[논문]Emulsification of Asphalt Modified with Styrene Butadiene Rubber (SBR) and Styrene Butadiene Styrene (SBS); 1) Phase Stability Behavior and 2) Physical Properties

Lee, Eun-Kyoung

doi:10.7473/ec.2019.54.4.335

Emulsification of Asphalt Modified with Styrene Butadiene Rubber (SBR) and Styrene Butadiene Styrene (SBS); 1) Phase Stability Behavior and 2) Physical Properties 원문보기

Elastomers and composites = 엘라스토머 및 콤포지트, v.54 no.4, 2019년, pp.335 - 344

Lee, Eun-Kyoung (Department of Pharmaceutical & Biomedical Engineering, Cheongju University)

Abstract ▼ AI-Helper

In this work, styrene butadiene rubber (SBR) and styrene butadiene styrene (SBS) were used to modify asphalt, resulting in SBR- and SBS-modified asphalt, respectively. The two modified asphalts were emulsified with a nonionic emulsifier (Span 60) and cationic emulsifiers (ID, DDA) and their phase stabilization was investigated via particle size, Zeta potential, and flow behavior analysis. With increasing amount of the mixed emulsifier, the particle size decreased, leading to an increase in viscosity. The shear thinning behaviors and Zeta potential values ranging from 35-65 mV were determined and remained considerably stable. In addition, the adhesion strength and compression strength of the SBR-and SBS-modified asphalt emulsion were evaluated via surface free energy examination. The remarkable adhesion and compression strengths were estimated when 5 phr ID and 6 phr DDA were added to the emulsified asphalt modified with SBR and SBS. Therefore ID and DDA, the two cationic surfactants, played significant roles in improving the dispersion and interfacial adhesion strength, resulting in the improved adhesion and compression strength of the emulsified asphalts modified with SBR and SBS.

주제어

표/그림 (14)

표 Table 1. The Composition of Emulsifies for SBR-Modified and SBS-Modified Asphalt Emulsion unit (phr)
그림 Figure 1. Effect of the amount of Span 60, ID and DDA on droplet size of the SBR-modified and SBS-modified asphalt emulsion.
그림 Figure 2. Effect of shear rate on viscosity according to the increase of the amount of ID for the SBR-modified asphalt emulsion.
그림 Figure 3. Effect of shear rate on viscosity according to the increase of the amount of DDA for the SBR-modified asphalt emulsion.
그림 Figure 4. Effect of shear rate on viscosity according to the increase of the amount of ID for the SBS-modified asphalt emulsion.
그림 Figure 5. Effect of shear rate on viscosity according to the increase of the amount of DDA for the SBS-modified asphalt emulsion.
그림 Figure 6. Effects of the amount of ID and DDA on zeta potential of SBR-modified and SBS-modified asphalt emulsion.
그림 Figure 7. Effects of the amount of ID and DDA on swelling ratio of SBR-modified and SBS-modified asphalt emulsion.
그림 Figure 8. Effect of surface free energy with the increase of the amount of ID for SBR-modified emulsion.
그림 Figure 9. Effect of surface free energy with the increase of the amount of DDA for SBR-modified emulsion.
그림 Figure 10. Effect of surface free energy with the increase of the amount of ID for SBS-modified emulsion.
그림 Figure 11. Effect of surface free energy with the increase of the amount of DDA for SBS-modified emulsion.
그림 Figure 12. Effects of the amount of ID and DDA on bonding strength of SBR-modified and SBS-modified asphalt emulsion.
그림 Figure 13. Effects of the amount of ID and DDA on compressive strength of SBR-modified and SBS-modified asphalt emulsion.

AI 본문요약
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문제 정의

입자크기, 전단속도에 따른 점도 및 제타전위 값을 분석하여 유변학적 거동 측면에서 상안정성을 규명하여 저장성이 우수한 SBR 및 SBS 개질 유화 아스팔트를 제조하였다. 또한 이와 같은 개질 유화 아스팔트의 기계적 물성인 접착강도 및 압축강도를 향상시킨 요인을 알아보기 위하여 표면 자유에너지를 측정하여 그 관계를 고찰하였다. 양이온 유화제인ID와 DDA 양이 증가함에 따라 표면 자유에너지 및 런던 분산력 값이 증가하였다.

