不同SBS改性沥青的性能研究

从研究不同分子结构的SBS与基质沥青的相容性着手,通过溶胀实验和改性后沥青性能的变化来选择适宜的沥青改性剂。首先对不同的SBS在烘箱加热条件下进行溶胀实验,从溶胀温度、时间、SBS分子结构三方面分析了其对溶胀行为的影响;其次通过物理混合的方法将四种分子结构的SBS对基质沥青进行改性,对改性沥青三大指标、红外光谱和热重分析等分别进行性能的比较探究。结果表明:当加热温度高于140℃时,溶胀行为加快;线型结构的SBS改性剂与基质沥青更容易发生溶胀;高质量分数SBS改性之后的沥青性能明显提高;线型SBS188改性之后的沥青三大指标效果较好;改性之后的热稳定性有所提高。

SMC再生SBS沥青的流变性能和微观特性研究

【目的】探究新型温拌再生剂甲基苯乙烯共聚物(styreneic methyl copolymer,SMC)对老化苯乙烯系热塑性弹性体(styrene butadiene styrene,SBS)改性沥青的再生效果和再生机理。【方法】首先,在室内制备不同老化程度的沥青。然后,采用SMC再生剂对不同老化程度的SBS改性沥青进行再生。接着,对再生后的SBS改性沥青进行动态剪切流变和低温弯曲蠕变试验,以评价其流变性能。最后,开展红外光谱试验以揭示其作用机理,进行电镜扫描试验以验证SMC再生剂的再生效果。【结果】SMC再生剂会降低老化SBS改性沥青的车辙因子,降低老化SBS改性沥青的恢复率,同时会使老化SBS改性沥青的低温性能得到极大提升。SMC再生剂未与SBS改性沥青发生化学反应,两者仅为物理共混。同时,SMC再生剂能够弥补沥青因老化产生的裂缝。【结论】SMC再生剂对老化SBS改性沥青具有较好的修复效果,能够为沥青的再生提供一种新的途径。

温拌SBS改性再生沥青混合料的路用性能研究

为研究再生SBS改性沥青混合料(RAP)掺量和温拌剂种类对温拌SBS改性再生沥青混合料的路用性能的影响,通过车辙试验、小梁弯曲试验和冻融劈裂试验分析了在RAP掺量为0,10%,30%,50%,Sasobit温拌剂掺量为3.0%和Evotherm温拌剂掺量为2.0%的温拌SBS改性再生沥青混合料的高温稳定性能、低温抗裂性能和水稳性能,并通过灰色关联度分析RAP掺量对两种温拌再生沥青混合料路用性能的影响。结果表明,RAP的掺入可以极大地改善温拌再生沥青混合料的高温性能,但不利于其低温抗裂性能和水稳定性能。不同RAP掺量的沥青混合料对各项路用性能影响程度大小排序均为:水稳定性能<低温抗裂性能<高温稳定性能。在RAP掺量为30%时,掺入Evotherm温拌剂的再生沥青混合料的高温性能、低温抗裂性能、水稳定性能优于掺入Sasobit温拌剂的再生沥青混合料。

基于SBS结构修复的再生沥青性能及机理研究

目前中国处理老化的SBS改性沥青时,一般采用普通沥青再生剂,但它无法修复SBS交联网状结构,导致老化SBS改性沥青再生效果较差。因此,该研究采用一种含有结构修复剂、萃取油、增塑剂、增溶剂和少量SBS的新型反应型再生剂对老化SBS改性沥青进行再生。通过三大指标试验、布氏黏度试验、动态剪切流变试验和低温弯曲流变试验对再生SBS改性沥青的常规性能和流变性能进行研究。同时,借助荧光显微镜和红外光谱仪对再生SBS改性沥青的再生机理进行研究。结果表明:掺入反应型再生剂后,老化SBS改性沥青的各项常规性能都能得到恢复,使再生SBS改性沥青常规性能达到最佳的再生剂掺量为10%。在最佳再生剂掺量下,再生SBS改性沥青常规性能指标满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)中I-D级SBS改性沥青的技术要求。老化SBS改性沥青经再生后,SBS颗粒明显增多且分布较均匀,交联网状结构得到一定程度的恢复。再生剂中的环氧基团与老化SBS改性沥青的羰基发生聚合反应生成酯类化合物,将断裂的SBS分子链连接起来。

