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颗粒SBR用作沥青改性的研究
[2018/10/20]

 

 

  丁苯橡胶(SBR)不仅是世界上出现较早并广泛应用的沥青改性剂,也是我国较早开始研究和推广的沥青改性剂之一。一般认为,SBR改性剂的特点是能显著提高改性沥青的低温延伸度,可以增加沥青的黏弹性能并降低沥青的温度敏感性,对沥青诸多使用性能有较大改善。因此,在国内外的聚合物改性沥青生产中,SBR的应用仅次于SBS

  目前,市售的SBR大体上可分为三类:固态块胶、胶粉和液态胶乳。用固态块状SBR作沥青改性剂,通常用溶剂法和破碎等工艺。溶剂法的缺点是制备SBR母体时需要用溶剂,回收后产品中仍含有少量溶剂,生产成本较高且存在一定的环境污染问题。破碎工艺需要用特殊的设备将SBR制备成小的颗粒,该过程生产效率较低且一次性投资较大,对于一般企业难于实现。SBR胶粉使用方便,但与块胶相比有效含量较低。液态胶乳用作沥青改性剂时,无论是预混法还是现场拌合法都有一个水分蒸发的过程,不适于沥青的大量生产。为了克服上述沥青改性剂在制备沥青时的弊端,国内出现了新型颗粒状SBR(简称颗粒SBR)产品。为了考察该产品用于沥青改性剂的可行性,抚顺石油化工研究院在实验室对颗粒SBR用于道路沥青增延剂和改性沥青改性剂进行了试验研究。结果表明,试验用的颗粒SBR既可作为生产塔河原油等沥青的增延剂使用,也可用作生产SBR改性沥青的改性剂使用。

  试验部分

  原料情况。颗粒SBR由山东显元化工科技有限公司生产,采用了市售Q公司生产的1502J公司生产的1500L公司生产的1500E块胶作为对比用改性剂。基质沥青为取自TH公司不同时期的塔河原油减压渣油,以及XA公司加工的塔河AH-90沥青和AH公司生产的90A级沥青。所用的塑化油为JM公司生产的减四线糠醉醛精制抽出油。抗老化添加剂取自山东某企业。

  技术要求。以交通部现行的JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中90A级、70A级道路石油沥青技术要求作为道路沥青技术指标(见表2),以JTG F40-2004聚合物改性沥青SBR(II)技术要求作为SBR改性沥青技术指标(见表3)

  试验方法。对于母液制备,分别将上述三种橡胶加入塑化油中,采用高剪沥的方法制备成均匀的母液。母液中,SBR浓度为15%,颗粒SBR95%通用型丁苯橡胶计。调合道路沥青制备,将母液按比例与渣油在140150℃下进行搅拌混合至均匀。改性沥青制备,将母液按比例与渣油或基质沥青在150-160℃下进行搅拌混合至均匀。

 

  结果与讨论

  用作道路沥青增延剂试验结果

  对于某些原料而言,生产A级道路沥青时需要添加适量的增延组分以改善其低温延伸性能和抗老化等性能。本研究将颗粒SBR与市售块状SBR作为增延剂进行了考察对比试验。

  母液制备及性质分析。对不同SBR改性剂制备的母液进行了黏温性质考察。在有效胶含量相同的情况下,颗粒SBR母液黏度小于15021500块胶母液,有利于母液输送。

  混合沥青性质比较。数据对比了不同SBR母液调合的沥青性质以及抗老化剂对沥青性质的影响。从结果看,明显的区别是颗粒SBR母液调合的沥青闪点较高、黏度稍小,其它指标没有太大差别。70号和90号沥青各项性质均符合A级沥青指标要求。

  长期热老化性能比较。将表中的90A级沥青分别装入4个容器中各约500g,放入140℃恒温鼓风干燥箱中进行热储存。经过不同时间热储存后,无论是针入度和延伸度下降,还是软化点和针入度比升高,都是颗粒SBR小于另外两种块胶,说明颗粒SBR的耐热储存性能好于另两种块胶。此外,加入抗老化剂的沥青10℃延伸度较大,不加抗老化剂的沥青10℃延伸度明显减小,说明抗老化剂对颗粒SBR作用更加明显,对提高沥青抗老化性能更为有利。

  用作改性沥青改性剂可行性研究

SBR改性道路沥青是主要的改性沥青产品之一,近年来用量在不断增加,颗粒SBR产品的问世,无疑会对改性沥青的生产加工提供便利。为了深入研究颗粒SBR生产道路沥青产品的可行性,为其用于改性沥青的生产提供依据,进行了颗粒SBR生产改性沥青的适用性研究。

  颗粒SBR改性沥青试验结果。7和表8是针对II-AII-BII-C三个牌号的SBR改性沥青性质数据。结果表明,用XA公司的AH-90ZH90A为原料,通过加入颗粒SBR、并加入适量的交联剂,均可制备出符合JTG F40-2004II类技术要求的SBR改性沥青。

  与市售块胶的比较。由两种改性剂制备的改性沥青性质没有明显的区别,只是制备工艺条件和基质沥青性质会对改性沥青性质(如延伸度等)产生较大影响。

  结论

    a)用显元公司生产的颗粒SBR制备的母液与塔河原油减压渣油调合的90A级和70A级沥青性质完全符合JTG F40-2004技术指标的要求。与加入市售块状SBR的塔河原油道路沥青相比除闪点较高外,其它指标基本相当。

    b)热储存试验结果表明,无论是针入度和延度下降,还是软化点和针入度比升高,颗粒SBR均小于对比用块胶,说明显元颗粒SBR的耐热储存性能好于对比用块胶。

    c)用颗粒SBR作改性剂,可生产出符合JTG F40-2004SBR类指标要求的改性沥青产品。性能与市售块胶改性沥青相当。

    d)该颗粒SBR具有生产沥青工艺简单、使用方便的优点,既可作为生产塔河原油等沥青的增延剂使用,也可用作生产SBR改性沥青的改性剂使用。

    e)其它未涉及的使用性能还有待进一步考察。

 

 

(作者:郭皎河)

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