شکل‌شناسی، ریزساختار و خواص فیزیکی- مکانیکی قیر پاسارگاد اصلاح شده با کوپلیمر اتیلن-وینیل استات (EVA) و نانوخاک‌رس

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 تبریز، دانشگاه صنعتی سهند، دانشکده مهندسی شیمی، صندوق پستی 1996-51335

2 تبریز، دانشگاه صنعتی سهند، دانشکده مهندسی پلیمر، صندوق پستی 1996-51335

3 تبریز، دانشگاه صنعتی سهند، پژوهشکده مواد پلیمری، صندوق پستی 1996-51335

چکیده

قیر به دلیل داشتن خواص ویژه از قبیل انعطاف ­پذیری، چسبندگی، آبگریزی و قیمت به نسبت ارزان، از اهمیت و جایگاه ویژه‌ای در صنایع مختلف برخوردار است. از ضعف‌­های قیر محدودبودن خواص فیزیکی و مکانیکی آن است. از سایر محدودیت­‌های آن می­‌توان به جریان­‌پذیری در دماهای زیاد و ترک‌ ­برداشتن در دماهای کم اشاره کرد. هدف از انجام این پژوهش، اصلاح خواص قیر تولیدی شرکت نفت پاسارگاد تبریز، مناسب برای شرایط آب و هوای شمال غرب کشور ایران و ارزیابی خواص قیر اصلاح شده است. بنابراین، خواص فیزیکی- مکانیکی، رئولوژیکی و شکل‌شناسی قیر اصلاح شده با پلیمر EVA و نانوخاک ­رس کلویزیت 15A مطالعه شد. از دو روش مختلف خوراک‌ ­دهی در فرایند اختلاط قیر با اصلاح‌کننده­‌ها استفاده شد. در روش اول پلیمر و نانوخاک‌­رس جداگانه به قیر اضافه شدند. در روش دوم، ابتدا پلیمر و نانوخاک‌ ­رس داخل مخلوط ­کن­ داخلی پیش‌ ­مخلوط­ شده و سپس نانوکامپوزیت پلیمر-نانوخاک­ رس به­ عنوان اصلاح­‌کننده به قیر در حال اختلاط اضافه شد. نتایج نشان داد، افزودن نانوخاک‌ ­رس و پلیمر به قیر باعث کاهش پارامتر نفوذ و افزایش دمای نرمی می­‌شود، به‌­طوری که مقدار این تغییرات برای نمونه‌­های تهیه شده از روش مستربچ­‌سازی بیشتر بود. نتایج رئومتری نشان داد، خواص رئولوژیکی نمونه‌­های پیش­‌مخلوط ­شده بهبود بیشتری یافته است و این نمونه‌­ها رفتار کشسانی نشان دادند. نتایج میکروسکوپ نوری نشان داد، پیش­‌مخلوط ­‌سازی پلیمر و نانوخاک ­رس باعث پراکنش یکنواخت­ تر فاز پلیمری متورم در داخل بستر قیر شده و نیز سبب پایداری بیشتر شکل­‌شناسی سامانه شد. این آثار به قرارگرفتن احتمالی نانوخاک‌­رس در فصل مشترک دو فاز نسبت داده شد.

عنوان مقاله [English]

Morphology, Microstructure and Physico-Mechanical Properties of Pasargad Bitumen, Modified by Ethylene-Vinyl Acetate Copolymer (EVA) and Nanoclay

نویسندگان [English]

  • Arezoo Ghaempour 1
  • Akram Tavakoli 1
  • Mirkarim Razavi Aghjeh 2
  • Motahareh Mohammadi Roodbari 3
1 Chemical Engineering Department, Sahand University of Technology, P.O. Box: 51335-1996,Tabriz, Iran
2 Faculty of Polymer Engineering, Sahand University of Technology, P.O. Box: 51335-1996,Tabriz, Iran
3 Institute of Polymeric Materials, Sahand University of Technology, P.O. Box: 51335-1996, Tabriz, Iran
چکیده [English]

Due to the characteristics such as flexibility, adhesion, hydrophobicity and low price, bitumen is used in different construction and insulation industries. The major problem with the bitumen material is its restricted physico-mechanical properties, mainly high temperature rutting and low temperature cracking. The aim of this work was to modify bitumen, produced in Tabriz Pasargad Oil Company, and evaluation of its different properties to make it suitable for the weather conditions of North West of Iran. The physico-mechanical, morphological and rheological characteristics of EVA/Cloisite 15A modified bitumen were studied.Two different feeding instructions were used in the mixing of bitumen with modifiers.In the first method, EVA and Cloisite 15A nanoclay were simultaneously added into the molten bitumen and in the second method, EVA and Cloisite 15A were premixed in an internal mixer before adding the polymer/nanoclay nanocomposite into the molten bitumen. The results showed that addition of nanoclay and polymer into the bitumen, led increased softening point and a decrease in the penetration of base bitumen, in which the extent of changes, was higher for the samples prepared by masterbatch method. The rheological properties of the pre-mixed samples exhibited more improvement and these samples showed more elastic behavior. The results of optical microscopy showed that the pre-mixing of polymer and nanoclay led to a more uniform distribution of the swollen polymer phase at the base bitumen. These samples also showed higher morphology stability than those samples prepared in single step. These effects were related to the probable localization of nanoclay at the interface of the two phases.

کلیدواژه‌ها [English]

  • modified bitumen
  • physico-mechanical properties
  • Rheology
  • morphology
  • EVA/Cloisite 15A