温湿耦合循环对SBS改性沥青胶浆的性能影响

为探究SBS改性沥青胶浆在自然环境中受到温度和湿度共同作用下的性能变化,模拟温湿耦合循环环境进行室内试验。在不同温度区间的循环条件下,采用锥入度试验、软化点试验、延度试验、布氏旋转黏度试验和双边缺口拉伸试验评价SBS改性沥青胶浆的宏观性能变化;结合红外光谱测试,从化学成分角度探究其性能变化机理。研究结果表明:随着温湿耦合循环次数增加,SBS改性沥青胶浆出现变硬、变脆等老化现象,其宏观性能发生衰退;在相同试验条件下,温度区间的温差越大,对胶浆性能的影响越大;在温湿耦合循环后,SBS改性沥青胶浆的亚砜基指数增大,丁二烯指数下降。

微藻生物油对橡胶/SBS改性沥青性能的影响

为了改善橡胶粉与基质沥青的相容性,采用微藻生物油(MB)对橡胶粉进行改性,并与质量分数为5%的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)复合制备了改性沥青;通过红外光谱和扫描电子显微镜,分析了橡胶粉改性前后的变化;采用黏度、荧光、相分离测试,分析了改性前后橡胶在沥青中的分散性;通过动态剪切流变和多重应力蠕变恢复试验,分析了改性沥青的力学性能和耐老化性能。结果表明,MB的掺入提高混合体系中轻组分占比,促进胶粉(CR)在沥青中的溶胀发育,提高了改性沥青的贮藏稳定性、黏弹性和抗车辙性。

我国SBS的供需现状及发展前景分析

随着多套新建或者扩建装置的建成投产,我国苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)的生产能力稳步增长。2023年,我国SBS的生产能力达到161.5万t,表观消费量为91.5万t,预计2028年生产能力和消费量将分别达到200万和100万t。我国SBS产能过剩,市场竞争将更加激烈。今后应该慎重新建或者扩建产能,而是着力于完善现有生产技术,加快新产品和新技术的研究,不断提高产品质量,降低生产成本,在满足国内需求的同时积极开拓国外市场。

EC130温拌剂对SBS改性沥青高温性能及抗疲劳性能的影响

作为制备沸石发泡沥青的发泡剂,EC130温拌剂释放的发泡水和残留的沸石矿物对沥青的性能有着不同的影响.为研究EC130温拌剂对SBS改性沥青高温性能和抗疲劳性能的影响,采用石灰岩矿粉、EC130沸石矿物和EC130温拌剂等3种添加物,设计了以添加物掺量为变量的单因素试验.以石灰岩矿粉为参照对象,通过温度扫描试验、多重应力蠕变恢复试验和线性振幅扫描试验,分析了EC130沸石矿物和EC130温拌剂释放的发泡水对SBS改性沥青高温性能和抗疲劳性能的影响.结果表明:同石灰岩矿粉一样,沸石发泡沥青中的EC130沸石矿物使沥青弹性增大、黏性减小,有利于抗车辙性能的提升,但不利于抗疲劳性能;沸石发泡沥青中的发泡水使其黏性增大、弹性减小,有利于抗疲劳性能的提升,但不利于抗车辙性能.

Aspha-Min沸石对SBS改性沥青-填料交互作用的影响

沸石作为制备泡沫沥青温拌混合料的发泡剂,其释放的沸石水和残留的沸石矿物对沥青-填料交互作用有着不同影响.通过流变学试验,研究了沸石、沸石矿物和沸石水对SBS改性沥青及其胶浆流变特性的影响.试验发现,在沥青或胶浆中添加沸石或沸石矿物可使其弹性增大,且随其掺量的增加而增大,沸石水则与之相反.进一步,利用基于流变特性的交互作用评价指标[η]、Palierne-C-G*和Luis Ibrarra-A-δ,研究了沸石、沸石矿物和沸石水对SBS改性沥青-填料交互作用的影响.研究表明,胶浆中添加沸石或沸石矿物可使沥青-填料交互作用增大,且随其掺量的增加而增大,沸石水则与之相反.

