SBS改性沥青性能影响因素探讨

匡耀

摘要：探究了SBS改性沥青机理，并从基质沥青、SBS的掺入量、SBS分子量、SBS化学结构、凝胶的含量、膨化程度度等方面分析原材料对改性沥青性能的影响，同时指出提升SBS改性沥青性能的主要措施。

关键词：SBS；改性沥青；分子量；膨化度

1、序言

目前，采用聚合物对道路沥青进行改性是提高和改善沥青混合料路用性能的一种重要措施，常用的改性剂有SBS、SBR、PE等。其中，SBS类改性沥青与原始沥青相比，在稳定性能、内聚附着性能、拉伸能力、弹性性能、温度性能、抗老化性能等方面，均有明显的改进和提高，被广泛应用于路面工程。在多年的研究实践中，人们发现SBS改性沥青性能受到SBS掺入量、基质沥青、SBS自身性质等多种因素的影响。本文拟从SBS改性沥青的原材料入手，试图对其主要影响因素做一个综合研究探讨，从而达到指导沥青改性用SBS生产的目的。

2、SBS改性沥青机理

沥青的改性主要是通过改善沥青体系的内部结构实现对沥青物理性能的改善的。

SBS是一种高聚合物，易因吸收沥青中的饱和分而发生溶胀，溶胀后的SBS极性更接近胶质；沥青与SBS挤压部分的相容性也会改变沥青组分的分布，进而影响沥青的相态转变；聚合物粒子对沥青组分的良好吸附和沥青组分对聚合物粒子的充分溶胀是提高沥青性能、对沥青进行聚合物改性的基础，沥青组分对聚合物粒子的溶胀和聚合物粒子对沥青组分的吸附是一个动态的过程，这种动态过程会对聚合物改性沥青的空间结构产生很大动态影响，直接会影响到改性后沥青的性能。

3、影响因素

3.1 SBS改性沥青效果与基础沥青的关系

研究表明，沥青和SBS的相容性与基质沥青的构成紧密相关关，因此，沥青组成将直接影响改性效果。沥青中沥青质含量的增加，可以有效的改善改性沥青的应力应变特性，但与此同时，也影响改性剂在沥青中的相容稳定性。另外，随着沥青中的芳香分增加，高聚物吸收饱和分小分子致其比表面积增加，有助于改性沥青沥青形成相容稳定体系，相反，芳香分的过多，则会明显降低改性沥青的内聚力和软化点。

3.2 SBS掺入量对改性沥青性能的影响

SBS的掺入引起了沥青组分的重新分配，其中，饱和分明显减少，胶质、芳香分及沥青质都有不同程度的增加。

改性剂是一种高聚物，在沥青中溶解是一种溶胀过程，饱和分等小分子由于运动较快，会快速渗透进高聚物内部，使其体积膨胀，另外，如果高聚物的分散度较大，比面积增大，饱和分小分子进入几率增大，所以改性后饱和分含量明显减少。当改性剂含量较少时，改性剂在沥青中呈均匀分布，随着SBS剂量的增加其比表面积增大，改性后饱和分的减少量也增大，改性效果逐渐显著。当改性剂含量较多时，改性剂其在沥青中呈连续分布状态，分散度变小，随着改性剂量剂量的增加其比表面积也变小，同时，对饱和分的吸收量也减小。实际生产过程中，应有效控制改性剂的掺量。

3.3 SBS自身性质对改性沥青的影响

SBS是一种热塑性弹性体，是以丁二烯和1，3-苯乙烯为单体，采用阴离子聚合制得的线型或星型嵌共聚物，其自身的复杂特性性对改性后沥青的性质有着紧密直接影响。目前，有研究学者认为要使SBS形成网络结构而有效地来改性沥青的性能，SBS必须满足以下几方面的要求：①SBS须富含B链段，而且该聚合物必须有两个S嵌段或含有一个合适的支化点；②要求S嵌段相对分子质量大于104。目前很多研究表明，SBS化学结构、平均分子量、膨化度等均会对改性沥青的性质产生直接的影响。

3.3.1 SBS分子量对改性沥青的影响

SBS分子量对其改性沥青性能也有显著的影响。当SBS组成及支化度一定时，其粘度与分子量密切相关，高分子量的SBS加入沥青中，粘度上升更明显，粘合性能等也能得到更好的改善。因此，改性沥青用SBS必须达到一定分子量。当其他影响因素一定时，用SBS分子量较大改性剂生产的改性沥青粘度较大，与集料粘附性也较好。试验证明线形SBS分子量达到10万左右可获得较理想的沥青改性效果，但SBS分子量也不能过大，分子量太大，SBS在沥青中溶解、分数难度较大，可能导致分数不均匀，改性效果下降。

3.3.2 SBS化学结构（星型或线型）对改性沥青的影响

SBS化学结构有星形和线形结构，星形结构中有化学交联点，分子量也较线形大，因此改性沥青中SBS分子间相互作用力较大，分子间相对运动比较困难，如果采用星形SBS与配伍性较好的基质沥青生产的改性沥青粘度较大及储存稳定性好，弹性恢复指标较好。实际操作中，选用星型SBS与配伍性优良的基础沥青组合，一般都能能得到性能较为突出的改性沥青，但基于星型SBS微粒形变能力比线型差，故其延度常不如线型SBS改性沥青大。

3.3.3 SBS中凝胶含量对改性沥青的影响

SBS中凝胶的存在可使SBS试片在拉伸时因应力集中而提前断裂，从而降低SBS的物理机械性能。但因沥青成分复杂，其中杂质较多，SBS中的少量凝胶对改性沥青的性能影响有限。因此，对于改性沥青用SBS牌号，其凝胶含量并不是关键控制指标，可适当放宽。

3.3.4 SBS膨化度对改性沥青的影响

根据2中所述的SBS改性沥青机理，SBS相和沥青相之间形成的界面层的性质决定了改性沥青的性质。界面层的形成取决于SBS与沥青之间的混溶性，以及SBS与沥青的接触面积。因此，在SBS及沥青都确定的前提下，为提高SBS改性沥青的性能，減小SBS颗粒粒径是至关重要的。

实际高速剪切实验过程中，SBS颗粒的膨化度会对改性沥青的性能产生影响。这主要是由于SBS在沥青中的溶解性相当差，膨化度不足时颗粒致密，在沥青中溶胀缓慢，会导致剪切困难。加上受剪切时间的限制，膨化度低的SBS在沥青中的分散效果往往不甚理想，剪切后的SBS颗粒粒径未达到要求，SBS与沥青的接触面积小，这种情况往往对改性沥青性能产生不利影响。

4、结语

通过对SBS改性沥青的机理和影响因素的分析，在生产实践中要掌握以下几点：

（1）SBS改性沥青性能与基质沥青有密切关系。用于改性的基质各组分要有合理的比例，基质中芳香烃的含量尤为重要，过高过低都不利于改性效果。

（2）SBS的掺入量影响对改性效果的影响尤为明显。在实践应用中应该综合考虑改性沥青成本和改性效果，合理掺入用量。

（3）为了提高改性沥青性能，必须严格选择使用的基质沥青和SBS改性剂，以便指导 SBS改性沥青的生产实践。

随着SBS改性沥青在我国进一步的推广，其必将在我国的道路建设中发挥重要作用。因此不断总结SBS改性沥青在生产实践中的经验，有利于打造出优质的路面工程。

参考文献：

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