SBS改性瀝青的乳化對其應用性能影響的研究.pdf

1、本文采用先SBS化學改性后乳化的方法制備SBS改性乳化瀝青,通過針入度、軟化點、5℃延度、針入度指數、彈性恢復、貯存穩(wěn)定性等物理性能的測定,結合熒光顯微鏡、差示掃描量熱、紅外光譜等分析手段,以基質瀝青、乳化劑結構類型以及改性劑類型等參數的變化為基礎,研究乳化對SBS改性瀝青的高溫性能、低溫性能、溫度敏感性、彈性恢復能力、熱貯存穩(wěn)定性、微觀形態(tài)以及微觀結構的影響。
　　 通過工藝條件的優(yōu)化得到較好的SBS化學改性瀝青制備工藝條件和

2、配方為:剪切溫度為175℃,剪切時間為1h,剪切速率為3000nm,剪切后樣品在163℃下發(fā)育1h,改性劑和穩(wěn)定劑的加入量分別是3％和0.265％。在以上工藝條件下,SBS在中海油、遼河、加德士及齊魯等瀝青中的分散狀態(tài)不同,在加德士瀝青中分散的最為均勻,最適宜乳化。改性瀝青適宜的乳化條件為:改性瀝青加熱到160～170℃,乳化劑水溶液加熱至55℃。乳化過程使改性瀝青的物理性能減弱,但并未改變其微觀結構。在較好的工藝條件和配方下,使用同種

3、乳化劑乳化四種改性瀝青(相同改性劑、不同基質瀝青)得到相應的改性乳化瀝青。與改性瀝青相比,對應改性乳化瀝青蒸發(fā)殘留物的軟化點、5℃延度、彈性恢復能力和貯存穩(wěn)定性均有一定程度的下降,這主要未發(fā)生化學反應的SBS顆粒聚集的結果,因為熒光顯微鏡照片上可明顯觀測到黃綠色顆粒,部分粒徑尺寸遠大于改性瀝青中SBS顆粒的粒徑尺寸;DSC測試結果顯示總吸熱量均稍微上升(遼河改性瀝青除外),說明熱穩(wěn)定性略有下降,這和常規(guī)性能減弱是相一致的;但FT-IR結

4、果表明乳化過程中瀝青和SBS分子之間的交聯結構并沒有發(fā)生化學變化,即改性瀝青的微觀結構未發(fā)生變化。
　　 不同結構類型乳化劑對改性瀝青性能的影響存在很大差異。在較好的工藝條件和配方下,使用三種結構類型乳化劑分別乳化同種改性瀝青后得到相應的改性乳化瀝青。分析結果表明,使用的酰胺型和咪唑啉型乳化劑(MA-1M和RAI-44)分子在瀝青分子間起融合作用,不僅一定程度上提高了改性瀝青的物理性能,而且乳化過程中沒有改變改一性瀝青的微觀結構

5、;而使用的季銨鹽型乳化劑(JFQ-2)在瀝青分之間起阻礙作用,不僅使改性瀝青的物理性能大幅度降低,甚至一定程度上破壞了SBS和瀝青分子之間的交聯狀態(tài),使改性瀝青發(fā)生微觀結構的改變。
　　 乳化過程中,SBS改性劑的S/B嵌段比和分子構型對改性瀝青的物理性能、熱性能影響不同,但對微觀結構無明顯影響。在較好的工藝條件和配方下,使用同種乳化劑乳化四種改性瀝青(相同基質瀝青、不同改性劑)得到相應的改性乳化瀝青。通過相關性能分析發(fā)現,對于

6、不同S/B嵌段比的三種線型SBS改性劑,S/B嵌段比為30/70的SBS改性的瀝青乳化前后均表現出較好的物理性能及熱穩(wěn)定性,主要是因為SBS在瀝青中得到充分溶脹伸展,兩相分散最均勻,形成三維網狀結構最致密。對于S/B嵌段比均為30/70而分子構型不同的SBS改性劑,線性SBS改性的瀝青乳化前后表現出較好的高溫貯存穩(wěn)定性和相容性,但是星型SBS改性的瀝青表現出更好的高溫性能、感溫性能和彈性恢復能力,這主要是由于線型SBS在瀝青中分散的更均

7、勻,而星型SBS的立體結構復雜,分子結構支鏈較多,分散在瀝青中后不易從三維網絡中掙脫出來。不論哪種類型SBS改性的瀝青,乳化過程中改性瀝青的微觀結構均沒有發(fā)生變化,改性劑和瀝青分子之間均不是完全交聯,交聯比率在12％～27％之間,部分交聯不會對瀝青的性能產生不利影響。
　　 改性方式不同,改性瀝青的性能差異很大?；瘜W改性瀝青可大大提高瀝青的性能,而物理改性瀝青僅能有限的提高瀝青的各種指標性能。并且化學改性乳化瀝青的顆粒較均勻,而