SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青的制備及工藝優(yōu)化

王儲 蔡璐 于慧明 王濤 雷勇

摘 要：橡膠粉改性瀝青同時(shí)具備了橡膠和瀝青的特點(diǎn)，具有較好的高、低溫穩(wěn)定性，抗流動性以及黏附性，使所鋪用路面性能得到了很大提高。本文采用SBS做改性劑，探索了SBS添加量、穩(wěn)定劑添加量、相容劑種類、橡膠粉種類對SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青針入度、軟化點(diǎn)、延度等主要指標(biāo)的影響程度，得到了最佳工藝條件，并依據(jù)最佳配比進(jìn)行了生產(chǎn)放大實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該工藝對實(shí)際生產(chǎn)的適用性及優(yōu)化作用。

關(guān)鍵詞：SBS /膠粉改性瀝青;橡膠粉;工藝優(yōu)化

橡膠粉改性瀝青（AR）是指以橡膠粉為改性劑，在添加劑和基質(zhì)瀝青的共同作用下，形成的一種新型的、優(yōu)質(zhì)的復(fù)合型材料。橡膠粉改性瀝青的制備原理是，在充分?jǐn)嚢韬透邷氐臈l件下，橡膠粉與基質(zhì)瀝青溶脹反應(yīng)，再經(jīng)過一系列物理和化學(xué)變化，形成了改性瀝青膠結(jié)材料。橡膠粉改性瀝青同時(shí)具備了橡膠和瀝青的特點(diǎn)。由于吸收了瀝青中的樹脂、烴類等多種有機(jī)質(zhì)，橡膠粉變濕潤，膨脹?；旌衔锏尼樔攵葴p小，軟化點(diǎn)提高，黏度增大，溫度敏感性降低等。因此，橡膠粉改性瀝青的高、低溫穩(wěn)定性，抗流動性，黏附性都大大提高。橡膠粉改性瀝青改善了基質(zhì)瀝青的使用性能。與傳統(tǒng)瀝青相比，橡膠粉改性瀝青的道路使用性能得到了很大的提高。目前常用的改性劑有SBS、SBR、EVA等。

從1994年起，橡膠粉改性瀝青早已應(yīng)用于我國首都機(jī)場高速公路，成渝高速公路和上海虹橋跑道等工程。本實(shí)驗(yàn)使用目前最常用的改性劑SBS，生產(chǎn)了SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青并考察了不同添加量的SBS、相容劑以及不同種類的橡膠粉對改性瀝青性能的影響，優(yōu)化了其工藝生產(chǎn)條件。

1 試驗(yàn)內(nèi)容

1.1 試驗(yàn)原料與改性劑

1.1.1 試驗(yàn)原料

基質(zhì)瀝青采用中海36-1 70號瀝青。改性劑為1號至6號6種不同橡膠粉改性劑，SBS為天津LG公司生產(chǎn)的501型SBS，相容劑、穩(wěn)定劑為商用穩(wěn)定劑、相容劑。

1.1.2 SBS改性劑及其性質(zhì)

SBS選取天津LG公司生產(chǎn)的501型SBS 。

1.2 試驗(yàn)步驟

1.2.1 SBS/膠粉改性瀝青的制備

經(jīng)過探索試驗(yàn)，本試驗(yàn)首先將一定量SBS加入到熱基質(zhì)瀝青中，控制轉(zhuǎn)速，在190—195℃下高速分散剪切20 min，然后再加入橡膠粉攪拌，在發(fā)育SBS改性劑的同時(shí)，使得膠粉得到充分溶脹和降解，最后制得復(fù)合改性瀝青。

1.2.2 考察SBS添加量和橡膠粉添加量對改性瀝青性能的影響

采用不同摻量的SBS 和膠粉制備復(fù)合改性瀝青，其中SBS摻量分別為0%、0.5%、1%、1.5%、2%，膠粉摻量為20%，研究不同摻量改性劑對復(fù)合改性瀝青延度、針入度、軟化點(diǎn)和離析指標(biāo)的影響，總結(jié)出變化趨勢，分析不同摻量改性劑對瀝青性能的影響，并分析引起此變化趨勢的原因。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 SBS含量對SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青的影響

