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．     

核壳聚合物与SBR协同改性沥青的研究

利用种子乳液聚合方法,合成了核壳聚合物聚丁二烯接枝聚苯乙烯粒子,同时在壳层组分中引入了乳化沥青成分,与丁苯橡胶（SBR）协同共混改性沥青.通过对改性后沥青的低温延度、高温贮存稳定性以及橡胶相在基质沥青中分散状态的分析,得到了一种高、低温性能均较好的改性沥青.改性沥青的低温延度超过150 cm,高温贮存离析差小于2.5℃,橡胶相呈点阵状均匀分散于基质沥青中.     

基于红外光谱法的SBS改性沥青共混机理

采用高速剪切工艺在实验室制备了SBS物理和化学改性沥青，基于红外光谱法对SBS改性沥青中沥青的杂原子化合物及SBS中特征官能团进行分析，通过比较基质沥青、SBS、SBS物理改性沥青及SBS化学改性沥青的四种红外光谱图，揭示了SBS改性沥青的共混机理．结果表明SBS物理改性沥青的红外光谱图为基质沥青与SBS红外光谱图的简单叠加，说明SBS与基质沥青只是简单的物理共混共容．而SBS化学改性沥青的红外光谱图却有略微变化，说明由于SBS与基质沥青在强剪切力作用下的溶混炼以及稳定剂的添加，其中少量的SBS发生断裂，产生大分子自由基，从而与基质沥青发生化学反应，SBS之间发生交联反应而SBS与基质沥青之间发生了接枝反应．利用红外光谱法还可以测定SBS改性沥青中SBS的含量，从而评价SBS改性沥青的技术性能．     

纳米改性沥青混合料路用性能

通过室内试验研究了纳米SiO2改性沥青混合料、膨润土改性沥青混合料、纳米SiO2/膨润土复合改性沥青混合料、纳米SiO2/膨润土/SBS复合改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性,并与基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料进行对比.结果表明,纳米SiO2改性沥青混合料、膨润土改性沥青混合料、纳米SiO2/膨润土复合改性沥青混合料的高温稳定性较基质沥青提高了56%～77%,水稳定性提高了3%～7%,与SBS改性沥青相比则相差不大.其中,纳米SiO2/膨润土/SBS复合改性沥青混合料的高温稳定性和水稳定性最优,较SBS改性沥青分别提高86%和3%.纳米SiO2改性沥青混合料、膨润土改性沥青混合料和纳米SiO2/膨润土复合改性沥青混合料的低温抗裂性较基质沥青略有降低,但仍能满足沥青路面对低温抗裂性能的要求.因此,纳米改性沥青混合料具有优良的路用性能,可适用于沥青改性技术中.     

改性沥青的流变性和储存稳定性研究

以高富AH-50为基质沥青分别制备SBS、胶粉和EVA改性沥青,利用动态剪切流变仪(DSR)分析不同种类改性沥青动态黏弹参数(储存模量G'和损失模量G″)随频率和温度的变化,结合60℃稳态流动试验和Carreau模型表征沥青的流变性能,并用储存稳定指数IS表征不同改性剂与沥青的相容性能。结果表明:试验范围内,随频率的增加G'和G″逐渐变大,相同频率下G'明显小于G″,改性沥青以黏性成分为主,且两者的差值在低频和高温下较大;与基质沥青相比,SBS和胶粉改性沥青的临界剪切速率γc降低幅度远大于EVA改性沥青的γc,SBS和胶粉的掺加使沥青偏离牛顿流体的程度更大,对剪切的敏感性更高;SBS和胶粉与沥青的相容性较差,在相分离时SBS迁移至上段,胶粉迁移至下段,而EVA与沥青的相容性较好,体系不易发生相分离。     

