SBS改性瀝青儲存穩(wěn)定性研究

代明山

摘要：隨著我國道路交通事業(yè)的不斷發(fā)展，對改性瀝青的需求量越來越大，加強(qiáng)對SBS改性瀝青儲存穩(wěn)定性研究具有重要意義。其中影響SBS改性瀝青儲存穩(wěn)定性的因素很多，本文主要從基質(zhì)瀝青種類、穩(wěn)定劑的類型、SBS的摻量、加工工藝和儲存時間等方面進(jìn)行了分析探究。

關(guān)鍵詞： 改性瀝青；SBS；儲存穩(wěn)定性；

引言

SBS改性瀝青是指利用高分子聚合物SBS（苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物）改性劑作為分散相，采用物理方法以一定的粒徑均勻地分散到瀝青的連續(xù)相中而構(gòu)成的體系。由于SBS改性劑的密度、化學(xué)結(jié)構(gòu)、溶度參數(shù)等方面與瀝青性質(zhì)存在差異，使得SBS改性瀝青在長期儲存過程中存在分層離析現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了SBS改性瀝青儲存的穩(wěn)定性。為了提高SBS改性瀝青的性能，本文主要從基質(zhì)瀝青的種類、穩(wěn)定劑的選擇、SBS改性劑的摻量、加工工藝和儲存時間等方面進(jìn)行了分析研究，以期為SBS改性瀝青儲存性能和生產(chǎn)實(shí)踐提供參考。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)原材料

試驗(yàn)中使用的基質(zhì)瀝青為AH-130瀝青；進(jìn)口70號瀝青；蘭煉瀝青；臺灣CPCAH-90號瀝青；氯化鈣等。

1.2改性瀝青儲存穩(wěn)定性的評價(jià)方法

依據(jù)現(xiàn)行《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ 052-2000）要求，采用聚合物改性瀝青離析試驗(yàn)來對聚合物改性瀝青的儲存穩(wěn)定性能進(jìn)行評價(jià)。具體做法為：將試樣置于規(guī)定條件下的盛樣管中，一般是鋁管或玻璃管，隨后將盛樣管垂直放入163℃烘箱中，控制時間為48h。隨后進(jìn)行立即冷卻，并從其頂部和底部分別取樣測定其環(huán)球法軟化點(diǎn)之差 ，根據(jù)此差值來判斷改性瀝青儲存穩(wěn)定性情況。一般規(guī)定當(dāng)離析管上下軟化點(diǎn)差值小于2.5℃，SBS改性瀝青儲存穩(wěn)定性合格。

2結(jié)果與討論

2.1基質(zhì)瀝青種類對SBS 改性瀝青儲存穩(wěn)定性影響

為了考察基質(zhì)瀝青種類對SBS改性瀝青儲存穩(wěn)定性的影響，分別選用三種瀝青：進(jìn)口70 號瀝青，蘭煉瀝青，臺灣CPCAH-90號瀝青來研究，分別摻入5%SBS改性劑制成SBS改性瀝青。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 不同基質(zhì)瀝青對SBS 改性瀝青儲存穩(wěn)定性影響

進(jìn)口70號瀝青 蘭煉瀝青 臺灣CPCAH - 90號

上層軟化點(diǎn)/℃

下層軟化點(diǎn)/℃

軟化點(diǎn)差值/℃

80.2

79.2

1.0

60.2 71.0

53.3 69.8

6.9 1.2

從表1可知，不同基質(zhì)的瀝青，其改性瀝青穩(wěn)定性的難易程度也不同。對于以上選取的三種基質(zhì)瀝青，其中進(jìn)口70號瀝青和臺灣CPCAH - 90號瀝青與SBS改性劑均有較好的相容性，所以其軟化點(diǎn)差值 均小于2.5℃，符合規(guī)范要求。但蘭煉瀝青與SBS改性劑的相容性較差，不符合要求。這是因?yàn)椴煌|(zhì)瀝青與SBS改性劑匹配性不同所致。選取合適的基質(zhì)瀝青來與SBS改性劑進(jìn)行改性，這是制備改性瀝青時應(yīng)該重點(diǎn)注意的問題。

2.2 穩(wěn)定劑種類及儲存時間對SBS 改性瀝青儲存穩(wěn)定性影響

穩(wěn)定劑在特定條件下能與SBS改性劑以及瀝青中的活性官能團(tuán)發(fā)生交聯(lián)接枝，促使聚合物和瀝青形成一個穩(wěn)定的體系，進(jìn)而提高改性瀝青的儲存穩(wěn)定性。試驗(yàn)中選取穩(wěn)定劑GZH、氯化鈣和LB，來考察穩(wěn)定劑種類對SBS 改性瀝青儲存穩(wěn)定性影響情況。試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

