SBS改性沥青的阶段性老化特征与机理

采用荧光显微镜、红外光谱和凝胶色谱等微观试验,分析苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青老化过程中的微观相态结构、沥青相的吸氧程度及分子尺寸构成的变化情况.试验与分析结果表明,SBS改性沥青存在着2个明显的老化阶段:第1阶段,沥青吸氧速率较低、小分子比例基本不变,SBS颗粒尺寸逐渐减小并最终发生凝聚、离析,导致SBS改性沥青的韧性逐渐下降,直至完全丧失;第2阶段,沥青吸氧速率显著增大、小分子比例减少,由于SBS降解后苯乙烯仍起到改性作用,使沥青稠度增大,从而沥青软化点呈上升趋势.     

SBS改性AH-70沥青乳化前后性能及微观结构研究

采用先改性后乳化的工艺制备苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)改性乳化沥青,将其蒸发残留物和改性沥青的性能进行对比,并利用荧光显微镜(FM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)及差示扫描量热(DSC)等分析手段,评价改性沥青乳化前后的微观结构及热稳定性变化。结果表明:改性沥青乳化后的软化点5、℃延度及弹性恢复率均减小,离析试验软化点差变大,性质衰减后仍较基质沥青有大幅度提高,符合I-D级规范要求;改性沥青为两相分散均匀的三维网状结构,乳化后沥青和SBS分子之间的交联结构并未发生明显变化,只是有少量SBS大颗粒析出、沥青发生轻微老化,热稳定性稍微变差。     

改善SBS改性沥青储存稳定性的措施与机理分析

针对相容性和稳定性较差的SBS（聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯）聚合物兰炼改性沥青，采用试验与理论相结合的方法，研究添加不同剂量的化学试剂对改善其储存稳定性的作用，并分析了其微观形态，以及物理化学作用机理．结果显示通过向SBS兰炼改性沥青中加入一定剂量的合适的增容剂和稳定剂，可以极大地促进SBS在沥青中的溶胀，提高SBS兰炼改性沥青的相容性，并且使沥青与SBS之间，以及SBS相互间发生交联、接枝等化学反应，形成网络结构，从而改善SBS改性沥青的储存稳定性，同时提高了改性沥青的使用性能，使其达到规范要求．     

纳米ZnO/SBS改性沥青微观结构与共混机理

采用溶剂法并通过合适的改性工艺，将纳米ZnO粒子和SBS加入基质沥青中，制得纳米ZnO／SBS改性沥青．通过荧光显微和电镜技术对纳米ZnO／SBS改性沥青进行微观结构分析，采用红外光谱法对纳米ZnO／SBS改性沥青共混机理进行研究．结果表明：采用溶剂法制备得到的纳米ZnO／SBS改性沥青可以很好地发挥纳米ZnO的特点，改善SBS在基质沥青中的分散效果，提高SBS与沥青界面相的结合能力．纳米ZnO／SBS改性沥青的制备是一个复杂的物理化学过程，改性过程中既发生了物理变化也发生了化学反应．SBS与沥青主要是物理改性，而纳米ZnO与沥青主要是化学改性。     

苯乙烯-丁二烯共聚物在沥青中的分散性

对苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)改进沥青性能进行了实验研究.用Brook fieled旋转黏度计测定了SBS对两种沥青进行改性后样品的系列黏度.实验发现SBS在含芳烃较高的沥青中分散性能好,增黏效果显著,尤其是当其质量分数大于3%后芳烃含量较高的沥青黏度增大幅度较大;SBS对沥青的针入度、软化点、延度等物理性能的影响也非常明显.通过对SBS改性沥青性能的机理分析,表明SBS在沥青中的分散性是提高改性沥青性能的重要因素.适当添加芳烃有助于提高SBS改性沥青的物理性能.     

废机油再生SBS改性沥青性能及再生机理

为研究废机油对老化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-butadiene-styrene, SBS)改性沥青的再生效果及再生机理。采用沥青加速老化试验模拟长期老化过程制备老化SBS改性沥青,分别添加不同含量的废机油制备再生沥青,并结合沥青物理性能、流变性能试验评价再生SBS改性沥青性能。在此基础上,采用红外光谱试验、四组分分析试验、荧光显微分析试验探究废机油再生SBS改性沥青机理。研究结果表明：老化后SBS改性沥青针入度与延度降低,软化点与粘度增加,废机油的掺入将会增加老化SBS改性沥青针入度与延度,降低软化点与粘度,且与废机油掺量呈正比;废机油的使用将会降低再生SBS改性沥青的高温流变性能,提高再生SBS改性沥青的疲劳寿命;废机油能够降低老化SBS改性沥青劲度模量,对蠕变速率指标影响不显著;SBS改性沥青在老化过程中SBS发生破坏,沥青中的羰基与亚砜基含量增加,而废机油的掺入将会降低老化沥青中羰基与亚砜基含量,属于物理再生过程;SBS改性沥青老化后,饱和分、芳香分含量减少,胶质、沥青质含量增加,而废机油掺入后影响则反之;废机油的掺加将会使断裂的SBS分子部分溶胀,恢复沥青性能。     

