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。     

基于红外光谱法测试改性沥青SBS含量的影响因素分析

采用红外光谱仪，分析了不同类型改性剂、不同掺量橡胶粉对改性沥青SBS改性剂含量测试结果的影响。结果表明:不同类型的SBS改性剂含量均可采用红外光谱法进行检测，按混合型SBS拟合曲线回归得到的SBS含量更加接近实际掺量；在SBS含量一定的条件下，少量的橡胶粉掺入对SBS含量测试结果几乎无影响，但随着胶粉掺量的提高，则会使SBS改性剂含量测试结果呈增大趋势，对于此类复配改性沥青，SBS含量的测试还需要补充其他测试条件。     

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。     

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。     

再生剂对SBS改性沥青宏观性能与微观结构的影响

通过制备SBS改性剂掺量为0～5.0%的改性沥青并测试针入度、软化点、5℃延度、弹性恢复以及旋转黏度，研究了改性沥青宏观指标与SBS改性剂掺量间的联系。改性沥青再生试验表明：含SBS改性剂成分的B再生剂比普通A再生剂对老化改性沥青再生效果更好，抗老化能力也更为优异。采用红外光谱测试以及荧光显微镜成像对改性沥青中SBS改性剂含量进行定量以及定性的测定，并与改性沥青宏观指标相对应。改性沥青老化后其SBS改性剂含量降低，仅使用再生剂对其进行再生并不能恢复SBS改性剂含量，A/B新旧混合沥青中SBS改性剂含量进一步提升，可以达到3.05%的较高含量。采用动态剪切流变(DSR)试验研究改性沥青的高温抗车辙能力，老化后回收沥青的高温稳定性增强，掺入再生剂会降低其高温抗车辙能力，再生沥青、新旧混合沥青与新改性沥青的高温特性相似。     

纳米ZnO/SBS改性沥青性能与机理的研究

采用3种制备工艺,将纳米氧化锌加入SBS改性沥青中,制得纳米氧化锌/SBS改性沥青,通过电镜技术对纳米ZnO/SBS改性沥青进行微观结构改性效果的分析,并通过分析纳米ZnO/SBS改性沥青的粘度指标和红外光谱图对其机理进行研究。结果表明:采用溶剂法制备纳米氧化锌/SBS改性沥青,能够充分发挥纳米氧化锌的特性,改善SBS在沥青中的分散效果,使SBS在改性沥青中分散均匀,从而使其改性沥青的高温性能、低温性能、抗老化性能等都有明显地改善与提高。在纳米ZnO与SBS改性沥青过程中,SBS与沥青主只是物理变化,而纳米ZnO与沥青则发生了化学反应。     

纳米ZnO/SBS改性沥青试验室制备工艺研究

在经过试验研究得出的较合理的制备工艺参数条件下,分别采用高速剪切法和机械搅拌法制备纳米ZnO/SBS改性沥青,机械搅拌法所用仪器由课题组自己研制。改变纳米ZnO的掺量制得ZnO/SBS改性沥青并进行宏观性能测试以及荧光显微分析,对比两种制备方法制得的ZnO/SBS改性沥青的宏观性能和微观图像分析结果,认为使用机械搅拌法制备的改性沥青能够更好地发挥纳米材料的作用,使得SBS在沥青中能够分散得更加均匀和稳定。     

纳米氧化锌SBS改性沥青及其混合料性能试验研究

采用溶液共混制备聚合物基纳米复合材料的方法,在某溶剂下将纳米氧化锌与SBS制备成胶体,并通过合适的工艺将溶剂除去使之聚合,然后将其加入到基质沥青中,制得纳米SBS改性沥青。采用常规与非常规(美国SHRP)的试验方法对基质沥青、纳米氧化锌改性沥青、SBS改性沥青和纳米氧化锌SBS改性沥青的性能进行了较为系统的研究,进而对改性沥青的感温性能、高温稳定性、低温抗裂性以及抗老化性能进行了对比分析,同时通过沥青混合料的试验对几种沥青的路用性能进行比较。结果表明,纳米氧化锌SBS改性沥青的性能更为优越。     

石墨烯对SBS改性沥青流变性能的影响研究

采用熔融共混法制备了石墨烯/SBS改性沥青(GSMB),研究了石墨烯对SBS改性沥青压力老化(PAV)前后动态剪切流变性能的影响，并利用红外光谱(FTIR)分析了GSMB老化前后化学结构的变化。结果表明：石墨烯提高了SBS改性沥青的复数剪切模量，降低了相位角，增强了SBS改性沥青的抗永久形变能力；相比SBS改性沥青，GSMB在PAV老化后的复数剪切模量老化指数明显降低；FTIR显示SBS改性沥青老化后的羰基指数变化率、亚砜基指数变化率和碳碳双键指数变化率均随石墨烯掺量增加而减小，表明石墨烯能够有效改善SBS改性沥青的耐老化性能。     

