碳纳米管/SBS复合改性沥青制备工艺的研究

利用碳纳米管(CNTs)改善苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青性能,在高性能沥青材料制备方面具有广泛应用前景,而制备工艺是提升其性能的重要手段。文章通过研究CNTs种类、掺量及添加方式等关键工艺对CNTs/SBS复合改性沥青性能的影响规律,提出其复合改性沥青的最佳制备工艺。结果表明:羟基化CNTs(CNTs-OH)对SBS改性沥青性能改善最佳,羧基化CNTs次之;随着CNTs-OH掺量的增加,SBS改性沥青软化点随掺量增加而增大,针入度、延度则均呈先增后降的趋势,当CNTs为0.2%时为最佳;超声振荡和直接搅拌对SBS改性沥青针入度分级体系的技术指标改善最明显,而超声振荡获得复合改性沥青低温劲度模量最小,且对劲度模量变化率无显著影响,因此超声振荡工艺为最佳方式。     

紫外光吸收剂UV531对SBS改性沥青性能的影响

采用不同掺量的紫外光吸收剂UV531通过熔融共混的方法制备了UV531/SBS改性沥青,研究了UV531对SBS改性沥青物理流变性能的影响。分别利用旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)和室内加速紫外光(UV)老化试验模拟了UV531/SBS改性沥青的热氧和紫外光老化,并借助物理流变性能的变化评价了UV531对SBS改性沥青老化性能的影响。结果表明,UV531的加入可同时提高SBS改性沥青的高温和低温性能,尤其对延度的改善作用较为显著。UV531对SBS改性沥青的复数剪切模量影响很小,而对其相位角的影响较为复杂。UV531对SBS改性沥青的耐热氧和UV老化性能均具有显著的改善作用,且随UV531掺量的增加,耐老化性能改善效果愈加显著。     

紫外光吸收剂对不同嵌段比SBS改性沥青性能的影响

为了研究紫外光吸收剂(UV-531)对不同嵌段比SBS改性沥青性能的影响,采用高速剪切仪制备不同嵌段比(分别为40/60、30/70、20/80)SBS改性沥青,通过熔融共混的方法分别掺加3种剂量UV-531制成UV-SBS改性沥青。利用动态剪切流变试验、弯曲梁流变试验和测力延度试验探究了不同掺量UV-531和不同嵌段比对沥青高、低温性能的影响规律。结果表明:UV-531的加入对嵌段比为20/80的SBS改性沥青高低温性能改善效果不明显,对其他两种嵌段比SBS改性沥青的改善效果显著。使用室内紫外光老化环境箱模拟了沥青的紫外老化,借助软化点增量、G*AI和红外光谱分别研究了UV-SBS改性沥青的老化程度和化学机理。从沥青抗紫外老化程度来看,选择最佳掺量UV-531的嵌段比为40/60和20/80的SBS改性沥青的抗紫外老化效果相当,均远远优于嵌段比为30/70的SBS改性沥青。     

基于红外光谱的SBS掺量高精度估算研究

控制苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)掺量是改善SBS改性沥青性能的重要手段。文章采用3大指标试验和红外试验,分析了SBS掺量对改性沥青的常规指标、红外特征峰的影响,研究了A966/1377、A(966+699)/1377和A699/1377变量因子与取样方式对标准曲线估算精度的影响。结果表明:不同掺量区间的SBS对改性沥青路用性能的影响程度是不同的; 699 cm-1处特征峰是拟合标准曲线的最佳SBS特征峰,以A699/1377为变量因子进行线性回归的标准曲线的估算精度最高,且SBS掺量试验结果的估算误差2.5%;对于实际工程中改性沥青的SBS掺量检测,溶剂法取样是SBS掺量估算精度最高的取样方式,估算误差5%。实际应用中推荐采用溶剂法取样。     

SBS改性沥青红外光谱快速检测方法研究

准确测定改性沥青中SBS的掺量可以控制工程中改性沥青的质量。文章研究了不同品牌的基质沥青、不同品种及掺量的SBS改性剂、不同化样次数对SBS改性沥青化学特性的影响,利用衰减全反射红外光谱法表征组成沥青的各组分官能团变化,并对SBS改性沥青红外光谱图特征峰进行了分析。研究表明:基质沥青种类、SBS改性剂品种及掺量和化样次数的不同均不会对改性沥青红外吸收峰的位置造成影响;通过A_(699)/A_(1377)、A_(966)/A_(1377)判断已知组成的SBS改性沥青中SBS改性剂掺量、基质沥青品牌等信息;由于SBS及沥青老化化样次数增加,A_(966)/A_(1377)逐渐减小而A_(699)/A_(1377)逐渐增大,可通过比值判断化样次数。     

