SBS/膠粉復合改性瀝青的制備及工藝優化

王儲 蔡璐 于慧明 王濤 雷勇

摘 要：橡膠粉改性瀝青同時具備了橡膠和瀝青的特點，具有較好的高、低溫穩定性，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、穩定劑添加量、相容劑種類、橡膠粉種類對SBS/膠粉復合改性瀝青針入度、軟化點、延度等主要指標的影響程度，得到了最佳工藝條件，并依據最佳配比進行了生產放大實驗，驗證了該工藝對實際生產的適用性及優化作用。

關鍵詞：SBS /膠粉改性瀝青;橡膠粉;工藝優化

橡膠粉改性瀝青（AR）是指以橡膠粉為改性劑，在添加劑和基質瀝青的共同作用下，形成的一種新型的、優質的復合型材料。橡膠粉改性瀝青的制備原理是，在充分攪拌和高溫的條件下，橡膠粉與基質瀝青溶脹反應，再經過一系列物理和化學變化，形成了改性瀝青膠結材料。橡膠粉改性瀝青同時具備了橡膠和瀝青的特點。由于吸收了瀝青中的樹脂、烴類等多種有機質，橡膠粉變濕潤，膨脹。混合物的針入度減小，軟化點提高，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瀝青的使用性能。與傳統瀝青相比，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用于我國首都機場高速公路，成渝高速公路和上海虹橋跑道等工程。本實驗使用目前最常用的改性劑SBS，生產了SBS/膠粉復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，優化了其工藝生產條件。

1 試驗內容

1.1 試驗原料與改性劑

1.1.1 試驗原料

基質瀝青采用中海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公司生產的501型SBS，相容劑、穩定劑為商用穩定劑、相容劑。

1.1.2 SBS改性劑及其性質

SBS選取天津LG公司生產的501型SBS 。

1.2 試驗步驟

1.2.1 SBS/膠粉改性瀝青的制備

經過探索試驗，本試驗首先將一定量SBS加入到熱基質瀝青中，控制轉速，在190—195℃下高速分散剪切20 min，然后再加入橡膠粉攪拌，在發育SBS改性劑的同時，使得膠粉得到充分溶脹和降解，最后制得復合改性瀝青。

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合改性瀝青延度、針入度、軟化點和離析指標的影響，總結出變化趨勢，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 試驗結果與討論

2.1 SBS含量對SBS/膠粉復合改性瀝青的影響

在優化反應工藝條件試驗中，首先考察了SBS含量對SBS/膠粉復合改性瀝青的影響。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℃;剪切一遍進入產品罐;發育8-20小時。控制發育溫度190-195℃。結果見表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，軟化點明顯上升。從表1可以看到，延度略微上升，離析指標上升明顯。從數據來看，加入SBS后橡膠粉改性瀝青的三大指標有一定程度的改善，從整體數據來看，SBS加入量為1%時已達到規定標準，滿足大部分客戶需求，考慮到SBS價格較高，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/膠粉復合改性瀝青的影響。使用不同種類橡膠粉生產SBS/膠粉復合改性瀝青，并測試了其性能。SBS的含量采用試驗2.1部分優化得出的含量，其他生產條件同試驗2.1部分。試驗結果參見表2所示。

從表2可知，1-4號橡膠粉生產的改性瀝青177 ℃粘度達不到要求，且沉降嚴重，所以不適合用于制備橡膠粉改性瀝青;5、6號橡膠粉生產的改性瀝青的各項均能達到要求，均能生產出穩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/膠粉復合改性瀝青的影響，改變相容劑添加量，并固定其他生產條件（同試驗2.2部分），用6號橡膠粉與SBS復合生產改性瀝青。對改性瀝青的180 ℃粘度、離析性能測試結果趨勢圖2。

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

2.4 SBS/膠粉復合改性瀝青的生產放大

由上述試驗可知，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℃;剪切一遍進入產品罐;發育8-20小時;控制發育溫度190-195℃。為了驗證該工藝條件對實際生產的適用性，進一步做了生產放大的試驗。試驗結果如表 5。

從表3的數據可知，生產放大后，試驗優化的最佳工藝條件也適合實際的工業生產。根據方案，加入適量SBS、相容劑，對使用6號橡膠粉生產的改性瀝青的三大指標均有一定程度的改善。

3 結論

（1）經試驗，選擇SBS添加量1%，6號橡膠粉添加劑，相容劑2%的實驗方案所產SBS/膠粉復合改性瀝青的綜合性能較好。

（2）調整生產放大方案工藝，所制備的SBS/膠粉復合改性瀝青各項性能指標優越，能夠滿足JT/798-2011的產品技術要求。

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

參考文獻

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