不同型號(hào)SBS對(duì)改性瀝青性能的影響研究

畢書鵬，劉金景，吳士瑋，吳大偉

（錦州東方雨虹建筑材料有限責(zé)任公司，遼寧 錦州　121007）

不同型號(hào)SBS對(duì)改性瀝青性能的影響研究

畢書鵬，劉金景，吳士瑋，吳大偉

（錦州東方雨虹建筑材料有限責(zé)任公司，遼寧 錦州121007）

在秦皇島AH-90#基質(zhì)瀝青中加入不同摻量、不同型號(hào)的SBS，依照相同的加工工藝制備SBS改性瀝青，分別探討了SBS對(duì)改性瀝青的耐熱性、低溫柔性、卷材與卷材剝離強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，改性瀝青的耐熱性隨SBS加入量的增加而提高，對(duì)耐熱性的提升效果依次為4402＞LG501S＞LG412S；改性瀝青的低溫柔性和卷材與卷材的剝離強(qiáng)度均隨SBS摻量的增加而提高，SBS對(duì)改性瀝青的低溫柔性和卷材與卷材的剝離強(qiáng)度提升效果依次為L(zhǎng)G501S＞4402＞LG412S。

SBS改性瀝青；改性機(jī)理；SBS型號(hào)

0　引言

彈性體SBS改性瀝青防水卷材由于其優(yōu)異的延伸性能、彌合裂縫能力、容易保證質(zhì)量、施工方便、價(jià)格適中等優(yōu)點(diǎn)，而逐漸成為主要的建筑防水材料。SBS是聚苯乙烯（PS）與聚丁二烯（PB）的嵌段共聚物，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)能夠顯著降低瀝青的滲透性，同時(shí)有效提高瀝青的高低溫性能、拉伸強(qiáng)度及延展性，成為目前使用廣泛和綜合性能良好的瀝青改性劑［1］。我國(guó)常用的SBS改性劑主要有星型和線型2種。SBS與基質(zhì)瀝青存在配伍性，不同的基質(zhì)瀝青組成對(duì)SBS改性瀝青的性能影響很大，國(guó)內(nèi)對(duì)此研究較多，并得出芳香分含量高的瀝青與SBS相容性好的結(jié)論。但對(duì)于不同類型的SBS與基質(zhì)瀝青混合后制備改性瀝青性能的研究較少。因此，研究不同型號(hào)的SBS對(duì)改性瀝青性能的影響有著積極的意義［2-3］。

本文分別從SBS改性機(jī)理、SBS摻量，SBS型號(hào)的影響對(duì)SBS改性瀝青進(jìn)行深入研究分析。

1　主要原材料性質(zhì)及改性瀝青制備工藝

1.1基質(zhì)瀝青

采用秦皇島AH-90#基質(zhì)瀝青，25℃針入度89（0.1 cm）軟化點(diǎn)45.5℃，10℃延度＞100 cm。

1.2SBS改性劑

星型SBS：北京燕山石化生產(chǎn)的SBS4402，嵌段比4/6不具有充油性，天津樂(lè)金渤天化工有限責(zé)任公司生產(chǎn)的LG412S，嵌段比4/6，具有充油性；線型SBS：天津樂(lè)金渤天化工有限責(zé)任公司生產(chǎn)的LG501S，嵌段比3/7，不具有充油性。

1.3主要的儀器設(shè)備

電腦數(shù)控瀝青軟化點(diǎn)測(cè)定儀，北京航天科宇測(cè)試儀器有限公司；低溫柔性測(cè)試儀，QSX-23，天津華銀建工儀器科技有限公司；微機(jī)控制電子萬(wàn)能拉力機(jī)，CMT6104，美特斯工業(yè)系統(tǒng)（中國(guó)）有限公司。

1.4改性瀝青的制備

取定量基質(zhì)瀝青和減三線油加熱至180℃，加入SBS，在2000 r/min下剪切2～3 h，充分溶脹，加入抗老化劑和填料攪拌0.5 h，整個(gè)過(guò)程控溫在180～188℃，需要3～4 h。

