橡塑复合改性沥青稳定化和高性能化研究

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1、上海交通大学博士学位论文橡塑复合改性沥青稳定化和高性能化研究摘要f由于聚合物与沥青之间相容性较差，导致聚合物改性沥青在贮存、运输和施工过程中，容易分离成富聚合物部分和富沥青部分，使得改性沥青的性能劣化，从而限制了聚合物改性沥青在实际中的广泛应用。近年来，国外通过反应共混提高改性沥青贮存稳定性的研究逐渐兴起，而关于橡塑复合改性稳定化的研究报告却很少见。本论文采用两种新的稳定方法，研制出了高温贮存稳定的改性沥青材料。其中～种方法是采用反应增容技术和反应共混改性沥青方法，制备得到了高性能的、高温贮存稳定的橡塑复合改性沥青材料。另一种方法则是采用聚合物炭黑复合改性新工艺，通过添加炭黑

2、来调节聚合物物密度，以消除聚合物与沥青之间的密度差，制备得到了高温贮存稳定的改性沥青材料。十本论文首先采用反应增容技术，在一定条件下，通过熔融共混得到了部分原位生成的聚乙烯(PE)／苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段(SBS)共聚物。利用选择性溶剂萃取抽提实验以及红外光谱(FTIR)等手段分析研究了在不同条件(共混物配比、共混温度、共混转速以及共混时间等)下制备的PE／SBS共混物的组成结构。借果表明，在一定配比范围内(PE：SBS=20：80～34：66)，适当控制共混转速(60～100转／分钟)、共混温度(115℃～170℃)以及共混时间(4-20分钟)，PE与SBS在熔融共混过

3、程中原位生成了少量PE／SBS共聚物。随着共混温度、转速或是共混时间的增加，PE／SBS共混物中SBS凝胶含量不断增加，而PE／SBS共聚物含量变化不大。斗在硫黄存在下，通过反应共混改性方法，制得了高性能的、高温贮存稳定的PE／SBS共混物改性沥青产品。系统考察了PE／SBS共混物组成结构(包括PE／SBS配比、共混温度、共混转速、共混时间、SBS结构以及PE种类等的影响)和改性配方因素(包括硫黄用量、PE／SBS共混物用量)对改性沥青性能的影响。研究表明，直接添加PE和SBS或不含PE／SBS共聚物的PE／SBS共混物改性沥青时，即使在硫黄存在下，也只能将其中的SBS稳定下

4、来，而其中的PE在高温贮存过程中仍然会聚集、上浮。而含有适量PE／SBS共聚物的PE／SBS共混物在硫黄存在时，制得了高温稳定的改性沥青材料。但随PE／SBS共混物中SBS凝胶含量的增加，改性沥青的性能，包括高温贮存稳定性下降。同时，硫黄的加入也大大提高了改性沥青的各项性能。其中，硫黄用量以3．∞7．0份(以PE／SBS共混上母爻遗犬掌博士学位论文物中橡胶含量为100计)之削较为适宜。硫黄用量太少就不能制褥贮谨稳定款改性沥青。随硫黄用量增加，改性沥青的软化点、粘度、高温动态力学性能都有大幅提高，偶过多的硫黄用量会导致改性沥青的粘魔急剧增加，不利于改性沥青的剃各靼遵鼹施工。潮群

5、，随蕾PE／SBS莛混耱瑁薰酌增蕊，教瞧沥青的各项性能也均商明疆改豢。与线型SBS蠼比，璧型SBS与PE的熔融共漫物联改一隧麴溺青性能更好。乒利用光学爨微镜对直接添加PE、SBS改性和PE／SBS共混物改性沥青的高温辖形态进行了虢察。潞聚表明，直接添糯PE和SBS改性或不含PE／SBS共聚物的PE／SBS共漫携改牲亳舞毒时，露镬在狡黄存在下，其中黪PE粒子凌裹滠下仍发生聚集现象。丽含有适量PE／SBS共聚物的PE／SBS接混物改性沥毒，其离瀵相形态在加入硫黄厝基本保持不变，说明改性体系的高温贮存稳定性湿著提高。孑硒样，采用反应增容技术，制得了PE／苯乙烯一丁二烯无规共聚物(S

6、BR)。并逶避反应共浚改’黢方法，铡餐出了毫髅能豹、嵩温贮存稳定静PE／SBR共混耪改性沥青树料。陡择性溶刘拙提实验以及红终光谱公掇表明，在逶当条馋下，PE与SBR在熔融共混过程中原位生成了PE／SBR的共聚物。在硫黄存在下，含有PE／SBR共聚物的PE／SBR共混物改性沥青的高温贮存稳定得到了显箸改善。与PE／SBS茭混镑馥性沥青裰篦，PE／SBR菸棍秘对沥青静低温佳能的改善程度要好一些。同时改性沥毒敷相形态硬察表明，会鸯PE／SBR共聚物鹣PE／SBR共湿携改性沥青谯硫黄存在下，其相形态结构在高濑时是稳定的，这一点与改性沥青稳定性测试结果栩～致。)L聱l甬流变仪研究了PE

7、／SBS或PE／SBR共混物改性沥青过程中的硫丝缝为，著在此基敲上，探讨了橡耀复会改性涯毒蠢瀑贮存稳定熬梳理，提出了攘鳖复合改性沥青稳定结构模型。考察了硫化温度、硫黄用量、SBS结构以及PE用量等对改性体系硫化特性的影响。f所得结果表明，随温度的升高，硫黄用蹙的增加。硫化蔽应速度增加，反应时间缩短。同时PE用量豹增加对体系的硫化反成速度影璃不大。在戴基稳上，探讨了橡塑复合改褴沥鬻高温贮存稳定鼢梳疆：PE与SBS或SBR适当条件下，在熔融共混过程中愿位生成了部分PE／SBS戏PE／SBR共聚物，从而在PE