SBS改性沥青的动态力学性能

通过1种基质沥青、4种苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)改性剂制备的13种改性沥青的动态力学试验,分析比较了原样沥青和旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)老化沥青的动态力学温度谱试验结果,讨论了SBS改性沥青动态力学性能的变化机理,得出了改性剂的种类和剂量对其动态力学性能的影响.结果表明,低温下改性沥青的动态力学性能与基质沥青性能有关,高温时则取决于SBS改性剂的性质,RTFOT老化后因SBS的裂化与降解使改性沥青的弹性成分产生损失,其性能向基质沥青特性转变.     

长期老化对基质沥青与SBS改性沥青化学组成、形貌及流变性能的影响

为探究基质沥青和SBS改性沥青不同长期老化过程中化学组成、形貌及流变性能的变化,研究了紫外(UV)老化与压力老化箱(PAV)加速沥青老化试验对基质沥青与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青物理和流变性能的影响,采用傅里叶红外光谱(FTIR)、凝胶渗透色谱(GPC)和原子力显微镜(AFM)探讨了长期老化过程中2种沥青化学组成与形貌的变化。研究结果表明:老化后2种沥青黏度均增大,抗剪切变形能力提高,沥青中的弹性成分增加,基质沥青的性能变化比SBS改性沥青更为明显;老化后改性沥青羰基指数增加幅度更大,SBS分子数量明显减少,改性沥青平均分子量比基质沥青变得更大,尤其PAV老化后SBS改性沥青中大分子比率明显增加;老化后沥青表面的典型蜂状结构遭到破坏,蜂状结构的数量和尺寸有较大变化。对于蜂相区域,2种沥青UV老化后,表面粗糙度变化较小,而PAV老化后,表面粗糙度显著增加;对于平滑相区域,SBS改性沥青表面粗糙度老化前后无显著变化,基质沥青表面粗糙度老化后降低,并且PAV老化后粗糙度比UV老化降低更明显;基质沥青和SBS改性沥青PAV老化后老化程度明显高于UV老化,且添加SBS改性剂能提高沥青长期抗热氧老化方面性能,对长期抗光氧老化方面性能的提升不明显。     

多聚磷酸改性沥青流变特性及改性机理

采用动态剪切流变、重复蠕变和弯曲梁流变等试验分别对多聚磷酸改性沥青、聚合物改性沥青以及聚合物复配多聚磷酸改性沥青在高、低温状态下的流变特性进行了系统研究.结果表明,多聚磷酸能够改善基质沥青和聚合物改性沥青的高低温性能;多聚磷酸与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性剂在改善沥青高温性能机制上存在明显不同,多聚磷酸的掺入显著增加了沥青的黏度,而对沥青的弹性变形恢复能力贡献较小,而SBS改性剂可大幅度提高沥青的弹性变形恢复能力.采用核磁共振(NMR)试验对多聚磷酸改性沥青的改性机理进行了初步分析,发现多聚磷酸与沥青发生了接枝、磷酸酯化和环化反应,从而改变了沥青的碳链结构和化学结构,宏观上使沥青变得更加黏稠.     

热塑性弹性体改性沥青热老化性能分析与评价

收集并分析了部分普通道路沥青和热塑性弹性体SBS(苯乙烯 -丁二烯苯乙烯嵌段共聚物 )改性沥青的热老化试验数据 ,并对这 2类沥青结合料在热老化前后的粘度、动态剪切模量、蠕变劲度模量和拉伸试验结果进行分析 ,借以评价SBS改性沥青在老化前后的性能变化程度 .结果表明 :与普通道路沥青相比 ,SBS改性沥青在热老化试验后的性能衰变程度较低 ,显示出较高的抗疲劳性和低温柔韧性     

SBS与沥青、软沥青质的相互作用及其过程

为了研究苯乙烯－丁二烯嵌段共聚物（SBS）与沥青，软沥青质的相互作用及其过程，采用荧光显微照相技术获得聚合物相在沥青中的显微结构，发现SBS在沥青中的溶胀，分散是一个动态平衡的过程，沥青质及聚合物都需要足够的软沥青质来持其在沥青上的稳定，SBS改性沥青具有热溶胀冷析出的特点，SBS相的形态结构受降温速率的影响，改性沥青质在常温存贮过程中会从SBS相中部分出，造成聚合物相的面积百分率减少，软化点下降，存贮稳定性下降。     

