不同型号SBS对改性沥青性能的影响研究

毕书鹏，刘金景，吴士玮，吴大伟

（锦州东方雨虹建筑材料有限责任公司，辽宁 锦州　121007）

不同型号SBS对改性沥青性能的影响研究

毕书鹏，刘金景，吴士玮，吴大伟

（锦州东方雨虹建筑材料有限责任公司，辽宁 锦州121007）

在秦皇岛AH-90#基质沥青中加入不同掺量、不同型号的SBS，依照相同的加工工艺制备SBS改性沥青，分别探讨了SBS对改性沥青的耐热性、低温柔性、卷材与卷材剥离强度的影响。结果表明，改性沥青的耐热性随SBS加入量的增加而提高，对耐热性的提升效果依次为4402＞LG501S＞LG412S；改性沥青的低温柔性和卷材与卷材的剥离强度均随SBS掺量的增加而提高，SBS对改性沥青的低温柔性和卷材与卷材的剥离强度提升效果依次为LG501S＞4402＞LG412S。

SBS改性沥青；改性机理；SBS型号

0　引言

弹性体SBS改性沥青防水卷材由于其优异的延伸性能、弥合裂缝能力、容易保证质量、施工方便、价格适中等优点，而逐渐成为主要的建筑防水材料。SBS是聚苯乙烯（PS）与聚丁二烯（PB）的嵌段共聚物，其独特的结构能够显著降低沥青的渗透性，同时有效提高沥青的高低温性能、拉伸强度及延展性，成为目前使用广泛和综合性能良好的沥青改性剂［1］。我国常用的SBS改性剂主要有星型和线型2种。SBS与基质沥青存在配伍性，不同的基质沥青组成对SBS改性沥青的性能影响很大，国内对此研究较多，并得出芳香分含量高的沥青与SBS相容性好的结论。但对于不同类型的SBS与基质沥青混合后制备改性沥青性能的研究较少。因此，研究不同型号的SBS对改性沥青性能的影响有着积极的意义［2-3］。

本文分别从SBS改性机理、SBS掺量，SBS型号的影响对SBS改性沥青进行深入研究分析。

1　主要原材料性质及改性沥青制备工艺

1.1基质沥青

采用秦皇岛AH-90#基质沥青，25℃针入度89（0.1 cm）软化点45.5℃，10℃延度＞100 cm。

1.2SBS改性剂

星型SBS：北京燕山石化生产的SBS4402，嵌段比4/6不具有充油性，天津乐金渤天化工有限责任公司生产的LG412S，嵌段比4/6，具有充油性；线型SBS：天津乐金渤天化工有限责任公司生产的LG501S，嵌段比3/7，不具有充油性。

1.3主要的仪器设备

电脑数控沥青软化点测定仪，北京航天科宇测试仪器有限公司；低温柔性测试仪，QSX-23，天津华银建工仪器科技有限公司；微机控制电子万能拉力机，CMT6104，美特斯工业系统（中国）有限公司。

1.4改性沥青的制备

取定量基质沥青和减三线油加热至180℃，加入SBS，在2000 r/min下剪切2～3 h，充分溶胀，加入抗老化剂和填料搅拌0.5 h，整个过程控温在180～188℃，需要3～4 h。

1.5性能测试

软化点测试（环球法）：在5℃甘油中，以5℃/min的速率升温，样品环上的钢珠下落至下层底板接触时，立即读取温度，即为软化点。

低温柔性测试：将试件放置在冷冻液中的机械弯曲装置上以（360±40）mm/min的速度弯曲180°后，检查试件涂盖层存在的裂纹。

卷材与卷材的剥离强度：在（23±2）℃条件下，制备尺寸为150 mm×50 mm的试样，要求改性沥青涂盖料厚度2 mm，在150℃烘箱内放置2 h，取出将上表面与上表面粘结，粘结面积为50 mm×75 mm，用质量为2 kg、宽度为50～60 mm的压辊反复压3次，在（23±2）℃条件下养护24 h，以剥离试验最大拉力值计算卷材与卷材的剥离强度。

2　SBS改性机理分析

SBS是由聚苯乙烯链段（PS）与聚丁二烯链段（PB）组成的嵌段聚合物，PS段提供自补性能，强度高，能够改善沥青抵抗高温永久变形，PB段提供柔韧性能，耐低温，能够改善沥青的低温柔性。在SBS分子中，硬段PS聚集成结晶相，均匀分布在软段PB连续相中，形成物理交联的网状结构，但是PS段与PB段互不相溶，微观上呈两相分离体系，由于SBS这种微观上的物理交联网状结构和两相分离体系，才使SBS呈现热塑性能［4-5］。

在SBS改性沥青过程初期，SBS分子中的PS段出现软化并呈现流动性，而PB段则会吸收沥青中的轻质组分（饱和分、芳香分等小分子组分），打破沥青的动态平衡，同时轻质组分进入SBS网络使SBS分子链间距增大，从而使SBS自身体积膨胀至原来的7～10倍［6］。此时，分散相SBS与连续相沥青形成共混复相结构体系，在两相界面上浸润溶胀的SBS仍将吸附部分组分相似的沥青而逐渐形成一定厚度的表面吸附膜，使SBS与基质沥青之间产生良好的过渡结合，从而使SBS与基质沥青具有相容性［7-8］。

在SBS与基质沥青互溶体系中，由于SBS的玻璃化温度远低于基质沥青，当外界温度降低至沥青的玻璃化温度以下时，基质沥青中的分子运动将被冻结，而SBS分子仍具有良好的柔韧性，能够有效吸收温度应力，从而使改性沥青具有优异的低温柔性［9-10］；同时由于SBS在基质沥青中形成三维网状结构，其与沥青分子之间产生协同作用，从而使SBS改性沥青具有优异的延伸率、拉伸强度和耐疲劳性［11-12］。

3　结果与讨论

3.1SBS对改性沥青高温性能的影响（见图1）

图1　SBS种类及掺量对改性沥青软化点的影响

由图1可以看出，随着SBS掺量的增大，改性沥青的软化点升高，耐热性得到提高，不同种类SBS对耐热性的提升幅度依次为4402＞LG501S＞LG412S。嵌段比同为4/6的星型SBS对改性沥青的耐热性影响受是否充油影响较大，充油后的LG412S对改性沥青的耐热性提升效果明显低于非充油的SBS4402；将同为非充油的线型LG501S与星型SBS4402进行比较，线型LG501S对改性沥青耐热性的提升明显低于星型SBS4402。

3.2SBS对改性沥青低温柔性的影响（见图2）

图2　SBS种类及掺量对改性沥青低温柔性的影响

由图2可以看出，SBS的掺量越大，改性沥青的低温柔性越好。不同型号SBS对改性沥青低温柔性的提升幅度依次为LG501S＞4402＞LG412S。线型LG501S对改性沥青低温柔性的提升效果明显高于星型4402与LG412S；对于嵌段比同为4/6的星型SBS4402与LG412S对改性沥青低温柔性的提升效果受SBS是否充油的影响，充油的LG412S比非充油SBS4402的提升改性沥青低温柔性效果差。

3.3SBS对改性沥青防水卷材与卷材剥离强度的影响（见图3）

图3　SBS种类及掺量对改性沥青剥离强度的影响

由图3可以看出，随着SBS掺量的增大，改性沥青卷材与卷材的剥离强度提高。不同型号SBS对卷材与卷材剥离强度的提升幅度依次为LG501S＞4402＞LG412S。线型LG501S对改性沥青卷材与卷材剥离强度的提升效果明显大于星型4402与LG412S；对于嵌段比同为4/6的星型SBS4402与LG412S对改性沥青卷材与卷材剥离强度的提升效果受SBS是否充油的影响较大，充油的LG412S对改性沥青卷材与卷材剥离强度的提升效果明显小于非充油SBS4402。

4　结　论

（1）随着SBS掺量的增大，改性沥青的耐热性提高，3种类型SBS对耐热性的提升幅度依次为4402＞LG501S＞LG412S。

（2）随着SBS掺量的增大，改性沥青的低温柔性提高。3种类型SBS对低温柔性的提升幅度依次为LG501S＞4402＞LG412S。

（3）随着SBS掺量的增大，改性沥青卷材与卷材剥离强度提高。3种类型SBS对卷材与卷材剥离强度的提升幅度依次为LG501S＞4402＞LG412S。

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Study on the effect of different type SBS on the performance of modified asphalt

BI Shupeng，LIU Jinjing，WU Shiwei，WU Dawei
（Jinzhou Oriental Yuhong Building Materials Co.Ltd.，Jinzhou 121007，Liaoning，China）

This paper describes the Qinhuangdao AH-90#asphalt incorporation of different doses，different types of SBS in accordance with the same processing technology of preparing SBS modified asphalt，respectively discusses the influence of SBS on the heat resistance，low temperature flexibility，and the effect of membrane and membrane peeling strength.The results show that the heat resistance of modified asphalt improves with the increase of SBS content，the promotion effect order on heat resistance is 4402＞LG501S＞LG412S，low temperature flexibility and membrane and membrane peeling strength of modified asphalt improve with increase of SBS content，the promotion effect order on low temperature flexibility and membrane and membrane peeling strength is LG501S＞4402＞LG412S.

SBS modified asphalt，modification mechanism，SBS model

TU57+3

A

1001-702X（2015）10-0075-03

2015-06-02；

2015-07-29

毕书鹏，男，1987年生，辽宁丹东人，助理工程师。