新型橡杜复合改性沥青的制备参数研究

为改善橡胶沥青的高温性能和储存稳定性能,基于具有橡塑二重性的可再生资源——杜仲胶对橡胶沥青的改性增强机理,以沥青常规性能试验和微观观测为手段,研究了杜仲胶与橡胶粉反应时间和温度、橡杜复合改性剂掺量对橡杜复合改性沥青(REMA)性能的影响,提出了最佳制备工艺。结果表明:杜仲胶能够显著改善橡胶沥青的性能,REMA具有很好的施工和易性和储存稳定性;改性剂掺量对REMA的性能有显著的影响,杜仲胶和橡胶粉反应时间对REMA影响较大,杜仲胶和橡胶粉反应温度对REMA影响较小。结合宏观性能试验结果和微观检测分析,制备REMA的最佳工艺参数为:杜仲胶和橡胶粉反应时间为1.0~1.5 h,杜仲胶和橡胶粉反应温度为170~180℃,橡杜复合改性剂掺量为基质沥青质量的20%~25%。

硫化杜仲胶改性沥青的微观结构及热解过程分析

以天然植物基杜仲胶(EUG)为原料,制备了硫化杜仲胶改性沥青(VEUGMA),并对其微观结构和热解过程进行了研究.结果表明:与基质沥青相比,VEUGMA具有更小的针入度、更高的软化点、更大的延度和黏度,以及较好的高温抗变形和低温抗裂能力;与基质沥青相比,VEUGMA蜂型结构数量更多且尺寸更小,均方根粗糙度更小,黏附力更大,热解温度更高,以及CO_(2)和CO释放量更小;在基质沥青中加入6%EUG和3.5%硫磺(以EUG质量计)取得的改性效果最佳.

基于密炼接枝工艺的杜仲胶改性橡胶沥青效果分析

杜仲胶(Eucommia ulmoides gum,EUG)为中国产特有的一种天然橡胶,具有可硫化或者接枝的双键结构。为解决橡胶沥青中胶粉与沥青相容性不足从而导致施工和易性差的问题,采用接枝工艺在杜仲胶与胶粉、沥青之间建立紧密化学链接是有效的技术手段,但限于溶剂接枝工艺复杂不利于工业化生产的现状,提出在密炼机中将接枝物与杜仲胶通过高温密炼的方式将其接枝改性。为了验证密炼接枝能否达到溶剂接枝的改性效果,开展普通胶粉、密炼杜仲胶改性胶粉、溶剂接枝杜仲胶改性胶粉和密炼接枝改性胶粉4种胶粉对沥青的改性试验,通过常规与美国公路战略研究计划(Strategic Highway Research Program,SHRP)的沥青宏观试验方法和红外光谱、荧光显微镜和扫描电镜等微观观测方法进行了测试,分析了不同杜仲胶接枝方法对橡胶粉的影响。试验结果表明:高温密炼可以使橡胶粉产生脱硫和杜仲胶硫化等化学反应,从而改性橡胶沥青性能;并且能使小官能团在高温和机械作用下接枝到杜仲胶上,与橡胶粉混合后使其具有更高的化学活性,能与沥青建立更为有效的化学联系;杜仲胶无论密炼还是溶剂接枝均能与橡胶粉和基质沥青产生交联反应、构建交联网络,使沥青内部形成稳固的空间交联结构,显著提升橡胶沥青的施工和易性和体系稳定性。

杜仲胶/聚乳酸形状记忆热塑性硫化胶的制备及性能

将生物基高分子材料杜仲胶(EUG)和聚乳酸(PLA)通过动态硫化技术制备了具有形状记忆性能的热塑性硫化胶(EUG/PLA TPV)。通过扫描电子显微镜、差示扫描量热、动态力学和力学性能测试及热机械循环分析等手段分别考察了EUG/PLA TPV的微观形貌、相容性、热性能、动态力学和力学性能及形状记忆性能。结果表明,增容剂腰果酚有效改善了EUG相与PLA相之间的相容性,从而提高了EUG/PLA TPV的力学性能。当橡塑质量比为5/5时,拉伸强度为10.5 MPa,扯断伸长率达到286%,是纯PLA的约48倍。EUG/PLA TPV具备特殊的双连续相结构,可以赋予其良好的形状记忆性能,形状固定率最高达到93%左右,形状回复率最高达到98%左右。

接枝杜仲胶改性沥青路用性能

为了进一步完善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,在天然高分子材料杜仲胶上接枝能与沥青氮基反应的官能团马来酸酐,形成一种新的天然沥青改性剂接枝杜仲胶.分析了接枝杜仲胶的生成方法与改性沥青的机理,根据杜仲胶接枝产物的红外光谱,确定了接枝产物的物理表征.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改性沥青后能提高其高温和抗老化性能,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.

