SBS改性瀝青復合改性研究進展

郭　欣 王有國

(新疆大學建筑工程學院)

SBS改性瀝青復合改性研究進展

郭欣 王有國

(新疆大學建筑工程學院)

國內關于SBS改性瀝青中加入各種改性劑進行復合改性的研究已有很多，然而對SBS復合改性瀝青卻缺乏系統的分類。文章介紹了SBS改性瀝青復合改性研究進展，將SBS復合改性的改性研究添加劑劃分為七類，并總結歸納不同類型改性劑對SBS改性瀝青性能的影響。

SBS改性瀝青；復合改性；分類；性能

1　引言

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）改性瀝青具有全面改善瀝青高低溫、疲勞和老化性能被廣泛應用于道路建設中[1]。隨著復合改性技術的發展應用，對SBS改性瀝青二次復合改性已成為研究熱點，復合改性技術可以改善SBS改性瀝青的不足，進一步提高它的各項使用性能，研究人員通過實驗研究了不同改性劑下SBS改性瀝青復合改性的性能并取得多項成果。在已有研究成果上可以根據不同地區不同使用要求，使用不同改性劑對SBS改性瀝青復合改性提高SBS改性瀝青的性能，使之滿足環境使用要求，擴大SBS改性瀝青的使用范圍。本文在已有相關研究基礎上對SBS改性瀝青復合改性添加劑分類，歸納總結不同類型SBS復合改性瀝青的性能。

2　改性瀝青

現在道路改性瀝青一般是指聚合物改性瀝青，在瀝青或瀝青混合料中加入天然的或人工的有機或無機材料，可熔融、分散在瀝青中，改善或提高瀝青路面性能，使瀝青或瀝青混合料的性能得以改善[2]。按照改性瀝青改性劑的不同一般可分為3類[1]:①熱塑性橡膠類,即熱塑性彈性體；②橡膠類；③樹脂類。其中熱塑性彈性體SBS可以全面改善瀝青高低溫、疲勞和老化的性能，成為目前應用最為廣泛的改性劑。據國外資料表明，SBS改性瀝青占改性瀝青使用總量的60%[3]，在我國SBS改性瀝青使用比例更高。

然而單一改性劑的改性瀝青普遍存在問題，為了改善和提高SBS改性瀝青的使用性能，國內外研究人員對SBS改性瀝青進行了大量復合改性研究。復合改性技術使各改性劑之間互補，充分發揮各自的優勢，改善普通改性瀝青的性能。復合改性技術的應用也將改性瀝青技術的發展推向了新的高度，相信未來更多的SBS復合改性瀝青混合料會廣泛應用于道路建設。

3　 SBS復合改性瀝青添加劑的分類

國內對于SBS復合改性的研究很多,其中楊麗[4]對SBS復合改性添加劑進行了分類，她從改善SBS改性瀝青存儲穩定性角度將復合改性添加劑分為4類：①含硫化合物；②聚烯烴類；③無機酸及無機金屬氧化物；④無機黏土類。本文在歸納總結SBS復合改性瀝青研究的基礎上對復合改性添加劑進行了重新分類。

SBS復合改性瀝青添加劑共分為七類：①樹脂類，包括EVA、PE、SBR和PS；②橡膠類包括橡膠粉；③無機酸及無機金屬氧化物類，包括多聚磷酸、CaCO3、ZnO；④聚烯烴類，包括聚低密度聚乙烯、聚丙乙烯；⑤無機黏土類，包括蒙脫土、有機蒙脫土、納米蒙脫土；⑥新型改性劑，包括LDHS、Superflex、TPS（tafpack-super）；⑦其他類包括炭黑、特尼達湖瀝青（其他類是復合改性中不能劃歸類別的獨立一類）。

接枝改性是通過化學鍵結合SBS適當的支鏈或功能性側基形成的接枝共聚物。有效提高了改性瀝青軟化點、粘度、針入度，改善了SBS改性瀝青的熱貯存穩定性和相容性[5]。接枝改性是在SBS中加入將甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、馬來酸酐等接枝后再加入到瀝青中制備成SBS改性瀝青。因SBS復合改性瀝青接枝改性不屬于改性劑改性，本文沒有將接枝改性劃分到SBS復合改性瀝青添加劑類別中。

