嵌段共聚物SBS／SIS的接枝改性研究

以SBS和SIS为基材,采用不同橡胶胶种、丙烯酸及其酯类单体进行接枝共聚合成胶粘剂。研究了 CSM(氯磺化聚乙烯)、A-90(氯丁橡胶)、NR(丁腈)等橡胶胶种对SBS／SIS与AA／BA／MMA／GDMA进行化学改性的影响,同时还探讨了N-MAM(N-羟甲基丙烯酰胺)、GDMA(二甲基丙烯酸乙二醇酯)、TMPTMA(三羟甲基丙烷甲基丙烯酸酯)、MAH(顺丁烯二酸酐)、VAc(醋酸乙烯)等单体对SBS／SIS、丁腈橡胶、氯丁橡胶为接枝母体进行化学改性的效果。结果表明:以SBS／SIS为基材,以氯丁橡胶(A-90)为接枝母体,用AA／BA／ MMA／环氧丙烯酸酯／MAH／N-MAM／GDMA／TMPTMA／VAc混合单体进行接枝改性制得的胶粘剂对极性材料帆布的粘附力较强;以SBS／SIS为复合基材,以丁腈橡胶为接枝母体,用AA／BA／MMA／TMPTMA混合单体接枝改性制得的胶粘剂对非极性材料PP片的粘接强度较高。

PLA/SBS/S-MA共聚物共混体系的结晶行为

以苯乙烯–丙烯酸甲酯无规共聚物(S-MA)为增容剂,采用熔融共混法制备了聚苯乙烯–聚丁二烯–聚苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)填充改性聚乳酸(PLA)共混体系。使用扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)研究了增容剂对PLA/SBS共混体系中分散相形貌、基体结晶行为、球晶的成核与生长等的影响。SEM结果表明,在PLA/SBS中加入S-MA后,有效地减小了分散相尺寸,显著地提高了PLA和SBS的界面相容性;DSC和POM结果显示,SBS对PLA的结晶具有异相成核作用和增塑效应,在不同降温速率过程中,共混物中PLA的结晶度均达到了纯PLA的5倍以上;加入S-MA后,其提高了共混物的相容性,共混物中PLA的结晶度有一定程度下降,但是仍显著高于纯PLA。上述研究结果证明了S-MA能对PLA/SBS共混体系进行有效的增容,在实现了对PLA基体进行增韧的同时,提高了结晶度。

ESBS嵌段共聚物的制备及反应机理研究

利用甲酸和过氧化氢原位生成的过氧甲酸对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)嵌段共聚物进行环氧化,制备了环氧化SBS(ESBS)。采用FT-IR、GPC、TGA和MFR对ESBS进行了表征,分析了环氧化反应机理。结果表明,在环氧化反应过程中,SBS分子链上聚丁二烯链段1,4-结构中C=C双键的反应活性要大于1,2-结构中C=C双键的反应活性。当反应时间较长时,ESBS会发生环氧基开环副反应。在SBS的环氧化反应初期,会有部分分子链发生断裂生成小分子产物,反应后期会发生环氧基或C=C双键引发的分子间偶联反应,容易形成交联不溶物。

SBS相对分子质量对改性沥青性能影响分析

为明确不同相对分子质量的星型与线型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene butadiene styrene block polymer,SBS)对基质沥青改性后性能的影响,通过内掺法(5%掺量)制备不同相对分子质量的改性沥青。结果表明:SBS的添加对于提高沥青性能具有明显的促进作用,主要是针入度、软化点和延度3项关键指标的提升,以及高温流变性能的增强。同时,不同相对分子质量的SBS对改性沥青的性能提升存在差异,一定范围内,相对分子质量更高的SBS表现出更好的性能提升效果。可见,针对不同需求的道路工程,选择合适的SBS相对分子质量对于优化沥青材料性能,提高道路工程的质量和耐久性具有重要指导意义。

SBS改性沥青的阶段性老化特征与机理

采用荧光显微镜、红外光谱和凝胶色谱等微观试验,分析苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青老化过程中的微观相态结构、沥青相的吸氧程度及分子尺寸构成的变化情况.试验与分析结果表明,SBS改性沥青存在着2个明显的老化阶段:第1阶段,沥青吸氧速率较低、小分子比例基本不变,SBS颗粒尺寸逐渐减小并最终发生凝聚、离析,导致SBS改性沥青的韧性逐渐下降,直至完全丧失;第2阶段,沥青吸氧速率显著增大、小分子比例减少,由于SBS降解后苯乙烯仍起到改性作用,使沥青稠度增大,从而沥青软化点呈上升趋势.

