اصلاح شیمیایی قیر با استفاده از دی اکسید تیواوره
چکیده
این مطالعه به بررسی و ارزیابی اصلاح شیمیایی قیر با استفاده از یک عامل شیمیایی موسوم به دی اکسید تیواوره می پردازد ماده ای که از دیر باز به عنوان یک عامل کاهنده مورد استفاده قرار می گیرد.تحلیل توزین حرارتی حاکی از تشکیل ترکیبات شیمیایی جدید بود که از طریق واکنش های بین محصولات حاصل از تجزیه حرارتی دی اکسید تیواوره و مولکول های قیر قطبی حاصل شده بود. به دلیل این واکنش ها که حتی بعد از 60 روز نیز ادامه داشت، مقاومت دفورماسیون دایمی قیر در دمای بالا بهبود داده می شود که با افزایش معنی دار در خصوصیات الاستیک و ویسکوزیته نشان داده می شود. از سوی دیگر، افزایش دی اکسید تیواوره موجب ایجاد تغییراتی در ماهیت کلوییدی قیر می شود که به نوبه خود منجر به بهبود انعطاف پذیری در دماهای پایین کاری می شود و از این روی مقاومت آن به ترک برداری حرارتی تحت بار گذاری افزایش می یابد. در حقیقت، تست های خمش دینامیک یک کاهش قابل ملاحظه را در مقدار دمای گذار شیشه بایندر نشان دادند که با گرماسنجی رویشی تفاضلی تایید شده است. در نتیجه، دی اکسید تیواوره می تواند به عنوان یک عامل اصلاحی مناسب در نظر گرفته شود که موجب افزایش دامنه دمایی کاری می شود طوری که در این دما، قیر یک عملکرد رضایت بخش را از خود به نمایش می گذارد.
1-مقدمه
قیر، بقایای حاصل از تقطیر نفت خام، یک ترکیب پیچیده از مولکول های آلی مختلف است. ترکیب شیمیایی آن عمدتا بستگی به منبع نفت خام و روش فراوری دارد(1). ترکیبات قیر را می توان با استفاده از روش های کراماتوگرافی به چهار گروه اصلی تفکیک کرد: مواد اشباع، آروماتیک و رزین که تشکیل دهنده جزء مالتن است و اسفالتن ها. پیچیدگی آن ها، آروماتیک بودن، محتوی هترو اتم و وزن مولکولی به ترتیب در S<A<R<As افزایش می یابد(2). رفتار قیر به شدت بستگی به غلظت نسبی اجزای مختلف آن دارد. از این روی تغییر در ترکیب به شدت بر خواص مکانیکی و واکنش شیمیایی اثر می گذارد. در رابطه با ریز ساختار آن، قیر را می توان به عنوان یک سیستم کلوییدی در نظر گرفت که در آن آسفالتن به ماتریکس نفتی ها منتشر شده و توسط پوسته ای از رزین هایی که ضخامت آن ها بستگی به دما دارد(3-4) احاطه می شود. قیر به طور گسترده به عنوان بایندر سنگریزه های معدنی و آسفالت به کار می رود(5). با این حال این ماده در رابطه با فاز چسب در جاده مشکلاتی دارد از جمله این مشکلات پوسیدگی( دفورمه شدن دایم اسفالت در دمای بالا) و ترک برداری حرارتی ( گسیختگی ناشی از عدم انعطاف پذیری در دماهای پایین)(6-7) می باشند. در نتیجه، عملکرد قیر از طریق افزایش پلیمر های اصلی (SBS, SBR, EVA و پلیمر های ثانوی و پسماند( پلاستیک های حاصل از بقایای کشاورزی، لاستیک تایر و غیره) بهبود یافته است( 8-9).
abstract
This work evaluates a novel bitumen modification through the use of a chemical agent, thiourea dioxide, substance which has been traditionally used as a reducing agent. Thermo-gravimetric analysis demonstrated the formation of new chemical compounds, most probably originated through reactions between products from thiourea dioxide thermal decomposition and some highly polar bitumen molecules. As a result of these reactions, which continues even after 60 days, bitumen permanent deformation resistance at high temperature is enhanced, as indicated by a significant increase in its viscosity and elastic features. On the other hand, thiourea dioxide addition produces changes in the bitumen colloidal nature, which improve its flexibility at low in-service temperatures, and consequently its resistance to thermal cracking under loading. In fact, dynamic bending tests indicated a remarkable decrease in the value of binder glass transition temperature, which was further corroborated by differential scanning calorimetry. As a conclusion, thiourea dioxide can be seen as a promising modifying agent, which can extend the in-service temperature range at which bitumen would present a satisfactory performance.
1. Introduction
Bitumen, residue from crude oil distillation, is a complex mixture of different organic molecules. Its chemical composition primarily depends on both crude oil source and processing procedure involved [1]. Bitumen compounds can be separated by chromatographic techniques into four generic groups (SARAs): saturates (S), aromatics (A) and resins (R), which make up the maltene fraction, and asphaltenes (As). Their complexity, aromaticity, heteroatom content and molecular weight increase in the order S < A < R < As [2]. Bitumen behaviour greatly depends on the relative concentration of its different fractions. Thus, a variation in its composition strongly affects its mechanical properties and chemical reactivity. Concerning its microstructure, bitumen can be considered as a colloidal system in which asphaltenes are dispersed into an oily matrix of maltenes and surrounded by a shell of resins whose thickness depends on temperature [3,4]. Bitumen is widely used as a binder of mineral aggregates for paving applications [5]. However, this material shows common distresses, associated to the binder phase in road, such as rutting (permanent deformation of the pavement at high temperature) and thermal cracking (fracture due to the lack of flexibility at low temperatures) [6,7]. As a consequence, bitumen performance has been traditionally improved through the addition of virgin polymers (SBS, SBR, EVA, etc.) and waste polymers (plastics from agriculture, crumb tyre rubber, etc.) [8,9].
چکیده
1-مقدمه
2- آزمایش
3-نتایج و بحث
3-1 رفتار رئولوژیکی در دما های کاری بالا
3-2 رفتار قیر در دماهای خدماتی پایین
3-3 اصلاح شیمیایی
4- نتیجه گیری
Abstract
1. Introduction
2. Experimental
3. Results and discussion
3.1. Rheological behaviour at high in-service temperatures
3.2. Bitumen behaviour at low in-service temperatures
3.3. Chemical modification
4. Concluding remarks
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه