穩(wěn)定劑對(duì)SBS_EVA復(fù)配改性瀝青性能影響的研究

1、第37卷第1期Vol.37No.1河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)2008年2月February2008JOURNALOFHEBEIUNIVERSITYOFTECHNOLOGY文章編號(hào)：1008-2373(2008)01-0013-05穩(wěn)定劑對(duì)SBS/EVA復(fù)配改性瀝青性能影響的研究王鐵寶，王曉東，董允，劉春陽（河北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院，天津300130）摘要通過瀝青基本性能測(cè)試，DSC、熒光顯微鏡分析，研究了加入穩(wěn)定劑前后4%SBS+1%EVA、3%SBS+2%EVA兩種不同配比的改性瀝青的性能結(jié)果表明：未加穩(wěn)定劑的改性瀝青，白色聚合物相以球形分布在瀝青基體中；加入穩(wěn)定劑后，改性劑和瀝青之間界面非常模糊，改性劑

2、和瀝青有較好的相容性SBS復(fù)配EVA基礎(chǔ)上加入穩(wěn)定劑，可以改善瀝青的高溫儲(chǔ)存性能，達(dá)到了規(guī)范的要求，并提高了改性瀝青的感溫性能和彈性恢復(fù)性能關(guān)鍵詞復(fù)配改性；DSC；顯微鏡；改性劑；穩(wěn)定劑中圖分類號(hào)U414文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼AResearchoftheStabilizeronthePerformanceofSBSandEVACompositeModifiedAsphaltWANGTie-bao，WANGXiao-dong，DONGYun，LIUChun-yang(SchoolofMaterialScienceandEngineering,HebeiUniversityofTechnology,Tianj

3、in300130,China)AbstractTwokindsofmodifiedasphaltthatwithdifferentmodifierproportionof4%SBS+1%EVAand3%SBS+2%EVAwereinvestigatedbeforeandafteraddingstabilizerthroughbaseperformancetesting,DSCandmicroanalysis.Theresultsshowthatcopolymerwithoutstabilizerdisperseintoasphaltassphere;Afteraddingstabilizer,

4、theasphalthasbettersol-vabilityandtheinterfacebetweenasphaltandmodifierturnblurry.Theadditionofthestabilizercannotonlyimprovestoragestabilitybutalsoelasticityandtemperaturesensitivity.Keywordscompositemodifiedasphalt；DSC；micrograph；modifier；stabilizerSBS具有特殊的分子結(jié)構(gòu)，以微粒形式均勻分散的SBS能賦予瀝青諸多優(yōu)異性能，因此SBS改性瀝青目前

5、已被國內(nèi)外廣泛應(yīng)用于高速公路路面但是SBS本身的性質(zhì)決定其與瀝青的相容性差，與瀝青只是部分相容，在高溫儲(chǔ)存時(shí)容易發(fā)生相分離，儲(chǔ)存穩(wěn)定性不好直接影響改性瀝青的使用性能而EVA和瀝青的溶解度參數(shù)非常接近，在改善瀝青高溫性能方面效果非常明顯EVA分子單元鏈段上帶有較大的側(cè)基，增大了分子間距離，有利于鏈段運(yùn)動(dòng)，柔韌性較好，因而對(duì)瀝青低溫性能也有相當(dāng)程度的改善本文嘗試以SBS和EVA為改性劑，加入一定含量穩(wěn)定劑，對(duì)AH-90瀝青進(jìn)行復(fù)配改性，試圖獲得高性能、儲(chǔ)存穩(wěn)定且價(jià)格較為低廉的改性瀝青材料1試驗(yàn)研究1.1原材料1）瀝青：重交通瀝青AH-90，針入度（25，100g，5s）：86.7（0.1mm），軟

6、化點(diǎn)：47.3，延度（5，5cm/min）：6.8cm2）SBS：4303（星型）,為白色多孔狀結(jié)構(gòu)，北京燕山石化公司產(chǎn)品3）EVA：VA質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28%，北京有機(jī)化工廠提供4）穩(wěn)定劑：W收稿日期：2007-12-10作者簡(jiǎn)介：王鐵寶（1980-），男（漢族），碩士14河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)第37卷1.2試樣制備將基質(zhì)瀝青加熱到120左右，然后放入一定配比的復(fù)合改性劑，先低速剪切10min，然后在180、5500rpm條件下混合分散50min，制得改性瀝青在改性劑充分溶脹的基礎(chǔ)上加入穩(wěn)定劑（0.45%）后繼續(xù)攪拌30min后即可制的成品改性瀝青1.3改性瀝青性能測(cè)試1.3.1常規(guī)性能測(cè)試改性瀝青的軟

