SBS改性瀝青組成結(jié)構(gòu)

SBS屬于苯乙烯類熱塑性彈性體，是苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物， SBS中聚苯乙烯鏈段和聚丁二烯鏈段明顯地呈現(xiàn)兩相結(jié)構(gòu)，聚丁二烯為連續(xù)相，聚苯乙烯為分散相，使其具有2個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，第一個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg1)為-88~-83℃，第二個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg2)為90℃，在Tg1~Tg2之間端基聚苯乙烯聚集在一起形成微區(qū)分散于聚丁二烯連續(xù)相之間，起到物理交聯(lián)、固定鏈段、硫化增強(qiáng)及防冷流作用，具有硫化橡膠的高彈性和抗疲勞性能，當(dāng)溫度升至Tg2時(shí)，聚苯乙烯相軟化和流動(dòng)使得SBS具有樹(shù)脂流動(dòng)加工性。這種兩相分離結(jié)構(gòu)使其能與瀝青基質(zhì)形成空間立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而有效地改善瀝青的溫度性能、拉伸性能、彈性、內(nèi)聚附著性能、混合料的穩(wěn)定性、耐老化性等。在眾多的瀝青改性劑中，SBS能夠同時(shí)改善瀝青的高低溫性能及感溫性能，使其成為研究和應(yīng)用最多的品種，SBS改性瀝青占全球?yàn)r青需求量的61%之多 。

1.溫差較大的地區(qū)有很好的耐高溫、抗低溫能力

2.有較好的抗車轍能力，其彈性和韌性好

3.提高了路面的抗疲勞能力，特別是在大流量、超載嚴(yán)重的公路上具有良好的應(yīng)變能力，可減少路面的永久變形

4.粘結(jié)能力特別強(qiáng)，能明顯改善路面遇水后的抗拉能力，并極大地改善了瀝青的水穩(wěn)定性

5.提高了路面的抗滑能力

6.增強(qiáng)了路面的承載能力

7.減少路面因紫外線輻射而導(dǎo)致的瀝青老化現(xiàn)象

8.減少因車輛滲漏柴油、機(jī)油和汽油而造成的破壞

一般來(lái)說(shuō)，瀝青的SBS改性需要經(jīng)過(guò)溶脹、剪切、發(fā)育三個(gè)過(guò)程。

對(duì)于SBS改性瀝青體系來(lái)說(shuō)，溶脹與相容存在密切關(guān)系，溶脹大小直接影響了相容性的好壞，如果SBS在瀝青中無(wú)限溶脹，則體系變成完全相容。溶脹行為與改性瀝青生產(chǎn)、加工工藝和高溫貯存穩(wěn)定性等有密切的關(guān)系。 隨著溫度升高，溶脹速度明顯加快，在高于SBS的PS玻璃化轉(zhuǎn)變的熔融加工溫度溶脹明顯。另外SBS的結(jié)構(gòu)對(duì)溶脹行為有明顯影響：星型SBS的溶脹速度較線型的慢。相關(guān)計(jì)算表明，SBS溶脹成分的密度集中在0.97一1.01g/cm3之間，接近芳香酚的密度。

剪切是整個(gè)改性過(guò)程中中關(guān)鍵的一步，往往剪切的效果會(huì)影響最終的結(jié)果。膠體磨是改性瀝青設(shè)備的核心，它處于高溫、高速運(yùn)轉(zhuǎn)的環(huán)境下，膠體磨的外層為夾套結(jié)構(gòu)，設(shè)有循環(huán)保溫系統(tǒng)，同時(shí)起減震和降低噪音的作用，膠體磨內(nèi)部為帶有一定數(shù)量齒槽的環(huán)狀動(dòng)盤和環(huán)狀定盤磨刀，間隙可以調(diào)整，物料粒度的均勻性和膠溶效果由齒槽的深度、寬度及磨刀的數(shù)量、形成結(jié)構(gòu)的特定工作區(qū)域來(lái)決定。隨著動(dòng)盤高速旋轉(zhuǎn)，改性劑受到強(qiáng)大的剪切和碰撞而不斷分散，將顆粒磨細(xì)，與瀝青形成混溶的穩(wěn)定體系，達(dá)到均勻共混的目的。充分溶脹后，SBS與瀝青混合均勻，研磨顆粒越小，SBS在瀝青中的分散程度越高，改性瀝青的性能越好。一般為了達(dá)到比較好的效果，可以進(jìn)行多次研磨。