4　不同添加劑與SBS改性瀝青復合改性性能

4.1樹脂類/SBS復合改性瀝青性能

董允、王鐵寶等人[6-8]研究發現EVA復配SBS改性瀝青可以明顯改善瀝青的高溫性能,并且SBS和EVA的含量不同對改性瀝青的各項性能指標影響較大，EVA比例越大高溫性能改善越明顯,但低溫性能有所降低。在SBS復配EVA基礎上加入穩定劑，可以改善瀝青的高溫儲存性能，提高改性瀝青的感溫性能、彈性恢復性能、粘彈轉變溫度和低溫性能。于祥、張寶昌[9-10]對EVA復配SBS改性瀝青動態硫化，研究發現SBS/EVA復合改性瀝青不僅提高了物理機械性能、高溫彈性、熱穩定性能和高溫動態力學性能，也降低了瀝青試樣的溫度敏感性。隨著硫磺用量的增大，高溫彈性和抗車轍變形能力增強,溫敏性下降。

楊朋,鄭雷[11-12]研究發現PE和SBS改性瀝青復合改性后，瀝青混合料的高溫性能、力學性能和抗水損害能力有較大提高，而低溫性能和抗疲勞性能有所降低,而隨著SBS和PE摻加量的增加對混合料路用性能的影響逐漸減弱。

李祝龍[13]研究發現SBR和SBS改性瀝青復合改性后可明顯提高瀝青的高、低溫性能和溫度敏感性。

張鵬[14]研究發現PS和SBS改性瀝青復合改性后其高溫性能得到明顯改善，扛車轍能力增強。

4.2橡膠類/SBS復合改性瀝青性能

胡苗、楊平文等人[15-16]研究發現加入SBS可以顯著改善橡膠瀝青的感溫性，高、低溫性能，從黏度指標看，復合改性橡膠瀝青黏度值偏低。涂娟研究發現[17]加入膠粉可以提高瀝青的耐熱老化性能，抗紫外線老化性能得到很大程度的提高。楊光、宋家楠[18-19]研究表明橡膠粉/SBS復合改性瀝青具有良好的熱穩定性；橡膠粉/SBS復合改性瀝青混合料比SBS改性瀝青混合料具有更優的高溫穩定性能、低溫抗塑性變形能力和疲勞性能，適用于在季凍地區路面工程應用。

4.3無機酸無機金屬氧化物類/SBS復合改性瀝青性能

馬愛群、康愛紅等人[20-22]研究發現納米ZnO/SBS復合改性瀝青的溫度敏感性、高溫性能和抗老化性等性能均優于SBS改性瀝青，表現出較佳的低溫韌性與延展性。在一定程度上改善了SBS改性瀝青熱儲存穩定性,但是效果甚微。

游金梅、毛三鵬[23-24]研究發現多聚磷酸/SBS復合改性瀝青可以改善瀝青的高溫性能、高溫穩定性和抗老化性能，但會降低SBS改性瀝青的低溫性能。而隨著多聚磷酸摻量的增加，復合改性瀝青混合料的高溫抗車轍能力增強，水穩定性變差，疲勞性能增強。

劉大梁、常海洲[25-26]研究發現納米CaCO3/SBS復合改性瀝青的高溫穩定性能、動態力學性能和低溫抗裂性能得到顯著提高。

4.4聚烯烴類/SBS復合改性瀝青性能

高光濤、牛冬瑜[27-28]研究發現低密度聚乙烯LDPE/SBS共混物的加入提高了原始瀝青的高溫性能，并且隨著共混物用量的增加，瀝青的高溫性能也隨之提高，溫度敏感性顯著減弱。LDPE/SBS復合改性瀝青混合料的高溫性能、低溫性能與抗水損壞能力都有所提高，因其具有良好的力學性能，可以提高路面使用壽命。

蔣元海[29]研究發現聚丙乙烯APP/SBS復合改性瀝青具有較好的相容性能，且復合改性瀝青性能穩定,具有較好的耐老化性能。

4.5無機黏土類/SBS復合改性瀝青性能

于祥、劉東明等人[30-31]研究發現蒙脫土MMT/SBS復合改性瀝青復合改性有效地提高SBS改性瀝青的高溫彈性、高溫抗車轍變形能力、耐熱氧老化能力以及貯存穩定性，但降低了其溫度敏感性,對其低溫性能不利。唐新德[32]研究發現納米蒙脫土Na-MMT/SBS復合材料加入瀝青中,形成穩定、均勻的網絡結構,使瀝青在韌性、強度與熱穩定性方面具有明顯改善。紀軼來、余劍英等人[33-34]研究發現有機蒙脫土OMMT/SBS復合改性明顯改善了SBS改性瀝青耐熱氧老化性能、高溫穩定性能、低溫性能，同時儲存穩定性能也有一定的改善。有機蒙脫土的加入對SBS改性瀝青流變性能有顯著影響，在長期使用過程中有較好的抗疲勞開裂性能。

