SBS改性沥青生产工艺参数的考察

SBS改性沥青生产工艺参数的考察 涉及到设备、工艺参数的设定。

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第l 8卷第 2期20 0 5年 6月

石油化

工高等学校学报

Vo .18 1

NO . 2

J OURNAL OF PETR0CHEM I CAL UNI VERS TI S I E

Jn 05 u .2 0

文章编号：0 6 9 X( 0 5 0 1 0—3 6 2 0 )2—0 3 0 2—0 4

S S改性沥青生产工艺参数的考察 B丛玉凤 廖克俭 翟玉春2一，,( .宁石油化工大学石油化工学院，宁抚顺 13 0; 2东北大学材料冶金学院，辽宁沈阳 10 0 ) 1辽辽 10 1 . 1 0 6

摘要：工艺参数是沥青改性过程中的关键因素， S S改性沥青的生产中，艺参数对成品的延度、化 在 B工软点、入度以及溶解度等指标有着决定性的作用。以北方沥青厂生产的 7沥青为基质沥青， S S为改性剂。针 O以 B考察了剪切时间、剪切温度、剪切速率对 S S改性道路沥青的性能( B包括感温性、温稳定性及低温抗裂性能等 )影高的

响。结果表明， 7沥青为基质沥青研制的 S S改性沥青，以 O B剪切温度为 10℃,切时间为 2h剪切机速率为 8剪，80 0rmi, 0/ n时改性剂与基质沥青之间具有较好的相客性，改性沥青具有较高的储存稳定性和良好的路用性能。 关键词： S S;改性沥青；工艺参数；改性剂 B 中图分类号： T 6 6 8 E 2 . 6文献标识码： A

近年来，随着交通量的不断增长，特别是重交通和超重交通的日益增长，再加上夏日的高温酷暑和

或人工合成的有机或无机材料，可熔融、分散在沥青中，改善沥青路面性能-。 5 J就目前已知改性剂来看，B S S具有较好的高、低温特征-。在 S S 6 J B改性沥青的生产中，艺参数对工成品的延度、软化点、针入度、溶解度、闪点等指标有

冬季的低温严寒，求路用沥青混合料具有更强的要 高温稳定性和良好的低温抗裂性，兼具极其优良并的抗滑性能、耐久性、抗老化性能及防渗能力…。 沥青路面材料的力学特性表现为弹、、粘塑性及其组合 J 2。所以沥青混合料是一种典型的弹、、 粘

着决定性的作用。因此研究生产工艺参数对改性沥青的性能优

劣至关重要。

塑性综合体，在高温、大变形流动范围内表现为粘塑性体；在低温、变形范围内为线性粘弹性体；小而在

1剪切时间的考察 S S在沥青中的分散是一个物理和物理化学过 B程。由于沥青是一种复杂的高分子烃类有机胶

过渡范围内则为一般粘弹性体。经大量试验及理论分析研究证明：沥青混合料所具有的这种复杂特性关键是由于其中的粘结剂 (沥青 )所具有的弹、、粘塑性综合体特征而造成的。另外，沥青混合料的抗滑

结材料，聚合物也是高分子材料，一般聚合物平均相对分子质量远高于沥青，分子的极性随聚合物类且型不同存在很大差异，而沥青又是多种组分并存的 复杂体系，因此要想使这两种材料成为均匀分布的

性能、耐久性及防渗能力与沥青胶结料的粘附性、抗老化性能及温度敏感性能也密切相关。因此要想提高沥青路面的路用性能，青品质的改善和提高就沥成为关键因素。而对沥青进行改性 (即改性沥青 )是一

可供工程使用的性能稳定的材料，须选择合适的必加工工艺。实践证明，生产设备的转速、切时间、剪 温度都会使改性沥青的性能发生变化。在不同剪切时间下测试改性沥青的技术性能，其结果见表 1。国家“五”技攻关项目建议把 P (入度指八科，针

条改善沥青品质的重要途径 _。 3 J

所谓改性沥青是指掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、细的橡胶粉或其他填料等外加剂 (性磨改剂 ) 或采取对沥青轻度氧化加工等措施，沥青[, 4 7使

数 )为高等级道路沥青感温性能的控制指标[ 作，考察北方沥青厂生产的 7#青及其改性沥青的 0沥

及沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料。改性剂是指在沥青或沥青混合料中加入的天然收稿日期：0 4—0—0 20 9 6作者简介：丛玉凤 ( 9 5一)女， 16,辽宁本溪市，读博士。在

P值，入 S S的质量分数为 4 J当加 B%时，切 2h就剪能满足要求，并且感温性随剪切时间的增加得到逐步改善，是当剪切时间在 3h后，续增加剪切时但 继间， J P值变化不大，其感温性变化不明显。改性沥