제안 방법

SBR 개질 유화 아스팔트와 SBS 개질 유화 아스팔트를 20 mm×20 mm×2 mm로 도포하여 상온에서 18시간 동안 건조하여 증류수에 48시간 동안 침지시킨 후, 표면에 묻어 있는 물을 제거하고 무게를 측정하였으며, 아래의 식을 이용하여 팽윤도를 계산하였다.
ZetaMeter에 시료용액을 주입하고 일정 전류를 가하게 되면 전하에 의하여 시료의 전기영동속도가 구해지고 정해진 ε, i, η, 및 λ의 관계에 의하여 zeta potential (ζ ) 값을 구하였다.
그러므로 본 연구에서는 아스팔트에 SBR과 SBS를 분산시켜 아스팔트를 먼저 개질하고, 이 개질 아스팔트에 양이온계와 비이온계 유화제를 혼합사용하고, 반전 유화법을 활용하여 고분자 첨가제의 후 첨가 공정이 없는 O/W형 SBR 및 SBS개질 유화 아스팔트를 제조하였다. 입자크기 및 전단속도에 따른 점도 변화인 유변학적 거동 그리고 제타 전위값을 통하여 SBR 및 SBS 개질 유화 아스팔트의 상안정성을 규명하였으며 개질 유화 아스팔트의 접착강도와 압축강도를 향상시킨 요인을 표면 자유에너지와의 관계를 통하여 고찰하였다.
비이온계 유화제 Span 80을 사용하여 유화한 결과 불안정한 상거동을 보였고, Span 60을 사용한 결과 안정한 상을 보였다. 그러므로 비이온계 유화제 Span 60과 양이온계 유화제 ID 및 DDA를 혼합 사용하여 유화 아스팔트를 제조하였다. 상안정성에 영향을 미치는 요인 중 pH를 들 수 있는데 아스팔트를 유화시킬 경우 pH 7이하에서 안정한 상을 얻을 수 있다.
SBR 및 SBS 개질 유화 아스팔트의 입자크기는 Particle sizeanalyzer (Tar-3, Otsuka Co, Japan)로 측정하였고, 시료는 증류수로 500배 희석시켜 cell에 넣고 light scattering 방법에 의하여 측정하였다. 그리고 유변학적 특성을 고찰하기 위하여 원판형 레오미터인 Rheolab MC100을 사용하여 평형 플레이트 간격을 0.5 mm로 하고 30^oC에서 전단속도를 변화시키면서 점도를 측정하였다.
아스팔트에 SBR 및 SBS 첨가제를 분산시켜 1차적으로 개질 아스팔트를 제조하였다. 비이온 유화제 Span 20, Span 60 및 Span 80와 양이온 유화제 ID 및 DDA을 일정비율로 각각 첨가하여 일정한 속도로 교반시킨 후, 증류수를 첨가하면서 교반하여 연속상을 유상에서 수상으로 역전시키는 방법인 반전유화법을 활용하여 개질 유화 아스팔트를 제조하였다. Table 1에 사용된 유화제의 종류와 그 함량을 나타내었다.
아스팔트를 SBR과 SBS로 1차 개질시킨 아스팔트를 비이온 유화제 Span 60의 양을 고정시키고 양이온 유화제 ID 및 DDA를 변량 첨가하여 SBR 및 SBS 개질 유화 아스팔트를 제조하였다. 입자크기, 전단속도에 따른 점도 및 제타전위 값을 분석하여 유변학적 거동 측면에서 상안정성을 규명하여 저장성이 우수한 SBR 및 SBS 개질 유화 아스팔트를 제조하였다.
아스팔트에 SBR 및 SBS 첨가제를 분산시켜 1차적으로 개질 아스팔트를 제조하였다. 비이온 유화제 Span 20, Span 60 및 Span 80와 양이온 유화제 ID 및 DDA을 일정비율로 각각 첨가하여 일정한 속도로 교반시킨 후, 증류수를 첨가하면서 교반하여 연속상을 유상에서 수상으로 역전시키는 방법인 반전유화법을 활용하여 개질 유화 아스팔트를 제조하였다.
그러므로 본 연구에서는 아스팔트에 SBR과 SBS를 분산시켜 아스팔트를 먼저 개질하고, 이 개질 아스팔트에 양이온계와 비이온계 유화제를 혼합사용하고, 반전 유화법을 활용하여 고분자 첨가제의 후 첨가 공정이 없는 O/W형 SBR 및 SBS개질 유화 아스팔트를 제조하였다. 입자크기 및 전단속도에 따른 점도 변화인 유변학적 거동 그리고 제타 전위값을 통하여 SBR 및 SBS 개질 유화 아스팔트의 상안정성을 규명하였으며 개질 유화 아스팔트의 접착강도와 압축강도를 향상시킨 요인을 표면 자유에너지와의 관계를 통하여 고찰하였다.
아스팔트를 SBR과 SBS로 1차 개질시킨 아스팔트를 비이온 유화제 Span 60의 양을 고정시키고 양이온 유화제 ID 및 DDA를 변량 첨가하여 SBR 및 SBS 개질 유화 아스팔트를 제조하였다. 입자크기, 전단속도에 따른 점도 및 제타전위 값을 분석하여 유변학적 거동 측면에서 상안정성을 규명하여 저장성이 우수한 SBR 및 SBS 개질 유화 아스팔트를 제조하였다. 또한 이와 같은 개질 유화 아스팔트의 기계적 물성인 접착강도 및 압축강도를 향상시킨 요인을 알아보기 위하여 표면 자유에너지를 측정하여 그 관계를 고찰하였다.