纳米ZnO/SBS改性沥青储存稳定性及其机理分析

为了改善纳米氧化锌/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(ZnO/SBS)改性沥青的热储存稳定性,选用两种基质沥青、两种SBS的纳米ZnO/SBS改性沥青,通过离析试验,研究分析了纳米ZnO/SBS改性沥青的制备工艺、基质沥青种类、SBS类型及掺量、纳米ZnO掺量等因素对纳米ZnO/SBS改性沥青稳定性的影响.采用表面稳定剂改善纳米ZnO/SBS改性沥青的热储存稳定性,利用荧光显微图像分析了纳米ZnO/SBS改性沥青的稳定机理.结果表明,纳米ZnO/SBS改性沥青离析主要是由于SBS的离析所引起,纳米ZnO的加入在一定程度上改善了SBS改性沥青热储存稳定性,但是效果甚微;添加稳定剂可以制得热储存稳定性良好的纳米ZnO/SBS改性沥青.     

离子型聚合物改性沥青混合料性能分析

为提升沥青混合料的路用性能及自愈性能,选用离子型聚合物乙烯—甲基丙烯酸甲酯(EMAA)和SBS分别作为愈合剂和改性剂,制备EMAA/SBS改性沥青混合料。采用高温性能试验、小梁弯曲试验、耐久性试验以及自愈性能试验,评价了EMAA/SBS改性沥青混合料的路用性能和自愈性能。结果表明:EMAA/SBS改性沥青混合料的高温稳定性、耐久性和自愈性能均优于SBS改性沥青混合料和基质沥青混合料,而EMAA/SBS改性沥青混合料的低温抗裂性略低于SBS改性沥青混合料,但仍能满足规范中要求。由此可见,EMAA可显著改善SBS改性沥青混合料除低温抗裂性外的路用性能和自愈性能,可将其应用于沥青路面中。     

SBS乳化改性沥青的制备与性能研究

本文所研制的SBS乳化改性沥青采用的是先改性后乳化的工艺流程,研究了乳化剂用量对乳化改性沥青乳化效果和贮存稳定性的影响,以及SBS改性剂用量对沥青软化点、延度和针入度的影响,得到制备乳化改性沥青的最佳用量配比。试验结果表明:通过检测沥青乳液的性能,得出乳化剂和改性剂的最佳用量分别为1.5%和4%,所制备的乳化改性沥青较基质沥青的各项性能均有不同程度的改善,是一种性能优良的沥青产品。     

全透式沥青路面专用高黏度改性沥青性能对比

为了制备一种全透式沥青路面专用高黏度改性沥青,采用自制改性粒子(SR)与SBS粒子为复配改性剂,对基质沥青进行复合改性。通过荧光显微照相、针入度试验、延度试验、软化点试验、薄膜老化试验、动力黏度试验及布氏黏度试验等,对自制高黏度改性沥青性能进行表征,并与SK90#基质沥青、橡胶沥青、SBS改性沥青进行性能对比。结果表明:各改性材料在基质沥青中分散良好,自制高黏度改性沥青中的SR粒子作为高弹嵌挤单元提高了沥青交联网状结构的稳定性;与基质沥青相比,改性沥青具有较高的软化点和延度,以及较低的针入度(25℃);自制高黏度改性沥青的动力黏度高达230kPa·s,明显高于橡胶沥青和SBS改性沥青;动态剪切流变试验(DSR))中自制高黏度改性沥青高温分级达到PG82℃,较SBS改性沥青和橡胶沥青提高1个等级,较基质沥青提高4个等级,高温变形可恢复性能最强;4种沥青的原样和薄膜老化后沥青中以自制高黏度改性沥青的车辙因子随温度变化最为缓慢,高温敏感性最弱,耐老化性能优异;弯曲梁流变试验(BBR)中,SBS改性沥青和自制高黏度改性沥青的低温分级均达到PG-18℃,较基质沥青和橡胶沥青高1个等级,但自制高黏度改性沥青的蠕变劲度较小,蠕变速率较大,具有更强的低温柔性。     

SBS改性沥青老化后的动态力学性能

为了研究老化对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青动态力学性能的影响,通过1种基质沥青和4种SBS改性沥青的常规试验和动态剪切流变试验(DSR),分析比较了原样沥青、旋转薄膜烘箱(RTFO)老化沥青和压力老化(PAV)沥青的试验结果.研究表明:常规试验难以反映改性和非改性沥青老化后性能的差异;DSR试验则可准确地描述老化作用对改性沥青性能的影响.通过傅立叶转换红外线光谱(FTIR)试验和胶凝渗透色谱法(GPC)试验分析了SBS改性沥青的老化机理,表明SBS改性沥青的老化是由基质沥青的氧化硬化和SBS老化降解共同作用的结果,且DSR试验更能揭示聚合物改性沥青的老化特点.     