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的考察 B表 1改性沥青性能随剪切时间的变化 T be 1 Ch n i go dfe s a tc p b l ywi h a ig t a l a gn fmo iid aph l a a i t t s e rn i i h me

3 3

注：中稳定剂的质量分数为 3 S S的质量分数为 4剪切温度为 1 0℃。表%, B%, 8

青的 T 0( R当量软化点 )剪切时间的延长逐渐增 0随大，以增加剪切时间可增加改性沥青的高温稳定所性。改性沥青的低温抗裂性指标 T1 ( 当量脆点 ) 2随剪切时间的延长逐渐增加，变化幅度不大，但改性沥青的延度 (℃ )剪切时间的增加而逐渐增大。 5随

质沥青，改性沥青合理剪切时间为 2h 较适宜。

2剪切温度的考察 以 7#沥青为基质沥青，加 S S的质量分数 0掺 B为 4,定剂的质量分数为 3,切时间为 2h,%稳%剪 剪切温度从 10~2 0℃时，成改性沥青的性能 6 2制指标测定结果见表 2。

综合考虑改性沥青的感温性、温稳定性及低温抗高裂性 3项指标，剪切温度 1 0℃下，0在 8 7沥青为基

表 2改性沥青的性能随剪切温度的变化 T b e 2 Ch n i g o d i e p a tc p b l y wih s e r n e e a u e a l a g n fmo f d a h l a a ii t h a i g t mp r t r i s t

从表 2中数据可看出，随剪切温度的升高，改性

为 10℃较合适。提高剪切温度，性沥青的 T8 8改 0 0

沥青的 P值明显提高，说明提高剪切温度有利 J这于改善改性沥青的感温性，剪切温度小于 2 0℃当 0时，改性沥青的 P I增幅慢，切温度大于 2 0℃剪 0

有所提高，变化规律与 P其 J的变化一致，而随着剪切温度的升高， 1有下降趋势。从低温延度指标 T 2.

分析，高剪切温度可显著增加 S S改性沥青的延提 B度，特别是 5℃延度提高幅度较大。

时，加明显。考虑到剪切温度过高，增改性沥青的老化严重，施工安全性不易控制，因此沥青的剪切温度

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3剪切速率的考察 取一定质量的基质沥青，其

放入在 9将 0℃的烘箱内加热一定时间 (约 3 i)取出。在加热大 0r n后 a套中由电炉继续加热，到沥青的温度大约为 10直 6

℃。加入质量分数为 4%的改性剂 S S以不同的 B,剪切速率进行剪切，剪切时间 2h剪切温度保持在 , 1 0℃,变剪切机的转数， 8改确定最佳的剪切速率，试验结果见表 3。

表 3改性沥青的性能随剪切速率的变化 Ta l Ch n i go d fe s h l c p b l ywi h a ig r t be3 a gn fmo i d a p at a a i t t s e rn a e i i h

从表 3数据可看出，随着剪切速率的增加，延度明显增大， J值也增加，明改性剂的分散效果逐 P说

改性沥青成品时，为了防止聚合物的离析，采用化学方法或加入稳定剂，制成均匀的、稳定性好的改性沥青产品。从改性沥青相容机理来看，前者利用高剪切和胶体磨来增加改性剂的物理分散度，只能从工艺角度改善相容性，而不能解决起主导作用的热力学相容性问题。后者采用化学方法，于稳定剂的由

渐变好。但是剪切速率过大，果不太明显。为了效 降低生产成本，高生产效率，切速率选择在提剪80 0rri合适。 0/ n较 a

聚合物改性沥青剪切过程中的剪切温度、间时

以及剪切速率是决定生产效率及改性效果的 3个关键因素]。工艺过程中应注意保持适宜的温度，温

加入，改性剂与基质沥青分子之间以化学键进行胶连，改性剂不会发生离析，从热力学角度改善了体系的稳定性问题。本研究对改性沥青制备工艺进行了研究，不同的基质沥青，对采用不同的工艺过程，用尽可能短的工艺和简单的设备制备改性沥青。在制备改性沥青过程中，可以采用高剪切或胶体磨直既接进行改性，也可采用母液法改性。一般认为，聚烯烃类的改性剂，与饱和烃含量高的沥青相容性好，而橡胶类的改性剂如 S S S R等与芳烃含量高的沥 B、B青相容性较好。根据这一特点，在对 S S改性沥青 B制备工艺研究过程中，据基质沥青的性质，以使根可用一种富含芳烃的软组分， S S进行预处理，对 B制备 S S母液， B然后再将母液