1.5性能測(cè)試

軟化點(diǎn)測(cè)試（環(huán)球法）：在5℃甘油中，以5℃/min的速率升溫，樣品環(huán)上的鋼珠下落至下層底板接觸時(shí)，立即讀取溫度，即為軟化點(diǎn)。

低溫柔性測(cè)試：將試件放置在冷凍液中的機(jī)械彎曲裝置上以（360±40）mm/min的速度彎曲180°后，檢查試件涂蓋層存在的裂紋。

卷材與卷材的剝離強(qiáng)度：在（23±2）℃條件下，制備尺寸為150 mm×50 mm的試樣，要求改性瀝青涂蓋料厚度2 mm，在150℃烘箱內(nèi)放置2 h，取出將上表面與上表面粘結(jié)，粘結(jié)面積為50 mm×75 mm，用質(zhì)量為2 kg、寬度為50～60 mm的壓輥反復(fù)壓3次，在（23±2）℃條件下養(yǎng)護(hù)24 h，以剝離試驗(yàn)最大拉力值計(jì)算卷材與卷材的剝離強(qiáng)度。

2　SBS改性機(jī)理分析

SBS是由聚苯乙烯鏈段（PS）與聚丁二烯鏈段（PB）組成的嵌段聚合物，PS段提供自補(bǔ)性能，強(qiáng)度高，能夠改善瀝青抵抗高溫永久變形，PB段提供柔韌性能，耐低溫，能夠改善瀝青的低溫柔性。在SBS分子中，硬段PS聚集成結(jié)晶相，均勻分布在軟段PB連續(xù)相中，形成物理交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，但是PS段與PB段互不相溶，微觀上呈兩相分離體系，由于SBS這種微觀上的物理交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和兩相分離體系，才使SBS呈現(xiàn)熱塑性能［4-5］。

在SBS改性瀝青過(guò)程初期，SBS分子中的PS段出現(xiàn)軟化并呈現(xiàn)流動(dòng)性，而PB段則會(huì)吸收瀝青中的輕質(zhì)組分（飽和分、芳香分等小分子組分），打破瀝青的動(dòng)態(tài)平衡，同時(shí)輕質(zhì)組分進(jìn)入SBS網(wǎng)絡(luò)使SBS分子鏈間距增大，從而使SBS自身體積膨脹至原來(lái)的7～10倍［6］。此時(shí)，分散相SBS與連續(xù)相瀝青形成共混復(fù)相結(jié)構(gòu)體系，在兩相界面上浸潤(rùn)溶脹的SBS仍將吸附部分組分相似的瀝青而逐漸形成一定厚度的表面吸附膜，使SBS與基質(zhì)瀝青之間產(chǎn)生良好的過(guò)渡結(jié)合，從而使SBS與基質(zhì)瀝青具有相容性［7-8］。

在SBS與基質(zhì)瀝青互溶體系中，由于SBS的玻璃化溫度遠(yuǎn)低于基質(zhì)瀝青，當(dāng)外界溫度降低至瀝青的玻璃化溫度以下時(shí)，基質(zhì)瀝青中的分子運(yùn)動(dòng)將被凍結(jié)，而SBS分子仍具有良好的柔韌性，能夠有效吸收溫度應(yīng)力，從而使改性瀝青具有優(yōu)異的低溫柔性［9-10］；同時(shí)由于SBS在基質(zhì)瀝青中形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其與瀝青分子之間產(chǎn)生協(xié)同作用，從而使SBS改性瀝青具有優(yōu)異的延伸率、拉伸強(qiáng)度和耐疲勞性［11-12］。

