乙烯-乙酸乙烯酯改性沥青相容性研究

陈续鸿，洪 康，王浩錡

(1.三明莆炎高速公路有限责任公司，福建 三明 365000；2.新疆北新路桥集团股份有限公司，乌鲁木齐 830002)

0 引言

聚合物和沥青是否能够相容(即聚合物能够以细小微粒均匀地散布在沥青中不产生凝聚和离析的现象)是决定其存储稳定性和使用性能的重要因素[1]。由于SBS改性剂与沥青的相容性不好，在进行SBS改性沥青的制备过程中需要添加相应的接触稳定剂来提高SBS和沥青之间的相容性，还需要高速剪切设备进行制备，否则可能会导致改性沥青产生SBS聚合物从沥青中的离析现象[2-5]。孔宪明和王涛等人针对塑料类改性材料与沥青的相容性进行了研究[6-7]。

1 EVA与沥青的相容性理论

从热力学理论来看，要判别两种物质的相容性，需要沥青与聚合物之间的溶解度参数相似的时候才会产生溶解现象，通常按式(1)判别：

(1)

式中：δ1—聚合物的溶解度参数；δ2—沥青的溶解度参数。

EVA聚合物的溶解度由表1可知，范围在17.2～17.8[8-12]。表1列出了三种常见的基质沥青溶解度参数。可以看出，EVA与基质沥青在溶解度方面具有天然的相近性，两者的相容性非常高。

表1 基质沥青溶解度参数Tab.1 Solubility parameter of matrix asphalt

2 均相聚合物与多相聚合物

单体在均一体系中进行的聚合反应称为均相聚合物。多相聚合物由两种或两种以上化学结构不同的聚合物分子通过物理或化学方式相互混合或键合在一起而形成的聚合物复合材料。多相聚合物中的物理共混体系是多种聚合物以机械方式或乳液共混建立的结构体系。而化学共混体系包括三种混合体系，即枝接共聚物、嵌段共聚物和互穿网络体系。聚合物相态结构的不同可能会影响沥青材料的各项性能指标，多相聚合物可能会有各组成成分没有的综合性能。

Han函数近些年来逐渐被应用于沥青材料的相态结构研究中，对基质沥青和EVA改性沥青的Han曲线分析可完成对不同沥青材料在不同温度条件下的相态结构分析[13-14]。1982年，Han基于均相聚合物的分子黏弹性理论，提出了logG′-logG″的关系曲线，用以分析聚合物的相态结构曲线。通常来讲，多相聚合物体系的Han曲线不存在温度依赖性，即随着温度的变化，Han曲线的变化率保持相对稳定。Han曲线中产生的依赖性温度为临界温度，临界温度可以用于判别多相聚合物体系的相分离状态，故临界温度又可以看作相分离温度[15]。文献表明，沥青以及改性沥青都是聚合物共混物。通过不同温度下的Han曲线温度依赖性和Han曲线斜率的变化来分析70#基质沥青和EVA改性沥青的相态结构。

3 基质沥青Han曲线的温度依赖性

利用动态剪切流变仪(DHR-1)在30℃、40℃、50℃、60℃温度条件下对0.1～150 rad/s的沥青进行频率扫描，再将储存模量试验结果表示为关系曲线，如图1所示。

图1 70#基质沥青储存模量Han曲线Fig.1 Han curve of 70#matrix asphalt storage modulus

Han曲线的变化率可以用以揭示沥青材料内部分子的数量分散情况。在对数坐标系中，储存模量试验结果如图1和表2所示。可以看出，70#基质沥青储存模量Han曲线斜率随着温度的变化而发生改变，当温度小于50℃时，Han曲线的变化率较为稳定，当温度达到60℃时，Han曲线变化率发生改变，说明在试验温度区间中，温度低于50℃，70#基质沥青不具有温度依赖性。当温度高于50℃时，70#基质沥青具有温度依赖性。

4 EVA改性沥青的温度依赖性

使用同样的方法对3%、6%、9%含量的EVA改性沥青进行动态频率扫描试验，其储存模量结果如图2～4所示，利用Origin软件对试验结果进行拟合分析，结果见表2。

图2 3%EVA改性沥青储存模量Han曲线Fig.2 Han curve of 3%EVE modified asphalt storage modulus

图3 6%EVA改性沥青储存模量Han曲线Fig.3 Han curve of 6%EVE modified asphalt storage modulus

图4 9%EVA改性沥青储存模量Han曲线Fig.4 Han curve of 9%EVE modified asphalt storage modulus

表2 EVA改性沥青在不同温度下的变化率结果Tab.2 Change rate results of EVA modified asphalt of different temperatures

5 结论

基质沥青及EVA改性沥青储存模量的Han曲线斜率都随温度呈正相关关系，并且未出现温度依赖性，且相关性很强，说明EVA改性沥青未产生温度依赖性，为非均相体。

Han曲线斜率在30℃、40℃、50℃、60℃都随着EVA掺量比例的增大而下降，从略高于1降至略低于1，相容性在一定程度上有所降低，但并未产生显著差别，这说明EVA改性剂与基质沥青的相容性随着EVA掺量的增加逐渐变差。