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废旧塑料改性沥青相容性研究

王涛  
【摘要】: 生产工艺及剪切温度、剪切机转速、剪切时间等工艺参数对改性沥青的性质有重要影响。本文对使用高速剪切机的直接剪切法和使用双螺杆挤出机的母料法的工艺参数进行了优化,并对比了两种工艺在最佳工艺参数下制备的PE(聚乙烯)改性沥青和PP(聚丙烯)改性沥青的性质,结果表明,相同改性剂加量下,母料法制备的改性沥青软化点较直接剪切法制备的改性沥青要高,在临界浓度下,以最佳工艺参数制备的PE改性沥青(直接剪切法和母料法)和PP改性沥青(直接剪切法和母料法)分别能够满足JTJF40-2004Ⅲ-C和JTJF40-2004Ⅲ-D的规范要求。 对直接法制备的PE改性沥青和PP改性沥青进行高温存储离析实验,改性剂与沥青发生离析后,在不同温度下对离析后PE改性沥青和PP改性沥青在不同温度下进行不同时间的搅拌,以考察PE改性沥青和PP改性沥青储存离析后的可分散性,结果表明,PE改性沥青和PP改性沥青经储存离析后,经一定温度和时间的搅拌均能够恢复至原样性能。 通过将含有活性官能团、易于稳定的SBS(聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物)、SBR(丁苯橡胶)与PE、PP熔融复合形成PE-SBS、PP-SBS、PE-SBR和PP-SBR橡塑共混物,制备橡塑复合改性沥青,并加入现有稳定剂,考察了PE-SBS、PP-SBS、PE-SBR和PP-SBR橡塑复合改性沥青的存储稳定性,荧光显微镜照片和存储稳定性实验结果表明,PE-SBS、PP-SBS、PE-SBR和PP-SBR橡塑共混物均能与沥青形成稳定的体系,SBS和SBR加入有效防止了PE和PP颗粒的聚集,达到稳定塑料改性沥青体系的目的。通过考察不同橡塑复合比例制备改性沥青的稳定性,得到了制备储存稳定的改性沥青的最低橡塑比例。通过改变橡塑比例,采用不同的方式加入橡塑复合改性剂,加入富芳香分油和富饱和分油,考察了橡塑比例和改性剂加入方式对改性沥青临界浓度的影响,同时,考察了富芳香分油和富饱和分油对不同橡塑比例和不同改性剂加入方式制备的改性沥青软化点的影响,据此筛选出最佳的相容剂,结果表明,橡塑比例及改性剂加入方式的不同会引起橡塑复合改性沥青临界浓度的变化,不同橡塑比例和不同改性剂加入方式制备的改性沥青的相容剂是不同的,用不同改性剂添加方式制备的储存稳定的橡塑复合改性沥青性能均能够达到JTJF40-2004Ⅲ-C的规范要求。塑料、橡胶和橡塑复合改性剂的差示量热扫描和红外分析表明,PE、PP与SBR、SBS有较好的相容性,其共混结合主要以物理作用为主,这种结合在不同程度上降低了PE和PP的结晶度。 用常规指标(软化点、针入度和延度)评价沥青的高、低温性能,结果表明,与基质沥青相比,选取的17个有代表性的改性沥青样品(塑料改性沥青、不同比例的橡塑复合改性沥青以及橡胶改性沥青)的软化点升高、针入度降低,即高温性能有所改善;部分改性沥青的5℃延度增大,即低温性能有所改善,其他改性沥青的低温性能则有所降低。用PG分级评价沥青的高、低温性能,结果表明,17种改性沥青的高温性能均较基质沥青有所改善,大部分塑料改性沥青和橡塑复合改性沥青的低温性能均较基质沥青差。对废旧PE改性沥青、SBS改性沥青和基质沥青进行沥青混合料的实验,马歇尔实验表明,废旧PE改性沥青混合料的稳定度(沥青混合料的马歇尔稳定度越大,其高温稳定性越好)SBS改性沥青混合料基质沥青混合料。弯曲试验表明,SBS改性沥青混合料的破坏应变(沥青混合料的弯曲试验破坏应变越大,其低温稳定性越好)废旧PE改性沥青混合料基质沥青混合料。最佳油石比下,废旧PE改性沥青混合料、SBS改性沥青混合料和基质沥青混合料的马歇尔稳定度和弯曲试验破坏应变均能够满足沥青混合料的技术要求。


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