双单体溶液法接枝改性SBS的研究

采用马来酸酐(MAH)和苯乙烯(St)作为接枝单体,通过溶液聚合法进行了苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)的接枝改性研究。主要讨论了反应温度、反应时间、马来酸酐和苯乙烯用量、引发剂用量对接枝率的影响。得到最佳反应条件为mSBS∶mMAH∶mSt=10∶1∶1,BPO用量为2%(相对SBS、MAH和St总量的质量分数),反应温度85℃,反应时间3h;并用红外光谱和接触角仪对接枝物进行了表征,结果表明,MAH被成功接枝在SBS链上,且接触角随着接枝率的升高而减小。

PE和SBS复合改性沥青混合料路用性能

以AH 70号沥青作为基质沥青,选用聚乙烯(PE)添加剂和聚苯乙烯-丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物(SBS)作为改性剂制备高模量沥青和高模量沥青混合料,通过车辙试验、动态蠕变试验、浸水马歇尔试验和低温小梁弯曲试验等室内试验,测试和评价沥青混合料的路用性能,并分析PE和SBS改性剂对混合料性能的影响。研究结果表明:PE和SBS复合改性后,沥青混合料的高温性能、力学性能和抗水损害能力有较大提高,而低温性能和抗疲劳性能有所降低;随着SBS和PE掺加量的增加,其对混合料路用性能的影响逐渐减弱,在实际应用中,PE和SBS适宜的总掺加量质量分数为10.0%(5.5%PE+4.5%SBS)。

共聚物组成对线形苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物粘弹弛豫与相形态的影响

研究了不同组成的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)的相形态与粘弹弛豫.用透射电子显微镜(TEM)表征了SBS的形态,结果显示,几种SBS均呈层状结构,随着苯乙烯含量的降低,聚苯乙烯(PS)相的尺寸稍有减小,而聚丁二烯(PB)相尺寸明显增大.用动态流变学方法考察了不同温度下SBS嵌段大分子的弛豫行为,结果表明,苯乙烯含量减少,PS相玻璃化转变和有序-无序转变温度均降低;苯乙烯含量少的,在有序-无序转变过程中呈现出高且宽的损耗峰,表明有序-无序转变过程中能量的耗散主要由两相溶合时分子链间的内摩擦所决定,分子链越长,内摩擦越大,能量耗散越大.

SBS/PU复合改性沥青混合料性能试验研究

【目的】研究苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-butadiene-styrene block copolymer,SBS)与聚氨酯(polyurethane,PU)复合改性沥青混合料的路用性能。【方法】采用2.0%SBS与不同掺量(4.0%、6.0%、8.0%)的PU制备复合改性沥青,并使用这种改性沥青制备密级配沥青混合料AC-13,通过开展马歇尔试验、车辙试验、低温弯曲蠕变试验评价沥青混合料的高温抗车辙、低温抗裂、水稳定性,同时制备4.0%SBS改性沥青混合料和6.0%PU改性沥青混合料作为对照组。【结果】SBS/PU复合改性沥青混合料能够满足沥青路面的路用性能要求。其中,2.0%SBS+6.0%PU复合改性沥青混合料的动稳定度较基质沥青混合料、4.0%SBS改性沥青混合料、6.0%PU改性沥青混合料的分别提升144%、19%、52%,SBS/PU复合改性沥青混合料的高温稳定性较对照组有所提升,水稳定性与对照组相当,低温性能的改善效果不明显。【结论】综合考虑改性效果和经济性,SBS/PU复合改性沥青混合料的最佳掺量为2.0%SBS+6.0%PU。

HDPE/SBS共混体系流变性质的研究

根据实验得到的HDPE,SBS及HDPE/SBS共混体系的流变曲线,讨论了不同共混方式(直接掺和法、母粒稀释法、两阶共混法)对共混体系流变性质的影响和不同SBS含量对共混体系流变性质的影响。此外,还从理论上做了初步解释。

