SBS掺量和类型对SBS改性油浆改质沥青性质影响*

周晶晶，程 健，胡云虎，魏亦军，张文铁

(1淮南师范学院化学与材料工程学院，安徽 淮南 232038；2 武汉工程大学绿色化工过程省部共建教育部重点实验室，湖北 武汉 430073)



SBS掺量和类型对SBS改性油浆改质沥青性质影响*

周晶晶1，程 健2，胡云虎1，魏亦军1，张文铁1

(1淮南师范学院化学与材料工程学院，安徽 淮南 232038；2 武汉工程大学绿色化工过程省部共建教育部重点实验室，湖北 武汉 430073)

催化裂化(FCC)油浆的综合利用已成为现阶段研究的焦点之一。由于催化裂化油浆富含芳烃，可作为生产道路沥青的有效调和组分。本文选取掺量分别为3.5%、4.0%、4.5%和5.0%的线型SBS(YH-791)和星型SBS(LG-411)分别改性自制油浆改质沥青(AFS)，考察了SBS掺量和类型对SBS改性油浆改质沥青(SMAFS)性质的影响，确定了SBS改性油浆改质沥青的线型和星型SBS最佳掺量均为4.5%。

催化裂化油浆；SBS；改性沥青；性能

催化裂化油浆富含芳烃的特点，使其与道路沥青的生产相结合，成为了制备基质沥青的有效调和组分。由此增加了催化裂化油浆的附加值，同时也在一定程度上减轻了环境污染[1-3]。但随着我国经济和交通运输业的高速发展，基质沥青的性能很难满足更高的要求。具有较好性质的聚合物SBS改性沥青已经被国内外广泛的研究和应用[4]，但对于用聚合物SBS改性催化裂化油浆调和减压渣油制备的油浆改质沥青的研究相当有限。

本文将催化裂化油浆中的富芳香分分离出来，使其在一定温度下溶胀SBS，掺兑分离后的油浆剩余组分以及用减压渣油，制备出不同SBS掺量和类型的SMAFS。通过将SBS掺量和类型与SMAFS的性质建立联系，为工业化生产提供理论依据。

1 实 验

1.1 实验原料

催化裂化(FCC)油浆和减压渣油由中石化长岭炼化公司提供(基本性质见表1)；YH-791线型SBS，湖南岳阳炼化；LG-411星型SBS，湖北国创高新材料股份有限公司；稳定剂实验室自制。改性沥青制备过程中SBS掺量依据改性沥青总质量计算。

表1 催化裂化油浆和减压渣油性质

1.2 实验方法

SMAFS的制备过程分为以下两步：

(1)催化裂化油浆的预处理

通过减压蒸馏将催化裂化油浆切割为轻馏分油、重馏分油和残油三个部分。

(2)SMAFS的制备

在150 ℃温度下，用一定量的重馏分油溶胀一定量的线型或星型SBS 1 h；再向其中加入适量的残油和减压渣油，稍作搅拌后，用剪切机在170 ℃温度下剪切1 h；最后加入一定量的稳定剂，在170 ℃温度下发育1 h，从而制得SMAFS。

2 结果与讨论

为考察SBS掺量和类型对AFS性质的影响，选取掺量为3.5%、4.0%、4.5%和5.0%的线型SBS(YH-791)和星型SBS(LG-411)分别改性AFS。

2.1 SBS掺量对软化点的影响

软化点反映了道路沥青的高温性能，软化点高则表明道路沥青具有良好的高温性能。

图1 SBS掺量与SMAFS软化点的关系曲线

由图1可知，AFS的软化点相对于SMAFS的软化点明显较低，且软化点随SBS掺量的增加不断升高，说明其高温性能不断得到改善。线型SMAFS和星型SMAFS的软化点在所考察的SBS掺量范围内均达到I-D级标准要求(≥60 ℃)。在SBS掺量相同时，星型SMAFS的软化点高于线型SMAFS的软化点，说明星型SMAFS的高温性能比线型SMAFS的高温性能好。

2.2 SBS掺量对25 ℃针入度的影响

针入度反映了沥青的粘稠度或软硬程度，25 ℃针入度是我国作为道路沥青分级的依据。

图2 SBS掺量与SMAFS 25 ℃针入度的关系曲线

由图2可知，AFS经SBS改性后，25 ℃针入度明显变小，且随着SBS掺量的增加，针入度不断减小。是因为随着SBS加入量的增加，从沥青中吸附的轻组分的量越多，从而使体系的胶体结构发生变化[5]。在所考察的SBS掺量范围内，SMAFS 25 ℃针入度均符合I-D级标准的要求(40/0.1 mm～60 /0.1 mm)。SBS掺量相同时，星型SMAFS 25 ℃针入度大于线型SMAFS 25 ℃针入度。

2.3 SBS掺量对5 ℃延度的影响

延度反映了一定温度下沥青的形变能力，延度越长表明其变形能力越大，沥青抗变形能力越强，不易发生脆裂。

图3 SBS掺量与SMAFS 5 ℃延度的关系曲线

由图3可知，AFS 5 ℃延度小于1，经SBS改性后，延度有了明显的改善，且随SBS掺量的增大而增大。当SBS掺量达到4.0%时，线型SMAFS 5 ℃延度满足I-D级标准的要求(≥20 cm)；当SBS掺量达到4.5%时，星型SMAFS 5 ℃延度满足I-D级标准的要求(≥20 cm)。SBS掺量为3.5%时，星型SMAFS的延度比线型SMAFS的延度差。但当SBS掺量达到4.0%以上时，星型SMAFS延度优于线型SMAFS延度。

