不同SBS改性沥青防水卷材性能研究

崔树亮

（新京喜（唐山）建材有限公司，唐山 064100）

弹性体（SBS）改性沥青防水卷材至今已成为建筑工程防水中的主要防水材料，其中SBS 作为主要改性沥青材料成为研究的热点。SBS 高分子链具有串联结构的不同嵌段、塑性段和橡胶段，形成了类似合金的“金相组合”结构。这种热塑性弹性体具有多相结构，每个丁二烯链段链（B）的末端都连接一个苯乙烯嵌段（S），若干个丁二烯链段偶联则形成线型或星型结构[1]。SBS 在沥青中溶胀，形成溶胀网络，溶胀网络与沥青的网络结构相互贯穿，有效地限制了沥青的流动，提高了沥靑的内聚力、柔韧性、弹性及黏度[2]。SBS 硬段与软段相嵌，兼具塑料与橡胶的特点，对同时改善沥青的高温与低温性能具有独特的功能[3]。本文对目前市场上使用较多的三种不同的SBS（4303、501、7301）制成的改性沥青混合料各种应用性能进行了分析比较。

1 实验部分

1.1 实验材料及仪器

聚酯胎基：200 g 长纤聚酯胎基（市售）；90 号沥青（秦皇岛中石油燃料沥青）；SBS 4303（燕山石化）；SBS 501（LG 化学）；SBS 7301（山东玉皇化工）；PP （天津圣森）。

SBS 指标参数见表1，SBS 分子结构见图1，实验所用仪器见表2。

1.2 实验分组

按SBS 4303，SBS 501，SBS 7301 分成①、②、③三组实验，实验配比及工艺过程要求见表3。

2 实验过程

2.1 实验方法

低温柔性实验依据GB/T 328.14—2007《建筑防水卷材试验方法 第20部分：沥青防水卷材 低温柔性》；针入度实验依据GB/T 4509—2010《沥青针入度测定法》；软化点实验依据GB/T 4507—2014《沥青软化点测定法环球法》；接缝剥离强度实验依据GB/T 328.20—2007《建筑防水卷材试验方法 第20 部分：沥青防水卷材 接缝剥离性能》；旋转黏度实验依据SH/T 0739—2003《沥青黏度测定法 》。改性沥青力-延度曲线测试实验在25 ℃恒温下进行，方法参见T 0605—2011[4]。

2.2 实验结果

按照1.2 实验分组及2.1 实验方法进行实验，分别测试1，2，3，4，5 h 时软化点，其他实验项目均为5 h 后进行，实验结果见表4、表5与图2、图3。

3 试验结果及分析讨论

3.1 试验结果

试验结果表明：SBS 7301 熔化时间最短，SBS 4303 次之，SBS501 熔化时间较长，三种SBS 均能在1 h 内熔化完全。

软化点变化情况均为波动起伏变化，其中SBS 4303 改性的软化点提升得最多；针入度均无太大差异，其中SBS 4303 改性的针入度最低。SBS 7301 改性的旋转黏度较低，SBS 4303 改性的旋转黏度最大。SBS 4303 改性的低温柔性略差一些，其他两个均较好。接缝剥离强度方面SBS 7301 改性的效果较好，其他两个差异不大。

力-延度曲线图中力与位移积分面积SBS 4303 最大，所做功最多，内聚强度最大，其他两个差异不大。

图1 SBS 分子结构

表1 SBS 指标参数

表2 实验所用仪器

表3 实验配比及工艺过程

表4 实验结果汇总

表5 软化点变化情况 ℃

图2 软化点变化曲线

图3 力-延度曲线

3.2 试验结果分析

三种SBS（4303、501、7301）均能在1 h内熔化完全，说明它们与沥青的相容性都比较好。SBS 7301 的熔体流动速率较小，分子量较低，故SBS 7301 熔化时间最短；SBS4303 和SBS7301 的嵌段比均为3/7，但SBS 7301 为线性SBS，SBS4303 为星型SBS。一般星型SBS 改性沥青效果要优于线性SBS，但加工性能比线性SBS 要有难度。故SBS4303 熔化时间较长。SBS501 的拉伸强度和扯断伸长率都优于其他两个，其改性沥青的效果更好，故SBS501 的熔化时间最长。

三种SBS 在溶解5 h 后，软化点均无明显变化，说明它们在沥青中的储存稳定性均比较好。SBS4303 改性的软化点提升得最多，还是由于其星型SBS 的分子结构，由图1可以看到其星型的分子结构能够交联成立体的大分子网状结构，故软化点提升方面较多。三者软化点变化情况均为波动起伏变化，是由于在改性过程中SBS 分子结构中的S（硬段）和B 软段（软段）在混合料的胶体中不断的进行着往复运动，结果导致软化点变化情况表现出波动起伏变化。

SBS 7301 的旋转黏度较低，主要是其为线性SBS，且分子量相对较低；SBS 4303 改性的旋转黏度最大，主要是其为星型SBS，且分子量较大，改性效果较好。

SBS 4303 低温柔性略差一些，可能是由于其为星型SBS，通过多个交联点形成了立体网状结构，改性沥青效果较好，但柔韧性不太好，低温柔性方面比线性的略差一些；其他两个都是线性SBS，分子结构从图1可看出其柔顺链状的分子结构形态，故柔韧性方面都比较好，导致低温柔性性能比较好。

接缝剥离强度方面SBS 7301 效果较好，说明SBS 7301 粘结性能和内聚强度较大一些。

力-延度曲线图中力与位移积分面积SBS 4303 最大，所做功最多，内聚强度最大，主要是SBS 4303 为星型SBS，其他两个均为线性SBS，一般星型SBS 比线性SBS 略大一些。

4 结语

a）三种SBS（4303、501、7301）改性沥青性能均比较好，都与沥青的相容性比较好，在沥青中的储存稳定性均比较好，故目前应用得均比较广泛；

b）通过三组实验比较出三者的细微差异：SBS 7301 的旋转黏度较低，SBS 4303 低温柔性略差一些，接缝剥离强度方面SBS 7301 效果较好，SBS 4303 最大，内聚强度最大。

c）这些细微差异是通过基础实验得出的，对配方设计具有指导意义。然而，实际工作中，配方体系千差万别，需要哪一种SBS 改性还是需要更多的实验去摸索，以上数据仅供参考。