圖1 不同穩(wěn)定劑對SBS 改性瀝青儲存穩(wěn)定性影響

從圖1可以明顯地看出，穩(wěn)定劑種類和儲存時間均對SBS改性瀝青的離析程度有影響。LB穩(wěn)定劑隨著離析時間的延長，軟化點(diǎn)差值會呈下降趨勢，這可能因?yàn)楦男詣╇S著儲存時間的延長，發(fā)生了降解所致。但氯化鈣穩(wěn)定劑隨著儲存時間的增加其軟化點(diǎn)差值出現(xiàn)上升趨勢，已不能起到增強(qiáng)SBS改性瀝青儲存穩(wěn)定性的作用。此外對于同種穩(wěn)定劑，儲存時間不同其軟化點(diǎn)差值也不同。添加穩(wěn)定劑后可以不同程度地促進(jìn)改性劑和瀝青間的相容性，選擇合適的穩(wěn)定劑可以降低體系的軟化點(diǎn)差值。

2.3 SBS摻量對改性瀝青儲存穩(wěn)定性的影響

改性劑SBS的摻量同樣會對改性瀝青儲存穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，添加適量的改性劑可以提高改性瀝青的性能。一般來說，瀝青基質(zhì)不同，SBS改性劑的最佳摻量也是不同。試驗(yàn)中選取AH-130瀝青作為基質(zhì)瀝青，考察SBS摻量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）對改性瀝青儲存穩(wěn)定性的影響。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 SBS摻量對改性瀝青儲存穩(wěn)定性的影響

SBS含量/% 上層軟化點(diǎn)/℃ 下層軟化點(diǎn)/℃ 軟化點(diǎn)差值/℃

2

3

4

5

6

7 47

46

48

50

65

79 45

45

46

49

48

58 2

1

2

1

17

21

從表2中可以看出，SBS改性劑的摻量不同，制得的改性瀝青離析試驗(yàn)的上下兩層軟化點(diǎn)差值也不同。試驗(yàn)中控制SBS的摻量為2%-7%。從表2可以看出，隨著SBS摻量的增加，軟化點(diǎn)差值總體上呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢。當(dāng)SBS摻量小于5%時，軟化點(diǎn)差值雖有小范圍波動，但均小于2.5℃，符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。但當(dāng)SBS摻量超過5%后，SBS由于膨脹作用，導(dǎo)致軟化點(diǎn)差值急劇上增，已不能起到保持改性瀝青儲存穩(wěn)定性的效果?？傮w來看，實(shí)際生產(chǎn)工作中，應(yīng)將SBS的摻量控制在5%范圍以內(nèi)，從而起到加強(qiáng)改性瀝青儲存穩(wěn)定性。

2.4 加工工藝對SBS改性瀝青儲存穩(wěn)定性的影響

加強(qiáng)對改性瀝青加工工藝的研究，可以使SBS改性劑更好地、均勻地分散到瀝青中，從而提高改性瀝青的力學(xué)性能、儲存時間等。具體操作為：1） 控制攪拌溫度和攪拌時間：一般將混合溫度控制在一定范圍內(nèi)時，一般不超過185 ℃，攪拌時間控制在2h以內(nèi)，這是因?yàn)樵诖朔秶鷥?nèi)改性瀝青的PI 值會隨二者的升高有明顯提高。但若繼續(xù)增加的話，PI值變化不大。2）控制剪切速率。除攪拌溫度和時間對SBS改性瀝青儲存穩(wěn)定性有影響外，剪切速率也是影響因素之一。在一定剪切速率范圍內(nèi)PI 值隨著其增加而明顯增加。優(yōu)化加工工藝參數(shù)對SBS改性瀝青儲存穩(wěn)定性具有直接的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

3總結(jié)

a） SBS改性瀝青儲存的穩(wěn)定性與所使用的基質(zhì)瀝青種類有關(guān)，其中進(jìn)口70號瀝青和臺灣CPCAH - 90號與SBS改性瀝青均有較好的相容性。

b） 穩(wěn)定劑的類型和儲存時間對SBS改性瀝青儲存的穩(wěn)定性也有影響，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)通過試驗(yàn)來選擇穩(wěn)定劑的類型。

c） SBS改性劑的摻量應(yīng)控制在2%-5%范圍內(nèi)，此時所制備的改性瀝青的性質(zhì)可達(dá)到規(guī)范要求。此外加強(qiáng)加工工藝的研究，控制攪拌時間、加工溫度等都可以提高SBS改性瀝青儲存的穩(wěn)定性。

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