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.     

3种AC-20沥青混合料的动态模量及其主曲线拟合与分析

为了探索沥青路面常用的AC-20沥青混合料的动态模量规律,采用相同料源的粗集料、细集料和矿粉配制了AC-20级配矿质混合料。以马歇尔试验方法确定的最佳油石比,配制了湖沥青改性沥青、SBS改性沥青以及70#基质沥青等3种沥青混合料。采用基本性能试验仪的沥青混合料单轴压缩动态模量试验方法进行了动态模量试验,并在此基础上运用时间-温度等效原理,采用NCHRP09-29提供的Mastersolver Version 2.2对阿伦尼乌斯方程中的参数进行拟合,建立了参考温度为20℃的3种沥青混合料动态模量主曲线。研究结果表明,湖沥青改性沥青AC-20和SBS改性沥青AC-20的动态模量主曲线始终位于基质沥青AC-20上方,说明沥青改性剂对混合料性能改善作用显著;湖沥青改性沥青AC-20和SBS改性沥青AC-20的动态模量主曲线存在逼近、交叉现象,说明不同改性沥青混合料性能表现出不同的适用范围。     

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。     

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。     

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。     

苯乙烯丁二烯嵌段共聚物改性沥青热储存稳定性

研究了苯乙烯丁二烯嵌段共聚物（SBS）改性沥青热储存稳定性的三种典型情况，发现即使满足离析试验要求的改性沥青在热储存过程中也会发生性能下降的现象。利用界面层理论解释了SBS改性沥青储存性能差异的原因，并以界面层理论为指导提出了反应性共混改性的方法，以提高SBS改性沥青的热储存稳定性。实验结果表明，反应性SBS改性沥青具有衣好的热储存稳定性，长期高温储存（163℃,8d）未发生离析。反应性SBS改性沥青具有SBS、沥青两相连续的空间网络结构，这使其使用性能显著提高。     

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。     

高含量SBS改性沥青老化性能及老化机理

为探究老化对高含量苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(Styrene-butadiene-styrene, SBS)改性沥青性能(高粘沥青)的影响,通过室内试验模拟高粘沥青短期、长期老化,通过针入度、软化点、延度试验,流变试验,傅里叶红外光谱试验以及原子力显微镜试验测试老化沥青的物理性能、流变性能以及沥青组分。试验结果表明：随着老化程度的增加,高粘沥青25℃针入度、15℃延度减小,软化点、复数模量、蠕变速率增大,恢复率R先减小后增大,不可恢复蠕变Jnr与相位角则反之;高粘沥青前期老化以SBS降解为主,后期以沥青的热氧老化为主;老化过程中,高粘沥青发生化学反应产生羰基、亚砜基等含氧官能团,微观形貌中“蜂”形结构数量降低,单个面积增大;高粘沥青老化过程中,短期老化对其性能影响较小,长期老化则反之。     

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．     

复合改性硬质沥青的制备及微观结构

以秦皇岛AH-70为基质沥青,外掺改性胶粉、SBS和硬沥青制备复合改性硬质沥青,考察制备方法(四步剪切法和三步剪切法)、剪切时间及外掺剂对其性能的影响,对制备过程中的微观相态进行研究。结果表明:四步剪切法所制备的复合改性硬质沥青性能优于三步剪切法,每步较合适的剪切时间为60、60、30和20 min,在此工艺条件下,胶粉、SBS和硬沥青的掺量分别为20%、2%、20%,所制备的复合改性硬质沥青的性能均满足浇注式沥青的指标要求;复合改性硬质沥青的制备是一个复杂的物理化学过程,既存在物理共混又发生化学反应,同时制备过程中其相态结构发生转变,由沥青为连续相、SBS为分散相,转变为沥青和SBS为双连续相,最后又转变为沥青连续相、SBS分散相。     

