杜仲胶改性沥青优化设计及路用性能研究

为了进一步完善聚SBS改性沥青性能,降低合成高分子改性剂受原油价格和产量的影响程度,分析了接枝杜仲胶改性沥青的机理.将接枝杜仲胶与SBS复合后改性沥青,进行了沥青和沥青混合料的高低温和老化性能试验,试验结果表明:当小于2％掺量的接枝杜仲胶加入SBS改性沥青后能提高它的高温和抗老化性能,不降低低温性能,而且1.5％掺量接枝杜仲胶对SBS改性沥青性能提高最为明显;接枝杜仲胶取代一部分SBS后,沥青混合料除了低温性能相当外,强度、高温和水稳性能均得到不同程度的提高.接枝杜仲胶取代一部分SBS后不降低而是增强了改性沥青的使用品质,也减少了合成高分子材料的用量,符合我国倡导的工业化生产应走节能减排环保低碳路线的号召.     

增容树脂对SBS改性沥青性能的影响

采用光学显微镜、熔体流动速率仪、动态力学分析和沥青基本性能测试等方法,研究子与SBS的PS链段和沥青有良好相容性的增容树脂对SBS改性沥青性能的影响.结果表明,在SBS改性沥青中加入增容树脂后,光学显微镜相片中SBS颗粒明显变细.动态粘弹谱中高温侧(PS链段)的玻璃化温度从115℃降低到107.5℃,表明增容树脂与PS链段有较好的相互作用,能改善SBS在沥青中的分散.加入增容树脂后改性沥青的针入度减小,软化点上升,延度先升高后略微下降.     

增容树脂对SBS改性沥青性能的影响

采用光学显微镜、熔体流动速率仪、动态力学分析和沥青基本性能测试等方法,研究子与SBS的PS链段和沥青有良好相容性的增容树脂对SBS改性沥青性能的影响.结果表明,在SBS改性沥青中加入增容树脂后,光学显微镜相片中SBS颗粒明显变细.动态粘弹谱中高温侧(PS链段)的玻璃化温度从115℃降低到107.5℃,表明增容树脂与PS链段有较好的相互作用,能改善SBS在沥青中的分散.加入增容树脂后改性沥青的针入度减小,软化点上升,延度先升高后略微下降.     

增容剂和稳定剂对SBS改性沥青技术性能的影响研究

针对同一种基质沥青和两种型号的SBS,采用一种增容剂和3种稳定剂分别按照相同的加工工艺制备SBS改性沥青,通过技术指标试验来分析增容剂和稳定剂对SBS改性沥青技术性能的影响,结果表明:加入增容剂可以在一定程度上提高SBS改性沥青的热储存稳定性和弹性性能,明显改善了SBS改性沥青的低温塑性,但同时降低了SBS改性沥青的黏性和高温性能。3种稳定剂均对线型SBS改性沥青具有更好的稳定效果,而均对星型SBS改性沥青具有较差的稳定效果。加入3种稳定剂均可以明显提高SBS改性沥青的高温性能和抗老化性能,但均对SBS改性沥青的黏性、低温塑性和弹性性能影响较小。     

基于分子模拟技术的单体接枝SBS与沥青相容性研究

以沥青三组分分析法为基础,构建沥青分子模型,采用分子模拟方法对甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、马来酸酐接枝前后SBS与沥青相容变化进行研究.结果表明,单体接枝后SBS分子的溶解度参数提高,与沥青溶解度参数更为接近,与沥青间相容性提高;改性沥青混合前后能量差值计算表明,单体接枝后SBS改性沥青体系热力学体系更加稳定;3种不同单体接枝SBS改性沥青稳定性排序依次为马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯,这与试验结论一致.     

接枝SBS对改性沥青稳定性的影响及机理研究

通过沥青基本性能测试、红外光谱测试、荧光显微镜研究了接枝SBS对改性沥青稳定性能的影响及其机理。结果表明:丙烯酸接枝到SBS,在SBS中引入极性基团,其改性为化学改性;接枝SBS改性沥青的改性剂和沥青之间界面非常模糊,改性剂和沥青有较好的相容性,界面结合强度较好;接枝SBS(2%~6%SBS)离析后软化点差仅为0.1~1.1℃,提高了改性沥青的高温储存稳定性,达到了规范的要求。     

基于红外光谱法的SBS改性沥青共混机理分析

采用高速剪切工艺在实验室制备了SBS物理和化学改性沥青,基质沥青采用日本加德士70#,SBS为岳阳化工厂生产的YH-791型线型结构。基于红外光谱法对SBS改性沥青中沥青的杂原子化合物及SBS中特征官能团的分析与探讨,通过比较基质沥青、SBS、SBS物理改性沥青及SBS化学改性沥青这四种红外光谱图,揭示了SBS改性沥青的共混机理。结果表明SBS物理改性沥青的红外光谱图为基质沥青与SBS红外光谱图的简单叠加,说明SBS与基质沥青只是简单的物理共混共容。而SBS化学改性沥青的红外光谱图却有略微变化,这是由于SBS与基质沥青在强剪切力作用下的溶混炼以及稳定剂的添加,其中少量的SBS发生断裂,产生大分子自由基,从而与基质沥青发生化学反应的结果,SBS之间发生交联反应而SBS与基质沥青之间发生了接枝反应。利用红外光谱法还可以测定SBS改性沥青中SBS的含量,从而评价SBS改性沥青的技术性能。对于这方面工作,有待进一步探讨与深入研究。     

