SBS改性瀝青性能影響因素探討

匡耀

摘要：探究了SBS改性瀝青機(jī)理，并從基質(zhì)瀝青、SBS的摻入量、SBS分子量、SBS化學(xué)結(jié)構(gòu)、凝膠的含量、膨化程度度等方面分析原材料對改性瀝青性能的影響，同時指出提升SBS改性瀝青性能的主要措施。

關(guān)鍵詞：SBS；改性瀝青；分子量；膨化度

1、序言

目前，采用聚合物對道路瀝青進(jìn)行改性是提高和改善瀝青混合料路用性能的一種重要措施，常用的改性劑有SBS、SBR、PE等。其中，SBS類改性瀝青與原始瀝青相比，在穩(wěn)定性能、內(nèi)聚附著性能、拉伸能力、彈性性能、溫度性能、抗老化性能等方面，均有明顯的改進(jìn)和提高，被廣泛應(yīng)用于路面工程。在多年的研究實踐中，人們發(fā)現(xiàn)SBS改性瀝青性能受到SBS摻入量、基質(zhì)瀝青、SBS自身性質(zhì)等多種因素的影響。本文擬從SBS改性瀝青的原材料入手，試圖對其主要影響因素做一個綜合研究探討，從而達(dá)到指導(dǎo)瀝青改性用SBS生產(chǎn)的目的。

2、SBS改性瀝青機(jī)理

瀝青的改性主要是通過改善瀝青體系的內(nèi)部結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對瀝青物理性能的改善的。

SBS是一種高聚合物，易因吸收瀝青中的飽和分而發(fā)生溶脹，溶脹后的SBS極性更接近膠質(zhì)；瀝青與SBS擠壓部分的相容性也會改變?yōu)r青組分的分布，進(jìn)而影響瀝青的相態(tài)轉(zhuǎn)變；聚合物粒子對瀝青組分的良好吸附和瀝青組分對聚合物粒子的充分溶脹是提高瀝青性能、對瀝青進(jìn)行聚合物改性的基礎(chǔ)，瀝青組分對聚合物粒子的溶脹和聚合物粒子對瀝青組分的吸附是一個動態(tài)的過程，這種動態(tài)過程會對聚合物改性瀝青的空間結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大動態(tài)影響，直接會影響到改性后瀝青的性能。

3、影響因素

3.1 SBS改性瀝青效果與基礎(chǔ)瀝青的關(guān)系

研究表明，瀝青和SBS的相容性與基質(zhì)瀝青的構(gòu)成緊密相關(guān)關(guān)，因此，瀝青組成將直接影響改性效果。瀝青中瀝青質(zhì)含量的增加，可以有效的改善改性瀝青的應(yīng)力應(yīng)變特性，但與此同時，也影響改性劑在瀝青中的相容穩(wěn)定性。另外，隨著瀝青中的芳香分增加，高聚物吸收飽和分小分子致其比表面積增加，有助于改性瀝青瀝青形成相容穩(wěn)定體系，相反，芳香分的過多，則會明顯降低改性瀝青的內(nèi)聚力和軟化點。

3.2 SBS摻入量對改性瀝青性能的影響

SBS的摻入引起了瀝青組分的重新分配，其中，飽和分明顯減少，膠質(zhì)、芳香分及瀝青質(zhì)都有不同程度的增加。

改性劑是一種高聚物，在瀝青中溶解是一種溶脹過程，飽和分等小分子由于運動較快，會快速滲透進(jìn)高聚物內(nèi)部，使其體積膨脹，另外，如果高聚物的分散度較大，比面積增大，飽和分小分子進(jìn)入幾率增大，所以改性后飽和分含量明顯減少。當(dāng)改性劑含量較少時，改性劑在瀝青中呈均勻分布，隨著SBS劑量的增加其比表面積增大，改性后飽和分的減少量也增大，改性效果逐漸顯著。當(dāng)改性劑含量較多時，改性劑其在瀝青中呈連續(xù)分布狀態(tài)，分散度變小，隨著改性劑量劑量的增加其比表面積也變小，同時，對飽和分的吸收量也減小。實際生產(chǎn)過程中，應(yīng)有效控制改性劑的摻量。

3.3 SBS自身性質(zhì)對改性瀝青的影響

SBS是一種熱塑性彈性體，是以丁二烯和1，3-苯乙烯為單體，采用陰離子聚合制得的線型或星型嵌共聚物，其自身的復(fù)雜特性性對改性后瀝青的性質(zhì)有著緊密直接影響。目前，有研究學(xué)者認(rèn)為要使SBS形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而有效地來改性瀝青的性能，SBS必須滿足以下幾方面的要求：①SBS須富含B鏈段，而且該聚合物必須有兩個S嵌段或含有一個合適的支化點；②要求S嵌段相對分子質(zhì)量大于104。目前很多研究表明，SBS化學(xué)結(jié)構(gòu)、平均分子量、膨化度等均會對改性瀝青的性質(zhì)產(chǎn)生直接的影響。

