外加剂对FTIR测定改性沥青SBS含量影响

为了研究外加剂对傅里叶红外光谱法(FTIR)测定改性沥青中SBS含量(质量分数)检测精度的影响,采用Nicolet iS10红外光谱仪对基质沥青、SBS改性剂、SBS改性沥青、橡胶油和硫磺2种外加剂进行红外光谱扫描,并结合OMNIC软件读取各材料红外光谱图的特征峰面积,包括SBS在699、966 cm~(-1)处与基质沥青在1 377 cm~(-1)处的特征峰面积,建立SBS与基质沥青特征峰面积的比值A(分别记为A_(699)和A_(966))与SBS含量关系的标准曲线。同时为了考虑硫磺掺量和橡胶油掺量对SBS含量检测的影响,设计了三因素三水平正交试验,用F检验对正交试验结果进行了方差分析,并依据标准曲线对正交试验结果进行反算求得SBS预测含量。研究结果表明:A值与SBS含量具备良好的正相关关系;外加剂对SBS含量检测精度影响较大,3种因素对SBS含量检测的影响程度不同,因素主次顺序依次为SBS含量、硫磺掺量和橡胶油掺量,且除了以A_(966)为指标计算的橡胶油掺量因素F值小于F临界值外,其余因素对试验结果均有显著影响,硫磺的加入使A值减少,橡胶油的加入降低了A值的增幅;利用标准曲线对正交试验结果反算得到的SBS预测含量与实际含量之间的相对误差普遍超过10%,最大值甚至超过15%;外加剂对FTIR检测改性沥青SBS含量的影响不可忽略,实际工程中采用FTIR检测SBS含量时应考虑外加剂的影响。     

基于红外光谱的沥青SBS 含量自动测定方法

为有效检测沥青中SBS( Styrene-Butadiene-Styrene Copolymer) 含量,提出了一种基于红外光谱法测定改性沥青SBS 含量的方法。该方法对比分析SBS 改性剂和基质沥青红外光谱,确定SBS 改性剂特征峰966 成为定量测定沥青SBS 的关键点,引入复化辛普生求积公式求吸收峰峰面积; 依据朗伯-比耳定律,通过最小二乘法拟合出峰面积比与SBS 含量之间关系的标准曲线。最后用辽河石化70#基质沥青制备不同SBS 含量的改性沥青,最终校正样本和测试样本测定的SBS 含量平均误差分别是0． 14%、0． 02%。实验结果表明,该方法相比原有凝胶渗透色谱等试验测定方法具有速度快、精度高、易操做等特点,为今后道路建设工程中及时检测沥青 SBS 含量提供一种科学有效的方法。     

改性沥青SBS含量的红外光谱分析

为了准确检测改性沥青中SBS改性剂的含量,采用傅里叶变换红外光谱仪对基质沥青、SBS改性剂和SBS改性沥青进行透射光谱分析,根据波数966.1cm-1和698cm-1处出现的特征吸收峰,可定性判别改性沥青中SBS改性剂的存在状况,同时根据改性沥青中SBS改性剂含量与其波数966.1cm-1处的特征吸收峰的吸光度关系,建立了SBS改性剂含量与特征吸收峰处吸光度的线性回归模型,以此来定量分析改性沥青中SBS改性剂含量。研究结果表明:SBS改性剂含量检测结果与实际SBS改性剂掺量基本一致,红外光谱分析法能有效检测改性沥青中SBS改性剂的含量,从而实现对SBS改性沥青质量的监控。     

SBS含量对沥青老化性能的影响

为提高苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS)改性沥青的路用性能，延长路面使用寿命，通过物理指标试验、流变测试、傅里叶红外光谱法和凝胶色谱法（GPC）对比分析不同含量SBS改性沥青老化前后的性能差异，探究SBS含量对沥青老化性能的影响. 结果表明：短期老化后，随着SBS含量的增加，沥青粘度和复数模量增大，针入度减小，延度迅速下降，沥青显示出脆性；改性剂发生降解，GPC图谱中改性沥青SBS特征峰峰面积均有所减小；改性沥青的红外光谱图在1696cm^-1（C=O伸缩振动）处出现新的特征吸收峰. 长期老化后，改性沥青中大分子物质几乎完全降解，SBS特征峰均消失；红外光谱图中1696cm^-1处吸收峰强度加强，丁二烯指数（BI）减小一半；随着SBS含量的增加，羰基指数和亚砜基指数变化不大，而BI指数持续增加,并与SBS含量呈现良好的线性关系.     

