پلیمرهای اصلاحکننده قیر، پیشرفتها و چالشها-بخش هشتم
پلیمرهای اصلاحکننده قیر، پیشرفتها و چالشها-بخش هشتم
پیشرفتهای فنی برای از بین بردن اشکالات قیر اصلاحشده پلیمری
اگرچه همانطور که در بخشهای قبلی در مورد آن بحث شد، پیشرفتهای بزرگی درزمینه اصلاح پلیمری قیر بهدستآمده است، اما هنوز مشکلات و معضلات مختلفی وجود دارد که گسترش بیشتر آن را محدود کرده است. ازجمله این مسائل و مشکلات میتوان به هزینههای بالا، مقاومت کم در برابر پیرشدگی در برخی از قیرهای اصلاحشده پلیمری (PMB) و پایداری ذخیرهسازی ضعیف اشاره کرد. پژوهشگران در تلاش هستند تا راههای مختلفی برای غلبه بر این معضلات بیابند که شامل، اشباع کردن، ولکانیزاسیون سولفور، افزودن آنتیاکسیدان، استفاده از رس آبگریز و عامل دار کردن (شامل بهکارگیری پلیمرهای واکنشی) است. فواید و معایب استفاده از هریک از روشهای فوق در جدول شماره ۲ بیانشده است. البته در ادامه این مقاله در مورد هریک از آنها توضیحات بیشتری ارائه خواهد شد.
جدول ۲ بررسی فواید و معایب تلاشهای انجامگرفته در جهت حذف نقاط ضعف قیرهای اصلاحشده پلیمری
ولکانیزاسیون سولفور
ولکانیزاسیون سولفور یک فرآیند شیمیایی است که بهطور گسترده در صنعت لاستیکسازی مورداستفاده قرار میگیرد. این فرآیند توانایی بهبود پایداری ذخیرهسازی برخی از قیرهای اصلاحشده پلیمری (PMB) را با پلیمرهای اصلاحکننده غیراشباع (مانند استایرن بوتادین استایرن اصلاحکننده قیر) دارد. اعتقاد بر این است که سولفور به دو روش کار میکند: اتصالات عرضی شیمیایی مولکولهای پلیمر و جفت کردن شیمیایی پلیمر و قیر از طریق سولفید و یا ترکیبات پلی سولفید. این واکنشهای شیمایی بسیار قویتر از نوع فیزیکی (مانند تجمع بلوکهای پلی استایرن در کوپلیمر استایرن بوتادین استایرن) بوده که حتی در دماهای بسیار بالا نیز ناپدید نمیشوند. باور بر این است که این واکنشهای شیمیایی برای بهبود پایداری ذخیرهسازی قیر اصلاحشده پلیمری (PMB) بسیار مؤثر است. اتصالات مولکولهای پلیمر منجر به تشکیل شبکه پلیمر پایدار در قیر میشود، درحالیکه جفت کننده بین پلیمر و قیر بهطور مستقیم امکان جدایش را کاهش میدهد.
اگرچه سازوکار دقیق واکنش ولکانیزاسیون سولفور در قیر اصلاحشده پلیمری هنوز هم تا حدودی غیر شفاف است، تحقیقات بر روی ولکانیزاسیون لاستیک گوگرد و قیر گسترشیافته با سولفور (SEB)، احتمالاً برای فهم واکنش شیمیایی در طول ولکانیزاسیون سولفور قیر اصلاحشده پلیمری، مفید باشد. در مورد قیر اصلاحشده با استایرن بوتادین استایرن (SBS)، پیوندهای دوگانه و جایگزینی اتمهای هیدروژن allylic میتواند واکنشهای اصلی برای ارتباط سولفور و کوپلیمر استایرن بوتادین استایرن (SBS) باشند. در طول این فرآیند، از دست دادن غیراشباع ها، تغییر پیوندهای دوگانه و ایزومراسیون مولکولی ممکن است رخ دهد. برای ارتباط بین سولفور وقیر، واکنش دهیدروژناسیون ترکیبات قیر و ترکیب سولفید ازجمله واکنشهای ممکن میباشند. بههرحال، با توجه به ترکیب پیچیده قیر اصلاحشده پلیمری (PMB) و فقدان کاتالیست ها (مانند شتابدهنده و فعالکننده) در ولکانیزاسیون سولفور قیر اصلاحشده پلیمری، تمام این واکنشهای ممکن برای اثبات به مطالعات بیشتری نیاز دارند.
ازآنجاکه ارتباط سولفور با پلیمرهای اصلاحکننده مبتنی بر واکنش شیمیایی با پیوندهای غیراشباع در پلیمر است، کاربرد ولکانیزاسیون سولفور در داخل PMB های اصلاحشده توسط پلیمرهای غیراشباع که استایرن بوتادین استایرن یکی از گستردهترین و پرکاربردترین آنها است، محدودشده است. ولکانیزاسیون سولفور قیر اصلاحشده با استایرن بوتادین استایرن (SBS) بهطور صنعتی برای بیش از ۳۰ سال است که مورداستفاده قرارگرفته است. ثابتشده که ولکانیزاسیون سولفور منجر به بهبود برخی از مشخصات قیرهای اصلاحشده پلیمری میشود. در کنار بهبود پایداری ذخیرهسازی، برخی از دانشمندان ادعا کردند که ولکانیزاسیون سولفور میتواند باعث ارتقاء و بهبود الاستیسیته، مقاومت در برابر تغییر شکل دائمی و برخی از خصوصیات رئولوژیکی قیر اصلاحشده پلیمری میشود؛ اما برخی دیگر بیان نمودند که ولکانیزاسیون سولفور موجب حساسیت بیشتر قیر اصلاحشده پلیمری به پیرشدگی اکسیداتیو شده و نتیجهگیری کردند که استفاده از سولفور بهتنهایی بهعنوان یک افزودنی اصلاحکننده در قیر اصلاحشده پلیمری ایده مناسبی نیست. علاوه بر این، هیدروژن سولفید، یک گاز خطرناک برای سلامت انسان و محیطزیست است که به دلیل انتزاع اتمهای هیدروژن در قیر و پلیمر اصلاحکننده، بهخصوص در درجه حرارتهای بالا در طول فرآیند ولکانیزاسیون سولفور تولید میشود.
البته برخی از محققین استدلال میکنند که انتشار گازی در این فرآیند نسبتاً کم بوده و اغلب تولیدکنندگان با چگونگی مقابله با خطرات مربوطه آشنایی دارند. مسئله و مشکل دیگر در ولکانیزاسیون سولفور در قابلیت بازیافت قیر اصلاحشده پلیمری حاصله است. این امر ممکن است توسط واکنش شیمیایی سولفور در طول فرآیند ولکانیزاسیون به وجود آید. تمام این اشکالات باعث میشود تا بهکارگیری ولکانیزاسیون سولفور در قیر اصلاحشده پلیمری (PMB) محدود شود.
برای مشاهده ادامه مطالب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید:
پلیمرهای اصلاحکننده قیر، پیشرفتها و چالشها-بخش نهم