SBS与沥青的相互作用性分析

为了评价SBS在沥青中的相互作用性质以及提高SBS改性沥青的性能,采用粘度法研究了SBS在不同分散系中的分散性质。通过对所测得的系列数据进行系统分析和比较,发现SBS分子结构中的两个链段在不同性质的溶剂中溶解性质明显不同。在石油馏分组成的混合溶剂中,提高溶剂中芳香烃的数量,可以促进SBS聚苯乙烯段的分散,明显改善SBS的溶解分散性。这一结果在不同系列芳香烃含量的SBS改性沥青性能研究中也得到证实。     

环烷油对SBS改性沥青储存稳定性的影响

为了改善苯乙烯-丁二烯苯-乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青的热储存稳定性,通过离析试验,研究分析了环烷油/SBS改性沥青的制备工艺、环烷油掺量及掺加方式、SBS溶胀温度及时间等因素对环烷油/SBS改性沥青稳定性的影响。采用环烷油改善SBS改性沥青的热储存稳定性,利用荧光显微图像分析了环烷油/SBS改性沥青的稳定机理。结果表明:环烷油/SBS改性沥青离析主要是由于SBS的离析所引起,环烷油的加入在一定程度上改善了SBS改性沥青热储存稳定性。     

SBS改性沥青与多功能改性助剂的反应性改性研究

通过在SBS改性沥青中加入多功能改性助剂,使聚合物SBS中的C=C与沥青中的活性基团发生交联、接枝、烷基化、加成等化学反应.通过沥青性能测试、组分分离与测试、红外光谱和DSC测试等试验结果表明,在多功能改性助剂作用下,沥青中部分饱和分和芳香分转变成了多环结构的胶质和沥青质,使SBS与沥青以化学键的形式连接成三维空间网状结构,从而提高了SBS改性沥青的低温延度和温度稳定性.加入多功能改性助剂1后,沥青软化点提高率可达42.7%,加入多功能改性助剂2后沥青低温延度的提高率可达96.2%.     

基于红外光谱的改性沥青SBS含量检测的可靠性分析

目前SBS改性沥青的质量控制主要是通过对改性沥青的常规指标的检测结果进行评价。影响改性沥青的性能的关键因素之一是SBS改性剂含量。目前,改性沥青中SBS含量的检测方法便捷、有效的方法是红外光谱法。但是红外光谱法易受样品制备方式、样品浓度和环境的影响,尤其是在定量分析中采用的制样方式各不相同,这使得现有的试验结果之间无法比对分析,相互没有参考性。鉴于此,本文通过试样制备方式对红外光谱SBS含量检测的影响,得出适用于红外光谱的制样方法 -涂抹法和ATR法的标准制样方式,以消除不利因素对检测结果的影响,便于红外光谱沥青质量控制方法的推广运用。     

SBS改性沥青与多功能改性助剂的反应性改性研究

通过在SBS改性沥青中加入多功能改性助剂，使聚合物SBS中的C=C与沥青中的活性基团发生交联、接枝、烷基化、加成等化学反应。通过沥青性能测试、组分分离与测试、红外光谱和DSC测试等试验结果表明，在多功能改性助剂作用下，沥青中部分饱和分和芳香分转变成了多环结构的胶质和沥青质，使SBS与沥青以化学键的形式连接成三维空间网状结构，从而提高了SBS改性沥青的低温延度和温度稳定性。加入多功能改性助剂1后，沥青软化点提高率可达42．7％，加入多功能改性助剂2后沥青低温延度的提高率可达96．2％。     

胶粉与SBS复合改性沥青制备与性能研究

为优化胶粉与SBS复合改性沥青制备参数,通过正交试验探讨SBS嵌段比、胶粉目数、SBS掺量及胶粉掺量对复合改性沥青高、低温性能及黏度的影响,进行影响因素与沥青性能Pearson相关性分析,最后采用傅里叶变换红外光谱分析仪研究改性机理。结果表明,高嵌段比SBS与高胶粉掺量会提升复合改性沥青的高温性能,但不利于复合改性沥青的低温性能;提高胶粉目数可降低复合改性沥青的黏度,提高SBS掺量对改善复合改性沥青的高、低温性能均能起到积极作用;SBS嵌段比对复合改性沥青的高温性能影响显著,胶粉掺量对沥青黏度影响显著;胶粉与SBS对沥青的改性过程主要为物理改性。     

