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

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده با ضایعات پلی‌اتیلن ترفتالات (PET)-بخش اول

Share

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده با ضایعات پلی‌اتیلن ترفتالات (PET)-بخش اول

مقدمه

به علت افزایش جمعیت شهرنشینی، فعالیت‌های عمرانی و تغییرات در سبک زندگی، رشد بزرگی در تولید ضایعات پلاستیکی به وجود آمده که به‌نوبه خود باعث شده که مدیریت پسماندهای جامد به یکی از اصلی‌ترین معضلات زیست‌محیطی در سراسر جهان تبدیل شود. این پلاستیک‌ها به شیوه کنترل نشده‌ای انباشته می‌شود. یکی از دلایل این انباشت کنترل نشده کاهش سریع و چشمگیر سایت‌های موجود برای دفن زباله است که این امر باعث بروز مشکلات اساسی زیست‌محیطی شده است (Pimpan و همکاران، 2003). برآورد شده که پلاستیک (که یک ماده غیر زیست‌تخریب‌پذیر است) می‌تواند در زمین برای مدت 4500 سال بدون  تجزیه شدن باقی بماند. مشکلات سلامتی حاصل ازاین‌گونه زباله‌ها شامل مسائل باروری در انسان و حیوان، ناهنجاری‌های ژنتیکی و غیره است. تأثیرات این ضایعات بر روی پوشش گیاهی محلی نیز به اثبات رسیده است. علاوه بر این، تهدید جمعیت پرندگان و حیوانات آبی از دیگر تأثیرات مخرب این‌گونه از زباله‌هاست (Gawande و همکاران، 2012). بازیافت زباله‌های پلاستیکی و تولید محصولات جانبی برای استفاده به‌عنوان مواد ساخت‌وساز، بخش مهمی از فعالیت‌های موجود به‌منظور دستیابی به جامعه‌ای با محیط‌زیست پاک است.

آسفالت انعطاف‌پذیر دربرگیرنده بیش از 90 درصد از شبکه‌های جاده‌ای در اکثر نقاط جهان است. افزایش حجم ترافیک، اضافه‌بار وارده بر هر محور و افزایش فشار تایرها باعث بروز بسیاری از مسائل و مشکلات شده که عملکرد روسازی‌های انعطاف‌پذیر را تحت تأثیر قرار می‌دهد. آمار عملکردهای مختلف موردمطالعه قرارگرفته نشان می‌دهد که عمر مفید پوشش‌های قیری تولیدشده با بایندرهای سنتی اصلاح‌نشده از مقدار میانگین 6 تا 8 سال به حدود 3 تا 5 سال کاهش‌یافته است. به‌خوبی مشخص‌شده که تحت‌فشار ترافیک‌های غالباً سنگین و شرایط آب و هوایی نامساعد، آسفالت‌های ساخته‌شده با بایندر قیری سنتی به‌طورکلی دوام مورد انتظار را ندارند. به‌عبارتی‌دیگر، قیر اصلاح‌شده پلیمری (PMB) به‌عنوان بایندری با عملکرد بالا شناخته‌شده که به مهندسین برای طراحی و ساخت رویه قیری بادوام کمک شایانی می‌کند. در اکثر کشورها ثابت‌شده که این‌گونه از بایندر ها، عملکرد میدانی بهتری داشته و با توجه به در نظر گرفتن هزینه‌های تعمیر و نگهداری آسفالت به این نتیجه می‌رسیم که ازلحاظ اقتصادی نیز مقرون‌به‌صرفه هستند.


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

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده با ضایعات پلی‌اتیلن ترفتالات (PET)-بخش دوم


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

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده با ضایعات پلی‌اتیلن ترفتالات (PET)

ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده با ضایعات پلی‌اتیلن ترفتالات (PET)-بخش اول
4.4 (88.97%) 29 votes

پلیمرهای اصلاح‌کننده قیر، پیشرفت‌ها و چالش‌ها-بخش پانزدهم

Share

پلیمرهای اصلاح‌کننده قیر، پیشرفت‌ها و چالش‌ها-بخش پانزدهم

بازیافت قیر اصلاح‌شده پلیمری

قابلیت بازیافت قیر اصلاح‌شده پلیمری (PMB)