改性瀝青的生產(chǎn)最后都要經(jīng)過(guò)發(fā)育的過(guò)程，研磨后，瀝青進(jìn)入成品罐或者發(fā)育罐，溫度控制在170-190℃，在攪拌器的作用下進(jìn)行一定時(shí)間的發(fā)育過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中往往加入某種改性瀝青穩(wěn)定劑來(lái)提高改性瀝青的儲(chǔ)存穩(wěn)定性。

瀝青的化學(xué)組成結(jié)構(gòu)與瀝青膠體結(jié)構(gòu)、物理性能、流變性能的關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜，瀝青改性是通過(guò)改善瀝青體系的內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)瀝青物理性能的改善的。

改性瀝青相容體系的穩(wěn)定性有兩個(gè)含義，一個(gè)是體系的物理穩(wěn)定性，即在熱儲(chǔ)存過(guò)程中聚合物顆粒與瀝青相不發(fā)生分離或離析；另一個(gè)是化學(xué)穩(wěn)定性，即在熱儲(chǔ)存過(guò)程中隨時(shí)間的增加改性瀝青的性能不能有明顯的變化。改性瀝青的相容性和穩(wěn)定性，都需要通過(guò)基質(zhì)瀝青和聚合物間配伍性研究及加入適宜的助劑實(shí)現(xiàn)。

瀝青與聚合物混合形成相容體系，改善了瀝青的使用性能。根據(jù)瀝青的改性原理，不論是聚合物吸附了瀝青中的油分溶脹后分布在瀝青中，還是聚合物吸附了瀝青中的油分溶脹后形成連續(xù)相，瀝青重組分分布在聚合物相中，都是因?yàn)榫酆衔锏拇嬖诟纳屏藶r青的高、低溫性能，并且后者在更大程度上反映了聚合物的特性，因此，聚合物吸附瀝青中的油分形成連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是最大限度發(fā)揮聚合物改性作用的關(guān)鍵。

改性瀝青網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成的一種說(shuō)法是聚合物吸附、溶脹、發(fā)生相轉(zhuǎn)化的過(guò)程。在聚丙烯改性瀝青過(guò)程中，高溫下的聚合物吸附瀝青中的油分，并溶脹體積擴(kuò)大，鏈擴(kuò)展，當(dāng)聚合物的量達(dá)到一定值時(shí)，溶脹后聚合物的體積達(dá)到連續(xù)相所需要的體積時(shí)，體系發(fā)生相轉(zhuǎn)化，聚合物由分散相轉(zhuǎn)化為連續(xù)相，瀝青球形顆粒分布在聚合物連續(xù)相中。

改性瀝青網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成的第二種說(shuō)法是聚合物纏繞瀝青第二結(jié)構(gòu)的過(guò)程。這一說(shuō)法的前提是基質(zhì)瀝青第二結(jié)構(gòu)的存在。這種說(shuō)法認(rèn)為，基質(zhì)瀝青中縮合度較強(qiáng)的芳香環(huán)具有帶正電荷和負(fù)電荷的極性部分，這種分子的存在使得基質(zhì)瀝青體系具有了像蛋白質(zhì)、尼龍一樣的棒狀類似聚合物的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)賦予了瀝青一定的彈性，瀝青中的中性部分分散在棒狀結(jié)構(gòu)中，使體系的粘度增加。當(dāng)體系加熱時(shí)，這種棒狀結(jié)構(gòu)被破壞，當(dāng)然這種破壞是可逆的 。

瀝青經(jīng)SBS改性后，沒(méi)有改變自身及瀝青分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)單元，改性過(guò)程以物理改性為主；SBS易吸收瀝青中的飽和分發(fā)生溶脹，溶脹后的SBS極性更接近膠質(zhì)； SBS與瀝青組擠的部分相容性改變了瀝青組分分布，從而影響瀝青的相態(tài)轉(zhuǎn)變；瀝青組分對(duì)聚合物粒子的充分溶脹和聚合物粒子對(duì)瀝青組分的良好吸附是對(duì)瀝青進(jìn)行聚合物改性、提高瀝青性能的基礎(chǔ)，瀝青組分對(duì)聚合物粒子的溶脹和聚合物粒子對(duì)瀝青組分的吸附是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，這種動(dòng)態(tài)過(guò)程會(huì)對(duì)聚合物改性瀝青的空間三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的影響，進(jìn)而影響其性能 。

