SMC常温沥青改性剂性能分析

2018-04-11谢朝阳徐培强

四川建筑 2018年5期

谢朝阳, 徐培强

(西南交通大学，四川成都 610000)

SMC常温沥青改性剂是以从废旧塑料、废旧橡胶等甲基苯乙烯类高分子材料中提炼出来的甲基苯乙烯类嵌段共聚物(Styreneic Methyl Copolymers, SMC)为主要原料，与环氧树脂、环氧树脂固化剂及其他助剂按一定比例配合而成的聚合物溶液。在当今“节能、低碳、环保”的大环境下，SMC常温改性剂凭借其优良的节能减排效果，优秀的路用性能，便利的施工特性，于四川、新疆、西藏、云南、贵州、北京、重庆、甘肃、宁夏、陕西、河南等二十多个省、市、区得到推广和应用。本文对于SMC常温沥青改性剂的理化性能进行了相关分析研究。

1 国内外常温改性剂现状

在上世纪初叶已经开始常温沥青混合料的研发，而常温沥青结合料的研究关键在于常温沥青改性剂的研究，其中美国和苏联最具代表性。成功研制了可用于道路基层又可用于路面修补的储存式常温混合料。日本及部分西欧发达国家也投身其中，并取得了一定成效。如英国 Heriot-Watt 大学、英国 Emcol 国际有限公司侧重于乳剂型冷拌冷铺沥青混合料的研究，并得到广泛应用。常温沥青主要分为乳剂型和溶剂型两大类常温沥青。但其技术存在种种缺陷：破乳时间长、造价高、抗重载、疲劳性差、路用性能不佳而尚未形成较好的成套应用技术。

我国对常温混合料的研究起步较晚。自从国外材料供应商进入中国市场、大力推销常温沥青混合料，而以往的以水介质的乳化沥青类混合料往往路用性能表现不佳。我国也开始进行广泛研究。但技术上存在一定的困难，特别是高分子添加材料的研制一直没有更大的进展。

SMC常温沥青改性剂区别于传统乳化沥青类以及溶剂型沥青改性剂。其拌合机理是橡胶油对沥青类材料的溶解、降粘，固化机理是单组分树脂在荷载挤压、空气接触氧化条件下逐渐使混合料形成强度。于是对SMC常温沥青改性剂的理化性能研究就很有必要了。

2 SMC改性剂性能试验

2.1 改性剂配方分析

2.1.1 差示扫描量热法

物质在受热或冷却过程中，当达到某一温度时，往往会发生熔化、凝固、晶型转变、分解等物理或化学变化，并伴随着有焓的改变，因而产生热效应，其表现为物质与环境(样品与参比物)之间有温度差。差示扫描量热法就是通过温差测量来确定物质的物理化学性质的一种热分析方法。由于参比物在试验温度范围内没有相态的变化，所以试样在程序控制温度下，由于内部发生物理或化学变化而较参比物或多或少吸收热量，吸收热量的差表现在DSC曲线图上就是曲线峰。

采用差示扫描量热法来测量样品的熔点以及熔融范围，升温速率为10 ℃/min。当随着温度的升高，样品开始熔化时，就会伴随着吸热(或放热)峰的产生。

从图谱也可以看出初始吸热温度为57.5 ℃，而且几个峰之间更加靠近，形状也更加明显。这表明材料的纯度较高，且小分子物质的含量较少(图1)。

图1 差热分析

2.1.2 红外光谱图

将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上，某些特定波长的红外射线被吸收，形成这一分子的红外吸收光谱。每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，据此可以对分子进行结构分析和鉴定。本研究中采用红外光谱仪，用于研究样品分子的结构，鉴别化学组成。

由红外光谱图原理，对SMC常温沥青改性剂的红外光谱图分析可知：出现-CH2-(s)、-CH2-(vs)(剪式振动)和CH2面外摇摆的三个峰值。三个峰值都是CH振动无C-C振动。根据饱和直链烷烃振动的主要特征，可判断该改性剂主要组成为饱和直链烷烃。从小的吸收峰值可判断有O-H、-SH、-C≡C-或-C≡N-可能有>C=O、C=C、-CH(CH3)2、-C(CH3)3。说明改性剂中含有少量不饱和双键以及少量的醇、酚、醚类物质(图2)。