İyonik sıvıların bitümün özellikleri üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Investigation of effects of ionic liquids on the properties of bitumen
Yazar: ALİ ABDULLA
Danışman: PROF. DR. MUZAFFER YAŞAR
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Günümüzde şehirici ve şehirlerarası trafikte araç sayısının artmasına bağlı olarak yollardaki yapısal bozunmalar artmaktadır, Bu durum asfalt ve bitüm gibi yol yapım ve kaplama malzemeleri teknolojilerinde daha iyi performans sağlamak ve malzemenin ömrünü uzatmak için yapılan çalışmaların önem kazanmasını sağlamıştır.

Son yıllarda, özellikleri ve petrol endüstrisi uygulamalarındaki çok yönlü kullanılabilirliğinden dolayı iyonik sıvılara olan ilgiyi arttırmıştır. İyonik sıvılarının bitümle karıştırıldıktan sonra elde edilen karışımın sahip olduğu özellikler incelenerek daha uzun ömürlü asfalt üretimi planlanmaktadır.

Bu çalışmada; En uygun şartlarda iyonik sıvının karışımından sonra, gerek fiziksel ve kimyasal özelliklerdeki değişimler, gerekse performans özelliklerindeki değişimler incelenerek, bitüme karıştırılabilecek en uygun iyonik sıvının oranı ve en uygun reaksiyon sıcaklıkları belirlenecektir.

Bunu geliştirmek için iyonik sıvılarının bitümle karıştırıldıktan sonra elde edilen karışımın sahip olduğu özellikler incelenerek daha uzun ömürlü asfalt üretim sağlanması amaçlanmaktadır. 

Bitüm + iyonik sıvı karışımı, 250 devir/dakika karıştırma hızıyla dikey doğrultuda karıştırma yapabilen karıştırıcı ile, 500 ml hacme sahip reaktörde gerçekleştirilmiştir.

Bu reaksiyonlar, 135oC'de 30 dakika reaksiyon süresi ile gerçekleştirilmiştir.

İlk önce bitüm ve iyonik sıvının kimyasal yapısı ve fiziksel özellikleri incelenmiştir.

Bitüm analizleri için Nükleer Manyetik Rezonans ( 1H NMR) Kullanılmıştır.

İyonik sıvıların analizleri için Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) kullanılmıştır.

Elde edilen karışımın incelenmesi için viskozitesi ve penetrasyon ölçümleri yapılmıştır.

Abstract:
Nowadays, structural deteriorations on the roads are increasing due to the increase in number of vehicles in intercity and intracity traffic. This fact made the researches of road construction and coating material technologies such as asphalt and bitumen to gain more importance in order to show a better performance and lengthen the lifetime of materials. 

In the recent years, the interest on ionic liquids is increased because of its properties and versatile usage in petroleum industry. Production of asphalt with longer lifetime is planned by analyzing the properties of the mixture, gained by mixing ionic liquids with bitumen. 

In this work, the rate of most suitable ionic liquid, which can be mixed in bitumen, and most suitable reaction temperatures are determined by studying the changes in both physical and chemical properties and also in performance, after mixing ionic liquids under most suitable conditions. 

To develop this, production of asphalt with more lifetime is aimed by studying the properties the mixture have, which is derived by mixing ionic liquids with bitumen. 

Bitumen + ionic liquid mix is performed in a reactor with 500 ml volume, in the speed of 250 cycle/minute, with a mixer which can mix in vertical direction.

These reactions are performed at 135⁰C in a period of 30 minutes reaction time.

Physical properties and chemical structure of bitumen and ionic liquid examined at first. 

Nuclear Magnetic Resonance (1H NMR) was used for bitumen analysis. 

Differential Scanning Calorimetry (DSC) was used for ionic liquid analysis. 

Viscosity and penetration measurements were carried out to study the new mixes.