高掺量胶粉/SBS改性沥青及其混合料的路用性能

为了提高废旧轮胎利用率,降低沥青生产成本,发挥胶粉和SBS两种改性沥青的优势,通过优化制备工艺和材料掺量,研究沥青的三大指标、黏度、弹性恢复、储存稳定性,确定了胶粉/SBS复合改性沥青的胶粉最佳掺量为42%,裂解剂的最佳掺量为1.5%。以制备的高掺量复合改性沥青混合料为主要研究对象,其他5种沥青混合料为对照组,包括基质沥青混合料、3%SBS改性沥青混合料、21%普通掺量的胶粉改性沥青混合料、42%高掺量胶粉改性沥青混合料以及21%胶粉+3%SBS普通掺量复合改性沥青混合料,通过车辙试验、低温小梁弯曲试验等分析各个改性沥青混合料的性能。结果表明,比起其他5种沥青混合料,高掺量胶粉/SBS复合改性沥青混合料有优异的高温抗车辙、低温抗开裂和水稳定性,为进一步研究胶粉/SBS改性沥青的应用起到了推广作用。

氧化石墨烯对SBS改性沥青流变及抗老化性能的影响研究

为研究氧化石墨烯用量对于SBS改性沥青性能的影响,采用三大指标和存储稳定性试验分析复合改性沥青的常规性能,并利用动态剪切流变仪和低温小梁弯曲流变仪分析复合改性沥青的高温和低温流变性能,最后采用短期老化和长期老化评价其耐老化性能。试验结果表明,掺入GO可改善SBS改性沥青的黏稠性、温度敏感性和低温延展性,并提高其储存稳定性;在相同温度下,掺入一定量GO可明显增强其高温抗变形和抗车辙能力,但同时降低了低温应力松弛能力和抗开裂能力;无论短期老化还是长期老化,掺入GO后均可以降低SBS改性沥青的老化程度,改善其耐老化性能。综合改善效果和经济性,其GO用量建议不高于0.5%。

高原高海拔地区SBS改性沥青混合料耐久性研究进展

综述了高原地区典型气候条件(冻融、盐蚀、强紫外线等环境因素及其耦合作用)对SBS改性沥青的损伤机制,探讨了高原特殊气候条件下SBS改性沥青耐久性提升手段。结果表明,SBS改性沥青耐久性高于基质沥青,然而SBS改性沥青在高原地区的耐久性仍存在局限性。通过对现有研究总结发现,聚烯烃弹性体(POE)及橡胶颗粒(CR)应用可有效改善沥青混合料耐久性,有利于提高SBS改性沥青在高原地区适用性。

SBR与生物油恢复老化SBS改性沥青性能及机理研究

【目的】苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-butadiene-styrene block copolymer,SBS)改性沥青老化后存在基质沥青硬化、脆化及SBS聚合物有所降解的问题,用传统再生方式难以有效恢复老化SBS改性沥青的性能。为有效恢复老化SBS改性沥青的路用性能,采用丁苯橡胶(styrene-butadiene rubber,SBR)与生物油对老化SBS改性沥青进行复合再生。【方法】首先,通过室内模拟老化试验制备得到了老化SBS改性沥青,采用高速剪切仪在老化SBS改性沥青中掺入SBR和生物油,得到复合再生沥青;然后,对再生后的沥青进行三大指标测试及高低温流变性能测试;最后,通过红外光谱、原子力显微镜和荧光显微镜试验探究SBR和生物油再生沥青的机理。【结果】SBR和生物油复掺后得到的再生沥青的综合性能更优,再生沥青的复数剪切模量G*随再生剂掺量的增加呈降低趋势。再生后沥青的刚度大幅减小,老化沥青的柔韧性得到恢复,应力耗散能力得到提升,脆性得到降低,低温性能得以显著改善。SBR和生物油复合再生可以补充老化SBS改性沥青的轻质组分,混掺SBR和生物油后沥青质和胶质的比例有所降低,轻质组分对蜂状结构的蜡结晶有抑制作用。再生沥青的荧光物质大幅增加,且分布更密集,老化SBS改性沥青的韧性和黏度得到显著恢复。【结论】恢复老化SBS改性沥青性能的SBR与生物油的推荐掺量分别为6%、5%。该研究为老化SBS改性沥青混合料的再生提供了理论依据。

