改性瀝青的生產(chǎn)技術(shù).

1、改性瀝青生產(chǎn)技術(shù)與評(píng)價(jià)方法改性機(jī)理評(píng)價(jià)方法制備方法瀝青改性機(jī)理 改性劑種類繁多，研究最多的為聚合物改性瀝青，主要以聚合物改性瀝青的機(jī)理進(jìn)行討論。 聚合物改性瀝青的機(jī)理尚未研究清楚，目前公認(rèn)的改性機(jī)理有物理共混和化學(xué)共混改性機(jī)理兩種。 改性機(jī)理-物理共混 物理共混機(jī)理： 在瀝青中加入聚合物以后，聚合物分子受到瀝青組分中芳香分、飽和分的作用發(fā)生溶脹和溶解，而均勻分散在瀝青中形成共混體系。物理共混中沒有化學(xué)作用發(fā)生，僅是物理作用。 為達(dá)到較好的物理混合，要求聚合物與瀝青之間具有較好的相容性、溶解性和分散性等。 改性機(jī)理-物理共混 關(guān)于相容性： 為獲得較好的性能，聚合物改性劑要能夠均勻地分散在瀝青中，

2、較好的相容性是前提。熱力學(xué)和物理學(xué)意義上的相容性有所不同。 熱力學(xué)意義上：任意比例形成均相；瀝青與聚合物在熱力學(xué)上是不相容的； 物理學(xué)意義上：不發(fā)生分相或相分離；要基本保證物理意義上的相容，保證儲(chǔ)存和運(yùn)輸上的穩(wěn)定。 改性機(jī)理-物理共混 關(guān)于相容性： 相容性決定著物理改性瀝青中聚合物改性劑的分散狀態(tài)，影響著改性瀝青的性能。當(dāng)相容性較差時(shí)，聚合物粒子以“島”的形式分散在瀝青“?！敝?，兩者界限分明；相容性較好時(shí)，高聚物分子溶脹、舒展，相互間纏繞形成物理節(jié)點(diǎn)，瀝青與改性劑各自成為一相，瀝青性質(zhì)得到較大改善，但這種物理改性容易受到外力或升溫的破壞。 改性機(jī)理-物理共混 關(guān)于溶解性： 為獲得較好的改性瀝青

3、，聚合物在瀝青中應(yīng)有較好的溶解性。溶解度參數(shù)是聚合物和瀝青之間相容性量度的重要指標(biāo)。 為內(nèi)聚能密度的平方根； 瀝青與聚合物之間的溶解度參數(shù)相差越小，聚合物越易溶解，聚合物分子能較好舒展，兩者間的相容性越好。 改性機(jī)理-物理共混 關(guān)于分散性： 聚合物在瀝青中分散的越均勻，聚合物改性瀝青的性能就越好，分散性的好壞與改性瀝青中聚合物含量、分布狀態(tài)、粒徑大小和極性強(qiáng)弱有關(guān)。 聚合物含量較少時(shí)，瀝青為分散介質(zhì)，呈連續(xù)相，聚合物為分散相；聚合物含量較大時(shí)形成反相。表現(xiàn)出聚合物的性質(zhì)。剛好發(fā)生相轉(zhuǎn)變時(shí)，形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使體系的粘度和彈性大幅增加。 將軟化點(diǎn)突躍式增加的聚合物含量稱作臨界濃度。 改性機(jī)理-物理共

4、混4%SBS改性瀝青5%SBS改性瀝青4%EVA改性瀝青5%EVASBS改性瀝青Collins將聚合物形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的最低劑量稱作臨界含量。 改性機(jī)理-化學(xué)共混 化學(xué)共混理論： 瀝青中不僅含有烷烴、烯烴和芳香烴，還含有極性和非極性化合物，存在羥基、羰基和酯基等有機(jī)官能團(tuán)，可與多種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián)或化學(xué)加成，生成新的化學(xué)鍵的結(jié)合。 化學(xué)加成反應(yīng)：瀝青中存在自由基和烯，可與有機(jī)化合物、不飽和單體或低分子化合物發(fā)生化學(xué)加成反應(yīng)生成新化合物。其中包括，自由基加成反應(yīng)、親電加成反應(yīng)、親核加成反應(yīng)和協(xié)同環(huán)加成反應(yīng)等。 改性機(jī)理-化學(xué)共混 化學(xué)加成反應(yīng)： MAH馬來酸酐不僅可以和瀝青中的二烯反應(yīng)

