استفاده از استایرن بوتا دی ان استایرن برای اصلاح خصوصیات قیر-بخش دوم
ازنظر ترکیب شیمیایی، قیر مخلوطی از مولکول‌های ارگانیک است. هر دو بخش شیمیایی (جزء اصلی) و فیزیکی (ساختار) قیر عمدتاً شامل هیدروکربن‌ها و مقدار کمی گروه‌های عامل دار مانند اکسیژن، نیتروژن و سولفور است. قیر از نفت خام با ترکیب‌های متغیر (که به منشأ نفت خام بستگی دارد) استخراج‌شده و تجزیه دقیق گروه‌های هیدروکربنی آن دشوار است. بااین‌حال، امکان تفکیک آن به چهار گروه عامل دار اصلی شامل اشباع‌ها، آروماتیک‌ها، رزین‌ها و آسفالتن ها وجود دارد. آسفالتن ها به‌عنوان یک جزء بسیار قطبی در نظر گرفته شد و ترکیبات آروماتیک دارای بالاترین وزن مولکولی در بین تمامی گروه‌های حاضر در قیر هستند. آن‌ها از میسل هایی تشکیل‌شده‌اند که توسط رزین‌های قطبی پپتیزه شده و در محیطی که عمدتاً شامل آروماتیک‌ها و اشباع‌هاست پراکنده می‌باشند و نشان‌دهنده اجزاء قیر با وزن مولکولی پایین هستند. بر مبنای این ساختار، قیر را می‌توان به دو گروه شیمیایی گسترده تقسیم‌بندی کرد که گروه اول شامل آسفالتن هاست و گروه دوم شامل رزین‌ها، آروماتیک‌ها و اشباع‌هاست که به‌اصطلاح مالتن ها نامیده می‌شوند. به‌طورکلی این مالتن ها با وزن مولکولی پایین (روغن‌های آروماتیک) توسط لاستیک‌های طبیعی یا مصنوعی در اصلاح توسط پلیمر و یا خرده تایر جذب می‌شوند.
هنگامی‌که SBS با قیر ترکیب می‌شود، فاز الاستومری کوپلیمر SBS، مالتن ها (روغن‌های آروماتیک) را از قیر جذب کرده و تا 9 برابر حجم اولیه متورم می‌شوند. در غلظت مناسب SBS، یک شبکه پلیمری پیوسته (فاز) در سرتاسر PMB تشکیل‌شده که باعث اصلاح چشمگیر خواص قیر می‌شود. به دلیل آن‌که لاستیک‌های ترموپلاستیک (گرمانرم) دارای وزن مولکولی مشابه یا بالاتر از آسفالتن ها هستند، در قدرت انحلال فاز مالتن با یکدیگر رقابت کرده و فرآیند جدایش فازی در صورت ناکافی بودن مالتن ها رخ می‌دهد. این پدیده جدایش فازی نشان‌دهنده ناسازگاری قیر پایه و پلیمر بوده است. سازگاری ترکیب قیر-پلیمر را می‌توان از طریق افزودن روغن‌های آروماتیک بهبود بخشید. بااین‌حال، مقدار بالای آروماتیک‌ها در ترکیب باعث انحلال بلوک‌های پلی استایرن و از بین رفتن فواید کوپلیمر SBS می‌شود.
پیرشدگی قیرهای مرسوم و نیز قیر اصلاح‌شده پلیمری، ناشی از تغییرات شیمیایی و یا فیزیکی است که در طول تولید آسفالت و در تمام مدت‌زمان عمر سرویس آن رخ می‌دهد. پیرشدگی (سخت شدن) در درجه اول با از دست دادن ترکیبات فرار و اکسیداسیون در طول فرآیند ساخت آسفالت (پیرشدگی کوتاه‌مدت) و در درجه دوم اکسیداسیون تصاعدی مواد داخل آسفالت در طول عمر آن (پیرشدگی بلندمدت) در ارتباط است. هر دو فرآیند معمولاً با سخت شدن بایندر همراه بوده و به‌طورکلی منجر به زوال و نابودی آسفالت می‌شود. عوامل دیگر اثرگذار بر پیرشدگی شامل تغییرات ساختار مولکولی در طول زمان و تأثیرات نامطلوب اشعه ماوراءبنفش مخصوصاً در شرایط بیابانی است.
اگرچه تحقیقات قابل‌توجهی در این زمینه انجام‌شده، قیر اصلاح‌شده با پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS PMBs) هنوز هم به علت ماهیت پیچیده و فعل‌وانفعالات سیستم قیر و پلیمر باید به‌طور جامع موردبررسی قرار گیرد. این مقاله یک ارزیابی آزمایشگاهی از ویژگی‌های رئولوژیکی اصلی تعدادی قیر پایه و قیر اصلاح‌شده با پلیمر استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS)، پیر نشده و پیر شده تحت شرایط آزمایشگاهی را ارائه کرده است. قیر اصلاح‌شده با استایرن بوتا دی ان استایرن (SBS) توسط اختلاط آزمایشگاهی دو نوع قیر پایه با کوپلیمر SBS در سه درصد متفاوت از این پلیمر تولید شد. تأثیر منبع قیر، مقدار پلیمر، سازگاری قیر-پلیمر و پیرشدگی بر خصوصیات رئولوژیکی اصلی (ویسکوالاستیک) PMBs با استفاده از آنالیز مکانیکی دینامیکی ارائه‌شده است.
برای مشاهده ادامه مطلب برروی لینک زیر کلیک کنید:
