برای ما ایرانی ها که یکی از ده پالایشگاه نخست دنیا در کشورمان احداث شد، واژه هایی مانند برج تقطیر و برش های نفتی غریبه نیستند. پالایشگاه نفت آبادان با بیش از 100 سال قدمت، اولین پالایشگاه نفت خاورمیانه است. یکی از محصولات با ارزش و پرکاربرد این پالایشگاه و دیگر پالایشگاه های نفتی که پس از آن در ایران به بهره برداری رسیدند، قیر است. قیر در ته مانده برج تقیطر (Vacuum bottom) وجود دارد و به صورت یک مایع ویسکوز و حتی جامد، مشکی یا قهوه ای رنگ، حاوی هیدروکربن ها، ضد آب و چسبنده است. قیر در طبیعت نیز وجود دارد و سابقه کاربرد 5000 ساله در عایق سازی و پوشش دهی صنعت راه و ساختمان دارد. با همه خواص مفیدی که قیر دارد، باید گفت متاسفانه این ماده با ارزش امروزه در طبقه مواد اولیه عادی قرار می گیرد و پاسخگوی الزامات امروزی کاربردهای مهندسی راه و ساختمان نیست. قیر در هوای سرد شکننده می شود و برعکس در دماهای بالا جریان پیدا می کند و نرم می شود. از آنجاییکه خواص پایه ای قیر کاملا مناسب است، با افزودن پلیمرها می توان نقاط ضعف آن را پوشش داد و قیر اصلاح شده با پلیمرها (Polymer Modified Bitumen) را تولید کرد. در این بخش نگاهی اجمالی به این فناوری خواهیم کرد.
بر اساس شرایط تولید گریدهای مختلف قیر، مانند Penetration, Cutback, Hard و Oxidized بدست می آیند. قیر مخلوطی پیچیده از هیدروکربن ها ( مانند پارافین ها، نفتنیک ها و آروماتیک ها) و غیر هیدروکربن ها ( مانند حلقه های گوگردی، نیتروژنی و اکسیژنی) است. عناصر موجود در گریدهای مختلف قیر به قرار زیر است:
- کربن، 82 تا 85 درصد
- هیدروژن، 8 تا 11 درصد
- گوگرد، 0 تا 6 درصد
- اکسیژن، 0 تا 1.5 درصد
- نیتروژن، 0 تا 1 درصد
همچنین در برخی نمونه ها ردپای نیکل، آهن، وانادیوم، کلسیم و منیزیم نیز دیده شده است.
اما تشابه ساختار هیدروکربنی قیر با پلیمرها در دهه هشتاد میلادی پای پلیمرها را به دنیای قیر باز کرد. در واقع پلیمرها با ساختار کنترل شده می توانستند خواص ضربه پذیری و شکنندگی قیر را در فصول سرد سال بهبود دهند و همچنین در روزهای گرم نیز مانع از نرم شدن قیر شوند. انواع پلیمرها سابقه اختلاط با قیر را دارند. پلی اتیلن و پلی پروپیلن، EVA، SBS، SEBS، SEPS، SBR، SIS مهمترین پلیمرهایی هستند که برای اصلاح خواص قیر به کار می روند. از آنجاییکه قیر یک ماده ارزان قیمت است، تلاش هایی برای استفاده از پلاستیک های بازیافت شده و همچنین قطعات لاستیکی برای تولید قیرهای اصلاح شده، صورت گرفته است.
باید دقت داشت قیر با پلیمرها ناسازگار است و کیفیت اختلاط این دو جزء تاثیر بسزایی در بهبود خواص قیر دارد. بایستی بر اساس گرید قیر و ساختار آن که به نفت خام مورد استفاده و شرایط تولید وابسته است، همچنین خواص مورد نظر و در نهایت دستگاه های اختلاط، پلیمر مورد استفاده برای اصلاح انتخاب شود، درصد بهینه ای از آن به قیر اضافه شود و خواص قیر اصلاح شده ارزیابی شود. امروزه قیرهای اصلاح شده کاربرد فراوانی در راهسازی و عایق سازی ساختمان ها دارند.
