامه مطالب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید:

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) اصلاح‌کننده قیر-بخش هشتم


برای مشاهده اولین مطلب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید: 

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) اصلاح‌کننده قیر

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) اصلاح‌کننده قیر-بخش هفتم
5 (100%) 12 votes

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) اصلاح‌کننده قیر-بخش چهارم

Share

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) اصلاح‌کننده قیر-بخش چهارم

نتایج و مباحث

خصوصیات بایندرهای معمولی

تأثیر پلیمر SBS اصلاح‌کننده بر روی خواص بایندر معمولی دو گروه PMB را می‌توان در جدول شماره 3 به‌صورت کاهش در نفوذپذیری و افزایش در نقطه نرمی در هنگام افزایش مقدار پلیمر مشاهده کرد. اگرچه کاهش در نفوذپذیری نسبت یکنواختی با افزایش مقدار پلیمر دارد، یک افزایش چشمگیر بزرگی در دمای نقطه نرمی در مقدار پلیمر 5 درصد و 7 درصد وجود دارد. علاوه بر افزایش در سختی، افزایش شاخص نفوذپذیری (PIs) قیر اصلاح‌شده با پلیمر SBS نشان‌دهنده کاهش چشمگیر در حساسیت دمایی با اصلاح پلیمری، مخصوصاً در مقدار پلیمرهای زیاد است.

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر

جدول 3    تغییرات در خصوصیات بایندر معمولی به دنبال اصلاح با SBS

ازلحاظ عملکرد دماپایین، اصلاح با SBS قیر پایه A منجر به بهبود اندک انعطاف‌پذیری در دمای پایین شده که با کاهش درجه حرارت فراس نشان داده می‌شود. به‌هرحال، یک‌روند مخالف را می‌توان برای قیر B اصلاح‌شده مشاهده کرد که در آن‌یک افزایش چشمگیر در درجه حرارت فراس با اصلاح پلیمری رؤیت می‌شود.

اگرچه رفتار SBS PMBs با توجه به قیر پایه آن‌ها متفاوت است، درجه حرارت واقعی نقطه شکست فراس برای هر دو مقدار پلیمر در هر دو جفت PMB تقریباً یکسان است. با توجه به شکل‌پذیری و بازیابی کشسان در دمای 10 درجه سانتی‌گراد مشخص شد که بار دیگر نتایج برای هر دو جفت SBS PMBs یکسان است. اگرچه انعطاف‌پذیری SBS PMBs گروه A تقریباً 25-10 درصد نسبت به گروه B بیش‌تر است. نتایج شکل‌پذیری و فراس نشان‌دهنده تأثیر قابل‌توجه قیر پایه، ماهیت پلیمر و سازگاری قیر-پلیمر بر خواص فیزیکی دماپایین و دما متوسط PMBs است. البته تفاوت اندکی در مقادیر خواص بایندر معمولی دو گروه PMB وجود دارد، اما این تفاوت را نمی‌توان به‌طور قابل‌توجهی در نظر گرفت.

ویسکوزیته چرخشی دو گروه (PMB 100 تا 160 درجه سانتی‌گراد) در شکل شماره 2 نشان داده‌شده است. نتایج نشان‌دهنده افزایش قابل‌توجه در ویسکوزیته با اصلاح پلیمری برای هر دو گروه PMB است. علاوه بر این، ویسکوزیته چرخشی (η) در دمای 100 و 160 درجه سانتی‌گراد برای قیر پایه و SBS PMBs در جدول شماره 4 همراه با شاخص‌های اصلاح (η برای PMB تقسیم‌بر η برای قیر پایه) در این دو درجه حرارت ارائه‌شده است. شاخص اصلاح بین دو گروه نسبتاً شبیه بوده ولی به‌طورکلی در دمای بالاتر از 100 درجه سانتی‌گراد و در دمای 160 درجه سانتی‌گراد برای قیر B کمی بالاتر است. به‌هرحال به‌غیر از نیاز به اختلاط بیش‌تر و دمای تراکم بالاتر، نتایج تفاوت رئولوژیکی چشمگیری را بین قیر پایه و قیر اصلاح‌شده و یا بین هر دو گروه SBS PMBs را در دمای بالا نشان نداد.

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر

شکل 2    ویسکوزیته چرخشی SBS PMBs

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر

جدول 4    ویسکوزیته چرخشی به دنبال اصلاح با SBS


برای مشاهده ادامه مطالب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید:

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) اصلاح‌کننده قیر-بخش پنجم


برای مشاهده اولین مطلب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید: 

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) اصلاح‌کننده قیر

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) اصلاح‌کننده قیر-بخش چهارم
5 (100%) 9 votes