老化时间对SBS改性剂与沥青胶结料官能团的影响

采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和弯曲梁流变(BBR)试验,对老化0h、1h、5h、8h、24h、48h和72h条件下的2种沥青胶结料进行低温性能试验并与SBS改性剂进行官能团分析,探究基质沥青、SBS改性剂与其改性沥青的官能团随老化时间变化趋势,分析其老化方式,建立2种沥青胶结料官能团与其低温性能之间的关系。结果表明：SBS改性剂的老化是由聚丁二烯和聚苯乙烯的共同作用导致的,其老化方式主要是以烯烃和烷烃发生降解为主；基质沥青和改性沥青老化方式均是轻质油份挥发并与空气中氧气发生交联反应。SBS改性剂与其改性沥青在特征红外吸收峰处变化趋势不同,因此仅采用SBS改性剂特征红外吸收峰变化趋势不足以反应其改性沥青的特征峰变化。2种沥青胶结料的羰基指数与蠕变柔量导数指标存在良好的线性相关,可反映沥青低温变形能力。     

SBS含量对沥青老化性能的影响

为了提高SBS改性沥青的路用性能,延长路面使用寿命,本文通过物理指标试验、流变测试、傅里叶红外光谱法（FTIR）和凝胶色谱法（GPC）对比分析了不同含量SBS改性沥青老化前后的性能差异,探究了SBS含量对沥青老化性能的影响。结果表明：短期老化后,随着SBS含量的增加,沥青粘度和复数模量增大,针入度减小,延度迅速下降,沥青显示出脆性;改性剂发生降解,GPC图谱中改性沥青SBS特征峰峰面积均有所减小;改性沥青的红外光谱图在1696 cm-1（C=O伸缩振动）处出现新的特征吸收峰。长期老化后,改性沥青中大分子物质几乎完全降解,SBS特征峰均消失;红外光谱图中1696 cm-1处吸收峰强度加强,BI指数减小一半;随着SBS含量的增加,CI指数和SI指数变化不大,而BI指数持续增加并与SBS含量呈现良好的线性关系。     

基于红外光谱图特征峰分析的沥青指标

基于采用红外光谱图特征峰分析沥青指标是快速评价稠油沥青质量的研究热点,借助傅立叶红外光谱技术、分离分析等手段,对90#A级沥青和SBS改性沥青进行红外光谱测试分析.结果表明:沥青的红外光谱分析技术与常规沥青检测方法的相关性为99.6%;90#A级沥青在3 000～650 cm~(-1)出现9处较明显的特征峰,SBS改性沥青在2 950～650 cm~(-1)出现11处较明显的特征峰,每个特征峰均有对应的特征基团;同类沥青材料的特征基团一致,同类沥青材料的技术指标相同.通过对比分析沥青红外光谱图的特征峰,可以快速评判出沥青质量优劣,缩短了检测评价沥青材料指标的试验时间.     

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.     

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。     

SBS改性沥青性能实验研究

在混合温度为 1 80℃、搅拌速度约为 350 0r/min的条件下 ,对胜华 1 0 0号沥青进行改性 ,通过测定改性沥青的软化点和低温柔性两个性能指标考察了改性剂SBS的牌号、掺入量及混合时间对改性沥青性能的影响。实验结果表明 ,SBS的含量对改性沥青的软化点及低温柔性的影响最大 ,其次是SBS的牌号 ,而混合时间的影响最小。用SBS对胜华 1 0 0号沥青进行改性的最佳工艺条件如下 :混合时间为 2h ,SBS牌号为YH80 1 ,SBS的含量为 1 2 %。同时 ,还考察了基础油 (软化剂 )和邻苯二甲酸二丁酯 (增塑剂 )对改性沥青软化点及低温柔性的影响。基础油的加入对改性沥青软化点的影响较小 ,而基础油和邻苯二甲酸二丁酯的加入有利于改善改性沥青的低温柔性。     

红外光谱法测定十八酰胺环氧乙烷加成物的平均参数

本法是基于环氧乙烷加成物的平均参数的对数与它在960和840cm~(-1)处的吸收峰的比值的对数存在回归定律。以十八酰胺环氧乙烷加成物为样品,以标准化学法测定数据为基础。用红外光谱法测定峰高比值,建立回归方程。其他样品按此法求得峰高比值,代入方程就可求出平均参数。     

SBS与沥青相容性的研究

改性剂与沥青的相容性是决定改性效果和改性沥青制作工艺的关键因素,而聚合物改性沥青的相容性与基质沥青的组成、聚合物的剂量、聚合物成分结构以及贮存温度密切相关。利用热贮存稳定性试验系统研究了SBS与基质沥青的相容性。结果表明,线形SBS普遍比星型SBS具有较好的相容性,SBS含量小于3%时的改性沥青的稳定性也较好,沥青质含量适中、芳香分含量越小的基质沥青与SBS相容性也越好。     

聚合物改性沥青机理研究(之一)——改性剂对轻质组分的吸收作用及体系的聚集态

通过组分分析、溶度参数测定、DSC分析等项试验,证明PE、SBS、EVA等改性剂能够吸收沥青中的饱和分、芳香分、蜡分等物质而溶胀,改变了自由沥青的组分比例和结构,使改性沥青这一多项体系的物理、力学性质和聚集态均发生了变化。     

