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SBS改性瀝青

發表時間:2018-11-01 14:36

SBS改性瀝青是以基質瀝青為原料,加入一定比例的SBS改性劑,通過剪切、攪拌等方法使SBS均勻地分散于瀝青中,同時,加入一定比例的專屬穩定劑,形成SBS共混材料,利用SBS良好的物理性能對瀝青做改性處理。


組成結構編輯

SBS屬于苯乙烯類熱塑性彈性體,是苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物, SBS中聚苯乙烯鏈段和聚丁二烯鏈段明顯地呈現兩相結構,聚丁二烯為連續相,聚苯乙烯為分散相,使其具有2個玻璃化轉變溫度,第一個玻璃化轉變溫度(Tg1)為-88~-83℃,第二個玻璃化轉變溫度(Tg2)為90℃,在Tg1~Tg2之間端基聚苯乙烯聚集在一起形成微區分散于聚丁二烯連續相之間,起到物理交聯、固定鏈段、硫化增強及防冷流作用,具有硫化橡膠的高彈性和抗疲勞性能,當溫度升至Tg2時,聚苯乙烯相軟化和流動使得SBS具有樹脂流動加工性。這種兩相分離結構使其能與瀝青基質形成空間立體網絡結構,從而有效地改善瀝青的溫度性能、拉伸性能、彈性、內聚附著性能、混合料的穩定性、耐老化性等。在眾多的瀝青改性劑中,SBS能夠同時改善瀝青的高低溫性能及感溫性能,使其成為研究和應用最多的品種,SBS改性瀝青目前占全球瀝青需求量的61%之多。

主要特性編輯

1.溫差較大的地區有很好的耐高溫、抗低溫能力

2.有較好的抗車轍能力,其彈性和韌性好

3.提高了路面的抗疲勞能力,特別是在大流量、超載嚴重的公路上具有良好的應變能力,可減少路面的永久變形

4.粘結能力特別強,能明顯改善路面遇水后的抗拉能力,并極大地改善了瀝青的水穩定性

5.提高了路面的抗滑能力

6.增強了路面的承載能力

7.減少路面因紫外線輻射而導致的瀝青老化現象

8.減少因車輛滲漏柴油、機油和汽油而造成的破壞

生產工藝編輯

一般來說,瀝青的SBS改性需要經過溶脹、剪切、發育三個過程。

對于SBS改性瀝青體系來說,溶脹與相容存在密切關系,溶脹大小直接影響了相容性的好壞,如果SBS在瀝青中無限溶脹,則體系變成完全相容。溶脹行為與改性瀝青生產、加工工藝和高溫貯存穩定性等有密切的關系。 隨著溫度升高,溶脹速度明顯加快,在高于SBS的PS玻璃化轉變的熔融加工溫度溶脹明顯。另外SBS的結構對溶脹行為有明顯影響:星型SBS的溶脹速度較線型的慢。相關計算表明,SBS溶脹成分的密度集中在0.97一1.01g/cm3之間,接近芳香分的密度。

剪切是整個改性過程中中關鍵的一步,往往剪切的效果會影響最終的結果。膠體磨是改性瀝青設備的核心,它處于高溫、高速運轉的環境下,膠體磨的外層為夾套結構,設有循環保溫系統,同時起減震和降低噪音的作用,膠體磨內部為帶有一定數量齒槽的環狀動盤和環狀定盤磨刀,間隙可以調整,物料粒度的均勻性和膠溶效果由齒槽的深度、寬度及磨刀的數量、形成結構的特定工作區域來決定。隨著動盤高速旋轉,改性劑受到強大的剪切和碰撞而不斷分散,將顆粒磨細,與瀝青形成混溶的穩定體系,達到均勻共混的目的。充分溶脹后,SBS與瀝青混合均勻,研磨顆粒越小,SBS在瀝青中的分散程度越高,改性瀝青的性能越好。一般為了達到比較好的效果,可以進行多次研磨。

改性瀝青的生產最后都要經過發育的過程,研磨后,瀝青進入成品罐或者發育罐,溫度控制在170-190℃,在攪拌器的作用下進行一定時間的發育過程。在這個過程中往往加入某種改性瀝青穩定劑來提高改性瀝青的儲存穩定性。

生產機理編輯

瀝青的化學組成結構與瀝青膠體結構、物理性能、流變性能的關系相當復雜,瀝青改性是通過改善瀝青體系的內部結構實現對瀝青物理性能的改善的。

改性瀝青相容體系的穩定性有兩個含義,一個是體系的物理穩定性,即在熱儲存過程中聚合物顆粒與瀝青相不發生分離或離析;另一個是化學穩定性,即在熱儲存過程中隨時間的增加改性瀝青的性能不能有明顯的變化。改性瀝青的相容性和穩定性,都需要通過基質瀝青和聚合物間配伍性研究及加入適宜的助劑實現。

瀝青與聚合物混合形成相容體系,改善了瀝青的使用性能。根據瀝青的改性原理,不論是聚合物吸附了瀝青中的油分溶脹后分布在瀝青中,還是聚合物吸附了瀝青中的油分溶脹后形成連續相,瀝青重組分分布在聚合物相中,都是因為聚合物的存在改善了瀝青的高、低溫性能,并且后者在更大程度上反映了聚合物的特性,因此,聚合物吸附瀝青中的油分形成連續的網狀結構,是最大限度發揮聚合物改性作用的關鍵。

改性瀝青網狀結構形成的一種說法是聚合物吸附、溶脹、發生相轉化的過程。在聚丙烯改性瀝青過程中,高溫下的聚合物吸附瀝青中的油分,并溶脹體積擴大,鏈擴展,當聚合物的量達到一定值時,溶脹后聚合物的體積達到連續相所需要的體積時,體系發生相轉化,聚合物由分散相轉化為連續相,瀝青球形顆粒分布在聚合物連續相中。

改性瀝青網狀結構的形成的第二種說法是聚合物纏繞瀝青第二結構的過程。這一說法的前提是基質瀝青第二結構的存在。這種說法認為,基質瀝青中縮合度較強的芳香環具有帶正電荷和負電荷的極性部分,這種分子的存在使得基質瀝青體系具有了像蛋白質、尼龍一樣的棒狀類似聚合物的結構,這種結構賦予了瀝青一定的彈性,瀝青中的中性部分分散在棒狀結構中,使體系的粘度增加。當體系加熱時,這種棒狀結構被破壞,當然這種破壞是可逆的[2]  。

瀝青經SBS改性后,沒有改變自身及瀝青分子的化學結構單元,改性過程以物理改性為;SBS易吸收瀝青中的飽和分發生溶脹,溶脹后的SBS極性更接近膠質; SBS與瀝青組擠的部分相容性改變了瀝青組分分布,從而影響瀝青的相態轉變;瀝青組分對聚合物粒子的充分溶脹和聚合物粒子對瀝青組分的良好吸附是對瀝青進行聚合物改性、提高瀝青性能的基礎,瀝青組分對聚合物粒子的溶脹和聚合物粒子對瀝青組分的吸附是一個動態的過程,這種動態過程會對聚合物改性瀝青的空間三維網狀結構產生很大的影響,進而影響其性能。


文章分類: 行業新聞
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