تأثیر PH و چگالی قیر بر پایداری امولسیون قیری- بخش اول

Share

روش آزمایش

قیر مورداستفاده در این پژوهش در شرکت نفت پاسارگاد تولیدشده بود (جدول شماره 1). امولسیفایرهای کاتیـونی از لیگـنین آمین و آلکیـل آمـین ساخته‌شده که از شـرکت Inter Chemical Srl ایتالیا تهیه‌شده است.

تأثیر PH و چگالی قیر بر پایداری امولسیون قیری
جدول 1  خصوصیات قیر

آماده‌سازی امولسیون

قیر امولسیونی با استفاده از یک واحد آزمایشگاهی آماده‌سازی امولسیون با مقادیر متفاوت امولسیفایر در PH مختلف (1، 1/3، 1/7، 2) و حلال به مقدار مختلف (0، 0/5، 1، 1/5 و 2 درصد) تهیه شد. در یک فرایند معمول مقدار مشخصی از امولسیفایر به یک پیمانه آزمایشگاهی حاوی 2 لیتر آب‌معدنی 45 درجه سانتی‌گراد قرارگرفته بر روی یک صفحه حرارتی و دارای همزن برقی اضافه می‌شود. PH موردنظر با افزودن 37 درصد محلول هیدروکلریک اسید تنظیم می‌شود. از سوی دیگر، قیر در یک ظرف جداگانه تا دمای 140 درجه سانتی‌گراد حرارت داده‌شده و مقدار موردنظر از حلال بااحتیاط به آن اضافه می‌شود. این دو فاز تحت همزن برشی بالا به‌منظور تولید امولسیون با یکدیگر مخلوط می‌شوند.

مشخصات امولسیون

1   ته‌نشینی

500 میلی‌لیتر قیر امولسیونی در یک استوانه شیشه‌ای در دمای اتاق به مدت 5 روز قرار داده شد. سپس با استفاده از پیپت تقریباً 55 میلی‌لیتر نمونه از قسمت بالا و پایین امولسیون برداشته‌شده و 50 گرم از امولسیون‌ها در دو پیمانه ریخته شد. این پیمانه‌ها به مدت 3 ساعت درون گرم‌کن در دمای 163 درجه سانتی‌گراد قرار داده شد. سپس آن‌ها را از گرم‌کن خارج کرده و اجازه دادیم تا در دمای اتاق خنک شوند. پس‌ازآن پیمانه‌های هم‌دما شده با دمای اتاق را توزین کرده و درصد باقیمانده آن را به دست آوردیم. ثبات ذخیره‌سازی امولسیون به‌صورت تفاوت بین درصد باقیمانده از بالا و پایین آن تعریف می‌شود.

2 ویسکوزیته انگلر

این روش آزمایشگاهی، ویسکوزیته مخصوص امولسیون را مطابق با استاندارد ASTM D1665 تعیین می‌کند. ویسکوزیته انگلر به‌وسیله اندازه‌گیری زمان موردنیاز برای جاری شدن حجم مشخصی از یک مایع (قیر امولسیونی) برای جاری شدن از یک لوله در دمای ثابت محاسبه می‌شود.

3  آزمون غربال

در این روش آزمایشگاهی به‌طورمعمول مقدار 1 کیلوگرم از قیر امولسیونی را بر روی غربال 850 میکرومتر ریخته و به‌آرامی با آب شستشو داده و پس‌ازآن وزن مواد جامد باقیمانده بر روی الک محاسبه و درجه آن طبق استاندارد ASTM D244 تعیین می‌شود.

4  اختلاط سیمانی

این روش آزمایشگاهی برای تبیین قابلیت یک امولسیون قیر کند تنظیم برای اختلاط با مواد بسیار ریز با سطح بالا بدون شکست امولسیون طبق استاندارد ASTM D244 استفاده می‌شود.

————————————————————————————————————

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

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

قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری-بخش چهارم

Share

قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری-بخش چهارم

تولید PMBE

تولید قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری (PMBE)، مخصوصاً زمانی که بحث امولسیون کردن قیر اصلاح‌شده پلیمری مطرح است، بسیار حساس و ظریف است. نخست به غلظت بالای قیر اصلاح‌شده پلیمری برای انجام فرآیند در دمای بالا احتیاج داریم. شرایط کار عادی برای یک امولسیون اصلاح‌نشده به‌طورمعمول شامل درجه حرارت قیر حدود 140 تا 150 درجه سانتی‌گراد و دمای فاز آبی حدود 50 درجه سانتی‌گراد است. در این شرایط و با نسبت فاز معمول 65 درصد وزنی قیر، امولسیون از آسیاب کلوئیدی با درجه حرارت 90 درجه سانتی‌گراد خارج می‌شود. این درجه حرارت بالا در مورد اغلب بایندر ها وجود دارد اما در مورد قیر سخت مشکل مضاعف این است که باید درجه حرارت آن را افزایش دهیم و به‌تبع آن خطر رسیدن به دمای 100 درجه سانتی‌گراد هنگام خروج از آسیاب کلوئیدی وجود دارد. سیستم خنک‌کننده معمولاً مورداستفاده قرار می‌گیرد اما نزدیکی به نقطه اشتعال برای امولسیون مضر بوده، زیرا باعث تولید ذرات درشت‌تر در امولسیون می‌شود. این به‌نوبه خود پایداری ذخیره‌سازی را تحت تأثیر قرار داده و موجب بروز معضلات انسداد در زمان پمپاژ می‌شود. این مشکل در بایندر های اصلاح‌شده با EVA کمتر دیده می‌شود.