4.6新型改性劑/SBS復合改性瀝青性能

水滑石類化合物(LDHs)是一類具有層狀結構的新型無機功能材料,付建紅[35]將新型改性劑水滑石LDHs加入SBS改性瀝青中，研究發現LDHs的加入提高了瀝青的彈性成分，減小了瀝青的粘性成分。微觀結構分析表明，LDHs基本均勻地分散在瀝青中，沒有形成插層或改變分子結構等化學變化，不會損害瀝青分子結構。

Superflex（福萊斯）是一種高分子聚合物改性瀝青，具有抗高溫、抗水損、耐疲勞、制作簡單等優點。曾理[36]比較了Superflex改性瀝青混合料、SBS改性瀝青混合料以及Superflex/SBS復合改性瀝青混合料性能，結果表明Superflex/SBS復合改性瀝青混合料有良好的高溫性能、水穩定性以及抗滑性能，但其低溫性能較SBS改性瀝青差。而良好的高溫穩定性和水穩定性對于南方高溫多雨地區來說是不錯的選擇。

TPS(全稱TAFPACK-Super)是日本一種專為排水性瀝青路面OGFC而生產開發的瀝青改良添加劑。它以熱塑性橡膠為主要成分，再配以粘結性樹脂和增塑劑等其他成分,用機械攪拌混合方式使普通瀝青改良成為排水性瀝青路面用的高粘度粘結劑[37]。郭鑠[38]研究發現SBS/TPS復合改性瀝青混合料的高溫穩定性、低溫抗裂性和抗疲勞性能都有很大提高（尤其是抗疲勞性能），水穩定性略有增加。因此，該種復合改性瀝青可用于交通量較大的高溫重載路段，也可用于鋼橋面等特殊路段。

4.7其他類/SBS復合改性瀝青性能

嚴家伋、王仕峰等人[39-40]研究發現炭黑CB加入SBS復合改性瀝青中不僅可改變其力學性質,而且可提高瀝青的耐久性。隨著炭黑用量的增加，高溫穩定性提高，改性瀝青趨于高溫貯存穩定，但炭黑用量太多反而低溫性能下降，改性瀝青也不穩定。

特立尼達湖瀝青（TLA）可以作為一種瀝青改性劑添加到石油瀝青中。熊剛[41]研究表明TLA摻量對SBS復合改性瀝青的性能有很大影響，隨TLA摻量的增加，復合改性瀝青高溫性能和疲勞性能提高，高溫穩定性上升，其抵抗永久變形的能力也得到增強，低溫性能稍有下降。TLA/SBS復合改性瀝青的疲勞壽命隨著TLA摻量的增加先增大后減小。王偉[42]研究發現TLA的加入能提高SBS瀝青抵抗熱老化和紫外老化的能力，TLA/SBS復合改性瀝青具有更強的抗老化性能。陳一帆、蔡春華[43-44]研究表明SBS/TLA復合改性瀝青混合料在實際應用的過程中表現出非常好的高溫穩定性、低溫性能、耐久性能和水穩定性等路用性能。適用于重交通和特重交通下的瀝青路面。

5　結論與展望

SBS改性瀝青復合改性可以有效改善SBS改性瀝青的各項性能：①樹脂類添加劑可以有效改善SBS改性瀝青的高溫性能和物理性能，比較適用于南方高溫地帶使用；②橡膠類添加劑可以有效改善SBS改性瀝青的高、低溫性能和疲勞性能，適用于在季凍地區路面工程應用；③無機酸無機金屬氧化物類添加劑有較強的高溫穩定性和抗老化能力，其中ZnO/SBS復合改性瀝青表現出較佳的低溫韌性與延展性，可以在北方寒冷地區試用；④聚烯烴類添加劑低密度聚乙烯LDPE與SBS改性瀝青復合具有良好的力學性能，可以提高路面使用壽命；⑤無機黏土類添加劑表現出較好的高溫存儲穩定性、流變性和抗疲勞開裂性，可用于南方高溫重載路段；⑥新型改性劑Superflex+SBS復合改性瀝青混合料有良好的高溫性能，水穩定性以及抗滑性能，但其低溫性能較SBS改性瀝青差，對于南方高溫多雨地區來說是不錯的選擇；⑦TPS/SBS復合改性瀝青高溫穩定性、低溫抗裂性和抗疲勞性能都有很大提高，可用于交通量較大的高溫重載路段，也可用于鋼橋面等特殊路段。其他類添加劑中炭黑CB可以提高SBS改性瀝青力學性質和耐久性；特立尼達湖瀝青（TLA）可以提高SBS改性瀝青各項性能，具有更強的抗老化性能。