Massenza聚合物改性瀝青設(shè)備是意大利馬森薩公司開(kāi)發(fā)的新一代聚合物改性瀝青生產(chǎn)設(shè)備，采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝流程，是世界最先進(jìn)的改性瀝青加工設(shè)備。

采用了最新的改性瀝青專用膠體磨PMB460，同時(shí)具備更高效研磨及多級(jí)高速剪切功能，獨(dú)立膠體磨變頻進(jìn)料系統(tǒng)，加工性能更強(qiáng)，改性效果更佳，改性瀝青質(zhì)量更加穩(wěn)定。

PLC觸摸屏控制系統(tǒng)更準(zhǔn)確，優(yōu)化設(shè)計(jì)使得整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程更加高效，更加安全。

MASSENZA 公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的改性瀝青生產(chǎn)設(shè)備受到了世界各國(guó)著名公路施工企業(yè)的青睞，廣泛應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)跑道、F1賽道及高等級(jí)公路PMB改性瀝青、SMA路面材料生產(chǎn)。CHANLLENGER挑戰(zhàn)者可采用手動(dòng)/自動(dòng)控制生產(chǎn)。

MASSENZA改性瀝青設(shè)備適合于生產(chǎn)SBS、SBR、EMA、EVA、PE及廢橡膠粉等各種改性瀝青，SBS改性劑添加比例可達(dá)12-16%，ASSENZA公司提供多種解決方案滿足不同用戶的生產(chǎn)需要。

生產(chǎn)能力為15t/h, 20t/h, 30t/h ,60t/h

改性瀝青設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)布置圖

瑪森薩挑戰(zhàn)者設(shè)備有兩種生產(chǎn)方式可供選擇：

1、按照實(shí)際需要的改性劑比例直接設(shè)定生產(chǎn)、使用。

2、用此設(shè)備生產(chǎn)高濃度SBS聚合物改性瀝青16%，然后分別打入儲(chǔ)存罐A、B中，再與基質(zhì)瀝青在存儲(chǔ)罐中稀釋至實(shí)際需要比例的改性瀝青，A、B罐交替使用。此法可大大提高設(shè)備的生產(chǎn)能力，國(guó)際上廣泛使用。

適用范圍：生產(chǎn)各種聚合物改性瀝青

生產(chǎn)能力：12-15噸/小時(shí)

膠體磨流量：60立方/小時(shí)

膠體磨功率;160KW

運(yùn)輸尺寸：8300×2500×2435mm(不含導(dǎo)熱油爐)

速熔型SBS改性瀝青混凝施工技術(shù)規(guī)范制定背景

在鶴壁公路試驗(yàn)段工程應(yīng)用表明，速熔型SBS改性劑指標(biāo)完全達(dá)到與傳統(tǒng)濕法改性瀝青相當(dāng)?shù)男阅?，在混凝土抗車轍、抗低溫開(kāi)裂等關(guān)鍵指標(biāo)方面顯著優(yōu)于市場(chǎng)上采購(gòu)的SBS改性瀝青，且成本相當(dāng)或略低。從管理上，采用SBS直投改性劑后，從工藝原理的源頭上解決了SBS改性瀝青目前面臨的“離析、熱分解、偷工減料”等諸多技術(shù)和質(zhì)量管理問(wèn)題；且SBS改性劑的投放和用量由管理單位過(guò)程控制，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)字化、可視化監(jiān)控，且改性瀝青的應(yīng)用變得機(jī)動(dòng)靈活，項(xiàng)目普適性強(qiáng)。

速熔型SBS改性劑作為近年出現(xiàn)的新材料，行業(yè)需求和應(yīng)用日漸增多。相對(duì)于傳統(tǒng)瀝青改性技術(shù)，工程建設(shè)各方對(duì)速熔型SBS改性劑的技術(shù)原理、質(zhì)量和檢驗(yàn)要求質(zhì)量、容易出現(xiàn)的問(wèn)題等了解較少。鑒于此，制定了河南省地方標(biāo)準(zhǔn)《速熔型SBS改性瀝青混凝施工技術(shù)規(guī)范》（DB41/T 1468-2017）。

速熔型SBS改性瀝青混凝施工技術(shù)規(guī)范編制進(jìn)程

• 起草階段

接到標(biāo)準(zhǔn)編制任務(wù)后，河南省交通運(yùn)輸廳公路管理局、北京中路鋪面技術(shù)有限公司、鶴壁市公路管理局聯(lián)合組建了“《速熔型SBS改性瀝青混凝土施工技術(shù)規(guī)范》河南省地方標(biāo)準(zhǔn)編制組”，并將該標(biāo)準(zhǔn)的編寫列入了產(chǎn)業(yè)化研究項(xiàng)目。

