اصلاح قیر بهوسیله پلیمرهای واکنشی مبتنی بر ایزوسیانات
اصلاح قیر بهوسیله پلیمرهای واکنشی مبتنی بر ایزوسیانات
اصلاحکنندههای واکنشی بر پایه پلیمرهای حاوی گروههای عامل دار توانایی تشکیل پیوند شیمیایی با برخی از اجزاء قیر رادارند که این امر باعث شده تا توجه زیادی به آنها در مراکز تحقیقاتی و صنعتی شود.پلیمرهای واکنشی ایزوسیانات با وزن مولکولی کم با همین هدف ارائه میشوند.بهطور مشخص پلیمرهایی مانند،پلیپروپیلن گلیکول(PPG)،پلیاتیلن گلیکول(PEG)،عامل دار شده بهوسیله پلیمرهای MDI و فنیل ایزوسیانات.این پلیمرها بهوسیله واکنش PPGیاPEG و پلیمرهای MDI سنتز میشوند.انتخاب یک پلی اتر/MDI با نسبت مولی از ۱:۳ تا ۱:۸ از نیتروژن اتمسفر در ۴۰ درجه سانتی گراد و تحت تکان برای ۴۸ ساعت.که نتیجه آن پیش پلیمرهای عامل دار با میانگین وزن مولکولی بین ۷۰۰ تا ۸۰۰ g/mon،معمولاً بهصورت مایع بارنگ قهوهای روشن و گرانروی کم است.
چنین پلیمر واکنشی مایعی بهراحتی با قیر تحت شرایط فرایند ملایم مخلوط میشود.برای مثال،ترکیبMDI-PEG و قیر با استفاده از دستگاههای همزن با برش در دمای بین ۶۰ تا ۱۸۰ درجه سانتی گراد تهیهشده است.در چنین شرایطی سینتیک مخلوط با استفاده از یک آزمایش شامل یک فنجان(با قطر ۴۰ میلیمتر و ارتفاع ۴۸ میلیمتر) همراه با یک موتور کنترل کرنش ARES و یک دستگاه همزن به همراه مبدل صوتی از همان دستگاه رئومتر موردمطالعه و بررسی قرار میگیرد.این ابزارها اجازه نظارت بر تکامل گشتاور در طول زمان را میدهند.
آزمایش شامل ریختن حدود ۴۰ گرم قیر مذاب درون فنجان و قرار دادن تیغه دستگاه همزن در یک میلیمتری پایین فنجان است.قبل از ترکیب پلیمر-قیر،شاهد قیر اصلاحنشده در دماهای مختلف بوده و به تجربه افزایش گشتاور را در طول فرایند برای بیش از ۵ درصد مشاهده نکردیم(حتی برای فرایندهایی با بالاترین درجه حرارت).
گشتاور نرمال(M/M0) در شکل ۱-۳ نشان دادهشده است که اطلاعاتی در مورد تغییرات پلیمری در طول فرایند را به ما میدهد.
آنچه مشاهده میشود این است که قیر پایه به مدت ۳۰ دقیقه هم زدهشده،سپس با اطمینان به اینکه به درجه حرارت ثابت رسیده است،پلیمر افزودهشده که منجر به افت شدید در مقدار گشتاور نرمال برای مدتزمان بسیار کوتاه شده و با یکفاصله افزایش مداوم را تا پایان آزمایش داریم.لازم به ذکر است که کاهش مقدار گشتاور نرمال نتیجه اثر Plasticing به خاطر افزودن پلیمر مایع با ویسکوزیته کم به قیر میباشد.
شکل شماره ۱-۳ سیر تکاملی M/M0 (گشتاور نرمال) را بازمان در طول آمادهسازی ۲ درصد وزنی MDI-PEG در دمای بین ۶۰ تا ۱۸۰ درجه سانتی گراد نشان میدهد.اقتباسشده از Martin-Alfonso و همکاران ۲۰۰۹
افزایش گشتاور ثبتشده در طول آزمایش ممکن است برای داشتن یک دید نسبی به اصلاح کوتاهمدت قیر استفاده شود.همانطور که در شکل ۱-۳ نشان داده شد،فرایند کمدما(بهطور مثال ۶۰ درجه سانتی گراد) منجر به افزایش گشتاور نرمال و کند شدن سینتیک اصلاح میشود(گشتاور بعد از ۷ ساعت از شروع فرایند بهطور قابلتوجهی همچنان در حال افزایش است).در مقابل دمای مخلوط بالا(بهطور مثال ۱۸۰ درجه سانتی گراد)منجر به اصلاح سریعتر با افزایش اندک گشتاور میشود.بهعبارتدیگر به نظر میرسد که دمای بالا منجر به کوتاه شدن زمان واکنش شود.بههرحال،با در نظر داشتن گرانروی نهایی بایندر درست بعد از فرایند به نتایج ناهمسان میرسیم(شکل ۲-۳).
شکل شماره ۲-۳ منحنی جریان در ۶۰ درجه سانتی گراد برای نمونههای پخت نشده از ۲ درصد وزنی اصلاحکننده قیر MDI-PEG مخلوط شده در دمای بین ۱۲۰ تا ۱۸۰ درجه سانتی گراد.اقتباس از Martin-Alfonso و همکاران ۲۰۰۹
بههرحال اصلاح بلندمدت (به دلیل فرایند پخت آهسته تحت شرایط اتاق)منجر به افزایش چشمگیر عملکرد بایندر شده است.شکل ۳-۳ نشاندهنده سیر تکاملی عوامل محدودکننده سرعت ویسکوزیته در دمای ۵۰ درجه سانتی گراد،باگذشت زمان پخت نمونههای قیر اصلاحشده حاوی ۱/۰،۰/۵ و ۱/۵ در صد وزنی MDI-PEG میباشد.همانطور که قبلاً ذکر شد،بازدهی پلیمر اضافهشده یک افزایش کم در ویسکوزیته بایندر پخت نشده در مقایسه با ویسکوزیته قیر دستنخورده است.بعد از هفت روز ذخیرهسازی در دمای اتاق،ویسکوزیته قیر اصلاحشده تحت افزایش نسبت به نمونه پخت نشده متناظر قرار میگیرد.علاوه بر آن تأثیر MDI-PEG منجر به تمرکز برافزایش ویسکوزیته در زمان پخت میشود.
شکل شماره ۳-۳ سیر تکاملی عوامل محدودکننده ویسکوزیته در دمای ۵۰ درجه سانتی گراد بازمان پخت در دمای اتاق برای ۱/۰،۰/۵ و ۱/۵ در صد وزنی اصلاحکننده قیر MDI-PEG.اقتباسشده از Novarro و همکاران ۲۰۰۷
برای مشاهده ادامه مطالب این فصل برروی لینک زیر کلیک کنید:
