SBS材料影響改性瀝青質(zhì)量的核心因素大揭秘！
2024-02-28
提高瀝青混合料路用性能的關(guān)鍵措施之一是采用聚合物改性道路瀝青，常用的改性劑包括SBS、SBR、PE等。其中，SBS類改性瀝青相較于原始瀝青，在穩(wěn)定性能、內(nèi)聚附著性能、拉伸能力、彈性性能、溫度性能以及抗老化性能等多個方面均展現(xiàn)出顯著的提升和優(yōu)化，因此在路面工程中得到了廣泛應(yīng)用。多年的研究與實(shí)踐表明，SBS改性瀝青的性能受到SBS摻入量、基質(zhì)瀝青、SBS自身性質(zhì)等諸多因素的影響。今天讓我們從SBS改性瀝青的原材料出發(fā)，深入綜合研究這些主要影響因素。
瀝青的改性主要是通過改善瀝青體系的內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對瀝青物理性能的改善的。
SBS作為高聚物，易于吸收瀝青中的飽和分并發(fā)生溶脹，溶脹后SBS的極性更接近膠質(zhì)。瀝青與SBS在擠壓過程中的相互作用會改變?yōu)r青組分的分布，從而影響瀝青的相態(tài)轉(zhuǎn)變。聚合物粒子對瀝青組分的吸附和瀝青組分對聚合物粒子的溶脹是提升瀝青性能、實(shí)現(xiàn)聚合物改性的關(guān)鍵。這一吸附與溶脹的動態(tài)過程對聚合物改性瀝青的空間結(jié)構(gòu)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，直接關(guān)系到改性后瀝青的性能表現(xiàn)。
SBS分子量對改性瀝青性能有著顯著的影響。在SBS的組成和支化度確定的情況下，其粘度與分子量緊密相關(guān)。高分子量的SBS加入瀝青中，能顯著提升粘度，并優(yōu)化粘合性能。因此，生產(chǎn)改性瀝青時(shí)，SBS的分子量需達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)。在其他條件不變的情況下，使用高分子量的SBS作為改性劑，能制備出粘度更大、與集料粘附性更佳的改性瀝青。實(shí)驗(yàn)顯示，當(dāng)線形SBS的分子量接近10萬時(shí)，瀝青的改性效果最為理想。然而，SBS的分子量也不宜過大，否則在瀝青中的溶解和分散會變得困難，可能導(dǎo)致分散不均勻，從而影響改性效果。
SBS的化學(xué)結(jié)構(gòu)分為星形和線形兩種，星形結(jié)構(gòu)內(nèi)含有化學(xué)交聯(lián)點(diǎn)，其分子量亦超越線形結(jié)構(gòu)。因此，在改性瀝青中，星形SBS分子間的相互作用力更為顯著，導(dǎo)致分子間的相對運(yùn)動變得困難。當(dāng)星形SBS與配合性良好的基質(zhì)瀝青結(jié)合時(shí)，生產(chǎn)的改性瀝青展現(xiàn)出較高的粘度、卓越的儲存穩(wěn)定性及出色的彈性恢復(fù)能力。
在實(shí)際操作中，選擇星型SBS與優(yōu)質(zhì)基礎(chǔ)瀝青的組合，往往能制備出性能卓越的改性瀝青。然而，值得注意的是，由于星型SBS微粒的形變能力遜于線型，因此其延度常常不如線型SBS改性瀝青。
SBS中凝膠的存在可使SBS試片在拉伸時(shí)因應(yīng)力集中而提前斷裂，從而降低SBS的物理機(jī)械性能。但因?yàn)r青成分復(fù)雜，其中雜質(zhì)較多，SBS中的少量凝膠對改性瀝青的性能影響有限。因此，對于改性瀝青用SBS牌號，其凝膠含量并不是關(guān)鍵控制指標(biāo)，可適當(dāng)放寬。
在前文關(guān)于SBS改性瀝青的機(jī)理探討中，我們提及SBS相與瀝青相的界面層特性決定了改性瀝青的整體性質(zhì)。這一界面層的形成，關(guān)鍵在于SBS與瀝青之間的混溶性以及兩者的接觸面積。因此，在確定了SBS與瀝青的種類后，優(yōu)化SBS顆粒的粒徑對于提升改性瀝青的性能至關(guān)重要。
在高速剪切實(shí)驗(yàn)中，SBS顆粒的膨化狀態(tài)對改性瀝青性能有著顯著影響。由于SBS在瀝青中的溶解性有限，當(dāng)膨化度不足時(shí)，顆粒會變得緊密，導(dǎo)致在瀝青中的溶脹過程緩慢，進(jìn)而增加剪切難度。此外，受剪切時(shí)間的制約，膨化度較低的SBS在瀝青中的分散效果往往不盡如人意，剪切后的SBS顆粒粒徑可能未達(dá)預(yù)期，從而減小了SBS與瀝青的接觸面積，最終對改性瀝青的性能產(chǎn)生不利影響。
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