杜仲胶与沥青共混性能试验

目前国内外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,有必要找到天然可再生且性能良好、价格适宜的新型改性剂。在介绍杜仲胶硫化过程及硫化杜仲胶物理力学性能、良好的工程特性和工程应用前景的基础上,提出了将天然橡胶——杜仲胶作为改性剂与沥青共混后用作公路路面材料的新途径。进行了红外光谱和扫描电镜分析和沥青基本指标试验。试验结果表明,杜仲胶可以改善沥青低温性能,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可行性。

接枝杜仲胶增容机理及与SBS改性沥青共混试验

为了改变目前SBS(styrene-butad iene-styrene)改性沥青常用增容剂大多为合成高分子材料的现状,在天然高分子材料杜仲胶上接枝能与沥青氮基反应的官能团——马来酸酐,形成一种新的增容剂——接枝杜仲胶。分析了接枝杜仲胶的生成方法与增容SBS改性沥青的机理,根据杜仲胶接枝产物的红外光谱,确定了接枝产物的物理表征,并对2种品质不同的沥青加入接枝杜仲胶进行高低温和流变性能试验。试验结果表明,SBS改性沥青性能得到提高。验证了接枝杜仲胶是一种性能良好的SBS改性沥青增容剂,并且作为天然材料有着合成材料无法比拟的资源再生优势。

杜仲胶改性橡胶粉的混炼制备温度与时间参数分析

为克服橡胶沥青黏度高和储存稳定性差等缺陷,基于杜仲胶的硫化特性,设定杜仲胶质量为橡胶粉质量的10%时,使用转矩流变仪分别制备出130、150、170℃下混炼2、5、15、30 min的杜仲胶与橡胶粉复合改性剂.通过沥青旋转黏度试验、聚合物改性沥青离析试验、荧光显微镜和扫描电子显微镜观测分别从宏观和微观层面研究改性剂的最佳混炼时间和温度,验证了杜仲胶对胶粉及橡胶沥青的改性效果.试验结果表明:杜仲胶与橡胶粉相容性良好,其混炼过程以物理反应为主,两者混炼可以提前让橡胶粉脱硫,并使杜仲胶硫化;杜仲胶改变了橡胶粉单独改性基质沥青过度溶胀的现象,明显改善了橡胶沥青的黏性和储存稳定性;170℃下混炼2 min可得到性能最佳的杜仲胶改性橡胶粉.

杜仲胶研究进展及发展前景

本文介绍了杜仲胶发展简史及其基础研究和应用开发取得的新进展。指出：高弹性杜仲胶的诞生，杜仲胶硫化过程三阶段及与之对应的三类不同材料的发现，杜仲胶材料工程学的形成及“橡－塑统一材料谱”概念的提出，把杜仲胶的研究及开发带到了一个新阶段，进而推动了系列功能材料的开发。最后讨论了以杜仲胶为中心的杜仲资源综合利用的前景。

天然杜仲橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶的性能与微观形貌

通过双螺杆挤出机制备了天然杜仲橡胶(EUG)/聚丙烯(PP)热塑性硫化胶(TPV),考察了EUG用量对TPV物理机械性能、冲击强度、耐溶剂性能、耐热稳定性与结晶性能的影响,并表征了TPV的微观形貌。结果表明,随着EUG用量的增加,EUG/PP TPV的拉伸强度、扯断伸长率和邵尔D硬度逐渐下降,冲击强度逐渐增大,耐溶剂性能先提高后略有下降,耐热稳定性提高,结晶度先增大后减小,综合考虑,当EUG用量为60份时可制得综合性能较佳的TPV;随着EUG用量的增加,PP球晶完整性下降,存在无定形区,TPV接近均相体系。

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。

基于杜仲胶热塑性硫化胶的制备及性能表征

采用动态硫化工艺,将天然杜仲胶(EUG)与聚烯烃弹性体(POE)共混制备杜仲胶(EUG)和聚烯烃弹性体(POE)共混型热塑性硫化胶(TPV).根据不同加工工艺对EUG/POE TPV力学性能和结晶性能的影响确定最佳工艺.利用拉力试验机、邵氏硬度计、示差扫描量热法(DSC)和动态热机械分析(DMA)等表征方法系统地研究不同硫化体系对TPV结晶行为、物理机械性能和动态力学性能的影响.结果表明:采用工艺3,即将EUG和配合剂及硫化剂先在60℃的开炼机上混匀制成母胶,然后再与POE在转矩流变仪中进行动态硫化所制备的TPV的力学性能最佳,拉伸强度达到8. 8 MPa,300%定伸应力4. 4 MPa,拉伸永久变形为56%.当选用过氧化物(过氧化二异丙苯DCP)硫化体系时,TPV的性能最佳,拉伸强度可达11. 5 MPa,300%定伸应力提高到7. 3M Pa,拉伸永久变形降至48%.根据力学性能的变化和DSC、DMA曲线分析得到DCP作为交联剂时,POE连续相也发生了交联,且仍具有可重复加工性和较好的热稳定性能.

