复合改性沥青的研制

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1、2010年第十二次全国石油沥青技术交流会论文集复合改性沥青的研制汤晟严家富中国石化镇海炼化分公司质量技术中心（宁波315207）摘要通过利用SBS和SBR改性剂改性后不同的高、低温特性，对SBS/SBR聚合物进行复配，形成一种复合改性剂，用粉末SBR与SBS进行复合改性，能解决低温延度，尤其是膜后延度偏低的问题，同时减少SBS的加入量。GS-1或GS-6粉末SBR复合改性的效果衰变比较严重，对改性沥青的高温性能（软化点）影响尤其明显；新一代粉末SBR（GS-1502）能较好地解决复合改性的效果衰变的问题。关键词S

2、BS粉末SBR改性沥青1前言镇海炼化公司自2001年改性沥青装置建成投产以来，特别是2005年，引进美国成套的改性沥青生产设备胶体磨，SBS改性沥青的生产能力和产品质量均得到提升。通过跟踪考察这几年的改性沥青的生产，了解到改性沥青产品的主要问题是低温延度，尤其是膜后延度偏低。目前生产上采取的措施就是增加SBS改性剂的比例，这样造成生产成本提高。目前国内外普遍应用的主要有SBS，PE，SBR，及EVA四大类改性沥青。SBS改性剂的最大特点，就是它的高弹性，高温下不软化，低温下不发脆。SBR改性沥青具有优异的低温性能

3、，在我国的西北部如青海、西藏、新疆、甘肃等地有广泛的应用。SBR/SBS复合改性沥青结合了SBS和SBR两种改性沥青的优点，在显著改善沥青低温性能的同时，又对沥青高温性能有较大提高；在同时对高低温性能有较高要求的情况下，又有良好的使用性能。因此，可通过对SBS/SBR聚合物进行复配，形成一种复合改性剂，能够使公司在改性沥青的生产过程中，解决低温延度，尤其是膜后延度偏低的问题，同时减少SBS的加入量，从而降低生产成本和生产苛刻度。[1]2SBS及SBR特性和改性机理SBS是苯乙烯--丁二烯--苯乙烯嵌段聚合物，以1

4、，3--丁二烯和苯乙烯为单体，采用阴离子聚合制得的嵌段共聚物。常见有嵌段线形结构和四臂星形结构。SBS的线形结构式为：[CH2CH(C6H5)]n--[CH2CHCHCH2]m--[CH2CH(C6H5)]nSBS的星形结构式为：{[CH2CH(C6H5)]n--[CH2CHCHCH2]m}4Si采用阴离子聚合制得的SBS嵌段共聚物，属于热塑性弹性体，具有多相结构，每个丁二烯链段(B)的末端都连接一个苯乙烯嵌段(S)，两端的苯乙烯嵌段聚合物在一起形成物理交联区域，成为分散相。而聚合在一起的丁二烯链段形成连续相。S

5、BS通过聚苯乙烯和聚丁二烯的聚集形成一种三维结构，聚苯乙烯末端基团使沥青强度增大，中间的聚丁二烯链段使SBS具有高韧性，SBS的这种两相分离结构使它具有2个玻璃化温度：Tg1为-83～-85℃，Tg2为-90℃左右。2个玻璃化温度使它呈现出高弹性的特点，在高温下不软化，2010年第十二次全国石油沥青技术交流会论文集在低温下不发脆。当SBS分散到基质沥青中，原来的胶体平衡被破坏，SBS吸附沥青中的芳香烃和胶质，并发生溶胀现象，建立新的胶体结构体系。基质沥青中软沥青质组分进入改性剂网格中使得改性剂分子链间距增大，一方

6、面起到增塑作用，使改性剂的力学性能得到改善；另一方面，由于改性剂吸收了基质沥青组分而溶胀，在界面上高分子的舒展程度更大一些。舒展的高分子表面又携带及吸附一部分结构相似组分形成表面吸附层，从而使改性剂与沥青的界面性质逐渐过渡得到提高，形成良好的过渡结合。溶胀的SBS在高速剪切机的作用下，SBS微粒均匀地分散到沥青中，使得不同材料性质互补，从而形成镶嵌共合物。在低温时，镶嵌的高分子物质吸收消耗了破坏应力，高分子的变形性能提高了改性沥青的低温抗裂性能。在高温时，改性剂微粒及表面层吸附的沥青组分又起到阻碍沥青分子流动的作

7、用从而提高了抗高温变形性能。SBR是丁二烯与苯乙烯单体无规则共聚的产物，根据苯乙烯含量的多少又分为很多种。SBR分子量高达几十万，是玻璃化温度低(小于-70℃)的橡胶类聚合物。由于丁苯橡胶与沥青的分子量相差太大，两者兼容性较差，因此，改性沥青的结构属于一种镶嵌结构。当SBR分散到沥青中后，在低温下由于沥青硬而橡胶相对较软，这样在受到外力的作用时，胶粒的变形拉伸起到一定程度的增韧作用，降低了整体材料的脆性，低温性能得到改善。同时由于改性剂分子量大，掺入沥青后使得改性沥青平均分子量增大，弹性增强，而且改性剂的大分子在

8、沥青中起到缠绕的作用，阻碍了沥青分子的流动，因而增强沥青的高温性能。3试验部分3.1主要试验仪器及用途FLUCK高剪切机用于实验室改性沥青的加工，低温恒温水浴箱（±0.1℃，JULABO），全自动针入度测定仪（ANALYS），全自动软化点测定仪（ISL），延度测定仪（PETROTEST），旋转薄膜烘箱（美国）用于旋转薄膜烘箱RTFOT试验，烘箱用于改性沥青的离析测试。3.