대상 데이터

의 OA (Octyl Amine), JunseiChemical Co.의 DA (Dodecyl Amine), DDA (DimethylDodecyl Amine)을 사용하였다. 촉매는 Junsei Chemical Co.
Tech Co.의 SBR (Styrene-ButadieneRubber) 첨가제, SBS (Styrene-Butadiene-Styrene) 첨가제를 사용하였다. 비이온 유화제로 Junsei Chemical Co.
비이온 유화제로 Junsei Chemical Co.의 비이온계면활성제인 Sorbitan monolaurate (Span 20), Sorbitanmonostearate (Span 60) 및 Sorbitan monooleate (Span 80)를사용하였다. 양이온 유화제는 대정화학(주)의 Imidazole (ID)을 사용하였고, Aldrich Co.

이론/모형

SBR 개질 유화 아스팔트와 SBS 개질 유화 아스팔트의 접착강도 및 압축강도를 측정하기 위하여 KS 3705 규격에 따라 시편을 만들어 UTM (Universal Testing Machine, Lloyd)을 사용하였다. 이 때, crosshead speed는 250 mm/min 조건에서 측정하였다.
SBR 및 SBS 개질 유화 아스팔트의 입자크기는 Particle sizeanalyzer (Tar-3, Otsuka Co, Japan)로 측정하였고, 시료는 증류수로 500배 희석시켜 cell에 넣고 light scattering 방법에 의하여 측정하였다. 그리고 유변학적 특성을 고찰하기 위하여 원판형 레오미터인 Rheolab MC100을 사용하여 평형 플레이트 간격을 0.
제타전위 측정은 Potal ESL-Z (Otsuka Co, Japan)를 사용하여 실온에서 전기영동 속도를 측정하였고, 제타전위는 다음 Helmholtz-Smoluchowski식에 대입하여 구하였다.