2015年1-3月，對(duì)中國(guó)國(guó)內(nèi)SBS改性瀝青研究應(yīng)用情況進(jìn)行了深入調(diào)研，系統(tǒng)分析了SBS改性瀝青存在的熱力學(xué)不穩(wěn)定（離析、熱分解、老化等）技術(shù)問(wèn)題及使用管理難題，在充分了解SBS改性市場(chǎng)實(shí)際需求的基礎(chǔ)上，分析開(kāi)發(fā)速熔型SBS改性劑的必要性和重大意義。

2015年4-6月，模擬傳統(tǒng)濕法SBS改性瀝青的技術(shù)原理，采用物理精細(xì)化分散、預(yù)溶脹和超速交聯(lián)等技術(shù)，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)及生產(chǎn)設(shè)備的多次改造升級(jí)，開(kāi)發(fā)出性能優(yōu)良的速熔型SBS改性劑，并提出其理化參數(shù)。

2015年6-9月，對(duì)試生產(chǎn)的產(chǎn)品技術(shù)性能進(jìn)行了反復(fù)測(cè)試與統(tǒng)計(jì)分析后，對(duì)技術(shù)指標(biāo)、試驗(yàn)方法進(jìn)行了修正，確定了室內(nèi)驗(yàn)證方法及改性瀝青與改性瀝青混合料的技術(shù)指標(biāo)。

2015年10-11月，將定型產(chǎn)品應(yīng)用于河南鶴壁S222大海線淇縣段改建路面工程試驗(yàn)路段，并進(jìn)行了長(zhǎng)期觀察和測(cè)試。

2015年12月-2016年4月，結(jié)合工程應(yīng)用情況，對(duì)其投放設(shè)備進(jìn)行多次改造升級(jí)，考慮質(zhì)量可監(jiān)控化等因素，開(kāi)發(fā)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。

2016年5-10月，對(duì)產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)、試驗(yàn)方法、工藝流程再次進(jìn)行了修正，并經(jīng)與生產(chǎn)企業(yè)充分研討后，形成了該標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿。

2016年11月，對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了廣泛的意見(jiàn)征集。征求了河南省交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院、河南省交通運(yùn)輸廳、河南交通投資集團(tuán)有限公司等7家單位相關(guān)專家意見(jiàn)，并對(duì)征集的意見(jiàn)進(jìn)行了深入研究和分析，修改后形成了該標(biāo)準(zhǔn)的送審稿。

2017年1月，對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了河南省地方標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)審查，根據(jù)與會(huì)專家修改意見(jiàn)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)名稱等多處進(jìn)行了修正，形成了該標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)批稿。

2017年3-4月，對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行公示，根據(jù)公示中提出的部分技術(shù)意見(jiàn)進(jìn)行了進(jìn)一步修改。

• 發(fā)布實(shí)施

2017年9月30日，地方標(biāo)準(zhǔn)《速熔型SBS改性瀝青混凝施工技術(shù)規(guī)范》（DB41/T 1468-2017）由河南省交通運(yùn)輸廳提出并歸口，由河南省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布。

2017年12月30日，地方標(biāo)準(zhǔn)《速熔型SBS改性瀝青混凝施工技術(shù)規(guī)范》（DB41/T 1468-2017）實(shí)施。

速熔型SBS改性瀝青混凝施工技術(shù)規(guī)范制定依據(jù)

地方標(biāo)準(zhǔn)《速熔型SBS改性瀝青混凝施工技術(shù)規(guī)范》（DB41/T 1468-2017）依據(jù)中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則—第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》（GB/T 1.1-2009）規(guī)則起草。

速熔型SBS改性瀝青混凝施工技術(shù)規(guī)范起草工作

起草單位：河南省公路管理局、鶴壁市公路管理局、國(guó)路高科（北京）工程技術(shù)研究院有限公司、河南國(guó)路高科新材料科技有限公司。

主要起草人：張長(zhǎng)林、巫洪濤、王靜、唐國(guó)奇、高愛(ài)民、梁樺林、李運(yùn)富。

參加起草人：張淑娟、韓勁草、霍飛、原文生、武勇、李彥奇、陳珅華、樊琳琳、薛曉飛、裴鍇、馬本剛、魏艷萍、王立強(qiáng)。