SBS改性沥青的流变模型及其粘弹特性研究

采用材料流变特性测试与模型分析仪建立了SBS改性沥青的流变模型,研究了SBS掺量和温度对改性沥青流变模型及其粘弹特性的影响,并探讨了改性沥青的显微结构与流变模型的关联性。结果表明,在20℃时,3%和5%掺量SBS改性沥青的流变模型均为Burgers模型,7%和9%掺量SBS改性沥青的流变模型则为五元件模型;升温至60℃时,3%和7%掺量SBS改性沥青分别可用Maxwell和Burgers模型表征。在20℃时不同掺量SBS改性沥青均具有瞬时弹性变形和推迟弹性变形,而升温至60℃,3%掺量SBS改性沥青推迟弹性变形已消失;瞬时弹性变形和推迟弹性变形均随温度升高而增大;20℃时,3%和5%掺量SBS改性沥青会产生粘性变形,升温至60℃时,7%掺量SBS改性沥青也有粘性变形产生,但9%掺量SBS改性沥青均无粘性变形发生。荧光显微镜观察表明,随SBS掺量的增加,改性沥青的显微结构从沥青为连续相的"海岛"结构逐渐转变为SBS为连续相的网络结构,改性沥青显微结构的变化与其流变模型有很好的对应关系。     

低阻尼改性沥青流变性能与微观结构研究

降低沥青材料内生热是缓解沥青路面车辙病害的重要途径,而减小沥青材料的阻尼是降低内生热的关键。研究低阻尼改性沥青流变性能与微观结构,可以为沥青材料的功能性设计提供理论依据。文章基于低阻尼轮胎的成果,通过与SBS复合制备低阻尼改性沥青,借助多应力重复蠕变试验、弯曲梁流变仪试验和原子力显微镜、荧光显微镜分析低阻尼复合改性沥青的高低温性能及微观结构,并以损耗因子、复数模量作为评价指标优选聚合物。结果表明:聚合物J-4可显著降低SBS改性沥青损耗因子,提高复数模量;基于累积应变、回复率和不可恢复柔量,J-4可以显著提高SBS改性沥青的高温抗车辙性能,其掺量越大,改善效果越明显,且对SBS改性沥青低温分级不造成影响;J-4可增大SBS相的溶胀面积,增加了改性沥青的弹性分量,降低内生热,且其掺量越大,SBS三维网络结构就越致密。     

POE对SBS改性沥青老化性能的影响

为探求POE(乙烯/辛烯共聚物)改善SBS改性沥青老化性能的机理,通过沥青流变指标分析、荧光显微分析及红外光谱分析,对SBS改性沥青、POE/SBS复合改性沥青及其短期、长期老化后的残留物进行性能测试。结果表明,POE分子流动性能优良,掺入SBS改性沥青后,POE可与SBS共混相容,使SBS在基质沥青中分散更均匀、溶胀更充分,所形成相容体系延缓了SBS老化降解程度。     

SBS/HON复合改性沥青流变性能

为了研究SBS(styrene-butadiene-styrene)/HON(Honeywell TitanTM)复合改性沥青的流变性能,选取2种SBS和2种HON改性剂制备复合改性沥青,采用布氏旋转黏度计分析了复合改性沥青的黏温性能,采用动态剪切流变仪(DSR)、低温弯曲流变仪(BBR)分别评价复合改性沥青的高温及低温流变性能.结果表明:HON可有效改善沥青的黏温性能,降低施工温度,并可提高沥青的高温流变性能;SBS可明显改善沥青材料的高温流变性能,并可在一定程度上提高沥青材料的低温流变性能.     

热老化过程中SBS改性沥青流变性能研究

SBS改性沥青在存储、运输、拌和、碾压及服役情况下的热老化严重影响了沥青路面的耐久性,研究热老化对SBS改性沥青流变性能衰减的影响可改善SBS改性沥青的使用效果。文章通过动态剪切流变仪,研究短期老化和长期老化过程中,SBS改性沥青的流变性能衰减情况;通过红外光谱和改性剂降解实验,分析热老化过程中改性沥青性能衰减的原因。研究表明:老化导致高温低频区SBS改性沥青复数模量增加,相位角略有降低;老化深度越大,SBS改性沥青黏性模量老化指数越大,但弹性模量变化较复杂;长期老化过程以沥青老化为主,短期老化主要以硫化物的氧化为主,SBS在老化过程中吸氧量的增加是导致其热稳定性不足的主要因素。     

再生SBS改性沥青混合料在面层应用的试验研究

研究再生SBS改性沥青混合料的路用性能,分析将其应用到高等级公路面层的可行性。对原样SBS改性沥青和经过回收、再生处理的再生SBS改性沥青进行基本性能及流变性能对比试验,同时进行AC-16Ⅰ型SBS改性沥青混合料和再生SBS沥青混合料(废料含量为30%、60%)试验,试验内容主要包括:车辙、水稳定性、低温弯曲及疲劳试验。结果表明经过RTFOT与PAV老化后再生SBS改性沥青与原样SBS改性沥青基本性能和流变性能相近。再生SBS改性沥青混合料(废料含量为30%)与常规SBS改性沥青混合料路用性能相近,满足高等级公路面层材料要求,可以应用到高等级公路的面层。再生SBS改性沥青混合料(废料含量为60%)抵抗低温开裂能力及疲劳寿命降低。     

载银沸石/稀土/尼龙共混物的性能

以沸石为载体,AgNO3溶液为交换液,通过离子交换法将Ag离子交换进入沸石中,制成了载银沸石,并将其与稀土添加入尼龙(PA)中共混制备了载银沸石/稀土/PA复合材料。对复合材料进行力学性能和流变性能分析。结果表明,随着添加组分质量分数的增加,改性纤维的拉伸强度降低,当载银沸石和稀土质量分数达3%时,断裂强度明显大幅度下降。共混体系的流变曲线表现出明显的切力变稀行为,表明共混体系为假塑性流体。其表观黏度随剪切速率的增大而减小,随温度升高而降低,随着添加组分质量分数的增加而减小。共混体系的非牛顿指数随添加组分质量分数增加而降低,流变性能得到改善。     

SBS对基质沥青低温性能改善效果研究

通常认为SBS可以同时改善基质沥青的高、低温性能.以三种常用的国产沥青和一种进口沥青作为基质沥青,采用四种不同的SBS对其进行改性,分别制得成品SBS改性沥青.运用SHRP试验方法中的弯曲梁流变仪(BBR)分别对制得的这些SBS改性沥青的RTFO/PAV残留物的流变特性进行了试验研究.结果表明,用物理意义上的共存共混方法制备得到的SBS改性沥青,其低温等级基本保持在基质沥青的低温等级上,即从流变学的意义上来说,SBS对基质沥青低温抗裂性能的改善效果仍值得探讨.     

基于时间扫描的聚烯烃树脂改性沥青疲劳演化规律研究

为评价聚烯烃树脂改性沥青的疲劳特性,采用动态剪切流变仪对70^#基质沥青、不同掺量聚烯烃树脂改性沥青、温拌改性沥青及SBS改性沥青进行动态时间扫描试验,通过复数剪切模量G^*、相位角和累计耗散能比对应的疲劳曲线分析沥青的疲劳损伤过程;最后对聚烯烃树脂改性沥青的改性机理进行分析。试验结果表明：不同指标疲劳曲线变化规律明显,能较好地表征试验沥青的疲劳损伤过程,G^*与荷载作用次数曲线可清晰地反映荷载适应、损伤累积和加速破坏3个阶段,疲劳演化曲线便于表征其疲劳特性;改性沥青的疲劳性能随着新型聚烯烃树脂改性剂掺量的增加先增强后减弱,3%掺量改性沥青的疲劳特性较优,SBS改性沥青疲劳特性最优。研究结果将为聚烯烃树脂改性沥青应用和改性沥青疲劳性能评价提供参考。     

Sasobit对沥青混合料阻燃性能的影响

通过对添加Sasobit温拌剂的温拌及温拌阻燃沥青混合料进行试验研究,对比分析了其在添加阻燃剂前后混合料在水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性等路用性能方面的变化,并参照GB/T10707—1989橡胶燃烧性能测试标准规定的极限氧指数测试方法,采用改进的试样制备方法,对SBS改性沥青和SBS改性阻燃沥青分别在添加不同掺量Sasobit温拌剂后的阻燃性能进行了试验研究.试验结果表明,Sasobit温拌沥青混合料在添加阻燃剂前后其路用性能均能满足规范要求,可以应用于隧道路面;然而氧指数试验结果表明,蜡基温拌剂Sasobit掺在沥青中有一定的助燃作用,它的添加会使沥青极限氧指数减小,阻燃性能变差,且随着其掺量的增加不断降低.     