3　結(jié)果與討論

3.1SBS對(duì)改性瀝青高溫性能的影響（見(jiàn)圖1）

圖1　SBS種類及摻量對(duì)改性瀝青軟化點(diǎn)的影響

由圖1可以看出，隨著SBS摻量的增大，改性瀝青的軟化點(diǎn)升高，耐熱性得到提高，不同種類SBS對(duì)耐熱性的提升幅度依次為4402＞LG501S＞LG412S。嵌段比同為4/6的星型SBS對(duì)改性瀝青的耐熱性影響受是否充油影響較大，充油后的LG412S對(duì)改性瀝青的耐熱性提升效果明顯低于非充油的SBS4402；將同為非充油的線型LG501S與星型SBS4402進(jìn)行比較，線型LG501S對(duì)改性瀝青耐熱性的提升明顯低于星型SBS4402。

3.2SBS對(duì)改性瀝青低溫柔性的影響（見(jiàn)圖2）

圖2　SBS種類及摻量對(duì)改性瀝青低溫柔性的影響

由圖2可以看出，SBS的摻量越大，改性瀝青的低溫柔性越好。不同型號(hào)SBS對(duì)改性瀝青低溫柔性的提升幅度依次為L(zhǎng)G501S＞4402＞LG412S。線型LG501S對(duì)改性瀝青低溫柔性的提升效果明顯高于星型4402與LG412S；對(duì)于嵌段比同為4/6的星型SBS4402與LG412S對(duì)改性瀝青低溫柔性的提升效果受SBS是否充油的影響，充油的LG412S比非充油SBS4402的提升改性瀝青低溫柔性效果差。

3.3SBS對(duì)改性瀝青防水卷材與卷材剝離強(qiáng)度的影響（見(jiàn)圖3）

圖3　SBS種類及摻量對(duì)改性瀝青剝離強(qiáng)度的影響

由圖3可以看出，隨著SBS摻量的增大，改性瀝青卷材與卷材的剝離強(qiáng)度提高。不同型號(hào)SBS對(duì)卷材與卷材剝離強(qiáng)度的提升幅度依次為L(zhǎng)G501S＞4402＞LG412S。線型LG501S對(duì)改性瀝青卷材與卷材剝離強(qiáng)度的提升效果明顯大于星型4402與LG412S；對(duì)于嵌段比同為4/6的星型SBS4402與LG412S對(duì)改性瀝青卷材與卷材剝離強(qiáng)度的提升效果受SBS是否充油的影響較大，充油的LG412S對(duì)改性瀝青卷材與卷材剝離強(qiáng)度的提升效果明顯小于非充油SBS4402。

4　結(jié)　論

（1）隨著SBS摻量的增大，改性瀝青的耐熱性提高，3種類型SBS對(duì)耐熱性的提升幅度依次為4402＞LG501S＞LG412S。

（2）隨著SBS摻量的增大，改性瀝青的低溫柔性提高。3種類型SBS對(duì)低溫柔性的提升幅度依次為L(zhǎng)G501S＞4402＞LG412S。

（3）隨著SBS摻量的增大，改性瀝青卷材與卷材剝離強(qiáng)度提高。3種類型SBS對(duì)卷材與卷材剝離強(qiáng)度的提升幅度依次為L(zhǎng)G501S＞4402＞LG412S。

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Study on the effect of different type SBS on the performance of modified asphalt

BI Shupeng，LIU Jinjing，WU Shiwei，WU Dawei
（Jinzhou Oriental Yuhong Building Materials Co.Ltd.，Jinzhou 121007，Liaoning，China）

This paper describes the Qinhuangdao AH-90#asphalt incorporation of different doses，different types of SBS in accordance with the same processing technology of preparing SBS modified asphalt，respectively discusses the influence of SBS on the heat resistance，low temperature flexibility，and the effect of membrane and membrane peeling strength.The results show that the heat resistance of modified asphalt improves with the increase of SBS content，the promotion effect order on heat resistance is 4402＞LG501S＞LG412S，low temperature flexibility and membrane and membrane peeling strength of modified asphalt improve with increase of SBS content，the promotion effect order on low temperature flexibility and membrane and membrane peeling strength is LG501S＞4402＞LG412S.

SBS modified asphalt，modification mechanism，SBS model

TU57+3

A

1001-702X（2015）10-0075-03

2015-06-02；

2015-07-29

畢書鵬，男，1987年生，遼寧丹東人，助理工程師。