面對我國高速發展的交通行業，改性瀝青已成為道路瀝青的不二選擇，而SBS改性瀝青優異的路用性能也必將成為我國改性道路瀝青的首要選擇。復合改性技術為SBS改性瀝青的研究發展推波助瀾，打破了地域環境對SBS改性瀝青的限制。深入理解詮釋SBS改性瀝青復合改性的作用機理對于復合改性研究具有重大的意義，現在意義上的SBS復合改性都僅僅只是兩種改性劑對瀝青改性，如果能借此揭示復合改性的機理，對多種改性劑復合改性具有十分重要的指導作用，為SBS復合改性的研究應用打開更廣闊的前景，未來也會出現多種改性劑復合改性的改性瀝青，甚至生產出適用于各種環境地區使用的優質復合改性瀝青用于道路建設中。因此對于SBS改性瀝青復合改性的研究需要更加深入透徹，揭示復合改性的結構組成、作用機理對改性瀝青的研究發展非常重要。●

[1]付海英，謝雷東，竇大營，等.加工工藝對改性瀝青的性能影響[J].交通科技，2005，(2):97-100.

[2]JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術規范[S].人民交通出版社，2004.

[3]張玉貞,王翠紅,黃小勝,等.聚合物SBS和瀝青的相容性研究[J].石油學報:石油加工,2001,17(2):68-71.

[4]楊麗.SBS改性瀝青穩定劑研究進展[J].山西交通科技, 2013，(4):1-2.

[5]王淑娟,鄭永昌,丁勇杰.基于分子模擬技術的單體接枝SBS與瀝青相容性研究[J].公路與汽運,2013(1):100-102.

[6]董允,紀軼來,張國強,等.SBS復配EVA改性瀝青微觀結構及DSR分析[J].中外公路,2007,27(3):183-187.

[7]王鐵寶,王曉東,董允,等.穩定劑對SBS/EVA復配改性瀝青性能影響的研究[J].河北工業大學學報,2008,37(1):13-17.

[8]王鐵寶,宋長柏,董允,等.SBS和EVA復合改性瀝青性能的研究[J].石油瀝青,2006,20(1):11-15.

[9]張寶昌,于祥,石玉元,等.貯存穩定的EVA/SBS復合改性瀝青的性能研究[J].彈性體,2007,17(6):5-9.

[10]于祥,席曼,張會軒.動態硫化SBS/EVA復合改性瀝青的溫敏性[J].科技信息,2010(33).

[11]楊朋,張肖寧.PE和SBS復合改性瀝青混合料路用性能[J].中南大學學報:自然科學版,2012,43(10):4044-4049.

[12]鄭雷.SBS與PE復合改性瀝青綜合性能評定[J].HeilongjiangenceandTechnologyInformation,2011(5): 250-250.

[13]李祝龍,徐霄,尤驍.SBR/SBS改性瀝青材料性能[J].青海交通科技,2001(1):22-24.

[14]張鵬,徐景翠,徐鵬.基于高溫性能的PS/SBS復合改性瀝青混合料應用研究[J].石油瀝青,2011,25(4):26-30.

[15]胡苗,彌海晨,郭平.SBS復合改性橡膠瀝青試驗研究[J].石油瀝青,2014,28(6):20-23.

[16]楊平文,楊元武,曹貴.SBS復合改性橡膠瀝青性能研究[J].公路交通科技:應用技術版,2015(11).

[17]涂娟,袁軍,包傳平,等.廢橡膠粉對SBS改性瀝青的老化性能影響研究[J].武漢工程大學學報,2009,31(3):19-22.

