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２００２年６月石油沥青ＰＥＴＲｏＬＥＵＭＡｓＰＨＡＬＴ第１６卷第２期·试验与研究· 孙大权郑晓光吕伟民
同济大学道路与交通工程系（上海２０００９２）
摘要为提高ＳＢｓ改性沥青的热储存稳定性，提出了沥青一ＳＢＳ反应性共混改性的方法，并讨论了沥青一ＳＢＳ反应性共混改性的机理。试验结果表明，反应性ＳＢＳ改性沥青的热
储存稳定性显著提高，同时使用性能明显改善。利用荧光显微照相技术研究了反应性ｓＢｓ改 性沥青微观相结构，结果表明反应性ＳＢＳ改性沥青具有ＳＢＳ、沥青两相连续的空间网络结
构。
关键词沥青ｓＢＳ化学改性相结构
聚合物改性沥青已经成为改善道路沥青使用性能的有效途径和发展方向。用于沥青改性的聚合物主要有热塑性橡胶、橡胶和树脂三大类。由于ＳＢｓ（苯乙烯一丁二烯嵌段共聚物）改性沥青可以明显提高基
础沥青的高低温性能，降低温度敏感性，增强耐老化耐疲劳性能［１￣３］，ＳＢＳ现已成为道路沥青改性的主要的添加剂。传统的ＳＢＳ改性沥青是通过搅拌、剪切等物理方法将ｓＢｓ均匀地分散于沥青中，ＳＢＳ与沥青并没有明显的化学反应，仅仅是物理意义上的共存共融。由于ＳＢＳ与沥青之间的密度、极性、分子量及溶解度参数的性质差异较大，绝大部分ＳＢＳ与沥青是热力学不相容的，即使将ＳＢＳ细化并均匀地分散于沥青中也不能形成稳定的均相体系。即ＳＢＳ沥青共混体系的相分离是自发进行的，一旦停止搅拌就会发生ＳＢＳ凝聚和离析。另一方面，由于在ＳＢＳ改性道路沥青中ＳＢＳ含量较少（５％左右），ＳＢＳ一般以微小颗粒的形式孤立地分散于沥青中，ＳＢＳ颗粒之间没有相互联系，因此没有最大程度地发挥聚合物的改性作用。
沥青一ＳＢＳ反应性共混改性是指在沥青与ｓＢｓ混合过程中加入稳定剂和交联剂，使沥青与ＳＢＳ之间以及ｓＢＳ之间发生交联、接枝等化学反应形成网络结构，从而改善沥青与ＳＢｓ之间的相容性，大幅度提高改性沥青的使用性能。１沥青一ｓＢｓ反应性共混改性的原理及方法１．１沥青一ｓＢｓ反应性共混改性的原理
ＳＢＳ改性沥青中ｓＢＳ一般是以微小颗粒（弘ｍ级）的形式分散悬浮于沥青中，形成以沥青为连续相、ＳＢＳ为分散相的海岛结构。ＳＢＳ与沥青之间的物理化学性质（见表１）差异较大决定了两者之间相容性很差，ｓＢＳ在沥青中不能溶解，只能吸收极性和溶解度参数相近的组分而溶胀“］。这样在ｓＢＳ改性沥青存在三种区域结构：ＳＢｓ相、沥青相和ｓＢＳ与沥青之间的界面层（图１）。ｓ
ＢＳ相和沥青相是通过界面层联系在一起，因此界面层的结构、厚度、粘结强度等性质决定了改性沥青的热储存稳定性乃至改性沥青的其他力学性质。ＳＢＳ改性沥青界面层的形成可分为两个步骤：第一步，ｓＢｓ相与沥青相接触；第二步，ＳＢｓ与沥青分子相互扩散。增加ＳＢＳ与沥青的接触面积无疑有利于ＳＢＳ与沥青分子之间的相互扩散，这是改性沥青生产中尽量减小ＳＢＳ颗粒粒径的原因之一。ＳＢＳ与沥青之间的扩散程度取决于二者的混溶性，即二者的性质，这种相互扩散程度决定界面层的厚度和粘结强度。这可以很好地解释同样加工工艺、不同种类的ＳＢＳ
收稿日期：２００２一０３—１８
作者简介：孙大权，男，在读博士。现在同济大学道路与交通工程系从事道路工程材料方面的研究，已发表论文十余篇。
当铺网＊教育部博士点专项科研基金资助项目。
８石油沥青２００２年第１６卷