杜仲胶/硫磺对橡胶粉改性沥青与混合料性能的影响研究

基于橡胶粉改性沥青的针入度指标和流变性能体系指标,分析了杜仲胶和硫磺掺量对橡胶粉改性沥青性能的影响,通过室内试验分析杜仲胶与硫磺复合改性橡胶沥青混合料的路用性能和耐久性。结果表明,掺加杜仲胶可显著提高橡胶粉改性沥青的高低温性能、弹性恢复性能、抗永久变形性能,增大抗车辙因子和疲劳因子,降低劲度模量、增大蠕变斜率。复合掺加杜仲胶和硫磺改善了橡胶粉改性沥青的热存储稳定性,可实现橡胶沥青的工厂定制化生产和远距离运输。杜仲胶与硫磺复合改性橡胶沥青混合料具有优异的路用性能和抗疲劳性能,杜仲胶和硫磺的最佳掺量分别为4%~6%、0.5%。

杜仲胶改性橡胶粉的最佳掺量及效果分析

为提高橡胶沥青的工程使用性能,基于国产天然橡胶——杜仲胶的双键结构可被硫化的特性,采用高温混炼工艺按照不同的杜仲胶掺量对橡胶粉进行改性,以沥青旋转黏度试验、聚合物改性沥青离析试验、PG分级试验和荧光显微镜观测为技术手段研究了杜仲胶掺量对橡胶粉改性效果的影响。结果表明:采用高温混炼工艺能够有效促进杜仲胶对橡胶粉的改性进程,同时也能使橡胶粉适度地脱硫与降解;杜仲胶掺量的变化会影响其对橡胶粉的改性效果,当杜仲胶掺量为橡胶粉质量的10%时,杜仲胶能够发挥最佳的改性作用;复合改性沥青具有低黏度特性,其储存稳定性显著优于普通橡胶沥青,并且具有优良的高温性能。

杜仲胶与沥青共混改性形态研究

通过与沥青初步的共混试验,发现杜仲胶生胶对沥青的改善效果有限,必须采取其他的形态来改性沥青,硫化胶就是其中之一。硫化胶与沥青这种高聚物混合材料共混后,对沥青的性质会产生一定的影响。

杜仲胶与SBS改性沥青共混试验研究

SBS因存在与沥青相容性的问题,并不能对所有沥青起到很好的改性效果。而构建SBS与沥青反应渠道,增加反应界面,从而改善与沥青相容性,是提高SBS改性沥青性能的有效手段。天然高分子材料杜仲胶具有与SBS相类似的橡塑二重性,与SBS能很好地相容。同时采用溶剂接枝的方法,在杜仲胶上接枝能与沥青氮基反应的官能团马来酸酐,从而形成了符合SBS增容剂要求的接枝杜仲胶。通过对两种品质不同的沥青进行高低温和流变性能试验,进一步验证了接枝杜仲胶是一种性能良好的SBS改性沥青增容剂。

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。

杜仲橡胶-丁苯橡胶复合体系的共硫化及其动静态力学性能

将杜仲橡胶(EUG)与丁苯橡胶(SBR)共混,制备了EUG-SBR橡胶复合材料。通过剥离实验和拉伸实验表征其共硫化的情况;通过拉伸实验,SEM、DMA和XRD研究了EUG含量对复合材料动静态性能的影响。结果表明,硫化体系:促进剂N,N-二环己基-2-苯并噻唑磺酰胺(DZ)的质量比为1.0%(以EUG-SBR的质量为基准,下同)、促进剂二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)0.1%、硫磺1.5%可以使两种橡胶达到更好的共硫化,剥离强度达到4.2 kN/m,EUG-SBR(EUG∶SBR质量比为70∶30)复合材料的拉伸强度达到6.3 MPa。复合材料中的EUG晶区主要以β晶型存在,随着EUG含量增多,复合材料的结晶度和熔融温度明显提高。EUG相的引入会使复合材料的损耗因子峰值tanδ_(max)下降,同时大幅提高复合材料的储能模量,在10℃时EUG-SBR复合材料的储能模量会从质量比5%EUG时的3.0×10^(6) Pa提高到35%EUG时的1.7×10^(7) Pa。同时晶区的存在起到物理交联点的作用,提升复合材料的拉伸强度和定伸应力。

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。