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。     

泡沫温拌橡胶沥青的低温性能与评价指标

为研究泡沫温拌橡胶沥青的低温性能并探讨其评价指标,对泡沫温拌橡胶沥青和发泡后温拌苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(styrene-butadiene-styrene,SBS)改性沥青进行了延度试验、弯曲梁流变试验和动态剪切流变试验,探讨采用延度值、蠕变劲度模量S和玻璃化转变温度Tg评价泡沫温拌橡胶沥青低温性能指标的合理性。研究结果表明:在低温条件下,蠕变劲度模量S和玻璃化转变温度Tg的数据显示泡沫温拌橡胶沥青低温性能优于泡沫温拌SBS改性沥青,但延度值数据呈现相异结论。分析认为延度值不适宜评价泡沫温拌橡胶沥青的低温性能,而玻璃化转变温度Tg作为低温性能评价指标具有一定的可行性。     

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.     

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.     

干法苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青玛蹄脂碎石混合料的动态力学性能

采用简单性能试验机测试苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)占基质沥青质量分数分别为6%、 8%的干法SBS改性SMA-13型沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA13)在不同试验温度、加载频率时的动态模量与相位角,并与常规的湿法SBS改性SMA13进行对比分析,建立各自的动态模量主曲线。结果表明：在低温5℃及常温20℃时,改性剂含量不同的干法SBS改性SMA13的动态模量差异较小,并且均比湿法SBS改性SMA13的动态模量小,表明干法SBS改性SMA13具有较好的低温柔性;在较高温度50、 60℃时,干法SBS改性SMA13的动态模量、弹性模量与黏性模量均比湿法SBS改性SMA13的大,说明干法SBS改性沥青的高温抗变形能力更强,高温稳定性更优。     

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.     

线型SBS改性沥青不同时程老化流变特征及阶段判别

为探究线型SBS改性沥青老化过程中流变特性的演化与微观结构的变化机理,采用频率扫描试验、流变主曲线、多重应力蠕变回复试验(MSCR)及傅里叶变换红外光谱试验(FT-IR)分别分析线型SBS改性沥青在不同时程老化程度下多温度域的流变特性及官能团变化.研究表明,采用相位角频率扫描(75、65、55℃)或第一次循环J_(nr)3.2离散率指标,可以将线型SBS改性沥青的老化分为初期、中期、后期3个阶段,不同的阶段呈现不同的流变特征.聚丁二烯指数与线型SBS改性沥青老化初期和中期的相位角主曲线平台区临界点有较好的线性相关性.     

苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物改性沥青贮存稳定性评价方法

为了研究基于动态剪切流变（DSR）试验的苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物（SBS）改性沥青贮存稳定性的评价方法,通过选择SBSΙ-D改性沥青为研究对象,测试其在163 ℃下不同贮存时间的离析软化点差,基于相对应的复数剪切模量、相位角以及车辙因子,提出了以复数剪切模量离析参数、相位角离析参数、车辙因子离析参数以及三个参数与温度所形成的线性斜率为参数的SBS改性沥青贮存稳定性评价指标其计算模型。研究结果表明：SBS改性沥青的离析软化点差随着高温贮存时间的延长而逐渐增大,两者基本呈线性关系;离析后SBSΙ-D改性沥青上部1/3的弹性成分、抗变形能力及高温性能明显大于下部1/3;基于DSR试验的SBS改性沥青贮存稳定性评价指标的评价结果与基于离析软化点差所获得的的评价结果具有高度的一致性。     

SBS剂量对改性沥青性质的影响

应用BBR和DSR流变仪，测定了同一种SBS以不同剂量对相同的沥青进行改性后样品的流变性质。通过对流变性质与SBS剂量之间关系的分析研究，发现改性沥青的高、低温性质随着SBS剂量的增大而改善，而这些均与改性沥青的亚微观结构有关。结果表明，改性沥青宏观性质的不同在很大程度上是由其亚微观结构所决定。