聚合物改性瀝青多相體系形成與穩(wěn)定的研究.pdf

1、改性瀝青的性質(zhì)主要受到溫度、剪切力、剪切時間等生產(chǎn)工藝參數(shù)的影響。本文將溶劑法、雙螺桿擠出機(母體法)、高速剪切機法、雙螺桿擠出機法(直接)四種制備改性瀝青的方法進行分析比較，結(jié)果表明溶劑法和雙螺桿擠出機(母體法)要高于高速剪切機和雙螺桿擠出機(直接)。但通過加入穩(wěn)定劑，利用雙螺桿擠出機法(直接)可以得到的改性瀝青性能與溶劑法和母體法制備的改性瀝青性能相同。母體法制備改性瀝青過程中母體濃度對于改性瀝青性質(zhì)影響不大，隨著剪切時間的增加，改

2、性瀝青的各方面性能都有所改善，隨著加工溫度的升高，改性瀝青的軟化點和延度都有所提高。 選取雙螺桿擠出機作為加工SBS改性瀝青的生產(chǎn)設(shè)備，通過改變生產(chǎn)過程中的加工溫度、剪切速率、加工時間等工藝條件，測定各條件下生產(chǎn)的改性瀝青的性質(zhì)，研究其變化規(guī)律。實驗結(jié)果表明，通過雙螺桿擠出機能夠?qū)⒏男詣┹^為均勻的分散在基質(zhì)瀝青中，使基質(zhì)瀝青的各方面性質(zhì)得到改善。在考察的雙螺桿擠出機三個操作條件中，對產(chǎn)品性質(zhì)影響最大的是剪切時間和剪切速率。隨剪切

3、時間和剪切速率的增加，軟化點上升，延度增加，針入度降低。加工溫度在130℃到180℃之間時對產(chǎn)品性能的影響相對較小。 本文在聚合物改性瀝青多相體系性能研究方面主要研究了兩種組分不同的基質(zhì)瀝青和兩類聚合物改性劑。兩種基質(zhì)瀝青是指四組分含量差別較大。兩類聚合物改性劑包括熱塑性彈性體，即兩種結(jié)構(gòu)的聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)和樹脂類改性劑如低密度聚乙烯和改性聚乙烯。改性聚乙烯主要是馬來酸酐接枝低密度聚乙烯(MAH-g-LDPE)

4、和甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝低密度聚乙烯(GMA-g-LDPE)。 本文主要通過改變基質(zhì)瀝青種類、SBS的種類、SBS的添加量，制備不同的改性瀝青樣品，分析和表征改性瀝青樣品的性質(zhì)來研究熱塑性彈性體SBS改性瀝青性能變化規(guī)律。實驗結(jié)果表明兩種基質(zhì)瀝青經(jīng)SBS改性后，軟化點升高，針入度下降，延度先升高后降低。R-SBS改性瀝青的軟化點、延度高于L-SBS改性瀝青的軟化點、延度。當SBS含量較低時，加入穩(wěn)定劑可以使SBS改性瀝青高溫穩(wěn)

5、定性合格，穩(wěn)定劑加入量在0.6％-0.8％改性瀝青性能比較好。 熒光顯微鏡微觀形貌分析發(fā)現(xiàn)雙螺桿擠出機的強剪切作用使SBS以細小顆粒狀均勻分散于改性瀝青中，形成以SBS為分散相、瀝青為連續(xù)相的多相體系。紅外光譜顯示SBS在穩(wěn)定劑的存在下，有少量的聚合物大分子發(fā)生斷裂，產(chǎn)生大分子自由基，從而與瀝青發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。本文以雙螺桿擠出機為加工設(shè)備分別研究了物理方法和化學(xué)方法改性瀝青的性能變化。紅外光譜顯示低密度聚乙烯與瀝青屬于物理溶漲。而

6、改性低密度聚乙烯(如馬來酸酐接枝低密度聚乙烯、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝低密度聚乙烯)改性基質(zhì)瀝青的紅外光譜顯示GMA所含的906cm-1有環(huán)氧基吸收峰消失，說明GMA-g-LDPE的環(huán)氧基團與瀝青中的官能團發(fā)生了反應(yīng)。MAH-g-LDPE改性瀝青體系中羧酸酐的特征吸收峰消失，說明MAH-g-LDPE分子中羧酸酐與瀝青中的官能團發(fā)生了反應(yīng)。與LDPE物理方法改性瀝青相比，GMA-g-LDPE和MAH-g-LDPE通過官能團與瀝青中官能團發(fā)

7、生反應(yīng)，形成化學(xué)鍵，為化學(xué)方法改性瀝青。與物理方法制備的改性瀝青相比，GMA-g-LDPE、MAH-g-LDPE化學(xué)法改性瀝青能夠大幅度提高基質(zhì)瀝青的軟化點，降低了基質(zhì)瀝青的溫度敏感性。MAH-g-LDPE和LDPE改性瀝青的低溫延度較低，而GMA-g-LDPE改性瀝青的延度有所提高。 軟化點和動態(tài)剪切流變測試中高溫抗車轍性能能夠證明基質(zhì)瀝青經(jīng)過化學(xué)方法改性后其高溫性能得到大幅度提高，同時溫度敏感度降低。改性LDPE含量高時瀝青

8、質(zhì)含量高的瀝青經(jīng)改性后軟化點升高明顯。低溫延度和彎曲蠕變試驗實驗結(jié)果表明GMA-g-LDPE改性瀝青的低溫性能沒有降低而且略有提高。LDPE和MAH-LDPE改性瀝青的低溫性能有所降低。GMA-g-LDPE改性瀝青的高溫儲存穩(wěn)定性較好。熒光顯微鏡微觀形貌分析發(fā)現(xiàn)MAH-g-LDPE改性瀝青和LDPE改性瀝青的顆粒大小不均勻，聚合物與瀝青界面明顯，而且MAH-g-LDPE改性瀝青體系中出現(xiàn)比較大的顆粒并且形成連續(xù)相，表明MAH-g-LDP