성능/효과

상안정성에 영향을 미치는 요인 중 pH를 들 수 있는데 아스팔트를 유화시킬 경우 pH 7이하에서 안정한 상을 얻을 수 있다.¹² 그러므로 본 연구에서 염산을 사용하여 개질 유화 아스팔트의 pH를 5.5로 고정시킨 결과 모두 안정한 상거동을 보였다. 이 조건에서 개질 아스팔트 입자를 물에 분산시킬 경우, 유화제가 물과 아스팔트 계면에 가장 효과적으로 흡착이 일어나 입자 응집에 필요한 활성화 에너지를 크게 하여 입자간 접근¹³을 어렵게 함으로써 입자간 응집을 최소화하여 안정한 상거동을 보이는 SBR 및 SBS 개질 유화 아스팔트를 제조할 수 있었다.
Figure 1은 양이온 유화제인 ID와 DDA 양에 따른 개질 유화 아스팔트의 입자크기 결과를 나타낸 것이다. SBR 개질 유화 아스팔트 그리고 SBS 개질 유화 아스팔트 모두 ID와 DDA의 양이 증가함에 따라 입자크기가 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이는 한 분자 내에 친수성 부분과 친유성 부분을 동시에 갖는 유화제가 물과 아스팔트 계면에 흡착하여 계면의 자유에너지를 낮추고 개질 아스팔트 입자를 물에 분산이 잘 되도록 입자 크기가 작아진 것으로 판단된다.
양이온 유화제인ID와 DDA 양이 증가함에 따라 표면 자유에너지 및 런던 분산력 값이 증가하였다. SBR 개질 유화 아스팔트와 SBS 개질유화 아스팔트의 접착강도와 압축강도는 유화제의 계면에 의한 효율적 분산력으로 밀접한 분자사슬이 형성됨에 따라 표면 자유에너지 요인에 의하여 영향을 받는다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 SBS 개질 유화 아스팔트가 SBR 개질 유화 아스팔트보다 접착강도 및 압축강도가 더 큰 값을 보였다.
용액화 시킨 SBR와 SBS을 각각 아스팔트 바인더에 분산시켜 유화제를 첨가하여 제조한 유화 아스팔트내에 포함된 SBR과 SBS의 양은 소량이다. 그러므로 SBR과 SBS제조시 사용된 음이온 유화제의 전위값보다는 본 연구에서 개질 유화 아스팔트를 유화시키기 위해 첨가된 양이온 유화제의 영향으로 제타전위 값이 양의 값이 나온 것으로 판단된다. Genovese와 Lozano에 의하면 입자들이 30 mV 이상의 제타전위의 값을 가질 경우에 입자간의 반발력²⁴이 증가하여 안정한 거동을 보인다고 하였다.
Genovese와 Lozano에 의하면 입자들이 30 mV 이상의 제타전위의 값을 가질 경우에 입자간의 반발력²⁴이 증가하여 안정한 거동을 보인다고 하였다. 그러므로 본 연구에서 제조한 개질 유화 아스팔트의 제타전위 값이 모두 30 mV 이상을 나타내기 때문에 안정하다고 해석할 수 있다. 특히, SBR 개질 유화 아스팔트인 경우 DDA 유화제를 사용한 경우가 ID 유화제를 사용한 경우보다 큰 제타전위 값을 보였다.
그러나 일반적으로 이와 같은 입자간 인력은 강한 결합이 아니기 때문에 높은 전단속도로 쉽게 파괴되며, 낮은 전단속도에서는 다시 가역적으로 입자간 결합이 형성된다. 그러므로 응집 분산계는 전단속도가 증대하면 점도가 감소하는 shear thinning거동을 보이면 상안정성을 나타낸다고 할 수 있기 때문에 본연구에서 제조한 개질 유화 아스팔트는 모두 안정하다고 해석할 수 있다.
