SBS改性瀝青的乳化對其應用性能影響的研究.pdf

1、本文采用先SBS化學改性后乳化的方法制備SBS改性乳化瀝青,通過針入度、軟化點、5℃延度、針入度指數(shù)、彈性恢復、貯存穩(wěn)定性等物理性能的測定,結(jié)合熒光顯微鏡、差示掃描量熱、紅外光譜等分析手段,以基質(zhì)瀝青、乳化劑結(jié)構(gòu)類型以及改性劑類型等參數(shù)的變化為基礎,研究乳化對SBS改性瀝青的高溫性能、低溫性能、溫度敏感性、彈性恢復能力、熱貯存穩(wěn)定性、微觀形態(tài)以及微觀結(jié)構(gòu)的影響。
　　 通過工藝條件的優(yōu)化得到較好的SBS化學改性瀝青制備工藝條件和

2、配方為:剪切溫度為175℃,剪切時間為1h,剪切速率為3000nm,剪切后樣品在163℃下發(fā)育1h,改性劑和穩(wěn)定劑的加入量分別是3％和0.265％。在以上工藝條件下,SBS在中海油、遼河、加德士及齊魯?shù)葹r青中的分散狀態(tài)不同,在加德士瀝青中分散的最為均勻,最適宜乳化。改性瀝青適宜的乳化條件為:改性瀝青加熱到160～170℃,乳化劑水溶液加熱至55℃。乳化過程使改性瀝青的物理性能減弱,但并未改變其微觀結(jié)構(gòu)。在較好的工藝條件和配方下,使用同種

3、乳化劑乳化四種改性瀝青(相同改性劑、不同基質(zhì)瀝青)得到相應的改性乳化瀝青。與改性瀝青相比,對應改性乳化瀝青蒸發(fā)殘留物的軟化點、5℃延度、彈性恢復能力和貯存穩(wěn)定性均有一定程度的下降,這主要未發(fā)生化學反應的SBS顆粒聚集的結(jié)果,因為熒光顯微鏡照片上可明顯觀測到黃綠色顆粒,部分粒徑尺寸遠大于改性瀝青中SBS顆粒的粒徑尺寸;DSC測試結(jié)果顯示總吸熱量均稍微上升(遼河改性瀝青除外),說明熱穩(wěn)定性略有下降,這和常規(guī)性能減弱是相一致的;但FT-IR結(jié)

4、果表明乳化過程中瀝青和SBS分子之間的交聯(lián)結(jié)構(gòu)并沒有發(fā)生化學變化,即改性瀝青的微觀結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化。
　　 不同結(jié)構(gòu)類型乳化劑對改性瀝青性能的影響存在很大差異。在較好的工藝條件和配方下,使用三種結(jié)構(gòu)類型乳化劑分別乳化同種改性瀝青后得到相應的改性乳化瀝青。分析結(jié)果表明,使用的酰胺型和咪唑啉型乳化劑(MA-1M和RAI-44)分子在瀝青分子間起融合作用,不僅一定程度上提高了改性瀝青的物理性能,而且乳化過程中沒有改變改一性瀝青的微觀結(jié)構(gòu)

5、;而使用的季銨鹽型乳化劑(JFQ-2)在瀝青分之間起阻礙作用,不僅使改性瀝青的物理性能大幅度降低,甚至一定程度上破壞了SBS和瀝青分子之間的交聯(lián)狀態(tài),使改性瀝青發(fā)生微觀結(jié)構(gòu)的改變。
　　 乳化過程中,SBS改性劑的S/B嵌段比和分子構(gòu)型對改性瀝青的物理性能、熱性能影響不同,但對微觀結(jié)構(gòu)無明顯影響。在較好的工藝條件和配方下,使用同種乳化劑乳化四種改性瀝青(相同基質(zhì)瀝青、不同改性劑)得到相應的改性乳化瀝青。通過相關(guān)性能分析發(fā)現(xiàn),對于

6、不同S/B嵌段比的三種線型SBS改性劑,S/B嵌段比為30/70的SBS改性的瀝青乳化前后均表現(xiàn)出較好的物理性能及熱穩(wěn)定性,主要是因為SBS在瀝青中得到充分溶脹伸展,兩相分散最均勻,形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)最致密。對于S/B嵌段比均為30/70而分子構(gòu)型不同的SBS改性劑,線性SBS改性的瀝青乳化前后表現(xiàn)出較好的高溫貯存穩(wěn)定性和相容性,但是星型SBS改性的瀝青表現(xiàn)出更好的高溫性能、感溫性能和彈性恢復能力,這主要是由于線型SBS在瀝青中分散的更均

7、勻,而星型SBS的立體結(jié)構(gòu)復雜,分子結(jié)構(gòu)支鏈較多,分散在瀝青中后不易從三維網(wǎng)絡中掙脫出來。不論哪種類型SBS改性的瀝青,乳化過程中改性瀝青的微觀結(jié)構(gòu)均沒有發(fā)生變化,改性劑和瀝青分子之間均不是完全交聯(lián),交聯(lián)比率在12％～27％之間,部分交聯(lián)不會對瀝青的性能產(chǎn)生不利影響。
　　 改性方式不同,改性瀝青的性能差異很大。化學改性瀝青可大大提高瀝青的性能,而物理改性瀝青僅能有限的提高瀝青的各種指標性能。并且化學改性乳化瀝青的顆粒較均勻,而