2.4 SBS掺量对针入度指数(PI)的影响

针入度指数(PI)反映了沥青沥青感温性能。

图4 SBS掺量与SMAFS针入度指数的关系曲线

由图4可知，AFS的针入度指数比SBS改性后的针入度指数小，说明温度敏感性强，即性能易受温度变化影响。随着SBS掺量的增大，针入度指数也显著增大，这说明温度敏感性不断得到改善，即性能受温度的影响程度减小。当SBS掺量达到4.5%时，线型SMAFS的针入度指数满足I-D级标准的要求(≥0)；在所考察的SBS掺量范围内，星型SMAFS均符合I-D级标准的要求(≥0)。但当星型SBS掺量达到5%时，星型SMAFS的针入度指数有所减小，这有可能是因为星型SBS比线型SBS相对分子量大，不能很好的分散，从而影响到沥青的性能，使温度敏感性变强。当SBS掺量相同时，星型SMAFS的PI比线型SMAFS的PI大，说明星型SMAFS的温度敏感性比线型SMAFS的弱。

2.5 SBS掺量对SMAFS薄膜烘箱试验后性质的影响

2.5.1 SBS掺量对薄膜烘箱老化后25 ℃针入度比的影响

图5 SBS掺量与SMAFS 25 ℃针入度比的关系曲线

由图5可知，AFS 25 ℃针入度比小于SMAFS，说明SMAFS的抗老化性能比AFS的抗老化性能好。随SBS掺量的增加，SMAFS 25 ℃针入度比明显增大，说明薄膜烘箱老化后针入度随SBS掺量的增大衰减程度变小，即抗老化性能增强。在所考察的SBS掺量范围内，SMAFS 25 ℃针入度比均大于60%，符合I-D级标准要求。当SBS掺量增加到5.0%时，星型SMAFS 25 ℃针入度比减小，可能是由于星型SBS掺量较高时，在沥青中难以分散，影响了沥青性能。总体来说，在相同SBS掺量下，星型SMAFS 25 ℃针入度比大于线型SMAFS，说明薄膜烘箱老化后，星型SMAFS 25 ℃针入度衰减程度比线型的小。这是因为星型SBS分子量比线型SBS分子量大且结构比较复杂，受热后不易降解。

2.5.2 SBS掺量对薄膜烘箱老化后延度的影响

由表2可知，在考察的SBS掺量范围内，膜后5 ℃延度衰减的相当严重。线型和星型SMAFS的老化后延度均不符合I-D级标准要求(≥15 cm)。但随着SBS掺量的增加，SMAFS老化后延度不断提高。相同SBS掺量时，星型SMAFS老化后延度优于线型SMAFS。

表2 不同SBS掺量的SMAFS薄膜烘箱老化后的延度

3 结 论

将催化裂化油浆预处理得到的油浆调和减压渣油制备出的AFS，用不同掺量的线性SBS和星型SBS分别对其进行改性。主要结论如下：

(1)通过考察SBS掺量和类型对SMAFS性质的影响，表明AFS经SBS改性后，其性能得到了明显的改善，但SMAFS薄膜烘箱老化后延度均衰减很严重。

(2)在考察的SBS掺量范围内，星型SMAFS的改性效果优于线型SMAFS。但当星型SBS掺量增加到5.0%时，由于星型SBS相对分子量较大且掺量较高，使之较难分散，导致改性效果明显变差。

(3)综合考虑各方面因素，SMAFS的最佳线型和星型SBS掺量均为4.5%。

[1] 庞智勇.油浆糠醛抽提与产品应用[J].辽宁化工,1999,28(3):238-240.

[2] 张永新.FCC油浆的分离与综合利用[J].石化技术与应用, 2003,21(2):92-95.

[3] 唐课文,刘磊,古映莹,等.催化裂化油浆的过滤分离研究及利用[J].现代化工,2007,27(S1):340-344.

[4] 李斌.催化裂化油浆的综合利用[D].青岛:中国石油大学化学工程学院,2011.

[5] 王涛.聚合物改性沥青流变特性研究[D].青岛:中国石油大学化学工程学院,2007.

Effect of SBS Content and Type on Properties of SBS Modified Asphalt with FCC Slurry*

ZHOUJing-jing1,CHENGJian2,HUYun-hu1,WEIYi-jun1,ZHANGWen-tie1

(1 School of Chemical and Materials Engineering, Huainan Normal University, Anhui Huainan 232038;2 Key Laboratory for Green Chemical Process of Ministry of Education, Wuhan Institute of Technology,Hubei Wuhan 430073, China)

Comprehensive utilization of Fluid catalytic cracking (FCC) slurry has become one of the hotspots of the study at this stage. FCC slurry with rich in aromatic is the effective blending component for the production of road asphalt. With contents of 3.5%, 4.0%, 4.5% and 5.0% linear SBS (YH-791) and radial SBS(LG-411) modified asphalt with FCC slurry(AFS), respectively, content and type of SBS influenced on the properties of SBS modified asphalt with FCC slurry(SMAFS) was investigated. Moreover, the optimum content of linear SBS or radial SBS for SMAFS was 4.5%.

FCC slurry; SBS; modified asphalt; performance

2014淮南师范学院校级自然科学研究项目(No: 2014xj58)；2015淮南师范学院校级自然科学研究项目(No: 2015xj05zd)。

周晶晶(1987-)，女，助教，主要从事化工方面的科研与教学。

TQ325 2

A

1001-9677(2016)024-0048-03