直投式SBS改性沥青抗老化性能研究

直投式SBS改性沥青具有易于监管质量、成本低和污染小等优势,能够解决常规湿法SBS改性沥青的质量不稳定的问题,近年来逐渐被广泛应用。为此,对不同掺量下直投式改性沥青进行短期老化,通过对老化后的直投式改性沥青进行温度扫描试验、中温疲劳性能测试、低温流变性能测试及原子力显微镜测试,从宏观到微观尺度研究直投式SBS改性沥青的抗老化性能。宏观试验结果表明,直投式SBS改性沥青在短期老化后弹性成分增加,疲劳寿命增加。国路直投式SBS改性沥青在老化过程中存在二次发育现象。微观试验结果表明,短期老化后,常规湿法SBS改性沥青与辽河直投式SBS改性沥青由于4组分含量的变化及SBS的裂解导致粗糙度减小,国路直投式SBS改性沥青由于进一步溶胀发育导致其表面粗糙度增大,与宏观试验得到的结论一致。

环氧沥青和SBS改性沥青混合料的路用性能研究

对比分析了环氧沥青混合料试件(A)和SBS改性沥青混合料试件(B)的高温抗车辙性能、低温抗裂性能和水稳定性,并进行了动态模量的测试。结果表明,试件(A)的动稳定度要明显小于试件(B),但是都满足高温抗车撤试验的动稳定度要求(≥3000次/min),试件(B)的动稳定度相较试件(A)约提高50.44%。试件(A)的硬脆程度较试件(B)更高,低温抗裂性能要低于试件(B),但是2组试件的低温抗裂性都满足规范要求。试件(A)和试件(B)的TSR都满足沥青混合料试件对TSR的要求(≥80%),且前者具有更好的水稳定性。无论是试件(A)还是试件(B),其动态模量都会随着温度升高而呈现逐渐降低的趋势,但在相同温度和频率下,前者的动态模量都要高于后者。

SBS掺量及结构对改性沥青性能的影响分析

采用90~#基质沥青及3种不同结构的SBS共聚物混合制备SBS改性沥青,并进行了针入度、软化点、延度、黏度、荧光显微和流变性能测试。通过30~80℃温度扫描实验,分析了SBS改性沥青的复数剪切模量、相位角、车辙因子。结果表明,SBS空间网络结构在SBS掺量较少时无法体现出来,增加SBS的掺量和SBS的分子质量,可以提高改性沥青的高温稳定性、低温抗拉性、黏性、抗车辙性,降低温度敏感性;SBS的掺量增加至5%时,SBS在沥青中的结构更为密集,分布更为均匀。

SBS改性沥青相态粒径与发育温度及时间的关系

为研究SBS改性沥青相态粒径与发育温度及时间的关系,提高SBS改性沥青热储存稳定检测效率,对试验制备的不同种类SBS改性沥青进行荧光显微相态观测及性能检测,利用基于连通域标记算法的自主编译图像识别程序对荧光显微相态粒径进行量化确定。结果表明:SBS改性沥青的相态粒径与发育时间符合良好的线性关系,决定系数R_(2)高于0.96,时间、温度对相态粒径具有显著互补性;相态粒径对改性沥青离析试验结果具有重要影响,依据相态粒径范围将热储存稳定性划分为稳定、亚稳定及不稳定等3种状态,可以相态粒径代替离析指标作为快速表征SBS改性沥青热储存稳定状态的控制参数;以达到1.8、1.6μm相态粒径作为基准条件,建立关于发育温度、时间参数的线性回归方程,预测与实测值的绝对时间偏差基本控制在30 min内,相对偏差基本控制在10%内;以1.8、1.6μm等相态粒径确定SBS改性沥青生产发育温度及时间的方法,其改性沥青路用性能均衡、热储存稳定性良好。

