Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/77048
Title: Polymer-modified asphalts: effects of varied benzoxazine functionalities on polymer-modified asphalt properties
Other Titles: แอสฟัลต์ดัดแปรด้วยพอลิเมอร์: ผลของจำนวนหมู่ฟังก์ชันของเบนซอกซาซีนต่อสมบัติของแอสฟัลต์ที่ดัดแปรด้วยพอลิเมอร์
Authors: Amornrat Saengpech
Advisors: Sarawut Rimdusit
Other author: Chulalongkorn university. Faculty of Engineering
Issue Date: 2015
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: This research aims to study effects of benzoxazine functionalities on properties of asphalts modified bybenzoxazine resin. It could be seen that different functionalities of benzoxazine resin coulddevelop chemical, thermal and mechanical properties of asphalt. Polybenzoxazine, phenolic resin based polymer, processes some prominent properties such as easy synthesis, no by-products released upon curing process, low viscosity, low water absorption, and good mechanical properties as well as high thermal stability. Base asphalt (AC 60/70 penetration grade) was mixed with varied benzoxazine functionalities at various concentrations, i.e., 0, 3, 6 and 9 % by weight to prepare benzoxazine resins modified asphalt. The suitable mixing condition was obtained by mechanical mixing at 80 oC for 1 hr at mixing speed of 500 rpm and then immediately cured at 190 oC for 1 hr. Softening point and viscosity of benzoxazine resins modified asphalt increased whereas penetration depth decreased with increasing benzoxazine resins contents. In addition, the ductility, toughness, and tenacity significant were higher than unmodified asphalt. That could contribute to the improvement of aggregate retention and low temperature susceptibility. Thus, 6% by weight of benzoxazine resins used rendered the highest values. In addition, the rutting parameter (G*/sin δ) increased from 1.3 kPa of neat asphalt to 2.6 kPa, representing resistance to permanent deformation. In consideration of the dispersity of two components in a mixture, chemical interaction, thermal and mechanical properties when the number of functional benzoxazine resins increased, morphology of benzoxazine resins modified asphalt showed that small particles of benzoxazine fraction dispersed in asphalt. From the results of FT-IR spectra, the regeneration of main bands of benzoxazine resins modified asphalt were identified and the significant variation was the peak intensity, which represents the chemical bonding between benzoxazine and asphalt matrix. Furthermore, the degradation temperature at 5 % weight loss of benzoxazine resins modified asphalt increased from 362oC of neat asphalt to 396 oC with increasing functionality of benzoxazine resin. Also, the storage modulus increased and the glass transition temperature (Tg) of benzoxazine resins modified asphalt increased from -14.3 of neat asphalt to 4.7oC when functionality of benzoxazine resin increased. The results could indicate that the benzoxazine resins were able to reduce rutting, cracking bleeding, and enhance the ductility as well as toughness and tenacity of asphalt mixtures, which was possible to promote the adhesion between modified asphalt and aggregate.    
