如何提升SBS改性瀝青的質(zhì)量?相容劑了解一下
2024-05-16
SBS改性瀝青憑借其卓越的路用性能,已然成為道路改性瀝青領(lǐng)域的主流品種。隨著(zhù)其普及度的不斷提升以及改性瀝青機理研究的日益深入,SBS改性瀝青的制作工藝也日臻完善,形成了一套穩固而成熟的體系。
眾所周知SBS作為一種具備出色彈性、高強度以及卓越的耐低溫性能的熱塑性彈性體,發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用。而瀝青則是一種構造復雜、以瀝青質(zhì)為核心,在膠質(zhì)環(huán)繞下形成的穩定膠體結構,其分子量約莫在1000左右,密度則接近或大于1。由于二者在形態(tài)、結構以及分子量等方面的顯著(zhù)差異,使得SBS改性瀝青在形成穩定混合物結構的過(guò)程中面臨著(zhù)諸多挑戰。即便借助高速剪切或研磨等手段,也難以在靜止狀態(tài)下獲得性能卓越且結構穩定的改性瀝青。
為了獲得性能卓越且體系穩定的SBS改性瀝青,通常需要在生產(chǎn)過(guò)程中加入一些相容劑。而提及相容劑,便不得不談及SBS改性劑與瀝青之間的相容性問(wèn)題。
什么是相容性?
相容性即指改性劑以微小的顆粒形式,均勻而穩定地分散于瀝青介質(zhì)之中,而不發(fā)生分層、凝聚或相互分離的現象。這種相容性的實(shí)現,離不開(kāi)改性劑和瀝青兩種不同相在界面上的相互作用——溶解與吸附。而溶解與吸附的程度,又取決于溶解度參數和分子結構。當兩者參數越接近時(shí),其相容性或配伍性便越佳,改性劑便能均勻分散或形成網(wǎng)狀結構;反之,則可能出現改性劑析出、分層等不良現象。因此,同一種改性劑對于不同的瀝青,或不同的改性劑對于同一種瀝青,其改性效果往往會(huì )有所不同。
由此可見(jiàn),改性瀝青的性能優(yōu)劣,在很大程度上取決于改性劑與基質(zhì)瀝青的混融狀態(tài)及體系的穩定性。而體系的穩定性,又與基質(zhì)瀝青的組成成分息息相關(guān)。
在市面上,常見(jiàn)的相容劑主要分為物理相容劑和化學(xué)相容劑兩大類(lèi)。
物理相容劑
談及物理相容劑,我們首先要了解SBS的特殊結構。SBS作為苯乙烯—丁二烯—苯乙烯的嵌段共聚物,呈現出一種獨特的海島型結構。其中,苯乙烯段(硬段)位于分子兩端,為SBS提供了堅實(shí)的強度支撐;而丁二烯段(軟段)則位于中間部位,賦予了SBS優(yōu)異的彈性。在瀝青中,SBS的溶解主要依賴(lài)于苯乙烯段和丁二烯段與瀝青成分之間的相互作用。根據“相似相容”的原理以及溶解度參數的匹配程度,苯乙烯段與瀝青中的芳香酚具有較高的相容性,而丁二烯段則與瀝青中的飽和酚相容性良好。
物理相容劑正是基于上述原理而設計的。它的作用在于增強瀝青對聚合物的溶脹能力,或通過(guò)聚合物反應增加聚合物在瀝青中的溶脹成分。這類(lèi)相容劑的主要成分通常為芳香酚、飽和酚或它們的混合物。在改性過(guò)程中,相容劑與SBS一同加入,通過(guò)對聚合物的溶脹作用,提高SBS與瀝青之間的相容性。顯微鏡下觀(guān)察,加入相容劑后的SBS改性瀝青,其SBS顆粒明顯減小。然而,需要注意的是,如果物理相容劑的添加量過(guò)多,可能導致SBS完全溶解于瀝青中,形成SBS溶液,從而影響改性瀝青的高溫性能。
化學(xué)相容劑
化學(xué)相容劑主要側重于通過(guò)聚合物反應增加與瀝青可溶的成分。這通常涉及到聚合物的環(huán)化、加氫、接枝等反應,從而生成如SEBS等具有特定單鍵結構的聚合物。這種新型聚合物由于單鍵的存在,增強了其與瀝青中飽和酚的相容性。在實(shí)際應用中,往往先對SBS進(jìn)行化學(xué)反應以形成新型聚合物,再利用這些聚合物對瀝青進(jìn)行改性。在相同的剪切條件下,化學(xué)相容劑與瀝青的相容性通常優(yōu)于物理相容劑。
然而,新型聚合物雖然提高了改性劑與瀝青的相容性,但由于其將SBS中部分丁二烯的雙鍵轉變?yōu)閱捂I,可能導致改性瀝青的低溫性能有所下降。盡管其高溫性能并未受到明顯影響,但這一變化仍需引起關(guān)注。
在實(shí)際應用中,物理相容劑在SBS改性防水材料(尤其是SBS含量較高的產(chǎn)品)中得到了廣泛應用。然而,在道路改性瀝青領(lǐng)域,由于物理相容劑可能對SBS改性瀝青的高溫性能產(chǎn)生不利影響,因此通常較少單獨使用。
在實(shí)際操作中,需要根據具體的應用場(chǎng)景和需求,合理選擇和使用不同類(lèi)型的相容劑,以確保改性瀝青的性能達到最佳狀態(tài)。
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