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。     

木质素改性沥青的红外光谱分析

以制浆工段的副产物木质素为改性材料,采用高速剪切工艺,将木质素与基质沥青共混,制备木质素改性沥青;基于红外光谱法,对改性沥青的共混机理及老化性能进行了分析.结果表明:与基质沥青相比,木质素改性沥青的高温性能和温敏性能有所改善;通过对木质素与沥青的共混物、分离组分和离析组分的红外光谱分析,发现木质素与沥青混合过程中没有新的官能团生成,属于物理共混;通过对结构中羰基和亚砜基的定量分析,发现沥青经木质素改性后具有一定的抗氧化作用,能延缓老化进程.     

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。     

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。     

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。     

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.     

新型高黏度改性沥青的研发和应用

针对杭州湾大桥桥面铺装对高黏度改性沥青的技术要求,研发了一种新型高黏度改性沥青［1］。通过分析基质沥青、SBS、化学助剂的红外光谱,在研究沥青改性过程中微观结构变化规律的基础上,提出了采用SBS加化学接枝反应剂（增黏剂）TW-1和增容剂TW-2的沥青改性配伍设计,使改性沥青在提高低温延度、弹性恢复能力的同时,大幅度提升了60 ℃动力黏度,而施工和易性不受影响,产品在杭州湾大桥工程中得到了成功的应用。     

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。     

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.     

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．     

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。     

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。     

I-D等级SBS改性沥青的工业应用

采用物理分散加化学改性技术,在中国石化茂名分公司10万吨／年的工业装置上探索了生产I—D等级改性沥青产品。结果表明：工艺配方D生产的I—D改性沥青产品部分指标远优于JTJ036—98聚合物改性沥青产品技术指标的要求。研究进一步表明,要提高针入度指数（PI）,改性剂苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）的加入量是关键,随着改性剂加入量的增加,改性沥青产品的粘度呈上升趋势,PI和延伸度则先增加后下降;而相容剂加入量则随改性剂加入量的不同,对改性沥青产品性能的影响呈现不同的变化规律。     

SBS微观分散状态与改性沥青性能的关系

为探讨苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS在改性沥青中的微观分散状态,采用落射荧光显微镜对SBS改性沥青的微观分散状态进行观测。发现在SBS与沥青共混的过程中,SBS的分散状态及形态结构发生了一系列的变化,改性沥青的试验指标也相应发生了一定的变化;成品改性沥青由于SBS在沥青中分散状态的不同,其改性效果也不尽相同,利用微观分散状态与宏观力学性能之间的这种对应关系,可以为改性沥青的质量控制提供简便易行的检测方法。     

SBS物理和化学改性沥青混合料路用性能研究

对SBS改性沥青混合料进行了一系列室内试验研究,包括高温车辙试验、APA车辙试验、低温弯曲试验、残留稳定度和冻融劈裂试验等.研究结果表明,SBS化学改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性均比SBS物理改性沥青混合料好.SBS化学改性沥青混合料具有良好的路用性能,是一种值得推广的沥青路面材料.     

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青中改性剂含量的检测方法

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)掺量是决定SBS改性沥青路用性能的重要因素之一。为了抵制市场上SBS改性沥青中改性剂掺假现象,通过国内外文献研究,对目前市场上常用的SBS改性剂含量的检测方法进行了整理总结,其中主要包括物理方法和化学方法,即红外光谱法、荧光显微法、凝胶渗透色谱法、热重分析法、提取分离法、双键滴定法以及电位滴定法。系统梳理了各种方法的基本原理以及实验过程中存在的问题,总结出化学检测方法比传统的物理方法精确度高。由于SBS含量易受到其他因素的干扰,采用单一的检测方法并不能完全地反映出改性剂的含量,因此结合各方法的优点,提出了一种新型的交叉检测方法理念:红外光谱法作为基础的定性判断,采用化学方法进行改性剂含量测定,最终通过其他物理手段排除一切干扰因素。