3.3.1 SBS分子量對改性瀝青的影響

SBS分子量對其改性瀝青性能也有顯著的影響。當(dāng)SBS組成及支化度一定時，其粘度與分子量密切相關(guān)，高分子量的SBS加入瀝青中，粘度上升更明顯，粘合性能等也能得到更好的改善。因此，改性瀝青用SBS必須達(dá)到一定分子量。當(dāng)其他影響因素一定時，用SBS分子量較大改性劑生產(chǎn)的改性瀝青粘度較大，與集料粘附性也較好。試驗證明線形SBS分子量達(dá)到10萬左右可獲得較理想的瀝青改性效果，但SBS分子量也不能過大，分子量太大，SBS在瀝青中溶解、分?jǐn)?shù)難度較大，可能導(dǎo)致分?jǐn)?shù)不均勻，改性效果下降。

3.3.2 SBS化學(xué)結(jié)構(gòu)（星型或線型）對改性瀝青的影響

SBS化學(xué)結(jié)構(gòu)有星形和線形結(jié)構(gòu)，星形結(jié)構(gòu)中有化學(xué)交聯(lián)點，分子量也較線形大，因此改性瀝青中SBS分子間相互作用力較大，分子間相對運動比較困難，如果采用星形SBS與配伍性較好的基質(zhì)瀝青生產(chǎn)的改性瀝青粘度較大及儲存穩(wěn)定性好，彈性恢復(fù)指標(biāo)較好。實際操作中，選用星型SBS與配伍性優(yōu)良的基礎(chǔ)瀝青組合，一般都能能得到性能較為突出的改性瀝青，但基于星型SBS微粒形變能力比線型差，故其延度常不如線型SBS改性瀝青大。

3.3.3 SBS中凝膠含量對改性瀝青的影響

SBS中凝膠的存在可使SBS試片在拉伸時因應(yīng)力集中而提前斷裂，從而降低SBS的物理機(jī)械性能。但因瀝青成分復(fù)雜，其中雜質(zhì)較多，SBS中的少量凝膠對改性瀝青的性能影響有限。因此，對于改性瀝青用SBS牌號，其凝膠含量并不是關(guān)鍵控制指標(biāo)，可適當(dāng)放寬。

3.3.4 SBS膨化度對改性瀝青的影響

根據(jù)2中所述的SBS改性瀝青機(jī)理，SBS相和瀝青相之間形成的界面層的性質(zhì)決定了改性瀝青的性質(zhì)。界面層的形成取決于SBS與瀝青之間的混溶性，以及SBS與瀝青的接觸面積。因此，在SBS及瀝青都確定的前提下，為提高SBS改性瀝青的性能，減小SBS顆粒粒徑是至關(guān)重要的。

實際高速剪切實驗過程中，SBS顆粒的膨化度會對改性瀝青的性能產(chǎn)生影響。這主要是由于SBS在瀝青中的溶解性相當(dāng)差，膨化度不足時顆粒致密，在瀝青中溶脹緩慢，會導(dǎo)致剪切困難。加上受剪切時間的限制，膨化度低的SBS在瀝青中的分散效果往往不甚理想，剪切后的SBS顆粒粒徑未達(dá)到要求，SBS與瀝青的接觸面積小，這種情況往往對改性瀝青性能產(chǎn)生不利影響。

4、結(jié)語

通過對SBS改性瀝青的機(jī)理和影響因素的分析，在生產(chǎn)實踐中要掌握以下幾點：

（1）SBS改性瀝青性能與基質(zhì)瀝青有密切關(guān)系。用于改性的基質(zhì)各組分要有合理的比例，基質(zhì)中芳香烴的含量尤為重要，過高過低都不利于改性效果。

（2）SBS的摻入量影響對改性效果的影響尤為明顯。在實踐應(yīng)用中應(yīng)該綜合考慮改性瀝青成本和改性效果，合理摻入用量。

（3）為了提高改性瀝青性能，必須嚴(yán)格選擇使用的基質(zhì)瀝青和SBS改性劑，以便指導(dǎo) SBS改性瀝青的生產(chǎn)實踐。

隨著SBS改性瀝青在我國進(jìn)一步的推廣，其必將在我國的道路建設(shè)中發(fā)揮重要作用。因此不斷總結(jié)SBS改性瀝青在生產(chǎn)實踐中的經(jīng)驗，有利于打造出優(yōu)質(zhì)的路面工程。

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