高聚物改性剂与沥青的相容性分析

针对相容性较差的SBS聚合物兰炼改性沥青,研究加入增容剂F对其相容性的改善,并分析了改性剂与沥青的作用机理,以及高聚物改性剂与沥青的溶胀过程,对影响相容性的因素进行初步的探讨,得出:只有具备适当的相容性,同时又有良好的界面性质,才能实现沥青与高聚物改性剂的最好作用效果。     

反应型SBS复配改性沥青及其混合料路用性能研究

基于室内综合反应性共混技术和SBS复配技术,制备出一种反应型SBS复配高黏改性沥青。利用常规试验方法、多应力蠕变试验、弯曲蠕变劲度试验及荧光显微镜全面对比反应型SBS复配、TPS、SINOTPS、SBS改性沥青的性能差异,再制备对应的OGFC-13沥青混合料,验证4种改性沥青混合料的路用性能。结果表明:自制反应型SBS复配改性沥青高温性能较好,仅次于SINOTPS改性沥青,但低温性能优于TPS、SINOTPS、SBS改性沥青;反应型SBS复配改性沥青中SBS与基质沥青界面比TPS、SINOTPS、SBS改性沥青更为模糊,具有较好的相容性;反应型SBS复配改性沥青混合料具有较好的高温性能、优异的低温及水稳性能。     

复合再生剂对老化SBS改性沥青性能和结构的影响研究

将复合再生剂和普通沥青再生剂分别用于老化SBS改性沥青的再生,通过再生沥青的物理性能、化学组成分析和红外光谱测试研究了两种再生剂对老化SBS改性沥青性能和结构组成的影响。物理性能测试结果表明:复合再生剂对老化SBS改性沥青物理性能的恢复作用优于普通再生剂,当复合再生剂的掺量达到老化沥青质量的8%时,再生SBS改性沥青的性能基本接近老化前SBS改性沥青的性能;红外光谱和化学组成测试结果显示:普通再生剂只能调节老化SBS改性沥青中基质沥青的化学组成,无法修复SBS断裂的分子链,而复合再生剂不仅能调节老化SBS改性沥青中基质沥青的化学组成,还可通过其分子结构中的极性环氧基团与SBS的降解产物发生化学反应以修复SBS因老化发生降解的分子链。     

硫化杜仲胶改性沥青在西部高寒地区的应用探讨

开发应用低碳环保的沥青改性剂是当前公路建设中急需解决的技术问题之一。在介绍杜仲胶硫化过程及硫化胶物理力学性能、良好的工程学特性及工程应用前景的基础上，提出了将天然可再生橡胶——杜仲胶硫化后作为改性剂与沥青共混后用于公路路面材料新途径。进行了硫化杜仲胶沥青改性的最佳交联度研究和沥青与沥青混合料性能试验，试验结果验证了低碳环保的硫化杜仲胶用于沥青改性的可行性和比较适合西部高寒地区对低温性能要求高的特点。     

杜仲胶工程特性及其在沥青改性中的应用初探

目前国内沥青改性剂大多为石油副产品,造价高且不可再生,无法满足日益增长的公路建设需求,需要找到天然可再生且性能良好、价格适宜的新型改性剂来补充。因此在介绍杜仲胶硫化过程及硫化胶物理力学性能,及其良好的工程学特性及工程应用前景的基础上,根据其具有的橡胶—塑料统一材料谱特点,提出了将天然橡胶——杜仲胶作为改性剂与沥青共混。进行了红外光谱和扫描电镜分析以及沥青基本指标试验,试验结果表明杜仲胶可以改善沥青低温性能、明显改善沥青高温性能,验证了杜仲胶可用于沥青改性的论点。     

SBS聚合物改性剂与基质沥青的配伍性研究

对不同类型、不同牌号的SBS和不同的基质沥青,采用不同掺配按照相同的加工工艺制备SBS改性沥青,通过技术指标试验来分析SBS类型、牌号、掺量和基质沥青对SBS改性沥青性能的影响,结果表明:星型SBS的改性效果并不一定优于线型SBS,但线型SBS较星型SBS与同一种基质沥青有更好的相容性;SBS嵌段比为30/70的SBS的改性效果优于嵌段比为40/60的SBS;与同一类型的SBS改性剂相容性越好的基质沥青,其改性效果越好;而同一种SBS改性沥青的改性效果随SBS改性剂掺量(小于5.5%)的增大而提高。     

