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苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物胶乳的制备及其对沥青改性研究

摘要

聚合物改性乳化沥青由于克服了沥青道路表面渗水、磨耗大和抗车辙变形能力差等

问题而得到了广泛关注。目前聚合物改性乳化沥青中改性效果最好的改性剂是苯乙烯-

丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）。现阶段SBS改性乳化沥青的制备方式是通过SBS

颗粒先对沥青改性再乳化得到改性乳化沥青，但该工艺步骤繁琐、对乳化设备要求高而

限制SBS改性乳化沥青的大规模生产。若将SBS制成胶乳则可有效解决此难题。因此

开发SBS胶乳是未来的发展趋势。基于此，本文通过两种乳化体系制备出性能优异的

SBS胶乳(Ⅰ)和SBS胶乳(Ⅱ)，将所制SBS胶乳应用于沥青改性并与SBS颗粒改性乳化沥

青进行性能对比。

采用表面活性剂作乳化剂制备SBS胶乳(Ⅰ)，通过凝胶量、机械稳定性、储存稳定

性、粘度等评价指标分析乳化剂种类、乳化剂浓度、水油体积比、稳定剂种类、稳定剂

浓度和工艺参数对SBS胶乳(Ⅰ)性能的影响，优化了配方和工艺参数。当SBS溶液、水、

磺化OP-10、PVA1788的质量比为100：30：4：0.3，分散速度为3000rpm，分散时间

为20min，乳化温度为50℃时制得的SBS胶乳(Ⅰ)凝胶量较少，储存稳定性和机械稳定

性较高。通过扫描电镜（SEM），观察到SBS胶乳中乳胶粒呈球形，粒径分布均一，平

均粒径为1.402µm，与乳化沥青的平均粒径相匹配。Zeta电位为57.31mV，表明胶乳

体系稳定。SBS胶乳(Ⅰ)的凝胶量为200ppm，溶剂残余量为100ppm。

借鉴非典型Pickering乳液稳定机理，采用改性硅溶胶和表面活性剂复配作为乳化

剂来制备SBS胶乳(Ⅱ)。通过凝胶量、机械稳定性、储存稳定性、粘度等评价指标分析

表面活性剂浓度、硅溶胶浓度、NaCl浓度对SBS胶乳(Ⅱ)性能的影响，确定SBS胶乳(Ⅱ)

的最佳配方为：SBS溶液：水：改性硅溶胶：磺化OP-10：NaCl=100：30：1：0.5：0.5。

利用扫描电镜、Zeta电位仪等对SBS胶乳(Ⅱ)的物性参数进行表征，结果显示SBS胶乳

(Ⅱ)相较于SBS胶乳(Ⅰ)，Zeta电位提高1.83mV，凝胶量减少100ppm，溶剂残余量减少

50ppm，储存稳定性和机械稳定性提高。表明改性硅溶胶和表面活性剂复配可以进一步

提高乳液的稳定性。

最后分别研究由两种SBS胶乳作为改性剂制备而成的SBS胶乳改性乳化沥青相关

性能，结果表明改性乳化沥青的延度和软化点随改性剂添加量增多而逐渐增大。改性剂

添加量为8wt%时，相比于传统的SBS颗粒改性乳化沥青，SBS胶乳(Ⅰ)改性乳化沥青的

软化点提升19℃，延度增长31cm；SBS胶乳(Ⅱ)改性乳化沥青的软化点提升21℃，延

哈尔滨工程大学专业学位硕士学位论文

度增长34cm。表明所制两种SBS胶乳改性沥青的高低温性能相较于SBS颗粒改性乳

化沥青有较大幅度的提高。

关键词：SBS溶液；SBS胶乳；Pickering乳液；改性硅溶胶；改性乳化沥青

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物胶乳的制备及其对沥青改性研究

Abstract

Polymermodifiedemulsifiedasphalthasreceivedwidespreadattentionduetoitsability

toovercomeproblemssuchassurfacewaterseepage,highwear,andpoorresistancetorutting

deformationonasphaltroads.Atpresent,themosteffectivemodifierinpolymermodified

emulsifiedasphaltisstyrenebutadienestyreneblockcopolymer(SBS).Atprese