能。我们采用ＳＨＲＰ的动态流变剪切仪（ＤＳＲ）测定复数模量Ｇ。和相位角ｄ来评价沥青的流变性能。
２—１非反应性ｓＢｓ改性沥青
２—２反应性ＳＢＳ改性沥青图２
ｓＢＳ改性沥青荧光显微照片
复数模量Ｇ。是沥青重复剪切变形时总阻力的量度，它包括弹性和粘性两部分，相位角艿是衡量弹性部分和粘性部分比例的量度。ＳＨＲＰ规范定义Ｇ’／ｓｉｎ艿为车辙因子，用以表征沥青材料的抗永久变形能力。Ｇ’／ｓｉｎｄ反映了沥青材料的抗永久变形能力，即Ｇ。／ｓｉｎ艿越大，高温时沥青流动变形越小，
抗车辙能力越强。Ｍａｃｃａｒｒｏｎｅ［７１，Ｃｈｅｎ［８３等人通过实验室研究与试验路观测考察了Ｇ’／ｓｉｎ艿与车辙的关系，认为Ｇ＋／ｓｉｎ艿和车辙有很好的相关性，而ＡＳＴＭ试验方法不足以预测车辙的发生。在ＳＨＲＰ规范中原样沥青的Ｇ。／ｓｉｎｄ不小于１
ｋＰａ。
动态流变剪切试验结果（表３、图３、图４）表明，同温度下反应性ＳＢＳ改性沥青的复数模量Ｇ‘和Ｇ。／ｓｉｎｄ均远大于非反应性ＳＢＳ改性沥青，在８２℃时，反应性ｓＢｓ改性沥青的Ｇ‘／ｓｉｎ艿仍大于１ｋＰａ，说明反应性ＳＢＳ改性沥青具有很强的抗永久变形能力。反应性ＳＢＳ改性沥青的相位角艿比同
温度下非反应性ＳＢＳ改性沥青相位角艿小而且随温度的增加其值变化不大，说明反应性ＳＢＳ改性沥青较好的弹性性能和较低的温度敏感性。４反应性ＳＢＳ改性沥青显微结构
ＳＢＳ在沥青中的存在形式即ＳＢＳ改性沥青的相结构在很大程度上决定了改性沥青热储存稳定性及其他性能。ＳＢＳ改性沥青是ＳＢＳ和沥青的共混物，按相的连续性不同，可以分为沥青连续相、ＳＢｓ连续相及ＳＢＳ沥青两相连续结构［９］。工程应用
的改性沥青中ｓＢｓ含量较少（４％～６％），ｓＢｓ一般以微小的颗粒（弘ｍ级）分散于沥青中，形成第一种相结构（图２一１）。一般认为ＳＢＳ颗粒粒径较小且分散均匀的改性沥青具有较好的热储存性能。图２—１为通过搅拌、剪切等物理方法制备的非反应性ＳＢＳ改性沥青相结构显微照片，ＳＢＳ颗粒粒径差异较大并散乱地分布于沥青中，而且ＳＢＳ与沥青的相界面明显，导致该改性沥青热储存稳定性很差。
表３动态流变剪切试验结果
图２—２为反应性ＳＢＳ改性沥青的相结构显微
照片，与非反应性ＳＢｓ改性沥青相比其相结构明
第２期孙大权等．沥青～ＳＢｓ反应性共混改性
９显不同：均匀地分布于沥青中并形成了、
沥青两相连续结构，而且ｓＢｓ与沥青之间的相界面很模糊。这表明ＳＢＳ与沥青形成了空间网络的
整体结构。网络结构的形成抑制了高温时沥青的移仅改善了改性沥青的热储存稳定性而且大幅度地提高改性沥青使用性能。一生涛．曼妒
流媒体地址图３
ｓＢｓ改性沥青车辙因子Ｇ’／Ｓｉｎ艿一温度曲线温度／。ｃ图４ＳＢＳ改性沥青相位角艿一温度曲线５结语
ａ
）根据沥青一ＳＢｓ反应性共混改性的方法，研制出的改性沥青具有ＳＢＳ、沥青两相连续的空间网络
结构，与传统的物理改性沥青相比，化学改性沥青的使用性能及热储存稳定性显著提高。ｂ）沥青一ＳＢＳ反应性共混改性生产工艺并不复杂，可利用常用的改性沥青生产设备，只需加入少量增容剂、交联剂即可，因此本研究在沥青改性技术方面具有理论意义和实用价值。参考文献１ＣｏｍｎｓＪ
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沥青-SBS反应性共混改性
作者：孙大权， 郑晓光， 吕伟民
作者单位：同济大学道路与交通工程系，上海,200092
