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苯乙烯—丁二烯共聚弹性体改性沥青的研究

王仕峰  
【摘要】:沥青作为粘弹材料,流变行为受温度和力的作用时间制约,低温下易变脆,高温下则变软,使用温度范围窄。采用聚合物改性能克服这些缺点, 显著提高沥青的高低温使用性能。聚合物在沥青中的分散、稳定及改性成本高限制了改性沥青的使用。苯乙烯-丁二烯(SB)类聚合物(SBS、SBR 等)是研究与应用最为广泛的沥青改性剂,S 与B 的结合方式、比例、存在状态及分子链之间的结合影响其在沥青中的分散与改性沥青的性能。本文采用SBS 中加入与S 或B 有良好作用的沥青、增溶剂与增强剂来制备母体,分别研究母体中各组分对分散与改性沥青性能的影响,从而获得易分散,性能优良的SBS 改性沥青;同时采用交联或炭黑补强的方法,在价廉的SBR 分子间形成较强的结合,使其性能接近SBS 的水平。对于开发易分散、改性效果显著、价格低廉的改性沥青有指导意义。 采用动态力学分析(DMTA)、光学显微镜及基本性能测试研究了母体中沥青与SBS 的相互作用,共混比对分散与性能的影响,不同S/B 比的SBS、不同组成的沥青对改性沥青结构和性能的影响。结果表明:沥青组分分别进入了SBS 的PB 和PS 链段。随母体中沥青用量增加,SBS 在沥青中的分散性提高;随改性沥青中SBS 用量增加,动态弹性模量对温度的敏感性降低。SBS 含量在5~7%之间有颗粒状分布到连续相的转变,当SBS 含量大于6%时,改性沥青的损耗因子在50℃左右出现短暂平台。PB 含量较多的SBS 与沥青有较好的相容性,在沥青中的分散性、高温稳定性也更好,不同S/B 比的SBS 改性沥青的基本性能和粘弹性质的变化规律差别较大。芳香分较高的环烷基沥青比中间基沥青与SBS 有更好的相容性,改性沥青的性能更优良。薄膜烘箱实验(TFOT)表明,老化使沥青与改性沥青的弹性模量升高,损耗因子降低。 为进一步提高SBS 快速而细小地在沥青中的分散,首次系统地选择了与SBS相容性好、分子量小的环烷油、芳烃油,及分子量较大的T 树脂、G 树脂(T、G为树脂代号)作为增溶剂,以减弱SBS 分子间作用力,提高其分散性。用DMTA、应力松弛及基本性能试验表征了增溶剂与SBS 的相互作用及对改性沥青性能的


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