不同稳定剂对SBS改性沥青稳定效果的对比研究

通过试验测试不同老化时间样品的针入度、软化点和延度比较其相容性和路用流变学性能指标的变化,分析体系宏观稳定性和稳定剂性能特征,并通过形态结构照片分析稳定剂改善的效果。结果表明,加入稳定剂后改性沥青的高温储存稳定性明显改善,同时加入FD-06无硫稳定剂的改性沥青在热储存过程中性能更加稳定,不易离析。沥青中的部分组份具有化学活性,利用其活性点,引入带有活性基团的反应物,并通过被引入分子的化学结构的调节改善SBS与沥青的相容性,从而制备储存稳定性良好的SBS改性沥青。化学改性技术的应用提高了路用改性沥青的性能/价格比。     

抗车辙剂对沥青混合料的性能影响及改性机理研究

为研究抗车辙剂对SBS 改性沥青混合料性能的影响，通过车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、肯塔堡飞散试验和沥青三大指标试验对比了两种不同厂家的抗车辙剂。通过傅里叶红外光谱分析(FTIR)和差示扫描量热分析(DSC)对抗车辙剂的增强改性机理进行了进一步地分析。试验结果表明:虽然两种抗车辙剂均能提高沥青混合料的高温稳定性，但增强作用机理不同。通过FTIR 分析发现，抗车辙剂A 与SBS 改性沥青以物理共混为主，抗车辙剂起到加筋填充作用；而抗车辙剂B 与SBS 改性沥青发生了化学反应，导致沥青质含量的增加。DSC 结果显示，抗车辙剂B+SBS 复合改性沥青相比抗车辙剂A+SBS 复合改性沥青、SBS改性沥青热稳定性更差。     

纳米层状硅酸盐改性沥青相容性试验研究

在分析改性沥青相容性和配伍性的基础上,通过试验对比分析了膨润土MMT、1831-OMMT、31441-OMMT、松香基-OMMT纳米层状硅酸盐改性沥青、SBS改性沥青和PE改性沥青的相容性。结果表明,松香基-OMMT纳米层状硅酸盐改性沥青比SBS改性沥青具有更好的相容性。     

SBS改性沥青生产工艺参数的确定

通过SBS改性沥青实验分析,研究了对SBS改性道路沥青性能有影响的剪切时间、剪切温度、剪切速率等工艺参数。结果表明,以90“沥青为基质沥青研制的SBS改性沥青,在剪切温度180℃～190℃、剪切时间30～40min、剪切速率为5000～6000r·min^-1、发育时间2～2．5h的情况下,改性剂与基质沥青之间具有较好的相容性,改性沥青具有较高的储存稳定性和良好的路用性能。     

SBS/橡胶粉复合改性SH型混合生物沥青工艺及机理

为探究复合改性技术提升混合生物沥青路用性能的工艺及机理,针对特定来源的SH型生物沥青,将其与石油沥青共混制备混合生物沥青后进行SBS/橡胶粉复合改性,研究改性顺序及改性剂掺量对复合改性沥青常规路用性能的影响、生物沥青掺量对改性剂溶胀特性与复合改性沥青高温及低温性能的影响,由此确定混合生物沥青复合改性工艺;利用多应力重复蠕变恢复（MSCR）、弯曲梁流变（BBR）和频率扫描（FS）试验评价复合改性沥青的流变特性;借助红外光谱（IR）化学官能团分析以及荧光显微镜（FM）和原子力显微镜（AFM）微观形貌观测分析揭示混合生物沥青复合改性机理。研究结果表明：SBS掺量为2.5%,橡胶粉掺量为18%（内掺）时,按照先SBS改性后橡胶粉改性的顺序制备的复合改性沥青的常规路用性能均较优;生物沥青掺量为15%时改性剂溶胀特性与复合改性沥青的高温及低温性能均较佳;SBS/橡胶粉复合改性在显著提升混合生物沥青弹性恢复率与m值的同时还降低了其不可恢复柔量与劲度模量,即改善了混合生物沥青的高温稳定性与低温抗裂性,且此结果与FS复数模量主曲线结果相一致;生物沥青可有效增溶聚合物改性剂并增强聚合物相网络结构,从而显著提升沥青复合改性效果;对混合生物沥青进行SBS/橡胶粉复合改性后未出现新的特征吸收峰,此复合改性过程属于物理变化;沥青厂生产的复合改性沥青性能优于实验室水平制备的复合改性沥青。     

温拌SBS改性沥青混合料低温与疲劳特性研究

为了研究温拌剂对SBS改性沥青混合料低温和疲劳特性的影响,采用SGC击实仪成型试件,测试温拌沥青混合料的空隙率与劈裂强度,确定拌和与击实温度,并利用低温小梁实验和四点弯曲疲劳试验测试沥青混合料的力学性能进行评价。研究结果显示:温拌剂掺入,降低了沥青混合料的成型温度.提高了SBS改性沥青混合料的压实性;温拌剂可以提高沥青混合料的破坏应变,使沥青混合料的柔性增加;养生可以提高温拌沥青混合料的低温性能;温拌沥青混合料(WMA)的疲劳寿命大于普通热拌沥青混合料(HMA),并且WMA的疲劳寿命对温度和应变的敏感性较低。