بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله ضمن معرفی انواع امولسیونهای قیری، به مراحل ساخت امولسیونهای آنیونیک و رسی در مقیاس آزمایشگاهی پرداخته شده است. سپس نحوه اصلاح این امولسیونها با استفاده از پلیمرهایی بشکل لاتکس مورد بررسی قرار گرفته و ضمن کنترل کیفیت محصول نهایی، کلیه پارامترهای موثر در این فرآیند مورد ارزیابی قرار گرفته اند. محصول نهایی ساخته شده با استاندارد خSTط مطابقت داده شده و نقش عوامل موثر و کلیدی در کیفیت امولسیون مورد بررسی دقیق گرفته است. با فرمولهای به دست آمده به راحتی می توان این مواد را در داخل کشور تولید و در عایقکاری در سطوح مختلف بتونی، فلزی و ... استفاده نمود.
کلمات کلیدی: امولسیون های قیری، لاتکس پلیمر، امولسیفایر
مقدمه
قیر از دیر باز به عنوان یک ماده چسباننده ضد رطوبت شناخته شده و مورد مصرف قرار گرفته است. در ابتدا قیرهای طبیعی و سپس قیرهای حاصل از تقطیر نفت خام پالایشگاهها، با روش گرم کردن و یا مخلوط کردن با حلال مورد مصرف قرار می گرفته است. با توجه به اینکه این روشها از نظر اقتصادی، ایمنی، زیست محیطی ﻭ ... مورد تائید نبوده اند لذا ساخت امولسیون های قیری مورد توجه قرار گرفت. بتدریج انواع امولسیون ها جهت مصارف مختلف فرموله و ساخته شد. امولسیون های کاتیونیک قیری بیشتر در مصرف راهسازی و امولسیونهای آنیونیک و رسی جهت عایق کاری توصیه می شوند.
امولسیونها به راحتی با آب رقیق شده و می تواند سطح مورد نظر را پوشش داده و عایق نمایند. از آنجا که قیر، خواص محدود و عملکرد مشخصی دارد، در مصارف خاص که مقاومت در دمای بالا و پائین شدیدتری نیاز باشد لازم است که قیر با افزودنیهای مختلف اصلاح شود. پلیمرها با توجه به خواص عالی خود، همواره به عنوان یکی از افزودنیهای اصلی قیر مطرح بوده اند. امولسیونهای آنیونیک و رسی هرگاه با پلیمرهای مناسب اصلاح شوند می توانند به عنوان یک ماده ضد رطوبت عالی مطرح شوند. موادی که ضمن دارا بودن چسبندگی مناسب، مقاومت لازم در دمای بالا ﻭ شکنندگی در دمای پائین را دارا می باشند.
تئوری
امولسیون شامل یک سیستم دو فازی است که از دو جزﺀ غیر قابل امتزاج تشکیل شده که یکی از فازها به صورت ذرات ریز در فاز دیگر معلق است. فاز معلق یا فاز داخلی، مایعی است که به صورت ذرات ریز در داخل مایع دیگر که فاز خارجی یا پیوسته است، وجود داردب١م.جهت حفظ تعادل تعلیق ذرات، مواد امولسیون کننده یا تثبیت کننده به مخلوط دو مایع افزوده می شود که به نام کلی امولسیفایر١ مشهور است. این مواد لایه های نازک در فصل مشترک دو فاز غیر قابل امتزاج تشکیل داده و با کاهش کشش سطحی - فصل مشترک - باعث تشکیل امولسیون می گردند. به طور خلاصه، هر چه کشش سطحی بین دو فاز کاهش یابد تشکیل امولسیون تسریع می گردد. امولسیون قیری از نظر جنس فاز معلق ، از نوع امولسیون قیر در آب می باشد. از نقطه نظر بار الکتریکی مواد معلق به سه نوع آنیونیک ، کاتیونیک، غیر یونی - رسی - تقسیم می شوند.