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。     

SBS改性沥青软化点试验特性

软化点是评价改性沥青高温性能的重要指标,为了研究SBS改性沥青软化点特性及其影响因素,采用软化点试验方法,对经过高温储存和常温储存以及短期老化和长期老化后SBS改性沥青的软化点进行了测试。结果表明:改性沥青的软化点表现出复杂的变化规律,其变化与改性沥青的配伍性有关;基质沥青对改性剂的溶胀以及改性剂对沥青的吸附是改性沥青初期性能和储存稳定性的关键,而改性剂在存储和老化条件下的变化是软化点发生变化的根源。     

改性剂对SBS改性沥青低温性能的影响

以动态剪切流变仪（dynamic shear rheometer）实测的玻璃化转变温度（Tg）为评价指标，针对同一种油源、不同标号的基质沥青，分析了改性剂结构和掺量对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）改性沥青低温性能的影响．结果表明，改性剂结构对SBS改性沥青的低温性能影响不大；而改性剂掺量对SBS改性沥青的低温性能有重要影响，这种影响受到基质沥青标号的限制，基质沥青的标号越大，掺量对低温性能的影响越大．     

高性能高黏改性沥青高低温性能研究

为进一步提升材料的黏结能力与耐久性,特研发HVA-H高黏改性剂,使用此种改性剂与SBS改性沥青在合理剪切工艺下,制备出一种高黏改性沥青。通过荧光显微镜观察HVA-H高黏改性剂掺量分别为4%、6%、8%、10%时高黏改性沥青的分散性,确定最佳掺量,并将其与试验室原有的高黏改剂和其它厂家高黏改性剂进行对比分析研究。结果表明：HVA-H高黏改性剂最佳掺量为8%,HVA-H高黏改性沥青高低温性能优于HVA高黏改性沥青和其它厂家高黏改性沥青;且拉伸柔量指标与BBR试验结果之间存在相关性,可精确评价改性沥青的低温性能;Carreau模型比Cross模型拟合精度更高,在实际应用中可通过Carreau模型拟合零剪切黏度,对研究改性沥青高温性能有较好的指导作用。     

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。     

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。     

水-热作用下胶粉改性沥青汉堡车辙高温性能

橡胶类改性沥青混合料的高温性能一直是中外研究的热点问题。采用浸水汉堡车辙试验,针对普通橡胶沥青、溶解性(terminal blend, TB)胶粉改性沥青及TB复合改性沥青混合料在水-热综合作用下的抗车辙性能进行评价与对比。实验结果表明,对于传统橡胶沥青来说,其在浸水条件下的高温抗车辙性能随着掺量的增大而先下降后上升,掺量从5%变化至20%的过程中,橡胶沥青中的橡胶颗粒对沥青分散体系的性能贡献逐渐增大,橡胶粉掺量推荐采用内掺20%。对于TB胶粉改性沥青混合料,其在水-热综合作用下的抗车辙性能劣于基质沥青混合料,且随掺量的增加而逐步下降。对于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(styrene butadiene styrene triblock copolymer, TB+SBS)复合改性沥青混合料,SBS的掺入能够显著提高TB胶粉沥青混合料在水-热综合作用下的抗车辙性能,且性能随SBS掺量的增加而提升。根据实验结果,在TB+SBS复合改性沥青混合料中推荐使用20%橡胶沥青,SBS的掺量可根据性能与成本进行综合考虑。     

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.     

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。