刊名：
石油沥青
英文刊名：PETROLEUM ASPHALT
年，卷(期)：2002，16(2)
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被引用次数：9次
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1.期刊论文陈候杰.曾家广.CHEN Hou-jie.ZENG Jia-guang橡胶沥青性能与SBS沥青性能的分析对比-中国市政工程2009,""(1)
橡胶沥青是将废轮胎橡胶粉作为改性剂添加到基质沥青中，经高温制作成的胶结材料.橡胶沥青在沥青的改性原理和耐高温性能、低温性能、抗水损坏性能、抗老化性能等方面与SBS沥青作了分析比较. 2.期刊论文徐朝.樊亮.陈江.王林.刘建文.XU Zhao.FAN Liang.CHEN Jiang.WANG Lin.LIU Jian-wen岩沥青与SBS沥青复合改性试验研究-山东交通科技2009,""(6)
为获得高质量的水泥混凝土桥面沥青铺装层用胶结料，以SBS改性沥青为基础，进行了一系列高软化点天然岩沥青复合改性试验工作，通过常规指标检测及SHRP沥青性能分级，对比分析了不同岩沥青掺量对SBS沥青复合改性效果的影响，探讨了复合改性沥青的高温性能、低温性能、温度敏感性等.结果表明，岩沥青与SBS复合改性具有更好的高温优势，同时低温性能可控制在接受范围内，是一种新型的高模量沥青胶结料.
3.期刊论文黄玮.赵朝辉.廖克俭.玄明琴.刘政.丛玉凤.魏毅.闫峰SBS改性效果对基质沥青的依赖关系-石油化工高等学校学报2003,16(2)
SBS加入沥青后可以改善沥青的使用性能,SBS对基质沥青的改性效果与基质沥青的组成和性质有直接
关系.首先以沙中减渣调合得到的沥青为基质沥青，加入不同量的SBS，考察了SBS对改性后沥青各个指标的影响，发现SBS可以使沥青针入度降低，软化点升高，低温延度(5 ℃)增加，抗老化性能增强，并从机理上对其进行了阐述.同时又以4种不同减渣经调和制得符合GB/T15180-94标准的AH-110的沥青为基质沥青，以胶体不稳定指数Ic为参数讨论了加入相同量SBS对不同基质沥青的改性效果，发现Ic越小，针入度、软化点、低温延度(5 ℃)、粘度(60 ℃)的变化程度越大.同时发现基质沥青的老化指数越高
,SBS对其抗老化性能改善越显著.
4.期刊论文潘若妤.孙晓民.陈彦先.陆晓中.PAN Ruo-yu.SUN Xiao-min.CHEN Yan-xian.LU Xiao-zhong SBS/岩沥青复合改性沥青基本性能研究-重庆交通大学学报（自然科学版）2009,28(3)
通过SBS/岩沥青复合改性沥青的三大性能指标研究，分析了岩沥青和SBS的用量比变化对改性沥青性能的影响规律.结果表明：在改性沥青中有效成分用量不变的情况下，随着其中岩沥青用量比例的不断增大，改性沥青针入度的变化不大；改性沥青的软化点旱明显下降的趋势，即岩沥青与SBS复合改性对提高软化点的效果不如单独应用SBS的效果好；改性沥青的延度呈明显下降的趋势，且改性沥青的15℃延度的下降程度更为显著.适量添加岩沥青可在一定程度上提高SBS在基质沥青中的分散性.
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