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1、2003年6月石油沥青PETROLEUMASPHALT第17卷第2期·改性沥青·改性沥青机理及应用张登良长安大学公路学院(西安710064)摘要系统地论述了改性沥青的机理及影响改性沥青效果的因素,并对改性沥青今后的发展提出见解。关键词沥青改性沥青改性剂机理[1]1改性沥青沿革异,因而属于热力学不相容体系,但这也许是改经过世界各国研究工作者的努力,已经提出性沥青所期望的。由于不同组分相界面上的相互了很多成功的改性沥青技术并取得专利。有以改作用,使聚合物共混物具有很多均相物质所难以性剂为核心,如Dopont公司生产的以EVA为主达到的
2、性质。SamMaccarrone认为聚含物在沥青剂的改性剂专利产品ESSO-EVA及Toronto公—聚合物体系中的理想状态是细分布而不是完全司的以PE为主剂的Polyphalt;又有以工艺和技至溶。所以,对聚合物改性沥青来讲,达到物理术设备为核心的,如奥地利的Novophalt和美国意义上的相容是很有必要的。的Rosphalt改性沥青技术。Novophalt技术的关改性沥青的相容性好是指改性剂以微细的颗键并不在于改性剂,而在于一组精加工的由粗到粒均匀、稳定地分布在沥青中,不发生分层、凝细的胶体磨,改性剂与沥青经胶体磨的混磨加工,
3、聚或者互相分离的现象。改性剂与基质沥青的相改性剂以极细小的颗粒均匀地分布于沥青中,使容性是分子级的可混性,相容性好的能形成均质沥青性能得以改善。90年代初,Novophalt技术传的混合体系。据研究,材料的溶解度参数是定量到中国后,使我国的改性沥青技术跨上了一个新反映物质极性的数据,根据一般规律,两种物质的台阶,十年来取得突飞猛进的发展。的极性越是接近,则两物质的溶解度参数差就越[2]、[3]、[4]2改性沥青机理小,则就越容易互相混溶,故改性剂与沥青的溶改性剂与沥青的充分混溶是改善沥青性能的解度参数可作为评价相容性好坏的指标。高
4、分子基本前提。在此基础上,改性剂吸附沥青中的轻聚合物的溶解度参数D可按Small公式计算:质组分而发生溶胀,已溶胀的改性剂又与沥青的D=2F/V=2F×Q/M其余组分相互作用,从而形成一种新的结构体系。式中F—化学分子团的引力常数;加之此种改性剂自身的固有特性而使沥青性能得V—分子容积;到相应的改善。Q—密度;2.1相容性M—分子量。从热力学的含义讲,相容性是指两种或两种应指出的是,不同原油基属的沥青与不同改以上的物质按任意比例均能形成均相物质的能性剂的相容性是不同的。如属中间基的胜利沥青力;而物理上的含义是指两种物质混溶以后形成
5、与SBR的相容性要优于属石蜡基的大庆沥青;而一个稳定的体系,不发生分层或相分离。总体来大庆沥青与EVA的相容性则优于胜利沥青;石讲,能完全满足热力学混溶条件形成均相体系的收稿日期:2002—11—28。材料是极少的,而热力学不相容则是常见情况。沥作者简介:张登良,教授,博士生导师,长期从事石油沥青青与高聚物之间存在着分子量及化学结构的差方面的教学与研究,发表有关论文多篇。第1期张登良·改性沥青机理及应用37蜡基沥青与PE的相容性好是因为PE和石蜡的物理性质也接近,虽然彼此间结合很好,但不能溶解度参数比较接近的缘故。指望其性能有多大
6、改善;若两种材料相容性太差,聚合物在沥青中的溶融行为与低分子的溶解分散相不能很好分散,则其性质也不可能有太大不同,除了化学组成外,聚合物的结构形态、链改善。只有具备适当的相容性,又有良好的界面的长短、链的柔性和结晶情况等都对其溶融性有性质才能得到性质优良的改性材料。用聚合物改显著影响。一般认为,聚烯烃类改性剂与饱和组善沥青的性质同样也应满足良好的界面性质与很分含量高的沥青相容性要好;而橡胶类改性剂好的分散状态,这样才能使改性剂自身特有的性(如SBR、SBS)则与芳香分含量高的沥青相容性质充分体现出来,起到明显的改性效果。要好。因此
7、可以认为,改性沥青即不是结构全新的2.2溶胀材料,也不是沥青结构的重复,而是一种同时具聚合物加入到沥青后,一般并不发生化学反有原沥青和聚合物基本特点的新型结构。[3]、[4]应,但是在沥青中轻质组分的作用下,改性剂体3影响沥青改性效果的因素积胀大,即发生溶胀。聚合物溶胀后表现出区别3.1聚合物于聚合物又不同于沥青的界面性质。不同种类的聚合物具有不同的改性效果,而溶胀是改性沥青稳定的保障。由于聚合物与同一类聚合物也会由于剂量,粒子大小的差异产沥青之间的界面作用,致使二者不会发生相分离,生不同的改性效果。聚合物粒子均匀地分布于沥青中。
8、Nahas认为:为实践表明,塑料类在常温下较硬,对改善沥了保证贮存稳定性,聚合物应吸收沥青中的油分,青的高温性能见长;SBR具有较大的粘弹性范体积胀大到原体积的5～10倍。围,在低温时仍呈弹性,故对改善沥青的低温性在高剂量聚合物情况下,聚合物在沥青
