شكل شناسي، ريزساختار و خواص فيزيكي- مكانيكي قير پاسارگاد اصلاح شده با كوپليمر اتيلن-وينيل استات و نانوخاك رس

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

قير به دليل داشتن خواص ويژه از قبيل انعطاف پذيري، چسبندگي، آبگريزي و قيمت به نسبت ارزان، از اهميت و جايگاه ويژه اي در صنايع مختلف برخوردار است. از ضعف هاي قير محدودبودن خواص فيزيكي و مكانيكي آن است. از ساير محدوديت هاي آن مي توان به جريان پذيري در دماهاي زياد و ترك برداري در دماهاي كم اشاره كرد. هدف از انجام اين پژوهش، اصلاح خواص قيرتوليدي شركت نفت پاسارگاد تبريز، مناسب براي شرايط آب و هواي شمال غرب كشور ايران و ارزيابي خواص قير اصلاح شده است. بنابراين، خواص فيزيكي-مكانيكي، ريولوژيكي و شكل شناسي قير اصلاح شده با پليمر EVA و نانوخاك رس كلويزيت 15A مطالعه شد. از دو روش مختلف خوراك دهي در فرايند اختلاط قير با اصلاح كننده ها استفاده شد. در روش اول، پليمر و نانوخاك رس جداگانه به قير اضافه شدند. در روش دوم، ابتدا پليمر و نانوخاك رس داخل مخلوط كن داخلي پيش مخلوط شده و سپس نانوكامپوزيت پليمر-نانوخاك رس به عنوان اصلاح كننده به قير در حال اختلاط اضافه شد. نتايج نشان داد، افزودن نانوخاك رس و پليمر به قير باعث كاهش پارامتر نفوذ و افزايش دماي نرمي مي شود، به طوري كه مقدار اين تغييرات براي نمونه هاي تهيه شده از روش مستربچ سازي بيشتر بود. نتايج ريومتري نشان داد، خواص ريولوژيكي نمونه هاي پيش مخلوط شده بهبود بيشتري يافته است و اين نمونه ها رفتار كشساني نشان مي دهند. نتايج ميكروسكوپ نوري نشان داد، پيش مخلوط سازي پليمر و نانوخاك رس باعث پراكنش يكنواخت تر فاز پليمري متورم در داخل بستر قير شده و نيز سبب پايداري بيشتر شكل شناسي سامانه شده است. اين آثار به قرارگرفتن احتمالي نانوخاك رس در فصل مشترك دو فاز نسبت داده شد.

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.