在優(yōu)化反應(yīng)工藝條件試驗(yàn)中，首先考察了SBS含量對SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青的影響。原料為中海36-1 70號重交瀝青（78%）、膠粉（20%）、相容劑2%。溶漲溫度190-195℃;剪切一遍進(jìn)入產(chǎn)品罐;發(fā)育8-20小時(shí)?？刂瓢l(fā)育溫度190-195℃。結(jié)果見表1所示。

由圖1可以看到，隨著SBS添加量的增加，瀝青針入度略微下降，軟化點(diǎn)明顯上升。從表1可以看到，延度略微上升，離析指標(biāo)上升明顯。從數(shù)據(jù)來看，加入SBS后橡膠粉改性瀝青的三大指標(biāo)有一定程度的改善，從整體數(shù)據(jù)來看，SBS加入量為1%時(shí)已達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，滿足大部分客戶需求，考慮到SBS價(jià)格較高，成本較大，綜合考慮后SBS的加入量為1%較好。

2.2 橡膠粉種類對SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青的影響

在固定橡膠粉摻量的前提下，考察了1號到6號，6種橡膠粉種類對SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青的影響。使用不同種類橡膠粉生產(chǎn)SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青，并測試了其性能。SBS的含量采用試驗(yàn)2.1部分優(yōu)化得出的含量，其他生產(chǎn)條件同試驗(yàn)2.1部分。試驗(yàn)結(jié)果參見表2所示。

從表2可知，1-4號橡膠粉生產(chǎn)的改性瀝青177 ℃粘度達(dá)不到要求，且沉降嚴(yán)重，所以不適合用于制備橡膠粉改性瀝青;5、6號橡膠粉生產(chǎn)的改性瀝青的各項(xiàng)均能達(dá)到要求，均能生產(chǎn)出穩(wěn)定性較好的橡膠粉改性瀝青。由于6號橡膠粉原料成本略低于5號，故選擇6號膠粉作為最佳選擇。

2.3 相容劑添加量對SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青的影響

為了考察相容劑的不同添加量對SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青的影響，改變相容劑添加量，并固定其他生產(chǎn)條件（同試驗(yàn)2.2部分），用6號橡膠粉與SBS復(fù)合生產(chǎn)改性瀝青。對改性瀝青的180 ℃粘度、離析性能測試結(jié)果趨勢圖2。

從圖2的趨勢可以看出，隨著相容劑添加量的增大，SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青的180℃粘度增大，離析數(shù)值趨近0，當(dāng)添加量為2.0%時(shí)180 ℃粘度、離析指標(biāo)基本平穩(wěn)，無明顯變化。故選擇相容劑添加量為2.0%。

2.4 SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青的生產(chǎn)放大

由上述試驗(yàn)可知，最佳工藝條件為：原料：SBS含量為1%、中海36-1 70號重交瀝青（78%）、6號橡膠粉（20%）與相容劑（2%）;溶漲溫度190～195℃;剪切一遍進(jìn)入產(chǎn)品罐;發(fā)育8-20小時(shí);控制發(fā)育溫度190-195℃。為了驗(yàn)證該工藝條件對實(shí)際生產(chǎn)的適用性，進(jìn)一步做了生產(chǎn)放大的試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表 5。

從表3的數(shù)據(jù)可知，生產(chǎn)放大后，試驗(yàn)優(yōu)化的最佳工藝條件也適合實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)。根據(jù)方案，加入適量SBS、相容劑，對使用6號橡膠粉生產(chǎn)的改性瀝青的三大指標(biāo)均有一定程度的改善。

3 結(jié)論

（1）經(jīng)試驗(yàn)，選擇SBS添加量1%，6號橡膠粉添加劑，相容劑2%的實(shí)驗(yàn)方案所產(chǎn)SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青的綜合性能較好。

（2）調(diào)整生產(chǎn)放大方案工藝，所制備的SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青各項(xiàng)性能指標(biāo)優(yōu)越，能夠滿足JT/798-2011的產(chǎn)品技術(shù)要求。

（3）SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青路用性能較好，不僅適用于新建道路，而且可以用于提質(zhì)改造工程，能有效防止反射裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展。目前市面SBS價(jià)格較貴，為了降低施工成本而又不降低路用性能，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，可以推廣使用SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青。

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