王明;余红伟;马海花;魏徵
【摘 要】以热塑性弹性体苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)选择性加氢得到的嵌段共聚物(SEBS)为改性剂对70 #基质沥青进行改性,研究了剪切温度、SEBS掺量对改性沥青的低温延度、软化点、针入度的影响规律,确定了改性沥青中SEBS的最佳掺量及剪切温度.采用扫描电镜(SEM)从微观结构变化对改性沥青的机理做了进一步解释.结果表明,当SEBS掺量为5％(质量分数)、剪切温度为170℃时,所制备的复合改性沥青综合性能最好,成本最低. 脚踩垃圾桶【期刊名称】《弹性体》
【年(卷),期】2016(026)005法兰锻造
【总页数】4页(P19-22)
【关键词】SEBS;沥青;剪切温度;扫描电镜
【作 者】王明;余红伟;马海花;魏徵
【作者单位】海军工程大学理学院化学与材料系,湖北武汉430033;海军工程大学理学院化学与材料系,湖北武汉430033;平顶山市环境监测中心站,河南平顶山467000;海军工程大学理学院化学与材料系,湖北武汉430033
【正文语种】中 文
【中图分类】TE624.5+2;TQ334.3
沥青混合料是各级道路建设用材之一，近年来，随着公路运输负荷越来越大，对沥青综合性能也提出了更高的要求，改性沥青能有效地改善路用性能，因而其研究与应用越来越受到人们的关注。苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)嵌段聚合物改性沥青是目前应用较为广泛的聚合物改性沥青之一[1]，但是由于不饱和键的存在，SBS改性沥青在较为恶劣的光热条件下性能下降较快，极大地影响了道路使用寿命[2]。将SBS进行选择加氢后得到的SEBS用于沥青改性，在提高耐光氧老化、高低温等综合性能方面比SBS更优，不足之处在于原料昂贵，掺量不宜太大，SEBS改性沥青的推广应用受到较大限制[3]。因此从降低SEBS掺量和保证沥青的改性效果角度出发，研究SEBS的最佳掺量及剪切温度十分必要。
1 实验部分
家庭信息箱
1.1 原料
基质沥青：70#，广东茂名石化有限公司；SEBS：YH-501型，岳阳石化有限公司；糠醛抽出油、WD-7型稳定剂等助剂均为市售品。基质沥青和SEBS的基本性能指标分别如表1和表2所示。
表1 70#基质沥青性能指标性能实验结果指标要求软化点(环球法)/℃48≥4615℃延度(5cm/min)/cm15≥1025℃针入度(100g,5s)/(0.1mm)74.360～80针入度指数(PI)0.33>0.25
表2 岳阳石化公司SEBS基本性能参数性能参数性能结构线型300%定伸应力/MPa≥6.0拉伸强度(模压片材)/MPa≥15拉断伸长率/%≥500w(苯乙烯)/%30
1.2 仪器设备
电热恒温水温箱：HS-2型，北京市永光明仪器有限公司；针入度试验器：SYD-2801C型，上海恒勤仪器设备有限公司；软化点仪：SYD-2806E型，上海恒勤仪器设备有限公司；延伸度仪：SY-1.5B型，低温型，河北迪奥试验仪器有限公司；扫描电镜：TM-3030型，天津科学仪器有限公司；高速剪切乳化机：弗鲁克/FM300，上海恒勤仪器设备有限公
司。
1.3 SEBS改性沥青制备
(1) 人工匀化处理：将基质沥青放入180 ℃的烘箱中加热融化，恒温30 min后加入SEBS及糠醛抽出油，人工搅拌10～20 min得到初产物。
共鸣管测声速(2) 剪切乳化：将初产物在160～180 ℃下高速剪切30 min，转速设定为5 000 r/min，而后加入WD-7型稳定剂，人工搅拌10 min。
(3) 二次发育：将所得产物放入180 ℃的烘箱中溶胀发育1 h，制备完成。
1.4 性能测试
沥青延度按照GB/T 4508—2010进行测定，拉伸速度为5 cm/min，温度为15 ℃；针入度按照GB/T 4509—2010进行测定，温度为15 ℃；软化点按照GB/T 4507—2014进行测定，钢球质量为3.52 g，加热速度为5 ℃/min。
野葛根提取物2 结果与讨论