قیر یکی از مواد ترموپلاستیک کم‌هزینه و مهم است که کاربردهای بسیاری در ساخت‌وساز و مهندسی مواد دارد. به‌هرحال قیر ازلحاظ خصوصیات مکانیکی ضعیف بوده زیرا در دماهای کم سخت و شکننده است و در محیط‌های گرم، نرم و روان می‌شود. یکی از روش‌های بهبود عملکرد قیر ترکیب آن با پلیمرهای مصنوعی و تهیه قیر اصلاح شده پلیمری است. تعداد زیادی از پلیمرها برای اصلاح قیر مورداستفاده قرارگرفته‌اند که شامل پلی‌اتیلن‌ها، پلی الیفین ها، هوموپلیمرها و کوپلیمرهای استایرن، آینومرها، اتیلن وینیل استات ها و کوپلیمرهای اکلیریک، لاستیک(رابر)، مخلوط‌های پلیمری و خیلی مواد دیگر می‌باشد. اخیراً علاقه شدیدی برای استفاده از پلاستیک بازیافتی و یا ضایعات پلاستیکی ازجمله تایرهای لاستیکی برای اصلاح قیر به وجود آمده است.

بیش از سی سال از زمانی که استفاده گسترده از قیر اصلاح‌شده پلیمری (PMB) از اواخر سال 1980 میلادی آغاز شد، می‌گذرد. بسیاری از آسفالت‌های ساخته‌شده با قیر اصلاح‌شده پلیمری (PMB) در آن سال‌ها به پایان عمر سرویس خود رسیده و نیاز به جمع‌آوری آن‌ها وجود دارد. توسعه بازیافت قیر اصلاح‌شده پلیمری بعد از پایان طول عمرشان یکی از اصول مهم در این زمینه است که با اصل پایداری و تداوم استفاده از قیر اصلاح‌شده پلیمری (PMB) مطابقت دارد.

دانشمندان در زمینه قابلیت بازیافت قیر اصلاح‌شده پلیمری تحقیقاتی را انجام داده‌اند. مخصوصاً در مورد قیر اصلاح‌شده با پلیمر استایرن بوتادین استایرن (SBS) که به‌طور گسترده جهت اصلاح قیر مورداستفاده قرارگرفته است. اگرچه در برخی از این پژوهش‌ها به این نتیجه رسیده‌اند که ازلحاظ فنی بازیافت قیر اصلاح‌شده پلیمری مسن به‌وسیله افزودن قیر دست‌نخورده امکان‌پذیر است، ولی در حال حاضر تکنیک‌های بازیافت موجود به‌طور گسترده موردپذیرش قرار نگرفته است.

علاوه بر این، سازوکار پیرشدگی قیر اصلاح‌شده پلیمری و جوان‌سازی آن در حال حاضر به‌خوبی شناخته‌نشده است؛ بنابراین، در آینده تحقیقات بیش‌تری باید در این راستا متمرکز شوند. در مورد توسعه انواع جدید پلیمرهای اصلاح‌کننده، باید مفهوم طراحی پایدار را معرفی کرد. بسیاری از مسائل جاری در مورد نتیجه بازیافت از این واقعیت که خاصیت قابلیت بازیافت در هنگام طراحی اغلب محصولات شرکت نداشته، نشأت می‌گیرد. اگر یک اصلاح‌کننده در ابتدا باقابلیت داشتن بازیافت طراحی شود، منجر به تولید محصولی با ارزیابی بهتر از چرخه طول عمر شده و محبوبیت آن را گسترش می‌دهد.


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

پلیمرهای اصلاح‌کننده قیر، پیشرفت‌ها و چالش‌ها-بخش شانزدهم


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

پلیمرهای اصلاح‌کننده قیر، پیشرفت‌ها و چالش‌ها

پلیمرهای اصلاح‌کننده قیر، پیشرفت‌ها و چالش‌ها-بخش پانزدهم
5 (100%) 17 votes

پلیمرهای اصلاح‌کننده قیر، پیشرفت‌ها و چالش‌ها-بخش دوازدهم

Share

پلیمرهای اصلاح‌کننده قیر، پیشرفت‌ها و چالش‌ها-بخش دوازدهم

تحولات آینده

هدف ایدئال این است که طراحی پلیمرهای اصلاح‌کننده قیر باید به ویژگی‌های موردنیاز قیر اصلاح‌شده پلیمری (PMB) بسیار نزدیک باشند. توضیحات بیش‌تر درباره این مقوله در جدول شماره 3 ارائه‌شده است. پس از اختلاط با قیر، قرار است که پلیمر اصلاح‌کننده، تعامل فیزیکی و یا شیمیایی را با قیر در درجه حرارت مناسب جهت تشکیل یک ساختار دوفازی پایدار با دو فاز پیوسته و درهم‌تنیده برقرار کند. همان‌طور که پیش‌ازاین درباره آن بحث شده است، درجه پایین تعامل بین پلیمر و قیر می‌تواند منجر به ایجاد مشکل جدایش فازی شود. درحالی‌که درجه زیاد از آن نیز ممکن است باعث بروز مشکل ژله‌ای شدن و افزایش هزینه‌ها شود.