沥青指纹识别快速检测技术在高速公路沥青质量控制中的应用

沥青质量是决定高速公路路面质量的重要因素之一,在广东地区基质沥青主要应用于高速公路下面层,SBS改性沥青主要应用于中、上面层。利用沥青指纹识别快速检测技术,可以在施工现场对基质沥青的纯度和SBS改性沥青改性剂的含量进行有效控制。工程现场常用的SBS含量检测方法主要为红外光谱法,系统梳理了近年来红外光谱技术在SBS改性沥青改性剂含量测定方面的研究进展,并结合沥青指纹识别快速检测技术,在某高速公路建设过程中对基质沥青的纯度、SBS改性沥青改性剂的含量进行了测定分析。     

老化SBS改性沥青再生利用试验研究

摘要：为探究老化SBS改性沥青再生利用的可行性。采用薄膜烘箱试验对室内制备的SBS改性沥青进行老化,通过添加自制再生剂对老化SBS改性沥青进行再生,对原样与再生SBS改性沥青进行常规试验、疲劳试验,并对其进行二次老化,对比分析原样与再生SBS改性沥青的常规性能、抗疲劳性能及抗老化性能。试验与分析结果表明：老化SBS改性沥青的再生利用是可行的,再生SBS改性沥青抗疲劳性能与抗老化性能在一定程度上甚至优于原样SBS改性沥青。     

SBS改性沥青老化过程性能预测方程研究

建立SBS改性沥青在老化过程中性能衰变的非线性预测方程，通过薄膜烘箱试验验证了预测方程的可靠性，基于预测方程分析了SBS改性沥青老化过程中性能指标的变化速率。研究结果表明，非线性方程x(t)=(Lx₀)/[1+(L-1)e^-rt]可用以预测针入度、软化点、延度在SBS改性沥青老化过程中的变化规律；沥青针入度、软化点、延度的变化速率随老化时间的延长而逐渐下降，其中延度指标在老化初期的变化速率下降最快；可通过建立宏观性能指标与红外光谱a₁₇₀₀/a₁₆₀₀的关系方程，进行SBS改性沥青老化程度的预测评估。     

基于流变学的木质素纤维复配SBS改性沥青高低温性能及微观特性研究

为研究木质素纤维复配SBS改性沥青胶浆的流变特性及微观作用机理，制备了不同掺量的木质素纤维/SBS复合(WF/SBS)改性沥青，利用动态剪切流变(DSR)以及弯曲梁流变(BBR)试验分析了复合改性沥青的高、低温流变性能，通过针入度、软化点与延度试验评价了其基本物理性能；借助扫描电子显微镜(SEM)对改性沥青的微观结构、改性共混机理进行了观察与分析。研究结果表明：木质素纤维对SBS改性沥青的高温性能改善效果显著，低温抗裂性改善效果一般。在高温状态下，WF/SBS改性沥青表现出更优的弹性特性，具有更宽的相位角变化范围，更低的温度敏感性。基于扫描电镜SEM试验可知，WF/SBS是一种以物理改性为主的共混体系，木质素纤维的脱黏与拔出效应以及与SBS改性沥青复配后形成的“点+线”式的空间网络结构是促使其高温稳定性提升的主要原因。当木质素纤维掺量为0.2%时，其微观分布形态最优，掺量增加至0.3%时开始出现团聚现象。     

改性沥青中SBS改性剂掺量的热重分析

SBS是一种高分子橡塑类聚合物,将其掺人普通沥青中进行改性,可以充分发挥它的高温稳定性、低温抗裂的优势,显著地提升道路沥青的质量和使用性能。通常SBS改性沥青的含量为3％-5％,当SBS含量不足时,难以形成连续空间网状结构,从而导致改性沥青的性能无法达到预期的目标,大打折扣,严重时会导致改性沥青的不稳定或者在使用过程中的降解,严重的影响工程质量。然而,目前还没有一个准确的快速方便的进行SBS改性剂掺量的检测方法。本文将利用热重法对SBS改性沥青进行分析,得到并分析了不同SBS含量的改性沥青的热重曲线。研究发现,改性沥青热重曲线的第三失重峰所对应温度随着SBS含量的升高而线性地增大,因此可以作为一种检测改性沥青中SBS掺量的快速可行的方法,在高速公路行业推广应用。