امولسیفایر باید با هر دو فاز سازگار باشد و این در صورتی امکان پذیر است که امولسیفایر دارای دو بخش قطبی و غیر قطبی باشد. قسمت غیر قطبی مولکول که معمولاﹰ حجیم تر است در قیر و قسمت قطبی آن در آب حل می شوند. اگر قسمتی که شامل جزﺀ آلی - روغن دوست - است دارای بار منفی باشد به عنوان امولسیفایر آنیونیک شناخته شده و ذرات قیری که به کمک امولسیفایر فوق ساخته شده می شوند دارای بار منفی خواهند بود. از ترکیبات آلی که دارای بار الکتریکی بوده و در قیر محلولند می توان به عنوان امولسیفایر قیری استفاده کرد. امولسیون کننده های معروف آنیونیک شامل نمک های سدیم اسیدهای چرب، نمک سدیم اسید نفتنیک، نمک های روغن چوب٢ و نمک های سولفاته می باشند. هر چه در امولسیفایر تعداد اتمهای کربن کمتر باشد، حلالیت آن در آب بیشتر است. وجود بار الکتریکی بر روی ذرات ماده آلی باعث می شود که با تبادل الکترون و به دست آوردن تعادل الکتریکی خاصیت چسبندگی و جذب فوق العاده ای که بین مولکول های یک سیال وجود دارد کاهش یابد.
امولسیونهای رسی
در مورد امولسیون های رسی بایستی به مواد جامد بسیار ریز مانند کربن بلاک، پودر سیلیکون و همچنین برخی از خاکهای گروه رسی از قبیل کائولین، میکای آبدار و بنتونیت که به درجات مختلف دارای خاصیت بادکنندگی در فاز آبی - هیدراته شدن - می باشند اشاره کرد. این خاصیت در مورد بنتونیت که نوعی خاک رس از گروه مونت موریلونیت ها ١ استب٢م، دارای نمود بیشتری است - به دلیل ساختمان کریستالی ویژه - و به همین دلیل بنتونیت خاصیت امولسیون کنندگی بیشتری نسبت به مواد مشابه دارد و حتی انواع خاصی از آن قبل از پیدایش صابون ها به عنوان پاک کننده مصرف می گردید. به طور کلی بنتونیت ها ترکیب پیچیده ای از سیلیکات آلومینیوم آبدار می باشند که فرمول آنها بصورت زیر پیشنهاد می شود:
در این فرمول گ یک کاتیون فلزی مثل ل Ca ، Na ، ل Mg و K می باشد. طبیعت کاتیون گ رویخاصیت امولسیون کنندگی این خاک رس موثر است. اگر نسبت Na Ca در فرمول بنتونیت از ٥ بیشترباشد می توان امولسیون پایداری تولید کرد. در بنتونیت های ایرانی این نسبت حدود ٢ است و می بایستی به سیستم بنتونیت و آب مقداری یون سدیم وارد نمود که این یون می تواند به صورت کلراید، کربنات و بی کربنات باشد. ذرات باد کرده بنتونیت در آب در مجموع دارای بار منفی خواهند بود که ناشی از غلظت نا کافی یونهای سدیم هیدراته در لایه خارجی بنتونیت می باشد. این بار منفی به تعلیق ذرات کمک میکند.مکانیسم دیگری که به تعلیق ذرات قیر در امولسیون های رسی کمک می کند، کاهش انرﮊی بین سطحی دو فاز قیر و آب است.
زیرا ذرات بنتونیت که در سطح بین دو فاز جمع شده، ضمن کاهش تماس ، باعث کاهش انرﮊی کل سیستم شده و بدینوسیله سیستم با ثبات تر می شود.برای بهبود کیفیت پوششهای امولسیونی از افزودنی های مختلفی منجمله پلیمر استفاده می شود. یکی از مناسب ترین اشکال بکار بردن پلیمر استفاده از نوع لاتکس آنها می باشد. لاتکس ها مانند امولسیون های قیری بر پایه آبی بوده و توسط پلیمریزاسیون امولسیونی تهیه می گردندب٣م. لذا وقتی به امولسیون قیری افزوده می گردند به آسانی با آن مخلوط شده و خواص مورد نیاز را به مخلوط نهایی می دهند.لاتکس های استفاده شده در این کار تحقیقاتی لاتکس مصنوعی شامل لBح و لاتکس طبیعی ساخت کشور مالزی بوده که دارای خاصیت لاستیکی و در نتیجه انعطاف پذیری بالابوده که این مزیت دامنه کاربرد پوششهای ضد رطوبت را حتی در دمای خیلی پایین افزایش می دهد.