7、化點(diǎn)、針入度、延度的測(cè)試分別按GB/T4507-1999、GB/T4509-1998、GB/T4508-1999進(jìn)行1.3.2離析試驗(yàn)改性瀝青的高溫儲(chǔ)存穩(wěn)定性用離析試驗(yàn)來評(píng)價(jià)離析試驗(yàn)是將改性瀝青加熱后倒入鋁制牙膏皮中（直徑3.2mm，高160mm），將其密封后在163垂直靜置48h后取出，然后放入到第1期王鐵寶，等：穩(wěn)定劑對(duì)SBS/EVA復(fù)配改性瀝青性能影響的研究15明顯加入穩(wěn)定劑后，復(fù)配改性瀝青的感溫性能進(jìn)一步改善，32W改性瀝青改善更為明顯這可能是因?yàn)榉€(wěn)定劑加入后和SBS發(fā)生交聯(lián)，使得瀝青和SBS之間發(fā)生了物理和化學(xué)交聯(lián)，共混物分子量增大，降低了分子鏈端梢總數(shù)，分子間作用力增大，對(duì)溫度的變

8、化表現(xiàn)不敏感，從而改善了改性瀝青感溫性能2.3復(fù)配改性對(duì)瀝青儲(chǔ)存穩(wěn)定性的影響不同改性瀝青的儲(chǔ)存穩(wěn)定性如圖3所示由圖3可知，改性劑含量都是5%，單加5%SBS的改性瀝青經(jīng)熱儲(chǔ)存后上下軟化點(diǎn)差為32，說明瀝青很不穩(wěn)定，出現(xiàn)嚴(yán)重離析現(xiàn)象經(jīng)EVA復(fù)配的改性瀝青的軟化點(diǎn)差值有所減小，軟化點(diǎn)差分別是18.8、22.2，說明改性劑和瀝青的相容性得到了一定程度的改善但是還不能滿足公路改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTG-2004）的要求，加入穩(wěn)定劑后，改性瀝青的軟化點(diǎn)分別為2.3、1.8（圖3），改性瀝青的儲(chǔ)存穩(wěn)定性提高，達(dá)到了規(guī)范的要求這主要是由于穩(wěn)定劑加入后明顯改善了改性劑和瀝青的相容性，并且提高改性劑和瀝青

9、的界面結(jié)合強(qiáng)度所致2.4復(fù)配改性瀝青的微觀分析改性瀝青作為一種混合體系，使改性劑聚合物溶脹于瀝青中，從而將改性劑的性能傳遞到瀝青中去通過直接觀察聚合物在瀝青中分布的狀態(tài)、結(jié)構(gòu)和相態(tài)，可以有效的評(píng)價(jià)改性瀝青的各項(xiàng)性能，是研究瀝青改性效果的有效手段本研究通過熒光顯微照相對(duì)改性瀝青的形態(tài)進(jìn)行觀察熒光照片如圖4所示從圖4a）和b）可知，未加穩(wěn)定劑時(shí)，改性瀝青中的白色聚合物相以球形分布在黑色的瀝青基體中，較大粒子周圍彌散分布著16河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)第37卷一些細(xì)小的粒子；41改性瀝青中粒子平均直徑大于32改性瀝青的粒子直徑這可能與SBS的強(qiáng)度較大，不易剪切，而EVA則比較容易剪切有關(guān)而加入穩(wěn)定劑后，改性劑

10、和瀝青之間的界面非常模糊，隱約能看到改性劑的存在，說明改性劑和瀝青有較好的相容性，且界面結(jié)合強(qiáng)度比較好2.5復(fù)配改性瀝青的DSC分析示差掃描量熱法，是在程序控制溫度下測(cè)量輸入到物質(zhì)和參比物的能量差與溫度（或時(shí)間）關(guān)系的一種技術(shù)體系中物質(zhì)如有化學(xué)變化或聚集態(tài)發(fā)生改變時(shí)必然伴隨著熱量的吸收或放出，DSC圖中的玻璃化轉(zhuǎn)變、熔融、分解表現(xiàn)為吸熱，結(jié)晶、氧化表現(xiàn)為放熱圖5為兩種不同改性劑配比的改性瀝青的DSC圖譜從DSC圖上可以看出，改性后瀝青在聚集態(tài)發(fā)生變化時(shí)所吸收的熱量降低，明顯小于基質(zhì)瀝青的吸熱量，并且沒有獨(dú)立的EVA吸熱峰出現(xiàn)，說明EVA加入后和瀝青的相容性較好改性劑加入后，吸熱峰變低，說明在升