이는 양이온 유화제인 ID와 DDA가 계면에 잘 흡착되어 SBR 입자와 SBS 입자를 보다 균일하게 분산되어 아스팔트 표면을 감싸게 되고³¹ 입자간의 결합력을 향상시켜 압축강도가 높은 값을 갖는 것으로 판단된다. 또한 SBR 개질 유화 아스팔트는 ID 5 phr, DDA 6 phr 첨가 시압축강도가 가장 높은 값을 보였고, SBS 개질 유화 아스팔트는 ID 5 phr, DDA 5 phr를 첨가할 때 가장 높은 값을 나타냈다. 앞서서 살펴본 바와 같이 동일한 양으로 ID 및 DDA를 첨가했을 때, SBR 및 SBS 개질 유화 아스팔트는 가장 높은 표면 자유에너지 γ_S값과 가장 높은 런던 분산력 #값을 나타냈다.
이는 유화제 첨가량이 증가함에 따라 개질 아스팔트 입자가 더 작은 크기로 물에 분산되어 있으며 유화 아스팔트 내의 SBR과 SBS 입자는 연속적인 고분자 막으로 변화하며 이 고분자 막은 수분이 증발한 후 아스팔트 입자를 감싸게² 되므로 낮은 팽윤도 값을 나타내는 것으로 해석할 수 있다. 또한 SBR개질 유화 아스팔트의 팽윤도가 SBS 개질 유화 아스팔트보다 낮게 나타남을 확인 할 수 있다. 이는 유화 아스팔트 내의 SBR 입자와 아스팔트 입자가 더 강하게 결합되어 균열이 최소화 되어 팽윤도가 감소된 것으로 해석할 수 있다.
SBR 개질 유화 아스팔트와 SBS 개질유화 아스팔트의 접착강도와 압축강도는 유화제의 계면에 의한 효율적 분산력으로 밀접한 분자사슬이 형성됨에 따라 표면 자유에너지 요인에 의하여 영향을 받는다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 SBS 개질 유화 아스팔트가 SBR 개질 유화 아스팔트보다 접착강도 및 압축강도가 더 큰 값을 보였다. 이는 유화 아스팔트 내의 SBS 입자가 물리적 망상 구조를 형성하여 연속적인 고분자 막으로 보다 강하게 아스팔트 입자를 에워싸 높은 접착강도 및 압축강도를 갖는다는 것을 확인할 수 있었다.
이는 앞선 실험 결과와 같이 표면 자유에너지 γ_S 값과 런던 분산력 #값이 모두 작은 값을 나타내는 것으로 설명할 수 있는데 이는 유화제의 양이 많아 분산이 효과적으로 이루어지지 않게 되어 앞선 실험결과로부터 런던 분산력 #값이 감소되었고 계면내에서의 과도한 엉김현상으로 응력전달이 충분히 이루어지지 않아³¹ 표면 자유에너지 γ_S 값도 감소되었고 이에 접착강도가 오히려 감소한 것으로 해석할 수 있다. 또한 SBS 개질 유화 아스팔트의 접착강도는 ID 5 phr 그리고 DDA 5 phr을 각각 첨가하였을 때 가장 높은 접착강도를 보이다가 그 이상 첨가되면 오히려 감소됨을 확인할 수 있다. 마찬가지로 표면 자유에너지의 결과로부터 설명 할 수 있다.
이 조건에서 개질 아스팔트 입자를 물에 분산시킬 경우, 유화제가 물과 아스팔트 계면에 가장 효과적으로 흡착이 일어나 입자 응집에 필요한 활성화 에너지를 크게 하여 입자간 접근¹³을 어렵게 함으로써 입자간 응집을 최소화하여 안정한 상거동을 보이는 SBR 및 SBS 개질 유화 아스팔트를 제조할 수 있었다. 또한 비이온 유화제로 Span60과 양이온 유화제 ID 및 DDA는 계면에 흡착하여 표면장력을 감소시켜 작은 입자 크기 형성에 필요한 에너지를 낮추고 계면에 막을 형성함으로써 입자들의 응집을 방해¹³하여 상분리를 억제하는 역할을 한다는 것을 알 수 있었다. 즉 친수성, 소수성 성질이 다른 두 계면에 비이온과 양이온 혼합 유화제를 사용함으로써 더 조밀하고 강한 분자간 혼합층이 형성됨으로써 입체장애 반발력이 입자간의 인력보다 큰 값¹⁴을 가지므로 다른 입자의 근접을 입체적으로 방해하여 응집을 방해함으로써 상 안정도가 향상된 SBR 및 SBS 개질 유화 아스팔트를 제조할 수 있었다.