ثانیاً رئولوژی قیر اصلاح‌شده پلیمری متمایز از قیر دست‌نخورده است. تاکنون سازوکار دقیقی از شکست قطرات قیر و انعقاد آن در آسیاب کلوئیدی شناخته‌نشده است. قطرات قیر اصلاح‌شده پلیمری نسبت به قیر معمولی سخت‌تر تغییر شکل پیدا می‌کنند. درواقع، اجزاء غنی از پلیمر درون قیر اصلاح‌شده پلیمری تنها دارای خصوصیات پلاستومری نبوده (Lesueur و همکاران 1998) بلکه در ابتدا دارای اندازه بزرگ‌تری (ذرات با میانگین قطر 10 تا 50 میکرون) نسبت به ذرات نهایی (با میانگین قطر 5 میکرون) هستند؛ بنابراین مرحله شکست قطرات سخت‌تر است. به‌عنوان نتیجه‌گیری و در صورت عدم هرگونه تغییر در شرایط کاری آسیاب کلوئیدی، قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری (PMBE) به‌طورکلی درشت‌تر از قیر امولسیونی دست‌نخورده متناظر با آن با همان مقدار بایندر و گرانروی مشابه است. این امر بر میزان پایداری ذخیره‌سازی و افزایش خطر انسداد در طول فرآیند پمپاژ تأثیرگذار است.

تغییرات کوچک که به‌سختی خواص بایندر باقیمانده را تحت تأثیر قرار می‌دهند می‌تواند بر فرآیند تشکیل امولسیون تأثیرگذار باشند. شکل شماره 2 نشان‌دهنده تفاوت در توزیع اندازه ذرات برای امولسیون‌های ساخته‌شده با دو نوع پلیمر است. پلیمر شماره 1 توزیع اندازه ذرات بهتری داشته که از حفره‌های محدودکننده اندازه ذرات عبور می‌کند، درحالی‌که پلیمر شماره 2 امولسیونی خارج از این مشخصات را ارائه می‌کند.

PMBE

شکل 2  تأثیر نوع پلیمر بر روی توزیع اندازه ذرات امولسیون با فرمول امولسیون مشابه (به‌جز نوع پلیمر) و شرایط عملیاتی یکسان

پلیمر 1 امولسیونی می‌دهد که درصد ذرات باقیمانده آن بر روی الک 800 میکرون به میزان 0/1 درصد بوده درحالی‌که پلیمر 2 امولسیونی می‌دهد که میزان ذرات باقیمانده آن 3 درصد است.

در تمامی موارد، امولسیون تجاری قیر اصلاح‌شده پلیمری برای دستیابی به این اثرات فرموله شده و درنتیجه دارای توزیع اندازه ذرات کافی و ثبات ذخیره‌سازی مناسب هستند. اگرچه فناوری جدی امولسیون سازی مبتنی بر تکنولوژی نسبت بالای فاز داخلی، ساخت امولسیون از قیر اصلاح‌شده پلیمری را راحت‌تر کرده است.

هنگامی‌که قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری به‌وسیله افزودن لاتکس تولید می‌شود، تمامی معضلات مشاهده‌شده برای امولسیون‌های PMB برطرف می‌شود. در مورد لاتکس co-emulsification لاتکس عمدتاً پایدار بوده و با اندازه ذرات نسبتاً کوچک و نزدیک به 200 میکرون داشته و چنین مقدار کمی به‌سختی در طول اختلاط در آسیاب کلوئیدی تحت تأثیر قرار می‌گیرند. درنتیجه حضور آن‌ها اثر قابل‌توجهی بر روند تولید امولسیون ندارد.

در مورد لاتکس post-addition، لاتکس به‌طور دائم و منظم در کارخانه و یا در مرحله قبل از استفاده به قیر امولسیونی اضافه می‌شود. این یک روش قدیمی و راحت است. در این روش برای جلوگیری از خامه شدن لاتکس، باید از زمان ذخیره‌سازی طولانی اجتناب کرد. همچنین به‌منظور دستیابی به یک محلول همگن، باید دستگاه‌های مخلوط‌کن در محل کار وجود داشته باشند.


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

قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری-بخش پنجم


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

قیر امولسیونی اصلاح‌شده پلیمری