多聚磷酸对沥青混合料高低温性能影响研究

分别采用贯入剪切试验(SD法)和半圆弯拉试验(SCB试验)研究了多聚磷酸对基质沥青混合料、SBS改性沥青混合料、SBR改性沥青混合料高低温性能的影响。试验结果表明,掺加多聚磷酸改性剂可以显著改善沥青混合料高温性能,而对沥青混合料的低温性能有负面影响,但可以通过多聚磷酸与SBS或SBR复配改性的方法来改善其对沥青混合料低温性能的负面影响。     

SBS改性沥青老化模拟及再生研究

为研究不同再生方式对老化SBS改性沥青性能影响情况,首先通过常规试验、SHRP试验选择恰当的SBS改性沥青老化模拟方式;然后对4种再生方式:Ⅰ、掺加SK-90号基质沥青;Ⅱ、掺加SBS改性沥青;Ⅲ、掺加再生剂;Ⅳ、掺加再生剂+90号基质沥青展开探讨,确定了各再生方式的最佳条件,比较了各再生方式的优劣差异.试验结果表明:采用RTFOT试验进行老化模拟更加方便、科学,RTFOT试验5 h获得的改性沥青指标与服务年龄为7 a的SBS改性沥青一致;4种再生方式对老化沥青性能均有改善作用,且每种方式的新、旧沥青最佳比例及添加剂最佳掺量均不相同,在各自最佳条件下比对4种再生方式知,最优再生方式为Ⅱ,然后依次为Ⅲ、Ⅳ、Ⅰ.     

废旧电视机外壳高抗冲聚苯乙烯的增韧增强改性

利用无机纳米材料碳纳米管(CNTs)及苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)通过熔融共混的方法对废旧电视机外壳材料高抗冲聚苯乙烯(HIPS)进行了改性。分别分析了SBS和CNTs对HIPS的韧性和强度的影响效果,以及偶联剂对CNTs/HIPS复合材料拉伸强度性能的影响,同时对CNTs/SBS/HIPS/偶联剂复合材料的力学性能进行了研究。结果表明,与废旧HIPS相比,单纯添加5%(质量分数,下同)SBS时,冲击强度提高137%;添加1%CNTs及1%偶联剂时,复合材料的拉伸强度比原料提高35%;添加1%CNTs、5%SBS及1%偶联剂时,拉伸强度提高22%,冲击强度提高111%。     

废胎胶粉与HDPE/SBS三掺复合改性沥青性能研究

为了改善普通胶粉改性沥青的性能缺陷,本研究采用SK-90#基质沥青和HDPE-SBS-废胎胶粉材料制备复合改性沥青,选择SBS百分掺量、胶粉百分掺量、HDPE百分掺量、剪切速度、剪切时间和剪切温度6个试验变量,通过正交试验来探讨复合改性沥青的最佳改性参数,并采用方差分析法对其针入度、软化点、5℃延度、黏度和弹性恢复率5种技术指标进行分析,得出各变量对复合改性沥青性能的影响规律,得到较优制备方案,并对其性能进行了分析.结果表明:SBS掺量对软化点和弹性恢复率影响最大;HDPE掺量对针入度影响较大;SBS和HDPE掺量对延度都具有影响;各改性剂掺量和剪切温度对旋转黏度的影响基本相同.较优制备方案为:改性剂HDPE百分掺量为1.5%,SBS百分掺量为5%,废胎胶粉百分掺量为20%,剪切温度165℃,剪切速率4 500 r/min,剪切时间45 min.较优制备方案下,改性沥青的高温稳定性和低温抗裂性大大提高,同时自身黏度增大使其与集料的黏附性增强,提高了抗车辙能力和抗水损害能力;较高的弹性恢复率保证了改性沥青的抗裂性能.     

氧化和硫化聚合物改性沥青流变性能研究

在基质沥青中加入一定量的SBR、XSBR、SBS,观察对沥青材料常规性能以及-30～100℃下动态力学流变性能的影响。结果表明,加入粉末SBR1500后改性沥青材料薄膜前后的延度和流变性能都有明显的改进,而硫化共混改性可显著提高低温下改性沥青的粘弹性能,低温性能明显改善;同时高温性能得到提高,改性沥青的车辙温度（G＊/sinδ=1kPa）比基质沥青提高约10℃;粘度增大,复合模量提高,在高温区的相位角和损耗因子变小,从而改善了沥青高温粘弹性能。硫化共混改性沥青对使用环境的温度敏感性变小,使改性沥青的高低稳定性能均得到改善,可在高温环境下使用,拓宽了SBR改性沥青的使用范围。