[18]楊光,申愛琴,陳志國,等.季凍區橡膠粉/SBS復合改性瀝青工廠化參數分析與性能評價[J].公路交通科技,2015,32(12): 29-37.

[19]宋家楠,黃治冶,徐向輝.膠粉/SBS復合改性瀝青與SBS改性瀝青、橡膠瀝青的基本性能比較研究[J].北方交通,2012(7): 3-5.

[20]馬愛群,李雪峰.納米氧化鋅SBS改性瀝青及其混合料性能試驗研究[J].中外公路,2009,29(5):218-221.

[21]康愛紅,肖鵬,周鑫.納米ZnO/SBS改性瀝青儲存穩定性及其機理分析[J].江蘇大學學報:自然科學版,2010,31(4): 412-416.

[22]肖鵬,李雪峰.納米ZnO/SBS改性瀝青微觀結構與共混機理[J].江蘇大學學報:自然科學版,2006,27(6):548-551.

[23]游金梅.多聚磷酸以及多聚磷酸與SBS復合改性瀝青混合料路用性能研究[J].公路工程,2014(6):289-293.

[24]毛三鵬,熊良銓.多聚磷酸在SBS改性瀝青中的應用研究[J].石油瀝青,2010,24(5):28-32.

[25]劉大梁,姚洪波,包雙雁.納米碳酸鈣和SBS復合改性瀝青的性能[J].中南大學學報:自然科學版,2007,38(3):579-582.

[26]常海洲,張洪亮.納米CaCO_3/SBS復合改性瀝青性能與機理的研究[J].公路交通科技:應用技術版,2013(11).

[27]高光濤,朱玉堂,張勇,等.貯存穩定的LDPE/SBS共混物改性瀝青的動態力學性能[J].China Synthetic Rubber Industry,2003,26(4):238-240.

[28]牛冬瑜,韓森,徐鷗明,等.廢舊LDPE/SBS復合改性瀝青SMA混合料的路用性能研究[J].武漢理工大學學報,2014(2): 49-53.

[29]蔣元海.SBS、APP復合改性瀝青的老化性能研究[J].中國建筑防水,1994(1):14-16.

[30]于祥.SBS/MMT復合改性瀝青的動態力學性能[J].廣東化工,2010,37(2):72-74.

[31]劉東明,谷正,宋國君,等.蒙脫土/SBS復合改性瀝青的性能研究[J].精細與專用化學品,2012,20(8):19-23.

[32]唐新德,賀忠國,尹文軍,等.納米蒙脫土/SBS復合改性瀝青及其改性機理研究[J].石油瀝青,2008,22(6):6-9.

[33]紀軼來,薛文,陳海波,等.有機膨潤土復配SBS改性瀝青性能的研究[J].河北工業大學學報,2006,35(4):86-90.

[34]余劍英,李斌,曾旋,等.有機化蒙脫土對SBS改性瀝青熱氧老化性能的影響[J].武漢理工大學學報,2007,29(9):65-67.

[35]付建紅,涂亮亮,吳領.LDHs對SBS瀝青流變性能及微觀結構的影響[J].建材世界,2015(4):45-47.

[36]曾理.Superflex+SBS改性瀝青混合料路用性能研究[J].公路與汽運,2012(4):121-126.

[37]覃勉,倪富健,劉清泉,等.TPS改性劑在排水性瀝青混合料中的應用研究[C].第二屆全國公路科技創新高層論壇論文集(下卷)，2004.17-21.

[38]郭鑠,李宇峙,張平.SBS與TPS復合改性瀝青混合料路用性能研究[J].中外公路,2013,33(1).

[39]嚴家伋.SBS復合改性瀝青的研究[J].中國建筑防水, 1991(1):10-14.

[40]王仕峰,張勇,朱玉堂,等.SBS/炭黑共混物改性瀝青高溫貯存穩定性研究[J].中國建筑防水,2004(4):25-28.

[41]熊剛,尹興龍.不同摻量TLA對SBS改性瀝青流變性能的影響研究[J].公路交通技術,2014(4):37-40.

[42]王偉.TLA/SBS復合改性瀝青膠結料的抗老化性能[J].交通科學與工程,2013,29(4):13-16.

[43]陳一帆.SBS+TLA復合改性瀝青路面應用研究[J].交通標準化,2012(8):153-156.

[44]蔡春華,何唯平.SBS+TLA復合改性瀝青SMA在機場道面工程的應用[J].公路,2006(10):187-190.