تعامل بین دو موکول پلیمر نیز نباید بیش‌ازحد کم یا زیاد باشد. پلیمرها با یک ساختار دوفازی از یک‌فاز پراکنده سفت و محکم در یک‌فاز پیوسته و انعطاف‌پذیر، برای به دست آوردن خصوصیات بهتر قیر اصلاح‌شده پلیمری مفید و مناسب است. با اصلاح قیر توسط این پلیمرهای ایدئال، خواص قیر تا حد بسیار زیادی بهبود می‌یابد.

پلیمرهای اصلاح‌کننده قیر، پیشرفت‌ها و چالش‌ها

جدول 3   خصوصیات طراحی پلیمرهای اصلاح‌کننده با ویژگی‌های موردنیاز قیر اصلاح‌شده پلیمری

در حال حاضر، چالش موجود به دست آوردن تمامی خصوصیات موردنظر به‌طور هم‌زمان است؛ بنابراین تصمیم‌گیری در مورد ویژگی‌های غالب که بیش‌تر موردنیاز است در هنگام طراحی قیر اصلاح‌شده پلیمری (PMB) بسیار مهم است. همان‌طور که در شکل شماره 12 نشان داده‌شده است، این سازش می‌تواند به دو شیوه انجام پذیرد:

  1. بهبود مناسب خصوصیات با یک هزینه بالا و قابل‌قبول

  2. کاهش چشمگیر هزینه‌ها با خصوصیات نسبتاً ضعیف

تمامی تلاش‌های انجام‌گرفته برای غلبه بر نقاط ضعف قیر اصلاح‌شده پلیمری (PMB) که در این مقاله به آن‌ها اشاره‌شده درواقع بر روی سازش‌ها به روش اول متمرکزشده بود.

پلیمرهای اصلاح‌کننده قیر، پیشرفت‌ها و چالش‌ها

شکل 12   توسعه پلیمرها برای اصلاح قیر

مسیرهای احتمالی برای بهبود خصوصیات، عامل دار کردن و توسعه و گسترش افزودنی‌های نوین می‌باشند. اگرچه عوامل محدودکننده زیادی در به‌کارگیری آن‌ها ازجمله روش عامل دار کردن و استفاده از پلیمرهای واکنشی در قیر وجود دارد، ولی این شیوه یک روش برای تحولات آینده است. بااین‌حال، شایان‌ذکر است که به نظر بهبود از طریق تعامل فیزیکی آسان‌تر و قابل‌دسترس‌تر بوده و نسبت به تعامل شیمیایی هنگامی‌که از عامل دار کردن برای بهبود سازگاری بین قیر و پلیمر و یا بهبود چشمگیر سازگاری بین قیر اصلاح‌شده پلیمری و سنگدانه ها به کار گرفته می‌شود، کنترل‌پذیرتر است. فعل‌وانفعالات فیزیکی دستیابی و کنترل آسان‌تری در فرآیند عامل دار کردن دارند. البته اگر فعل‌وانفعالات شیمیایی امکان‌پذیر باشند، تأثیرگذاری بیش‌تری برای بهبود چسبندگی بین قیر اصلاح‌شده پلیمری و سنگدانه ها دارند. همان‌طور که توسعه افزودنی‌ها بیش‌تر مانند سازگار کننده‌های مؤثر، آنتی‌اکسیدان‌ها و بهبوددهندگان چسبندگی نیز می‌توانند برای ارتقاء خصوصیات قیر اصلاح‌شده پلیمری (PMB) مؤثرتر باشند.