11、溫過程中發(fā)生聚集態(tài)變化的組分變少，瀝青的穩(wěn)定性得到了改善瀝青的相對(duì)分子質(zhì)量?jī)H為幾千，與聚合物相比屬于小分子組分的混合物，由于瀝青分子較小，分子之間相互作用力較弱，分子鏈端梢多，鏈的排列較松，因而溫度的改變易引起分子間作用力產(chǎn)生較大的變化，易造成鏈段運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)為溫度穩(wěn)定性差而做為改性劑的聚合物則由于相對(duì)分子質(zhì)量大，分子相互纏繞，分子間作用力較大，加之聚合物分子鏈端梢少，分子排列緊密，分子之間不易產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或整個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)，因而對(duì)溫度的敏感性遠(yuǎn)低于由小分子組成的瀝青當(dāng)聚合物加入瀝青后，在瀝青聚合物混合物中，大分子組分量相對(duì)原瀝青升高，小分子組分量相對(duì)下降，另外部分瀝青分子組成通過滲透、吸附在聚合

12、物微粒上，也降低了原瀝青中的小分子組成的總數(shù)總體看來共混物分子量增大，降低了分子鏈端梢總數(shù)，分子間作用力增大，又由于對(duì)溫度相對(duì)不敏感的聚合物引入，其微?；蚓W(wǎng)絡(luò)束縛了分子運(yùn)動(dòng)，宏觀上降低了瀝青流動(dòng)性，提高了溫度穩(wěn)定性穩(wěn)定劑加入后，兩種改性瀝青的吸熱量進(jìn)一步減少，說明了瀝青的穩(wěn)定性得到了進(jìn)一步的改善，道理相似但是從兩種改性瀝青對(duì)比來看，41改性瀝青要優(yōu)于32改性瀝青，尤其是加入穩(wěn)定劑后的41W改性瀝青表現(xiàn)的更為明顯主要是因?yàn)榉€(wěn)定劑和SBS發(fā)生了化學(xué)作用，SBS的含量越多，能夠參加反應(yīng)的就越多，使得SBS和瀝青之間發(fā)生交聯(lián)因此可以推斷41W改性瀝青的感溫性能要優(yōu)于32W改性瀝青，這和上面的結(jié)果是一致

13、的3結(jié)論1）未加穩(wěn)定劑時(shí)，SBS復(fù)配EVA改性瀝青可以明顯改善瀝青的彈性恢復(fù)性能，并且EVA所占比例越大改性瀝青的彈性恢復(fù)提高越明顯，但是此時(shí)對(duì)改性瀝青的高溫儲(chǔ)存穩(wěn)定性有不利影響；加入穩(wěn)定劑第1期王鐵寶，等：穩(wěn)定劑對(duì)SBS/EVA復(fù)配改性瀝青性能影響的研究17后，由于穩(wěn)定劑和SBS的作用，復(fù)配改性瀝青的彈性恢復(fù)進(jìn)一步增加2）SBS復(fù)配EVA改性瀝青可以明顯改善瀝青的感溫性能，加入穩(wěn)定劑后，復(fù)配改性瀝青的感溫性能進(jìn)一步改善，32W改性瀝青改善更為明顯3）SBS復(fù)配EVA基礎(chǔ)上添加穩(wěn)定劑，可以改善瀝青的高溫儲(chǔ)存穩(wěn)定性，41W和32W改性瀝青的高溫儲(chǔ)存穩(wěn)定性均達(dá)到規(guī)范的要求4）未加穩(wěn)定劑的改性瀝青中聚合物以粒狀分布于瀝青基體中，加入穩(wěn)定劑后，改性劑和瀝青之間的界面非常模糊，界面結(jié)合強(qiáng)度較好，改性劑和瀝青有較好的相容性參考文獻(xiàn)：1黃衛(wèi)東，孫立軍，游宏SBS改性瀝青流變性質(zhì)與顯微結(jié)構(gòu)的關(guān)系J同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，31（8）：916-9202沈化榮，呂偉民EVA改性瀝青的工藝特性與路用性能J石油瀝青，1999，13（2）：1