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聚合物改性 专业: 高分子材料与工程 班级: 高分子材料与工程2班 姓名: 周继 学号: 聚合物改性路用沥青 摘　要 文中介绍了国外当前对沥青改性剂的分类及改性效果,对主要聚合物改性沥青的研究现状与成果作了综述,并介绍了当前聚合物改性沥青主要生产商及他们的产品性能,对不同聚合物改性剂的应用现状和前景进行了调查。 关键词 改性剂;聚合物;改性沥青　　 前言 沥青用作柔性路面的结合料已经有100多年历史了。然而,近20年来,由于交通密度,轴负荷和轮胎压力的增加以及缺乏合适的维修保养,用普通沥青的道路结构的损坏比人们预计的要快得多。损坏的主要表现形式是路面出现严重的车辙和龟裂以及道路表面层材料的损失。这些因素严重影响了沥青路面的性能和使用寿命。通过改进设计,使用性能优良的材料和更有成效的施工方法,可以大大改善道路的性能。但这其中沥青性能所产生的影响最大。交通荷载和环境条件的苛刻,要求使用高质量的沥青铺筑道路。为能使路面适应不断变化的气候状况及交通荷载的日益增加,要求使用高质量的沥青。有些使用场合,例如桥梁、飞机跑道和沥青砂浆表面处治等还需要使用特殊的粘合剂。以上这些例子提出了对沥青改性的客观要求。 聚合物改性沥青(PMB),通常简称为聚合物沥青,是将聚合物通过机械搅拌方法或化学反应方法混合到沥青中去得到的。聚合物改性沥青的性能取决于所使用的聚合物和沥青的性质,聚合物的含量和加工的工艺过程。 聚合物作为沥青的改性剂并非一件新鲜事。早在1823年,英国的软木塞制造者就取得了含有天然橡胶的结合料的专利。以后在第二次世界大战中,合成的聚合物开始与天然橡胶并用,同时加入到路用沥青中。最近,使用不同类型的合成聚合物作为沥青改性剂让许多国家越来越感兴趣。尽管在这面做了大量的试验研究,但是由于沥青本身是非常复杂的物质,沥青和聚合物之间的相互反应也很复杂,因此在聚合物改性沥青方面,有许多问题至今还没有搞清楚。 1 改性沥青的分类 在沥青的改性材料中,高分子聚合物是应用最广泛、研究最集中的一种。其他改性材料还有两大类:矿物质填料和添加剂。矿物质填料,如硅藻土、石灰、水泥、炭黑、硫磺、木质素、石棉和炭棉等,对沥青进行物理改性,可提高沥青抗磨耗性、内聚力和耐候性。添加剂,包括抗氧化剂和抗剥落剂,如有机酸皂、胺型或酚型抗氧化剂或阴、阳离子型或非离子型表面活性剂,可提高沥青粘附性、耐老化或抗氧化能力。聚合物改性沥青(PMA、PMB),按照改性剂的不同一般可分为3类:①热塑性橡胶类,即热塑性弹性体,主要是嵌段共聚物,如SBS、SIS、SE/BS,是目前世界上最为普遍使用的道路沥青改性剂,并以SBS最多;②橡胶类,如NR、SBR、CR、BR、IR、EP-DM、IIR、SIR及SR等,以胶乳形式使用,其中SBR应 用最为广泛;③树脂类,如EVA、PE、PVC、PP及PS。 2 聚合物改性剂的分类和性质 在改性剂中,应用和研究得最为广泛的主要是聚合物改性剂。采用聚合物改性沥青和混合料的原因有:①在低温时获得较软的混合料并减少开裂;②在高温时获得更硬的混合料并减少车辙;③降低施工时的粘度;④增加混合料的强度和稳定性;⑤提高混合料的抗磨耗性能。 一般说来,聚合物改性剂都能改善沥青的高温性能,对于聚合物能否改善低温性能及何种改性剂能够改善低温性能,则意见不一。一般认为,由于加入高聚物,因此可能采用更软的沥青来满足高温性能,而较软的沥青能够在低温下屈服和减少低温应力,同时有较大的破坏应变和更好的自我修复微小裂缝的能力,因此可以说高聚物能间接地改善低温性能。 有关文献则认为:高聚物及较软的结合料共同改善了路面低温性能。首先:通过采用较软的结合料提高了修复及应力松弛能力,从而减少路面开裂;更进一步:由于采用了较软结合料,使低温劲度降低,从而导致在路面内产生较低的应力及更高的破坏应变。此外,加入高聚物能在裂缝尖端耗费能量,从而大幅度提高破坏应变。高聚物也能提高结合料的体积屈服特点,从而可能提高温度应力的释放而减少路面内的破坏。 表1　沥青改性剂的分类及改性效果 从广义上说,表1中的弹性体、塑性体、橡胶粉及纤维都可称为聚合物改性剂。更广义是把抗剥落剂也列入聚合物改性剂。对于橡胶粉,由于其分子结构紧密,因此把它分散到沥青中很困难,必须在高温下与沥青混合才能使橡胶颗粒溶胀,这种方法称为湿法,干法则把橡胶粉当作集料加入到沥青中去。 与其他聚合物改性剂不同,纤维并不与沥青发生化学作用。使用纤维的主要目的是通过提高疲劳和开裂过程中所吸收的能量,来提高混合料的韧性。由于在SMA和开级配混合料中使用了纤维,沥青的用量可