5、，還可以和PE、PP、EVA等聚合物生成接枝共聚物，可以增加聚合物同瀝青間的相容性，改善瀝青的高、低溫性能。 乙烯基單體(如苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、二乙烯基苯等）中含有乙烯基且具聚合反應(yīng)活性，易與聚合物或?yàn)r青產(chǎn)生的自由基發(fā)生自由基聚合，先生成短鏈聚合物，再與瀝青和聚合物生成嵌段或交聯(lián)大分子結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改善瀝青的性能。 改性機(jī)理-化學(xué)共混 化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)： 聚合物瀝青中加入交聯(lián)劑，可使聚合物生成永久性的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，或?qū)⒕酆衔锝又Φ綖r青上，從而提高其耐熱性、耐候性和機(jī)械性能等。 橡膠改性瀝青中加入硫化劑，使橡膠產(chǎn)生部分硫化，形成硫化的大分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高改性瀝青的性能。改性瀝青生產(chǎn)工藝

6、1、母體法：、母體法： （1）制備加工成高劑量聚合物改性瀝青母體。）制備加工成高劑量聚合物改性瀝青母體。 （2）現(xiàn)場(chǎng)將母體按一定的比例與機(jī)制瀝青混合又稱二次摻配法）現(xiàn)場(chǎng)將母體按一定的比例與機(jī)制瀝青混合又稱二次摻配法。與瀝青相容性不好的與瀝青相容性不好的SBS SBR PE等采用此方法等采用此方法 2、直接投入法、直接投入法 將改性瀝青直接投入拌合鍋中與瀝青混合料和制作改性瀝青。將改性瀝青直接投入拌合鍋中與瀝青混合料和制作改性瀝青。SBR先制成母體再投入。先制成母體再投入。 3、機(jī)械攪拌法、機(jī)械攪拌法 都可以通過機(jī)械攪拌法制得，但由于改性劑與機(jī)制瀝青相容性都可以通過機(jī)械攪拌法制得，但由于改性劑與

7、機(jī)制瀝青相容性不同，則拌和難易程度不同。不同，則拌和難易程度不同。與瀝青相容性好的與瀝青相容性好的EVA可用可用 4、膠體磨法和高速剪切法、膠體磨法和高速剪切法 為防止改性瀝青離析導(dǎo)致性質(zhì)不均勻，宜在現(xiàn)場(chǎng)為防止改性瀝青離析導(dǎo)致性質(zhì)不均勻，宜在現(xiàn)場(chǎng)邊制作邊使用。膠體磨法與高速剪切法即是現(xiàn)場(chǎng)邊制作邊使用。膠體磨法與高速剪切法即是現(xiàn)場(chǎng)制作改性瀝青的主要方法，需要經(jīng)過改性劑溶脹制作改性瀝青的主要方法，需要經(jīng)過改性劑溶脹、分散磨細(xì)、發(fā)育三個(gè)階段。、分散磨細(xì)、發(fā)育三個(gè)階段。 5、橡膠粉改性瀝青法、橡膠粉改性瀝青法 濕法：廢舊橡膠粉在濕法：廢舊橡膠粉在160180度的熱瀝青中拌和度的熱瀝青中拌和2h，制成改

8、性瀝青懸浮液，然后拌入瀝青混合料，制成改性瀝青懸浮液，然后拌入瀝青混合料中。改性效果與膠粉的細(xì)度關(guān)系很大，粒度越細(xì)中。改性效果與膠粉的細(xì)度關(guān)系很大，粒度越細(xì)，越易拌合均勻，不易發(fā)生離析和沉淀，有利于，越易拌合均勻，不易發(fā)生離析和沉淀，有利于管道輸送。常用于填縫料，封層，也可以用于熱管道輸送。常用于填縫料，封層，也可以用于熱拌瀝青混合料。拌瀝青混合料。 干法：將廢舊橡膠粉直接噴入拌和鍋中（劑量干法：將廢舊橡膠粉直接噴入拌和鍋中（劑量2%-3%）。僅適用于熱拌瀝青混合料。）。僅適用于熱拌瀝青混合料。評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)改性瀝青的方法： 1 采用瀝青指標(biāo)的變化程度來恒量。 如：針入度、軟化點(diǎn)、延度、黏度、脆