NOMMT/SBS复合改性沥青流变性能

为了研究纳米有机蒙脱土(NOMMT)与SBS两种改性剂对沥青流变性能的影响,采用熔融插层复合法,将改性剂与基质沥青熔融共混,制备了6种不同NOMMT、SBS改性剂掺量的NOMMT/SBS复合改性沥青.通过动态剪切流变(DSR)与弯曲梁流变(BBR)试验,分析不同的温度、NOMMT及SBS掺量和老化条件下的沥青流变性能.结果表明,SBS改性剂对基质沥青的高温稳定性和低温抗裂性具有良好的改善作用,且改善效果与SBS掺量有关;添加NOMMT不仅可有效增强SBS改性沥青的高温稳定性和低温抗裂性,而且显著提高其抗老化性能.此外,在研究的NOMMT和SBS掺量范围内,添加2%NOMMT和3%SBS改性沥青老化前后的高温稳定性和低温抗裂性最好.     

SBS改性沥青性能实验研究

在混合温度为180 ℃、搅拌速度约3500 r/min的条件下,对胜华100号沥青进行改性,通过测定改性沥青的软化点和低温柔性两个性能指标考察了改性剂SBS的牌号、掺入量及混合时间对改性沥青性能的影响.实验结果表明,SBS的含量对改性沥青的软化点及低温柔性的影响最大,其次是SBS的牌号,而混合时间的影响最小.用SBS对胜华100号沥青进行改性的最佳工艺条件如下混合时间为2 h,SBS牌号为YH801,SBS的含量为12%.同时,还考察了基础油(软化剂)和邻苯二甲酸二丁酯(增塑剂)对改性沥青软化点及低温柔性的影响.基础油的加入对改性沥青软化点的影响较小,而基础油和邻苯二甲酸二丁酯的加入有利于改善改性沥青的低温柔性.     

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.     

采用测力延度评价复合改性沥青的低温性能

将煤沥青与石油沥青共混,经SBS和橡胶粉改性制得复合改性沥青.针对不同改性剂以及不同的改性剂掺量,对复合改性沥青的测力延度进行分析,评价相关的指标屈服应变能E、拉断功W、韧性比R和柔量D5℃/F2对复合改性沥青低温性能的影响.结果表明,SBS复合改性沥青中,随着SBS含量的增大,其低温抗变形能力增强;在4％的SBS改性沥青中加入一定量的胶粉,其低温延度减小.     

排水路面双改性高黏沥青性能优化技术及内在规律

废轮胎橡胶粉(crumb rubber modifier,CRM)和苯乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)双改性沥青具有很好的路用性能;但它的性能与生产工艺有很大关系。探讨CRM和SBS改性剂沥青生产工艺及性能的优化。研究选用两种沥青,采用不同的剪拌工艺制备双改性沥青,进行60℃动力黏度、135℃布氏黏度、三大指标、动态剪切流变的试验。研究发现:(1)先加SBS在沥青中剪切再加CRM (SSRM)搅拌双改性沥青的60℃动力黏度最高,抗车辙因子也最好;(2)通过SSRM工艺制得的4. 5%SBS,8%CRM含量的双改性沥青的抗车辙性能优异,60℃动力黏度也远远高于排水路面用改性沥青60℃动力黏度20 000 Pa·s的要求;(3)CRM与SBS双改性沥青的60℃动力黏度与三大指标、抗车辙因子有着明显的线性关系,但与135℃布氏黏度没有明显的线性关系。     

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.     

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物-改性胶粉复合改性沥青路用性能流变学分析

为研究改性剂掺量对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-butadiene-styrene block copolymer,SBS)-改性胶粉(modified rubber powder,MCR)复合改性沥青路用性能的影响,通过常规流变学试验方法,定性对比研究了SBS和MCR改性剂掺量对SBS-MCR复合改性沥青黏弹性的影响,量化分析了沥青胶结料路用性能的变化规律;通过多重应力蠕变试验,对比研究了不同改性剂掺量下沥青胶结料高温抗车辙性能的提升效果和差异;基于低温弯曲蠕变试验对8种沥青胶结料的蠕变劲度模量和蠕变速率进行对比研究,分析比较了材料在低温柔性和应力松弛性方面的差异.结果表明:不同改性剂掺量的SBS-MCR复合改性沥青虽然高温PG分级相同,但其抵抗高温变形的能力却可能存在差异;SBS和MCR改性剂对沥青胶结料劲度模量的提升效果相近;8种SBS-MCR复合改性沥青胶结料低温等级为-24℃,低温路用性能良好;最终推荐改性剂的合理掺量为4％SBS+11％MCR.