SBS增韧石蜡/增塑剂共混相容性的分子动力学模拟

增韧石蜡应用于高聚物粘结炸药(PBX)可提高其力学性能,设计了四种增韧石蜡与增塑剂的配方,建立了增韧石蜡(Wax)与邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、癸二酸二辛酯(DOS)、硝化甘油(NG)和乙酰基柠檬酸三丁酯(ATBC)的共混模型,采用分子动力学方法模拟研究了增韧石蜡与增塑剂的相容性以及共混体系中分子间相互作用的本质。结果表明,通过溶度参数、可混合性模拟、结合能以及分子间径向分布函数四个判据可综合评价苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)增韧石蜡与增塑剂的相容性。其中溶度参数模拟值与实验值的相对误差在3%以内;可混合性模拟可以快速预判两种物质之间的相容性;ATBC与SBS增韧石蜡的结合能最大,为2.7 k J·g^(-1);SBS增韧石蜡与增塑剂之间相互作用的本质是范德华力和静电力,以范德华力为主。3种增塑剂与SBS增韧石蜡的相容性优劣次序为ATBC>DOS>DBP,NG与SBS增韧石蜡不相容。

SBS改性沥青低温流变性与原材料性能相关性研究

为揭示原材料与改性沥青劲度模量(S)、蠕变速率(m)的相关性,本实验选用五种基质沥青、五种SBS改性剂及五种改性剂掺量,设计L_(25)(5~3)正交试验,测试改性沥青在-18℃下的S和m值,研究原材料对二者的影响程度与影响规律。并使用灰色关联系数分析改性沥青S和m值与原材料性能参数之间的相关性。结果表明:基质沥青对SBS改性沥青的低温性能影响最显著,改性剂类型次之,改性剂掺量对其影响最小。改性沥青劲度模量的排序与基质沥青完全相同,改性剂对沥青低温性能的改善效果差异较小。改性剂掺量为4.4%时,改性沥青的S较小、m最大。灰色关联度分析结果表明,基质沥青的S和m值、胶质与芳香分含量之和、改性剂的拉伸强度及拉伸应力等性能参数与改性沥青低温流变性能有较好的相关性。

基于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的柔性传感器的制备和性能

柔性传感器可将外界的机械信号转化为电信号输出,以记录变形、运动时的相关数据变化。相较于传统的刚性传感器,如金属传感器和半导体传感器,柔性传感器有着易于拉伸、易于多维度变形和高回复等优异性能,可被应用到人体肢体运动检测、蒸汽检测及机器人运行控制等,逐渐成为智能穿戴领域研究的热点。柔性传感器可通过聚合物与导电填料共混或进行表面涂覆整理制备,从而具有柔性、可拉伸性、可回复性以及优异的导电性能,使其能够根据外界刺激作出相应电信号响应。对近些年柔性传感器研究中涉及的聚合物基体及导电填料进行简介,对基于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(poly (styrene-butadiene-styrene),SBS)的柔性传感器的制备方法和性能等方面进行详细综述,最后对SBS柔性传感器面临的问题作出简单讨论。

I-D等级SBS改性沥青的工业应用

采用物理分散加化学改性技术,在中国石化茂名分公司10万吨/年的工业装置上探索了生产I-D等级改性沥青产品。结果表明:工艺配方D生产的I-D改性沥青产品部分指标远优于JT J036-98聚合物改性沥青产品技术指标的要求。研究进一步表明,要提高针入度指数(P I),改性剂苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)的加入量是关键,随着改性剂加入量的增加,改性沥青产品的粘度呈上升趋势,P I和延伸度则先增加后下降;而相容剂加入量则随改性剂加入量的不同,对改性沥青产品性能的影响呈现不同的变化规律。

特立尼达湖沥青/热塑性丁苯嵌段共聚物复合改性沥青混合料改性机理及性能

为弥补特立尼达湖沥青(Trinidad Lake asphalt,TLA)在某些性能方面的不足,考虑加入热塑性丁苯嵌段共聚物(styrene-butadiene-styrene,SBS)改性剂进行改善。首先,从微观及化学组成分析了TLA的改性机理。然后,对TLA和TLA/SBS复合改性沥青性能分别进行了测试,并对不同TLA掺量下的TLA/SBS沥青混合料进行了动稳定度、稳定度、水稳性、低温抗裂性、抗疲劳、动态模量等指标的试验。结果表明,复合改性显著地改善了基质沥青的软化点、延度、黏度指标,一般在45%以上;复合改性后的沥青混合料各项指标都得到了明显的提升,特别是高、低温稳定性、抗疲劳性能、动态模量提升幅度在13%~86%,具有良好的路用性能。最后,得出了沥青混合料中的SBS最佳掺量应为5%,TLA掺量为20%。