이는 각각 DDA, ID가 SBR과 SBS가 분산된 아스팔트 바인더 입자표면에 흡착되어 생성되는 반발작용 효과 뿐만 아니라 입자주위에 흡착층이 둘러싸여 입체장애 안정화 효과²⁵가 크게 작용하여 입자 접근에 대한 장벽 즉, 활성화 에너지가 높아 입자의 응집을 방해하여 안정한 거동을 보이는 것으로 해석할 수 있다. 또한 전반적으로SBS 개질 유화 아스팔트가 SBR 개질 유화 아스팔트보다 높은 제타전위 값을 보이는 것을 알 수 있다. 높은 제타전위 값을 보이는 것은 높은 에너지 장벽으로 입자의 응집에 필요한활성화 에너지가 큰 값을 갖게 되기 때문에 입자간의 근접이 용이치 않아 SBS 개질 유화 아스팔트가 보다 안정한 상거동을 보이는 것으로 해석할 수 있다.
입자 주위에 흡착층이 형성되어 van der Waals 인력에 의해 응집이 일어날 수 있는 거리에 있는 입자들이 서로 근접하지 못하고 응집 및 합체의 발생을 최소화하여 상안정성을 향상시킬 수 있다. 비이온계 유화제 Span 80을 사용하여 유화한 결과 불안정한 상거동을 보였고, Span 60을 사용한 결과 안정한 상을 보였다. 그러므로 비이온계 유화제 Span 60과 양이온계 유화제 ID 및 DDA를 혼합 사용하여 유화 아스팔트를 제조하였다.
앞서서 살펴본 것과 같이 ID 5 phr 그리고 DDA 5 phr를 첨가할 때 가장 높은 # 값과 γS 값을 보인 것을 확인할 수 있었고 이는 ID와 DDA가 물과 개질 아스팔트 입자의 계면간에 효율적인 분산력으로 밀집한 사슬 상태를 만들어 SBS 개질 유화 아스팔트에 강한 결합력이 부여된 것을 알 수 있다.
또한 이와 같은 개질 유화 아스팔트의 기계적 물성인 접착강도 및 압축강도를 향상시킨 요인을 알아보기 위하여 표면 자유에너지를 측정하여 그 관계를 고찰하였다. 양이온 유화제인ID와 DDA 양이 증가함에 따라 표면 자유에너지 및 런던 분산력 값이 증가하였다. SBR 개질 유화 아스팔트와 SBS 개질유화 아스팔트의 접착강도와 압축강도는 유화제의 계면에 의한 효율적 분산력으로 밀접한 분자사슬이 형성됨에 따라 표면 자유에너지 요인에 의하여 영향을 받는다는 것을 확인할 수 있었다.
높은 제타전위 값을 보이는 것은 높은 에너지 장벽으로 입자의 응집에 필요한활성화 에너지가 큰 값을 갖게 되기 때문에 입자간의 근접이 용이치 않아 SBS 개질 유화 아스팔트가 보다 안정한 상거동을 보이는 것으로 해석할 수 있다. 이 결과로부터 SBR 개질유화아스팔트를 제조하기 위해서는 양이온계유화제로 DDA유화제를 SBS 개질 유화 아스팔트를 제조하기 위해서는 ID유화제가 보다 효과적임을 확인할 수 있었다.
5로 고정시킨 결과 모두 안정한 상거동을 보였다. 이 조건에서 개질 아스팔트 입자를 물에 분산시킬 경우, 유화제가 물과 아스팔트 계면에 가장 효과적으로 흡착이 일어나 입자 응집에 필요한 활성화 에너지를 크게 하여 입자간 접근¹³을 어렵게 함으로써 입자간 응집을 최소화하여 안정한 상거동을 보이는 SBR 및 SBS 개질 유화 아스팔트를 제조할 수 있었다. 또한 비이온 유화제로 Span60과 양이온 유화제 ID 및 DDA는 계면에 흡착하여 표면장력을 감소시켜 작은 입자 크기 형성에 필요한 에너지를 낮추고 계면에 막을 형성함으로써 입자들의 응집을 방해¹³하여 상분리를 억제하는 역할을 한다는 것을 알 수 있었다.
이는 앞선 실험 결과와 같이 표면 자유에너지 γS 값과 런던 분산력 #값이 모두 작은 값을 나타내는 것으로 설명할 수 있는데 이는 유화제의 양이 많아 분산이 효과적으로 이루어지지 않게 되어 앞선 실험결과로부터 런던 분산력 #값이 감소되었고 계면내에서의 과도한 엉김현상으로 응력전달이 충분히 이루어지지 않아31 표면 자유에너지 γS 값도 감소되었고 이에 접착강도가 오히려 감소한 것으로 해석할 수 있다.
