SBS改性沥青的制备及性能研究

2014-12-19牛丽丽孙向鹏

河南科技 2014年20期

牛丽丽孙向鹏张丽

（1.衡水学院应用化学系，河北衡水 053000；2.衡水公路工程总公司，河北衡水 053000）

1 绪论

沥青作为各国公路建设中非常重要的粘结材料，一直处于高度重视的地位[1]。如何对国产沥青进行改性，降低其生产成本，并且提高沥青的使用性能成为了人们研究的重点[2]。在这些改性沥青当中，SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物）改性沥青有较好的弹性恢复度和高温稳定特性，它不仅在低温的条件下能有效防止裂开[3]，也具有较好的路面性能和使用性质。降低SBS 改性沥青的成本，对我国的公路建设有重大意义。本研究在降低改性沥青成本方面能提供一定参考。

2 实验部分

2.1 原材料

本实验所用原料见表1。

表1 原料表

2.2 实验仪器

本实验所用仪器见表2。

表2 实验仪器

2.3 SBS 改性沥青制备

根据SBS 改性特点和实验室中的反复试验，选择以下工艺制备改性沥青：先将橡胶油按预设比例加入到基质沥青中，然后加热到150℃，加入预设比例的SBS 改性剂，在1 000rpm 低转数的条件下，剪切大约10 分钟，使SBS 充分得到溶胀。然后使整个混合物体系在180℃条件下，在8 000rpm 左右剪切大约30 分钟，SBS 改性剂被高速剪切机剪切成粉状，然后分散进入基质沥青当中。整个制备过程需40 分钟。然后停止高速剪切，用玻璃棒缓慢搅拌，尽量保持匀速，驱赶里面大量的气泡。等气泡去除完后，缓慢灌入模具当中，待冷却后测定它的各方面的性能指标。实验过程选取稳定剂掺量为0.2%，橡胶油掺量0.1%，SBS 掺量分别为3.5%、3.7%、3.9%、4.4%、5.1%，按照规范进行性能测试。

3 结果与讨论

3.1 SBS 改性沥青的延度

SBS 改性沥青的延度与改性剂SBS 加入量的关系如图1所示。随着SBS 掺入量的增加，改性沥青的延度呈现递增趋势，当SBS 掺入量达到4.4%之后时，改性沥青的延度变化不再明显。由此可见，SBS 的掺入量并不是越多越好，在3.5%-4.4%的范围内较为理想。随着SBS 加入量的增加，SBS 混合均匀的时间会相应延长，耗能也会增加。考虑成本、环境、市场要求等各方面因素，在改性沥青的延度性能满足国家标准规定要求的条件下，SBS 加人量在3.5%-4.4%比较合理。

图1 SBS 的加入量与沥青延度的关系图

图2 SBS 的加入量与针入度的关系图

3.2 SBS 改性沥青的针入度

SBS 改性沥青的针入度与改性剂的加入量的关系如图2 所示。随着改性剂SBS 的掺入量的增加，针入度呈逐渐减小的趋势，在4.4%之前针入度降低得非常快，当SBS 加入量超过4.4%时，下降趋势变得缓慢。改性剂的掺入量对改性沥青的相溶性有一定的影响，随着改性剂掺入量的增加，改性剂在基质沥青中逐渐难于分散，导致改性剂在沥青中分布不均匀，不利于它们之间混溶。在符合国家标准的情况下，改性剂的加入量为3.5%-4.4%时，改性效果较符合要求。

3.3 SBS 改性沥青的软化点

图3 SBS 的加入量与沥青的软化点的关系图

SBS 改性沥青的软化点与改性剂的加入量的关系如图3 所示。随着改性剂SBS 的加入量的增加，改性沥青的软化点逐渐增加，在3.9%之前增加得比较迅速，之后增加得较为缓慢。改性剂加入量过多会影响混合体系之间的混溶，对化合物的稳定会产生不利的影响，并且会降低它们之间的相容性。考虑对软化点的改性效果，SBS 的加入量在3.5%-3.9%范围内较为合适。