原位聚合法制备长玻纤增强SBS的研究

采用自制的金属模具，以真空导入辅助成型方法的把溶有丁二烯橡胶的苯乙烯溶液浸渍长波纤，加入引发荆后在模具中加热进行原位聚合，可得到长纤增强聚苯乙烯丁二烯橡胶共聚物（SBS）复合材料。研究了样条中玻纤含量、橡胶含量、引发剂用量及成型工艺温度对其力学性能的影响。结果表明，在合适的引发剂用量下复合材料力学性能分别随玻璃纤维含量和成型温度的提高均有不同程度的提高，当玻纤的质量分数在50％左右时，力学性能基本达到最佳，冲击强度随着丁二烯橡胶含量的增加有一定程度的提高，但拉伸强度呈下降趋势。

高温干旱地区干法SBS配制高模量沥青混合料配合比设计研究

以吉布提T港口连接线项目为依托,在行业内首次基于干法SBS技术,对高模量沥青混合料的配合比设计及路用性能进行了深入研究。实验结果表明:采用干法SBS改性技术,60~70#中东Y国沥青,当SBS掺量为6.5%时,可以满足PG76-10技术要求;40~50#中东Y国沥青,当SBS掺量为4.0%时,可以满足PG76-10技术要求。在此基础上,所设计的沥青混合料满足高模量技术体系要求,可以为高温干旱地区高模量沥青混凝土的配合比设计提供参考。

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青储存稳定性评价指标的研究

以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)LG 501 S为改性剂,70#沥青为基质沥青,减三糠醛抽出油为相容剂,制备出SBS改性沥青,分别采用离析实验、动态剪切流变(DSR)实验、荧光显微镜考察了改性沥青储存稳定性评价指标。结果表明:随着改性剂掺入量的增大,改性沥青的软化点、离析软化点差及其平均值均增加,离析软化点平均值与软化点2条曲线所围成的面积增大;随着发育时间延长,改性沥青的车辙因子、离析率先增大后减小;随着改性剂掺入量增大,改性沥青的车辙因子、离析率增大;在改性剂掺入量为2%~4%(占基质沥青的质量分数)时,改性沥青离析率与离析软化点差的线性拟合性良好;增加改性剂的掺入量,SBS在沥青中的粒径及分布率变大。

胶粉/SBS复合改性沥青及其混合料性能试验研究

通过动态剪切流变试验(DSR)和弯曲蠕变劲度试验(BBR)研究了胶粉/SBS复合改性沥青的高低温流变性能,并在此基础上通过高低温、水稳定性和抗疲劳性能等一系列试验对复合改性沥青混合料的路用性能进行研究,并以4.5%SBS作为对照组。研究结果表明,胶粉/SBS能有效改善沥青的高温抗变形能力和低温应力松弛能力,综合沥青高低温流变性能及经济性,推荐了3%SBS+15%胶粉、2.5%SBS+18%胶粉、2%SBS+20%胶粉等3个组合方案;胶粉/SBS复合改性后明显提高了沥青混合料高温抗车辙性能、低温抗裂能力、抗水损害性能和抗疲劳性能,推荐最佳组合为2.5%SBS+18%胶粉。

硫磺SBS改性沥青流变性能及其混合料路用性能试验研究

对不同掺量的SBS和SEAM改性剂进行复掺并制备了复合改性沥青,同时对复合改性沥青的流变性能进行试验研究,然后利用高低温、水稳定性和抗疲劳性能试验验证了SBS/SEAM复合改性沥青混合料的路用性能。试验结果表明,与5%SBS相比,3.5%SBS+30%~40%SEAM的高温性能更佳,3.5%SBS+20%~40%SEAM改性沥青具有更好的低温性能;3.5%SBS+30%~40%SEAM改性沥青混合料的高温抗车辙能力和抗疲劳性能优于5%SBS,低温性能和水稳定性稍弱。综合考虑改性沥青及其混合料路用性能,推荐改性剂掺量为3.5%SBS+30%/40%SEAM。