9、點(diǎn)的變化程度，變值越大，改性效果越好。 2 針對(duì)改性瀝青的特點(diǎn)開發(fā)的試驗(yàn)方法。 如：彈性恢復(fù)試驗(yàn)、粘韌性試驗(yàn)、離析試驗(yàn)等。 3 美國的SHRP瀝青膠結(jié)料的評(píng)價(jià)方法。我國改性瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)我國改性瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 指標(biāo)SBS類SBR類EVA、PE類I-AI-BI-CI-DII-AII-BII-CIII-AIII-BIII-CIII-DIII-E針入度(25,100g,5s)/0.1mm min100755040100708030 max1501007575130針入度(4,200g,60s)/0.1mm min403025254835261812運(yùn)動(dòng)粘度(60)/cSt min-150 max20

10、0020001500軟化點(diǎn)TR&B/ min4349546052545760-閃點(diǎn)/ min218232232218溶解度/% min 99.099.0離析,軟化點(diǎn)差/ max 2.2黏韌性(25)/in-1bs min75110韌性(25)/in-1bs min5075RTFOT或TFOT后殘留物質(zhì)量損失/% max1.0彈性恢復(fù)(25)/% min4550針入度(4,200g,60s)/0.1mm min2015131324181396動(dòng)力粘度(60)/Pas min40008000延度(4,5cm/min)/cm min258黏韌性(25)/in-1bs min110韌性(25)/in-

11、1bs min75美國AASHTO-AGC-ARTBA改性瀝青建議標(biāo)準(zhǔn)（1995年）日本道路協(xié)會(huì)改性瀝青標(biāo)準(zhǔn) 除規(guī)范規(guī)定性能外，為進(jìn)行深入的理論研究，大量的分析手段和表征方法應(yīng)用于改性瀝青相關(guān)研究。 主要性能及表征手段有： 1）感溫性能針入度指數(shù)PI、針入度-粘度指數(shù)PVN、粘溫指數(shù)VTS 2）高溫性能軟化點(diǎn)、60動(dòng)力粘度和當(dāng)量軟化點(diǎn) 3）低溫性能當(dāng)量脆點(diǎn)、弗拉斯脆點(diǎn)及5延度 4）抗老化性能瀝青薄膜加熱試驗(yàn)（TFOT）和瀝青旋轉(zhuǎn)薄膜加熱試驗(yàn)（RTOFT） 5）PG分級(jí)-動(dòng)態(tài)剪切流變儀(DSR)和彎曲蠕變?cè)囼?yàn)(BBR) 進(jìn)行3個(gè)臨界階段試驗(yàn)，A.高溫下車轍因子G*/sin,要求原樣不小于1.0K

12、Pa，RTFOT后不小于2.2Kpa；B.最低溫度級(jí)加10 條件下,在BBR上測(cè)瀝青的蠕變勁度S 和蠕變速率m ,要求S 0. 3,如果測(cè)定結(jié)果S 300MPa,則還需要在最低溫度級(jí)加10 條件下作直接拉伸試驗(yàn),要求破壞應(yīng)變f 1. 0% , m 0. 3；C.TFOT殘留物經(jīng)100 (或90 、110 )高溫下壓力老化后,在常溫下做DSR試驗(yàn), 其標(biāo)準(zhǔn)值為G*. sin 5 000 KPa。 三個(gè)試驗(yàn)分別：表征瀝青抗車轍、抗低溫開裂和抗老化能力。 6）分散狀態(tài)熒光顯微鏡 原理：SBS溶脹時(shí)吸收瀝青中的組分，在紫外光下顯熒光，使得瀝青富集相呈黑色，SBS相呈黃色光亮。熒光顯微鏡是觀察SBS與瀝青間相容情況、SBS聚合物于瀝青中分散狀態(tài)最行之有效的手段。 7）微觀結(jié)構(gòu)IR分析 分子振動(dòng)，改性瀝青