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

پلیمرهای اصلاح‌کننده قیر، پیشرفت‌ها و چالش‌ها-بخش سیزدهم


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

پلیمرهای اصلاح‌کننده قیر، پیشرفت‌ها و چالش‌ها

پلیمرهای اصلاح‌کننده قیر، پیشرفت‌ها و چالش‌ها-بخش دوازدهم
5 (100%) 10 votes

پلیمرهای اصلاح‌کننده قیر، پیشرفت‌ها و چالش‌ها-بخش نهم

Share

پلیمرهای اصلاح‌کننده قیر، پیشرفت‌ها و چالش‌ها-بخش نهم

استفاده از آنتی اکسیدان ها در قیرهای اصلاح شده پلیمری

همان‌طور که پیش‌ازاین به آن اشاره شد، برخی از قیرهای اصلاح‌شده پلیمری (PMB) به اکسیداسیون حساس هستند. ازجمله این قیرهای اصلاح‌شده پلیمری می‌توان به قیر اصلاح‌شده با پلیمر استایرن بوتادین استایرن (SBS) اشاره کرد. در این‌گونه موارد، استفاده از آنتی‌اکسیدان‌ها می‌تواند در به تأخیر انداختن اکسیداسیون قیر اصلاح‌شده پلیمری (PMB) مثمر ثمر باشد.

اکسیداسیون چیست؟

همانند بسیاری از مواد آلی، قیر وقتی در تماس با اکسیژن اتمسفر قرار می گیرد به آهستگی اکسید می شود. گروه های قطبی محتوی اکسیژن تشکیل می شوند و اینها تمایل به اجتماع در مایسل های با وزن مایسلی بالاتر دارند، درنتیجه ویسکوزیته قیر افزایش می یابد. گروه های قطبی هیدروکسیل، کربونیل و کربوکسیل تشکیل می شوند و منجر به مولکول‌های پیچیده تر و بزرگتر می شوند که قیر را سخت تر می کنند و انعطاف پذیری آن را کاهش می دهند. مقدار اکسیداسیون به شدت به دما، زمان و ضخامت لایه قیر بستگی دارد. در دمای بالای صد درجه سانتی گراد به ازای هر ده درجه افزایش دما سرعت اکسیداسیون دو برابر می شود. سخت شدگی به دلیل اکسیداسیون برای مدت زمان طولانی است که به عنوان عامل اصلی پیرشدگی قیر در نظر گرفته شده به طوری که عوامل دیگر کمتر در نظر گرفته شده است. به هرحال نشان داده شده است که اگرچه سایر فاکتورها اهمیت کمتری از اکسیداسیون دارند ولی قابل اندازه گیری می باشند.

آنتی‌اکسیدان‌های مختلی شامل، فنول مانع کننده، فسفیت ها و ترکیبات روی آلی در آزمایشگاه به قیر اصلاح‌شده پلیمری (PMB) اضافه‌شده است. عقیده دانشمندان در افزودن آنتی‌اکسیدان برای جلوگیری از اکسیداسیون قیر اصلاح‌شده پلیمری (PMB) در مهار رادیکال‌های آزاد و یا تجزیه هیدروکسیدهایی تولیدشده در طول فرآیند اکسیداسیون است. این واسطه‌ها بسیار واکنش‌پذیر بوده و مشارکت زیادی در فرآیند اکسیداسیون دارند. با استفاده از کنترل آن‌ها در آزمایشگاه، ثابت شد که آنتی‌اکسیدان‌ها باعث به تأخیر انداختن اکسیداسیون قیر اصلاح‌شده پلیمری (PMB) می‌شوند. اما شرایط واقعی سرویس در جاده‌ها با شرایط آزمایشگاهی کاملاً متفاوت است. درنتیجه آنتی‌اکسیدان‌ها ممکن است با مسائل و مشکلات بیش‌تری در شرایط واقعی سرویس مواجه شوند.

ازجمله این مشکلات می‌توان به عدم تحرک کافی آن‌ها در ویسکوزیته متوسط طی دمای سرویس اشاره کرد. متأسفانه نویسنده این مقاله گزارش‌های دیگری درزمینه آزمون آنتی‌اکسیدان‌ها در قیر اصلاح‌شده پلیمری (PMB) یافت نکرده است. علاوه بر این، هزینه بالای افزودن و استفاده از آنتی‌اکسیدان‌ها نیز یک عامل محدودکننده در به‌کارگیری آن‌ها برای به تأخیر انداختن و غلبه بر فرآیند اکسیداسیون در قیر اصلاح‌شده پلیمری (PMB) است.

 


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

پلیمرهای اصلاح‌کننده قیر، پیشرفت‌ها و چالش‌ها-بخش دهم


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

پلیمرهای اصلاح‌کننده قیر، پیشرفت‌ها و چالش‌ها

پلیمرهای اصلاح‌کننده قیر، پیشرفت‌ها و چالش‌ها-بخش نهم
5 (100%) 4 votes