与基质硬沥青混合， 同时加入稳定剂，以提高与沥青的相容性。对于国产原油生产的低芳烃含量的沥青，以采用这种工艺。可 也可以将改性剂和稳定剂直接加入熔融的沥青之中，经过高速剪切和胶体磨将改性剂和稳定剂分散， 使制备流程简化，于相容性较好的高芳烃含量沥对

度太高沥青会老化，性剂也可能会裂解；度太改温低，稠度太大，剪切时间太长，效率低，合理剪切时间应能保证改性剂以一定的细度均匀地分布在沥青中。不同基质沥青用 S S改性时分别存在着合理 B的剪切时间和温度，不能一概而论。对于北方沥青厂生产的 7沥青用 S S改性， 10℃剪切 2h 0 B在 8

有利于双相混融均匀，提高其理化性质。因此，且选

择合适的生产工艺参数可以改善聚合物在沥青中的分散，同时对改性沥青的性能有很大影响。

4改性沥青生产工艺 改性沥青的制备方法主要有现场拌合法和预混

合法。现场拌合法主要采用特殊的设备，将聚合物以物理方式磨碎分散到基质沥青中，改性剂与基质沥青之间只是暂时的物理混合，经过一段时间后，改性剂会发生离析。预混合法是沥青生产厂家在制备

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青，以采用此工艺。可参考文献[] Mio L.I rvdpo et s f oytrn—mo ie sh h J . erlu sineadtc n l y 1 9, (&2:7 . 1 l nM t mpoe rp re lsye e i op df dap a[]P t em c c n eh oo, 9 7 2 1 )4 1 i o e g [] S EN Jn n沈金安)改性沥青与 S 2 H i—a ( . MA路面[ M].北京：民交通出版社，9 9人 19 .[] B ue P vn sh l b n esrl inhpbt encmps inadpo et sJ . oy r et g 1 8 2 ( ) 8 6 7 . 3 rl. aigap a l d r e t s i ew e o o io n rp r e[] P l i, 9 7,1 3:5—8 1 t e ao t i me t n s [] Na a.Mo ie sh h frh hp r r neh t xpv me t l d[] C nt ci

na db i ymaei s1 9,6 ( ) 4 hs df dap a i ef ma c o a e n e s J . o sr t n ul tr l, 9 1 0 1: i o g o mi bn u o d a91 1.。

[] C EN L n 5 H o g—z i陈龙智 ) HUA i o g黄卫东) Su yo d ie sh lsf nn itnet nfco( h(, NG We—d n ( . td nmo f dap a t igp n fci tr改性沥 i to e o i o a青软化点影响 I g素的研究)J .P t l m sh l石油沥青 )2 0,5 1:4—3 .[] er e ap a ( ou t,0 1 1 ( ) 3 6[] LA e jn廖克俭 ),O G Y— eg丛玉凤 )道路沥青生产与应用技术[ . 6 I OK— i ( a C N u f ( n . M]北京：学工业出版社，04化 20 . [] D NG R 7 E u—se g邓如生)共混改性工程塑料[,京：学工业出版社，0 3 hn ( . M]北化 20,[] C N u eg丛玉凤 )LA e jn廖克俭 )T e vl t n fod shlt ea rsniv y辽曙道路沥青感 8 O G Y—f ( n, IOK— i ( a, h a ao a pa mprt e esit( e u i or a te u ti 温性评价) J,Jun l f erce cl nvrie(油化工高等学校学报 )2 0,6 4:[] o ra o t hmi i s i石 p o au e t s,0 4 1 ( ) 8—1 . 0[] C N Hu—mi( 9 HE i n陈惠敏 )Ab u eert n idx o sh l(于沥青针入度指数 ) J . erl m shl(油沥青 ) . o tpn tai e fap a关 o n t【] P t e ap a石 ou t,2 0 1 () 1 . 0 3,7 4:—9

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原子发射光谱中的应用)J .hmclorao C i e n e ie([]C e i u lf hn i rt高等学校化学学报 )19,6 1 )17—17 . aj n e u v si s s,9 51 (2:8 1 8 3[] Z ANG Ha—q( 8 H n i张寒琦 )WAN Yig汪英 ) Y, G n (, UAN X ag—l (湘林 )JN Qi in i袁 n,I n—h n金钦汉 ) D tr iaino l a( . ee n t f— m o a kl—erhmea b co v ls rhao ce sins eto ty碱土金属元素的微波等离子体炬原子发射光谱 ai at tl ymi waepamat c tmi mi o pcrmer ( r o 法测定 )J,p crso ya dseta a a s ([]S et cp n pcrl n l i光谱学与光谱分析 ) 1 9 1 ( )3 o ys,9 7,7 6:2—3 . 5

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进剂的研究——国外添加剂适应性的研究)J,Nauegsadol天然气与石油) 2 0,9 3: 7 9[] tr a n i (,0 1 1 ( ) 3—3 .

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