또한 SBS 개질 유화 아스팔트가 SBR 개질 유화 아스팔트보다 접착강도 및 압축강도가 더 큰 값을 보였다. 이는 유화 아스팔트 내의 SBS 입자가 물리적 망상 구조를 형성하여 연속적인 고분자 막으로 보다 강하게 아스팔트 입자를 에워싸 높은 접착강도 및 압축강도를 갖는다는 것을 확인할 수 있었다.
이와 같은 결과로부터 SBR 개질 아스팔트를 물에 분산시켜 유화시킬 경우, ID 및 DDA는 분자간 상호확산에 해당하는 분산력이 더 크게 작용하여 개질 아스팔트 입자를 더 안정적으로 물에 분산시키게 되고 이에 표면 자유에너지인 γS 값이 높게 나타난 것으로 해석할 수 있다.
그러나 ID 5 phr 그리고 DDA 5 phrr 이상을 첨가할 경우 계면내의 과도한 엉김 현상으로 응력전달이 충분치 않기³¹ 때문에 접착강도가 오히려 감소한 것으로 보인다. 이와 같은 결과로부터 SBR 개질 유화 아스팔트와 SBS개질 유화 아스팔트의 접착강도는 유화제의 계면에 의한 효율적 분산력과 표면 자유에너지 요인에 의하여 영향을 받는다는 것을 확인할 수 있었다.
SBR 및 SBS 개질 유화 아스팔트의 유화제 첨가량에 따른 압축강도를 Figure 13에 나타냈다. 제시된 바와 같이 ID 및 DDA 양이 증가함에 따라 SBR 및 SBS 개질 유화 아스팔트의 압축강도는 증가하였다. 이는 양이온 유화제인 ID와 DDA가 계면에 잘 흡착되어 SBR 입자와 SBS 입자를 보다 균일하게 분산되어 아스팔트 표면을 감싸게 되고³¹ 입자간의 결합력을 향상시켜 압축강도가 높은 값을 갖는 것으로 판단된다.
Figure 2와 Figure 3은 ID DDA 첨가량에 따른 SBR 개질 유화 아스팔트의 전단속도에 따른 점도 결과를 나타내었다. 제시된 바와 같이 ID 및 DDA 유화제의 양이 증가함에 따라 점도가 증가하는 것을 알 수 있다. 유화제의 농도가 증가함에 따라 입자크기가 작아지게 되고, 이 입자크기는 유화 아스팔트 점도에 영향을 미친다.
또한 비이온 유화제로 Span60과 양이온 유화제 ID 및 DDA는 계면에 흡착하여 표면장력을 감소시켜 작은 입자 크기 형성에 필요한 에너지를 낮추고 계면에 막을 형성함으로써 입자들의 응집을 방해¹³하여 상분리를 억제하는 역할을 한다는 것을 알 수 있었다. 즉 친수성, 소수성 성질이 다른 두 계면에 비이온과 양이온 혼합 유화제를 사용함으로써 더 조밀하고 강한 분자간 혼합층이 형성됨으로써 입체장애 반발력이 입자간의 인력보다 큰 값¹⁴을 가지므로 다른 입자의 근접을 입체적으로 방해하여 응집을 방해함으로써 상 안정도가 향상된 SBR 및 SBS 개질 유화 아스팔트를 제조할 수 있었다.
특히 ID 6 phr, DDA 5 phr를 첨가하였을 경우 런던 분산력에 해당하는 # 값이 가장 높게 나타났고 이에 표면 자유에너지인 γS 값도 가장 높은 값을 보였다.
그러므로 본 연구에서 제조한 개질 유화 아스팔트의 제타전위 값이 모두 30 mV 이상을 나타내기 때문에 안정하다고 해석할 수 있다. 특히, SBR 개질 유화 아스팔트인 경우 DDA 유화제를 사용한 경우가 ID 유화제를 사용한 경우보다 큰 제타전위 값을 보였다. 반면에 SBS개질 유화 아스팔트인 경우에는 ID 유화제를 사용한 경우가더 큰 제타 전위값을 보였다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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