脱硫胶粉复合SBS改性沥青的稳定化制备及其性能研究

胶粉改性沥青作为优良的沥青路面热熔型粘结剂虽已得到推广应用,但仍存在加工黏度高、储存稳定性差等问题。本研究以储存稳定性及流变性能为指标,采用低门尼高溶胶含量的脱硫胶粉,控制胶粉与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)复配比例,优化加工工艺,制备了稳定型脱硫胶粉复合SBS改性沥青。探究了其加工性能、高温抗变形能力、热稳定性及延展性。研究结果表明:(1)通过溶凝胶试验和计算发现,脱硫胶粉的溶胶含量大幅提升,可以有效改善胶粉与沥青间相容性。当脱硫胶粉复合SBS后,可以看出沥青的黏度大幅提升。从加工性能角度来说,需要合理地控制SBS的复合用量,以保证改性沥青的拌合流动性。(2)基于高温性能评价的试验结果,20%脱硫胶粉+2%SBS、25%脱硫胶粉+2%SBS组合均具有良好的高温性能。(3)通过离析试验测定了48h软化点差,分析了不同温度下车辙因子及相位角变化,基于脱硫胶粉改性沥青的储存稳定性考虑,推荐25%脱硫胶粉复配2%SBS的改性沥青方案。(4)从延展性出发,最终选择25%脱硫胶粉复配2%SBS的改性沥青方案。

超声辅助制备SBS改性沥青空化泡数值模拟与性能研究

超声空化效应可以促进沥青的改性,利用Fluent流体仿真软件,对熔融SBS改性沥青流体中超声空化泡进行数值模拟,分析了单个空化泡在膨胀-压缩一个周期内的形态变化以及整个流体域的压强变化,从而计算出单个泡压缩或溃灭时产生的瞬时的高温高压环境以及释放的能量。同时结合超声辅助制备SBS改性沥青实验,通过常规性能的测试,说明超声能提高其高低温性能;离析实验以及荧光显微图像说明超声能细化SBS颗粒,改善SBS颗粒在沥青体系的分散效果;老化后的黏度变化和老化前后的FTIR说明了超声工艺可以提升改性沥青的抗老化性能。

高掺量胶粉-SBS复合改性沥青的高温流变性能

为了研究高掺量胶粉-SBS复合改性对基质沥青高温流变性能的影响,以高掺量胶粉-SBS复合改性沥青为主要研究对象,首先通过三大指标和布氏旋转黏度研究了高掺量胶粉-SBS复合改性沥青性能随胶粉掺量变化而变化的趋势;然后设计了6种试验方案,采用动态剪切流变仪探究了6种沥青的高温流变性能,并进行了比较详细的对比性研究。结果表明:高掺量胶粉-SBS复合改性沥青的高低温性能随着胶粉掺量的增加而增大,在胶粉掺量为42%时,可以同时满足良好的性能与施工要求;在高温流变性能试验中,与单一改性沥青相比,复合改性沥青的复数剪切模量(G*)、车辙因子(G*/sin(δ))、蠕变恢复率(R)得到明显提高,相位角(δ)和不可恢复蠕变柔量(Jnr)有一定程度的降低,具有更强的弹性性能、高温抗车辙能力、变形恢复能力和抗变形能力;随着胶粉掺量从21%增加到42%,胶粉-SBS复合改性沥青的弹性成分随之增多,变形恢复能力与抗变形能力更强,高温流变性能更好。