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) اصلاح‌کننده قیر-بخش اول

Share

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) اصلاح‌کننده قیر-بخش اول

مقدمه

استفاده از پلیمر مصنوعی برای اصلاح عملکرد بایندرهای قیری مرسوم به اوایل دهه 1970 میلادی برمی‌گردد. در این‌گونه از بایندر ها متعاقباً حساسیت دمایی کاهش‌یافته، چسبندگی افزوده‌شده و خواص رئولوژیکی اصلاح شده است. در سطح جهانی، حدود 75 درصد از بایندرهای اصلاح‌شده را می‌توان در کلاس الاستومری، 15 درصد را در کلاس پلاستومری و باقیمانده آن‌که در حدود 10 درصد است را در کلاس لاستیک (Rubber) طبقه‌بندی کرد. در داخل گروه الاستومری کوپلیمرهای بلوکی استایرن پتانسیل بالایی را از خود در هنگام ترکیب با قیر نشان می‌دهند. مثال‌های دیگر از الاستومرهای استفاده‌شده در اصلاح قیر شامل لاستیک طبیعی، پلی بوتادین، پلی ایزوپرن، کوپلیمر ایزوبوتن ایزوپرن، پلی کلروپن و استایرن بوتادی ان رابر است.

کوپلیمرهای بلوکی استایرن معمولاً لاستیک ترموپلاستیک نامیده شده، دارای قابلیت ترکیب با هر دو خواص ترموپلاستیک و لاستیک است و می‌تواند توسط عمل پلیمریزاسیون پیوسته استایرن بوتادی ان استایرن (SBS) تولید شود. روش دیگر پلیمریزاسیون پیوسته استایرن و بلوک میانی مونومرهایی بوتادی ان به دنبال یک واکنش با عامل جفت کننده است. ساختار کوپلیمر استایرن بوتادی ان استایرن (SBS) شامل زنجیره‌های سه بلوکی SBS دارای مورفولوژی دوفازی حوزه بلوک پلی استایرن کروی با ماتریکسی از پلی بوتادی ان است.

کوپلیمرهای استایرن بوتادی ان استایرن (SBS)، استحکام و الاستیسیته خود را از پیوند فیزیکی مولکول‌ها در یک شبکه سه‌بعدی به دست می‌آورند. تأثیر این اتصالات عرضی کاهش سریع دمای اتصال شیشه‌ای پلی استایرن (تقریباً 100 درجه سانتی‌گراد) است.

هنگامی‌که SBS با قیر ترکیب می‌شود، فاز الاستومری کوپلیمر SBS مالتن های قیر را جذب کرده و تا 9 برابر حجم اولیه خود متورم می‌شوند. شبکه پلیمری پیوسته در سرتاسر قیر اصلاح‌شده پلیمری (PMB) تشکیل‌شده و باعث بهبود چشمگیر خواص قیر می‌شود. ازآنجاکه لاستیک‌های ترموپلاستیک وزن مولکولی شبیه و یا بیش‌تر از آسفالتن دارند، اگر چنانچه مقدار کافی مالتن در دسترس نباشد احتمال جدایش فازی وجود دارد. جدایش فازی نشانه‌ای از ناسازگاری قیر پایه و پلیمر است. سازگاری ترکیب قیر-SBS می‌تواند از طریق افزودن روغن‌های آروماتیک بهبود یابد. با این حال، مقدار بالای آروماتیک در ترکیب باعث انحلال بلوک‌های پلی استایرن و از بین بردن فواید کوپلیمر SBS می‌شود.

اگرچه تحقیقات قابل‌توجهی در این زمینه انجام‌گرفته است، اما به علت ماهیت پیچیده و سیستم واکنش قیر-پلیمر، این شناخت هنوز هم کامل و جامع نشده است. این مقاله ارزیابی آزمایشگاهی از ویژگی‌های رئولوژیکی تعدادی از قیرهای پایه پیر نشده و پیر شده آزمایشگاهی و هم‌چنین قیر اصلاح‌شده پلیمری با استایرن بوتادی ان استایرن (SBS) را باهدف اولیه تعیین تفاوت‌ها در رفتار رئولوژیکی قیر اصلاح‌شده با پلیمر استایرن بوتادی ان استایرن (PMBs) تهیه‌شده از دو نوع قیر با ترکیب‌بندی متفاوت را ارائه می‌کند. در این پژوهش قیر اصلاح‌شده با SBS توسط اختلاط آزمایشگاهی دو نوع قیر پایه با کوپلیمر استایرن بوتادی ان استایرن خطی در سه مقدار متفاوت از پلیمر آماده شد. تأثیر منشأ قیر، مقدار پلیمر، سازگاری سیستم قیر-پلیمر و پیرشدگی در خواص رئولوژیکی (ویسکوالاستیک) PMBs با استفاده از آزمون‌های متداول بررسی رفتار رئولوژیکی بایندر و هم‌چنین آنالیز مکانیکی دینامیکی تعیین شد.


برای مشاهده ادامه مطالب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید:

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) اصلاح‌کننده قیر-بخش دوم


برای مشاهده اولین مطلب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید: 

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) اصلاح‌کننده قیر

خصوصیات رئولوژیکی پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) اصلاح‌کننده قیر-بخش اول
5 (100%) 7 votes