Other Abstract: งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของจำนวนหมู่ฟังก์ชันของเบนซอกซาซีนต่อสมบัติของแอสฟัลต์ที่ดัดแปรด้วยพอลิเมอร์ เพื่อปรับปรุงสมบัติทางกายภาพ, สมบัติทางเคมี, สมบัติทางความร้อน รวมไปสมบัติทางกลของแอสฟัลต์ โดยใช้เบนซอกซาซีนที่มีหมู่ฟังก์ชันต่างกันเป็นสารดัดแปร พอลิเบนซอกซาซีน เป็นพอลิเมอร์ในตระกูลฟีนอลิก ที่มีสมบัติที่ดีหลายประการ เช่น สังเคราะห์ได้ง่าย ไม่มีผลพลอยได้จากการบ่ม มีความหนืดต่ำ ค่าการดูดซึมน้ำต่ำ มีสมบัติทางกลที่ดี รวมไปถึงมีเสถียรภาพทางความร้อนสูง ในงานวิจัยนี้ใช้แอสฟัลต์เกรด 60/70 โดยเติมเบนซอกซาซีนในอัตราส่วน 0, 3, 6 และ 9 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ผสมโดยใช้เครื่องกวนที่ความเร็วรอบ 500 รอบต่อนาที จากนั้นนำไปบ่มที่อุณหภูมิ  190 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 1 ชั่วโมง และศึกษาผลการปรับปรุงสมบัติของแอสฟัลต์ที่ดัดแปรด้วยเบนซอกซาซีน พบว่า จุดอ่อนตัว (Softening point) เพิ่มขึ้น ในขณะที่ ค่าความแข็งในการเจาะทะลุ (Penetration) ลดลง และความหนืดของแอสฟัลต์ที่ดัดแปรด้วยเบนซอกซาซีนมีค่าเพิ่มสูงขึ้น เมื่อเติมปริมาณของเบนซอกซาซีนเพิ่มขึ้น นอกจากนี้แล้วค่าการยืดดึง (Ductility) รวมไปถึงค่าความเหนียว และ ค่าเทเนซิตี (Toughness and Tenacity) มีค่าเพิ่มสูงขึ้น ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความเหนียวและความสามารถในการยึดเกาะของแอสฟัลต์กับวัสดุมวลรวม และพบว่า มีค่าสูงขึ้นมากที่สุดที่อัตราส่วนของเบนซอกซาซีน 6 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก เมื่อเทียบกับแอสฟัลต์ปกติ ซึ่งจะเห็นได้ว่า ที่สัดส่วน 6 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักของเบนซอกซาซีนของแต่ละฟังก์ชันนั้น สามารถปรับปรุงสมบัติของแอสฟัลต์ได้ดีที่สุด นอกจากนี้ค่าความต้านทานการเป็นร่องล้อ (G*/sin δ ) มีค่าเพิ่มสูงขึ้นจาก 1.3 kPa ของแอสฟัลต์ปกติ เป็น 2.6 kPa ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการรับแรงที่ดีขึ้นมีความสามรถต้านทานการเป็นร่องล้อได้ดีขึ้น เมื่อพิจารณาการกระจายตัวของการผสมของเบนซอกซาซีนกับแอสฟัลต์ สมบัติทางเคมี, สมบัติทางความร้อน และ สมบัติทางกล เมื่อจำนวนหมู่ฟังก์ชันที่เพิ่มขึ้นที่ปริมาณการเติมของเบนซอกซาซีน  6 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก พบว่าการกระจายของเบนซอกซาซีน กระจายตัวเป็นเม็ดเล็กๆอยู่ภายในโครงสร้างของแอสฟัลต์  มีลักษณะการกระจายที่สม่ำเสมอและ มีปริมาณเพิ่มขึ้นตามจำนวนหมู่ฟังก์ชันของเบนซอกซีน จาก FTIR แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งแสดงการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างเบนซอกซาซีนกับแอสฟัลต์ นอกจากนี้ยังพบว่าแอสฟัลต์ดัดแปรด้วยเบนซอกซาซีนมีเสถียรภาพทางความร้อนที่สูงขึ้นโดยค่าการสลายตัวทางความร้อนที่การสูญเสียมวล 5 เปอร์เซ็นต์ของแอสฟัลต์ที่ดัดแปรด้วยเบนซอกซาซีนมีค่าเพิ่มขึ้นจาก  362 องศาเซลเซียส ของแอสฟัลต์ปกติเป็น 396 องศาเซลเซียส มอดุลัสสะสมมีค่าเพิ่มสูงขึ้นและอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว (Tg) ของแอสฟัลต์ที่ดัดแปรด้วยเบนซอกซาซีนมีค่าสูงขึ้นจากแอสฟัลต์ปกติที่ -14.3 องศาเซลเซียสเป็น 4.7 องศาเซลเซียส ซึ่งเพิ่มขึ้นตามจำนวนหมู่ฟังก์ชันของเบนซอกซาซีน จากการศึกษาการดัดแปรสมบัติของแอสฟัลต์ด้วยเบนซอกซาซีนสามารถลดการเสียรูปการเกิดร่องล้อ (Rutting) การเกิดการแตกร้าว (Cracking), การเยิ้ม (Bleeding) เพิ่มความสามารถยืดดึง (Ductility) ตลอดจนสามารถเพิ่มความเหนียวและค่าเทเนซิตี (Toughness and Tenacity) ซึ่งจะช่วยเพิ่มความสามารถในการยึดเกาะของแอสฟัลต์ดัดแปรได้
Description: Thesis (M.Eng.)--Chulalongkorn University, 2015
Degree Name: Master of Engineering
Degree Level: Master's Degree
Degree Discipline: Chemical Engineering
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/77048
Type: Thesis
Appears in Collections:Eng - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
5770352421.pdf3.84 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.