复合聚合物改性沥青术浅1张玉贞.doc

复合聚合物改性沥青技术浅论 张玉桢 李军 （石油大学（华东）重质油研究所） 摘 要: 本文探索了SBS/SBR、SBS/CPE、SBS/EVA、SBS/HTPB等不同复合聚合物制备的可行性与复合改性沥青性能。从本文的实验结果可以初步得出，采用复合聚合物生产改性沥青的性能接近于，在老化等某些指标上甚至超过SBS改性沥青，下一步的努力方向是进一步降低成本，探索出更经济的加工工艺和生产方法。 关键词: 聚合物、复合聚合物、改性沥青、复合改性沥青 前言 根据《公路改性沥青路面施工技术规范》（JTJ036-98），所谓的改性沥青是指通过往沥青中掺加”橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其它填料等外掺剂（改性剂）”或采取“对沥青轻度氧化加工”等措施，“使沥青或沥青混合料的性能得到改善”而制成的沥青结合料。改性剂则指的是“在沥青或沥青混合料中加入的天然或人工的有机或无机材料”，它应“可熔融、分散在沥青中”、能够“改善或提高沥青路面材料性能”、“与沥青发生反应或裹复在集料表面上”。从上面的叙述可以看出，沥青改性可以分为物理改性与化学改性两大类。 聚合物改性沥青机理 改性沥青的主要功用之一是提高沥青混合料在高温下的抵抗变形能力，而在其他温度下对沥青或沥青混合料的特性无不利作用。不同种类的改性剂对沥青性能的改善作用是不一样的，一般地，树脂类材料改性后沥青的针入度下降、软化点上升，而延度变小。橡胶类材料改性后，沥青的针入度会有所降低，而延度与软化点都会上升；热塑性弹性体材料则具有良好的双向改性功能。对于沥青的改性机理目前的主要观点如下： (1) 聚合物与沥青的共混体的最佳状态：聚合物以离散相状态均匀分布在呈连续相的沥青介质中，这种结构类似于用级配理论中的骨架密实结构； (2) 聚合物在沥青中会产生溶胀现象； (3) 聚合物在沥青中的掺量存在一个临界值（即美国科学家Collins所称的临界掺量），达到临界掺量时，聚合物形成一种稳定而富有弹性的网络结构；当超过此值时，改性体系发生相变，聚合物由非连续相转化为连续相，沥青由连续相转化为非连续；在另一方面过高的掺量会大大增加改性成本而显得不经济。 3、应用于改性沥青的聚合物种类 目前，国内用于沥青改性的聚合物品种繁多，归纳起来，大致可分为三种类型： 橡胶改性类：如丁苯橡胶（SBR）、氯丁橡胶（CR）、乙丙橡胶（EPDM）、废旧的汽车轮胎等；(2) 热塑性弹性体：如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）、苯乙烯-异二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SIS）；(3) 树脂类：包括热塑性树脂与热固性树脂。前者有聚乙烯（PE）、乙烯-醋酸-乙烯共聚物（EVA）、聚氯乙烯（PVC）、氯化聚乙烯（CPE），后者有近年来国外（美国）广泛用作正交异性钢桥面铺装的环氧树脂（EP） 4、聚合物改性沥青 目前国内用于聚合物改性沥青主要为SBS改性沥青。SBS改性沥青具有优良的高、低温性能和回弹性能，但SBS改性沥青仍存在改性成本高、高温储存容易分层变质等缺点，这些缺点限制了其更广泛的应用。 复合聚合物改性沥青应用两种或者两种以上的聚合物同时加入沥青中对沥青进行改性。一方面可以利用充分发挥聚合物之间的相互协同作用，达到改性沥青质量要求。另一方面通过改进聚合物改性沥青的加工工艺和通过添加价格低廉的聚合物来有效的降低成本。 这里所说的两种以上的聚合物可以是两种单独的聚合物，也可以是事先经过共混或者化学反应形成互穿高分子网络（IPN interpenetrating polymer network）。大部分聚合物是热力学不相容的，所以聚合物共混体系的形态是多相的。我们可以通过一定的加工工艺得到共混较好的聚合物合金。将此类聚合物合金再用来沥青改性可以达到我们所说的复合聚合物改性沥青。 我们分别研究了几种聚合物的复合共混，得到一系列复合聚合物用于沥青改性，改性结果比较令人满意 4.1 SBS/SBR改性沥青 SBR改性沥青的低温性能好，但其软化点等高温指标远小于SBS改性沥青。SBS与SBR化学组成相同，并且SBR价格低于SBS。用部分SBR代替SBS，不但可以降低成本，而且可以得到综合性能优良的改性沥青。 4.1.1我们取SBS/SBR为2/1时与仅用SBS作对比，做实验数针入度分级试验据见表1 表1 针入度分级试验数据 试 验 项 目 SBS/SBR SBS 试 验 方 法 针入度（25℃,100g,5s） 1/10mm 77 83 GB/T4509 针入度指数（PI） 1.6 1.53 GB/T4509 软化点（环球法） ℃ 76 81 GB/T4507 延度5℃ cm 121 52 GB/T4508 闪点（开口杯） ℃ 230 230 GB/T267 离析（上-下）软