SBS改性沥青流变性质与显微结构的关系

列举了SBS(苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物 )改性沥青各种复杂的流变现象 ,通过荧光显微照相技术获得聚合物相在沥青中的结构与形态 ,对其微观结构进行分析 ,归纳出影响SBS改性沥青流变性质的几个重要因素 .结合流变学理论提出了聚合物改性沥青流变性质与显微结构关系的流变方程 ,应用这一理论对文中所列举的流变现象进行了理论解释     

SBS改性沥青的混合原理与过程

利用荧光显微照相获得苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物（SBS）改性沥青的显微结构，结合化工技术中的混合方法理论定性描述了SBS在沥青中的混合过程，SBS在沥青中的溶胀、分散是一个动态平衡的过程，当剪力场撒去时，SBS相会随这一动态过程进行的程度而发生聚集（不相容）或稳定（相容）两种现象。     

纳米OMMT/SBS/沥青复合材料的性能研究

采用熔融插层复合法制备了有机蒙脱土(OMMT)/苯乙烯与丁二烯的三嵌段共聚物(SBS)复合改性沥青,利用X-射线衍射仪(XRD)及光学显微镜对复合材料的微观结构进行了分析,讨论了不同质量分数的OMMT对SBS改性沥青物理性能以及对复合材料流变性能的影响,采用示差扫描量热计(DSC)对复合材料的热稳定性进行了研究,并运用离析实验对复合改性沥青的高温贮存稳定性进行了初步探讨。结果表明,OMMT的加入能有效地改善SBS的基本物理性能,提高改性沥青高温抗车辙能力、高温稳定性、耐老化性能以及贮存稳定性等。当OMMT的质量分数为3%时,复合改性沥青的综合性能最优。     

基于材料性能和数理统计的改性沥青适用性

为了寻求经济且环保的改性沥青结合料,以克服或减轻河北地区沥青路面的车辙和裂缝等病害,本文选用废胶粉（GTR）,多聚磷酸（PPA）和SBS高聚物作为SK90#基质沥青的改性剂,以河北某高等级公路为依托工程,在充分考虑当地施工环境的前提下,基于室内试验对不同改性沥青的高低温性能进行研究。同时,基于数理统计方法和沥青结合料的性能对各改性沥青在不同老化状态和不同温度条件下进行分组,从而研究GTR改性沥青和PPA改性沥青在河北地区的适用性。研究结果表明,与基质沥青相比,SBS,GTR和PPA三种改性剂对未老化和RTFO老化后的改性沥青高温性能均有显著影响。在河北地区,基于经济性对比结果,当强调沥青路面的高温性能时,掺加0.7％PPA（1.2％PPA）的改性沥青可以替代掺加3％SBS（5％SBS）的改性沥青;当强调沥青路面的低温性能时,掺加8%GTR或掺加1.2％PPA的改性沥青可以代替掺加5%SBS的改性沥青使用;SBS,GTR和PPA三种改性剂的掺加对经PAV老化后的改性沥青在中温区间时（22℃~31℃）的抗车辙性能不会造成显著影响;相较于基质沥青,掺加PPA可以增加沥青结合料的m值,而掺加GTR或SBS在一定程度上会降低该值。     

SBS改性沥青性能及显微形态结构分析

为探索改性沥青宏观性能与显微形态结构的关系,选取3类、4种剂量的SBS改性剂与2种基质沥青分别制备改性沥青,通过环球软化点、布氏黏度、动态剪切流变试验及荧光显微镜分析技术,从宏观性能与微观形态结构方面同时探讨比较了各类SBS改性沥青。结果表明：改性沥青性能是改性剂在沥青中的相态、形状、大小、百分率含量和均匀性等微观形态共同作用的结果。一般地,改性剂粒子面积百分率越大、长短轴之比及其标准差越小、平均面积越小,改性沥青的改性效果越好。研究成果为后续根据改性沥青微观形态参数定量改性沥青的性能研究奠定了基础。     

基于动态力学分析对改性沥青粘弹性能的研究

鉴于目前的沥青粘弹性能评价指标对改性沥青的适用性较差,采用动态力学分析方法对基质沥青和改性沥青进行研究,测定了不同温度和频率下沥青的粘弹性能参数,通过Han曲线和动态粘弹参数的变化规律分析其粘弹性能,结果表明改性沥青由于其相态结构比较复杂,导致其粘弹性能不同于基质沥青,采用动态力学方法能很好的揭示改性沥青的宏观力学性能与其微观结构的相关关系。