通过分析SEBS改性沥青的相关特点，结合国内外已有的研究成果[4-5]，设定SEBS的掺量分别为3%、4%、5%、6%、7%(质量分数)，剪切温度分别为160 ℃、165 ℃、170 ℃、175 ℃、180 ℃。通过测定改性沥青的相关性能指标确定SEBS的最佳掺量及剪切温度。
2.1 15 ℃时延度实验
改性沥青延度随SEBS掺量、温度的变化曲线如图1所示。
(a) SEBS掺量
温度/℃(b) 剪切温度图1 不同SEBS掺量、剪切温度下改性沥青的延度曲线
从图1(a)可以看出，改性沥青的延度随SEBS掺量的增加呈现出先增大后减小的变化；当SEBS掺量为5%、剪切温度为175 ℃时，改性沥青的延度达到最大值66.7 cm。原因是SEBS在沥青的轻质组分中溶胀后形成相互“包埋”的空间网络结构，在外力作用下容易产生平行形变而使外界应力得到有效消散，延度增大，当进一步提高SEBS的掺量，溶胀达到饱和，过量的SEBS粒子游离在沥青之中，低温固化后产生微区、孔洞，在拉力作用下极易形成裂纹，导致改性沥青的延度下降[6]。从图1(b)可以看出，相同SEBS掺量的改性沥青，
随着剪切温度的升高，其延度值逐渐增大，在170～175 ℃达到最大值后呈现出逐渐降低的变化趋势，原因是温度升高使沥青发生老化。
2.2 针入度实验
标准针垂直穿入沥青试样的深度值即为沥青的针入度，反映了沥青在具体测试温度下的稠度，针入度越小，表明沥青的硬度越大[7]，25 ℃时针入度实验结果如图2所示。
w(SEBS)/%(a) SEBS掺量
温度/℃(b) 剪切温度图2 不同SEBS掺量、剪切温度下改性沥青的针入度曲线
从图2(a)可以看出，剪切温度一定，随着SEBS掺量的增加(掺量为3%～6%)，改性沥青的针入度急剧下降。这是因为SEBS对沥青中轻质组分进行吸附，进而发生溶胀，并在物理交联的作用下形成稳定的三维网络结构，当SEBS掺量进一步增加，溶胀达到饱和，沥青针入度下降趋势逐渐变缓，因此，对SEBS的掺量应控制在6%以内，掺量过高，体系黏稠度太大，不利于分散施工，同时成本也变高。
灭蚊机
从图2(b)可以看出，在SEBS掺量一定的条件下，改性沥青的针入度随着剪切温度的升高逐渐减小，剪切温度的升高，促进了SEBS与沥青的溶胀，物理交联作用更加充分。剪切温度超过175 ℃后，改性沥青发生了一定程度的老化，针入度急剧增大。
2.3 软化点实验
软化点是沥青混合料的高温指标，用来表征沥青的高温稳定性。本实验采用环球法，钢球质量为3.52 g，实验结果如图3所示。
w(SEBS)/%(a) SEBS掺量
温度/℃(b) 剪切温度图3 不同SEBS掺量、剪切温度下改性沥青的软化点曲线
从图3(a)可以看出，随着SEBS掺量的增加，改性沥青的软化点也呈现出急剧上升趋势，表明SEBS对改性沥青软化点的提高效果明显。从图3(b)可以看出，随着剪切温度的提高，相同SEBS掺量下的改性沥青软化点相差并不大，可见剪切温度对软化点的影响较小，相互协同作用并不明显。进一步增加SEBS掺量，提高剪切温度，改性沥青的软化点趋于平缓。从节约成本的角度出发，SEBS的掺量应控制在6%以内，并选取较低的剪切温度。
2.4 SEBS改性沥青最佳工艺的确定
在最佳剪切温度的选取上，从改性沥青延度、软化点、针入度的变化规律可以明显看到，170 ℃、175 ℃条件下各项性能指标相差不大，故从经济性考虑，从温度最低的角度出发，确定改性沥青的最佳剪切温度为170 ℃。
选取剪切温度为170 ℃，结合图1(b)、图2(b)、图3(b)，SEBS掺量为5%、6%时的各项性能指标如表3所示。
表3 2种SEBS掺量在170 ℃条件下的沥青性能指标沥青性能指标w(SEBS)/%5615℃延度(5cm/min)/cm65.265.425℃针入度(100g,5s)/(0.1mm)58.657.6软化点(环球法)/℃61.663.8
由表3可知，SEBS掺量为 5%与6%时的延度值基本相同，而提高16.7%的SEBS掺量，针入度提高不到1.7%，软化点下降3.4%，故在保证改性沥青效果的基础上，从节约SEBS原料、追求效益的角度出发，应选取SEBS的掺量为5%为宜。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议