SBS改性瀝青的相容性和穩(wěn)定性機(jī)理探究

馬洪波 (中海瀝青（營口）有限責(zé)任公司,遼寧 營口 115200)

石油瀝青的粘結(jié)性以及可塑性均較好，被用來道路鋪設(shè)有較長的歷史。而我國交通運(yùn)輸行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，使得交通運(yùn)輸量在逐漸增大，載重量同時(shí)也在提高，而原有的瀝青路面因?yàn)樽陨磔d荷能力而容易受到破壞。所以研究顯示，聚合物改性瀝青較大程度地提升瀝青路面的實(shí)際使用性能。和普通瀝青相比較而言，聚合物改性瀝青能夠抵抗高溫或低溫，抗裂性能良好，耐候性強(qiáng)，耐老化，與石料的實(shí)際粘附能力強(qiáng)，彈性好。因此研究SBS改性瀝青的實(shí)際相容性和穩(wěn)定性機(jī)理極為重要。

1 SBS改性瀝青的相容性與穩(wěn)定性機(jī)理

瀝青與SBS這兩者的相容是因?yàn)檫@兩者的物理性能以及化學(xué)結(jié)構(gòu)直接決定的。因?yàn)镾BS以及瀝青在分子量、物理密度以及化學(xué)界結(jié)構(gòu)等多方面存在著差異，而SBS能夠自動(dòng)降低表層性能，導(dǎo)致這兩者間的實(shí)際相容性逐漸變差。在瀝青中均勻分散SBS，因?yàn)楫a(chǎn)生穩(wěn)定的熱力學(xué)體系，SBS將會(huì)從瀝青中逐漸離析出來，假設(shè)停止攪拌，在使用這種改性瀝青的過程中，將會(huì)發(fā)生分層情況。瀝青和普通的聚合物之間的相容性可以分成以下三種情況。其一，混合物擁有完全型非均相體系，在這種情況下，聚合物與瀝青無法相容，相互分離，且穩(wěn)定性較差，這種體系難以發(fā)揮改性瀝青的具體作用。其二，混合物擁有分子水準(zhǔn)的均相體系，在這種情況下，瀝青和聚合物完全相容，瀝青內(nèi)的所有油分均能夠溶解掉聚合物，并破壞聚合物的分子和分子之間的相互作用，穩(wěn)定性強(qiáng)，在增強(qiáng)粘結(jié)性能的同時(shí)，無法改善其他的性能，并不具備改性瀝青的良好性能。其三，混合物擁有微觀型非均相體系，在這種情況下，聚合物或?yàn)r青分別產(chǎn)生連續(xù)相，聚合物將瀝青內(nèi)的油分被聚合物吸附，且溶脹后產(chǎn)生聚合物連續(xù)相，這種連續(xù)相和瀝青完全相反，瀝青中的殘余油分將會(huì)分散在該聚合物連續(xù)相內(nèi)，最大程度地提高了瀝青性能[1]。

SBS改性瀝青自身具備較好的高溫耐熱性能、彈性以及低溫抗裂性能，在建設(shè)道路以及防水材料的生產(chǎn)領(lǐng)域中得到較為充分的運(yùn)用。但是在實(shí)際的應(yīng)用中，SBS改性瀝青依舊存在以下問題：SBS和部分瀝青之間的相容性偏差，這個(gè)問題并沒有得到解決。在儲(chǔ)存以及使用SBS改性瀝青的過程中，穩(wěn)定性較差，瀝青與SBS之間容易產(chǎn)生相互分離的問題，使得改性瀝青成為了非均質(zhì)體，對(duì)其使用性能造成嚴(yán)重影響。所以，SBS改性瀝青的穩(wěn)定性、相容性研究成為了熱點(diǎn)問題。

2 SBS改性瀝青的性能測(cè)試

首先將瀝青加熱到185℃左右，再添加定量SBS，利用高速剪切分散機(jī)，進(jìn)行120分鐘的混合分散處理，然后將穩(wěn)定劑加入其中，接著進(jìn)行半小時(shí)的混合分散處理，最終制成SBS改性瀝青。利用相關(guān)技術(shù)按檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)改性瀝青的延度、針入度以及軟化點(diǎn)等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。通過離析實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，SBS的用量以及結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)改性瀝青的穩(wěn)定性以及相容性產(chǎn)生影響；瀝青類型會(huì)對(duì)改性瀝青的穩(wěn)定性以及相容性產(chǎn)生影響；化學(xué)穩(wěn)定劑對(duì)于改性瀝青的穩(wěn)定性與相容性產(chǎn)生改性影響[2]。

3 來自SBS滲入量方面的影響

當(dāng)聚合物的滲入量在5%以下時(shí)，瀝青是連續(xù)相，因?yàn)榫酆衔锬軌蛭諡r青內(nèi)的油分，瀝青連續(xù)相內(nèi)的瀝青質(zhì)含量增加，瀝青彈性以及粘度也在增加。而在高溫情況下，聚合物連續(xù)相的勁度模量偏大，提高了瀝青的實(shí)際力學(xué)性能。當(dāng)處于低溫情況下，分散相的實(shí)際勁模量在偏低，使得瀝青脆性也在降低。所以分散型聚合物的連續(xù)相能夠改善瀝青的低溫性能以及高溫性能。

當(dāng)聚合物的滲入量在5%至10%之間時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生聚合物與瀝青兩相相互交叉的連續(xù)相。通常情況下，難以控制好這種狀態(tài)，溫度不同所形成的連續(xù)相也會(huì)不同，瀝青性能也會(huì)隨著溫度發(fā)生改變。

當(dāng)聚合物的滲入量為10%時(shí)，可能會(huì)形成聚合物連續(xù)相，且在這種情況下，并不屬于聚合物改性瀝青，瀝青內(nèi)的油分對(duì)于聚合物會(huì)產(chǎn)生塑性，其所表現(xiàn)出的性能在具有瀝青性能的同時(shí)，還具有聚合物的相關(guān)性能[3]。

4 結(jié)語

SBS改性瀝青的穩(wěn)定性與相容性，和SBS以及瀝青結(jié)構(gòu)和類型等存在著一定的聯(lián)系；線型SBS改性瀝青與星型SBS改性瀝青相比較而言，其相容性更好。此外，穩(wěn)定劑造成SBS發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，促進(jìn)分散型SBS建立穩(wěn)定、完整的的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，然后把瀝青包裹于該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，避免瀝青與SBS這兩者的相互分離；添加穩(wěn)定劑，還能夠引發(fā)接枝反應(yīng)，產(chǎn)生接枝物，并實(shí)現(xiàn)SBS和瀝青表層張力的降低，提高改性瀝青的儲(chǔ)存穩(wěn)定性。

[1]吉永海,郭淑華,李銳.SBS改性瀝青的相容性和穩(wěn)定性機(jī)理[J].石油學(xué)報(bào)(石油加工),2010，02(03):201-203.

[2]張洪亮.納米CaCO_3/SBS復(fù)合改性瀝青性能與機(jī)理的研究常海洲[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版),2013,11(09):772-773.

[3]黃錦華.陳守明.陳偉三.馬來酸酐對(duì)SBS改性瀝青的性能影響[J].合成材料老化與應(yīng)用,2013,14(04)：444-445.