sbs改性沥青相容性及老化衰减分析

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1、SBS改性沥青相容性及老化衰减分析本文通过对SBS和基质沥青的相容性原理进行分析，提出了改进SBS改性沥青的相容性以及防止老化衰减的方法。关键词：改性沥青；SBS；相容性；老化　　1　SBS与基质沥青相容性　　1.1　SBS和沥青分子热力学不相容机理　　两种聚合物热力学相容的条件是:　　　　其中,为摩尔混合自由能;为摩尔混合焓;T为绝对温度;为摩尔混合熵。把SBS和沥青当作两种聚合物看待,聚合物混合过程一般是吸热的,即。但由于聚合物的分子量很大,熵变小,因此一般大于0,也就是说SBS和沥青不能达到分子

2、热力学的相容。由于SBS的密度小于沥青,故在静置热力学储存过程中,SBS很快就上浮到沥青表面。SBS聚合物的分子量大于沥青质,故其加入后会破坏相位的平衡,聚合物常常很难与沥青相容,从而形成离析。　　1.2　改进SBS和沥青分子热力学相容性的方法　　1.2.1　添加相容剂　　1)相容剂作用。沥青各组分溶解度参数:芳香分9.15Cal/mL,饱和分7.45Cal/mL,胶质、沥青质为10.93Cal/mL。SBS与芳香烃的溶解度参数比较接近,根据相似相容原理,溶解度参数接近的易溶,含有较高芳香烃的沥青与S

3、BS分子相容性较好。芳香分可进入聚苯乙烯结构,使聚苯乙烯溶胀,降低其链段间作用力,使SBS在沥青中能更好地分散,宏观表现为SBS分散均匀、稳定。　　2)相容剂用量。以国产AH-70中海油为基质沥青做了三组试验。　　材料及掺量:SBS改性剂选用岳化道改2号(YH4303-2),SBS用量为4.2%,相容剂选用石油馏分抽出油,分别添加0%,3%,6%,稳定剂用量均为0.35%。　　剪切工艺:在沥青加热到165℃后,加入SBS和相容剂,溶胀10min后,在高速沥青均化磨作用下剪切20min后,慢慢加入稳定剂

4、,加完后再剪切30min后,制成SBS改性沥青。　　从表1中数据可看出,当相容剂掺量增加时,改性沥青离析降低,稳定性提高,但与此同时,软化点显著下降，针入度有明显增加。因此，综合考虑几种指标,当进行现场改性时建议添加2%~3%的相容剂。改性沥青可使用有搅拌装置的储罐进行短期储存,这样基本能保证SBS和沥青共混体系的稳定。　　1.2.2　添加稳定剂　　为了提高SBS与沥青界面之间的稳定性,就必须引入更强的作用力。采取化学的方法添加交联剂，即稳定剂,在SBS与沥青之间引入化学共价键就能做到这一点。共价键的

5、键能比范德华力大1个~2个数量级,从而可以提高界面的稳定强度。这种情况下需要提高加工温度,延长搅拌发育的时间,选择适合的稳定剂和调整添加工艺。在剪切细化到一定程度后,分阶段缓慢加入稳定剂,防止因加入稳定剂过快引起沥青凝胶。当部分SBS颗粒间达到轻度交联,初步形成SBSX络结构后,再继续添加稳定剂。　　2.SBS改性沥青的指标衰减　　加工过程中指标的衰减主要由高温老化和剧烈搅拌带入空气造成的氧化所致,表现为长时间高温储存,高分子链部分断裂,X络结构被破坏,引起软化点降低。SBS颗粒被沥青充分溶胀,在稳定

6、剂的作用下,改性沥青形成一定X络结构,在外力作用下,X络容易伸展变形,使改性沥青在低温下有很好的延伸性能,但如果长期处于高温作用下,高分子链部分断裂,X络结构被破坏,再由于部分链段被氧化成刚性基团,沥青变硬,链段在外力作用时运动困难,就会发生脆断,使延度和针入度降低(见图1,图2)。　　因此,要保证改性沥青指标稳定,最好现生产现用,如果生产完后1d~2d内使用,建议温度控制在150℃~165℃为宜;3d~5d使用,温度控制在140℃~150℃为宜,使用时只需要很短时间就能升温到170℃以上,如果长时间

7、不使用,应及时冷却到常温储存。　　3.结语　　1)要制备质量优良的SBS改性沥青,必须先分析沥青的四组分,根据组分分析选择合适的改性剂,对芳香分含量低的沥青可以添加2%~3%的石油抽出馏分作为相容剂,帮助SBS在沥青中的溶胀,并添加合适的稳定剂使SBS形成一定的空间X络结构,保证SBS和沥青体系稳定。2)改性沥青加工完成后,应根据现场使用情况,选择合适的温度和储存条件,既能满足现场施工沥青用量,又能保证沥青质量稳定,最好现生产现用。