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不同型號SBS對改性瀝青性能的影響

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2017-09-02 17:10:50   評論:0 點擊:
     彈性體SBS改性瀝青防水卷材由于其優(yōu)異的延伸性能、彌合裂縫能力、容易保證質(zhì)量、施工方便、價格適中等優(yōu)點,而逐漸成為主要的建筑防水材料。SBS 是聚苯乙烯(PS)與聚丁二烯(PB)的嵌段共聚物,其獨特的結(jié)構(gòu)能夠顯著降低瀝青的滲透性,同時有效提高瀝青的高低溫性能、拉伸強度及延展性,成為目前使用.廣泛和綜合性能.好的瀝青改性劑。
 在我國常用的SBS改性劑主要是星型和線型兩種。SBS與基質(zhì)瀝青存在配伍性,不同的基質(zhì)瀝青組成會嚴重影響SBS改性瀝青的性能,國內(nèi)為對此研究較多,并得出芳香分含量高的瀝青與SBS的相容性好的結(jié)論。但對于不同類型的SBS與基質(zhì)瀝青混合后制備改性瀝青性能的研究較少,而要選擇一種對改性瀝青性能.好的SBS也是至關(guān)重要。因此選著不同型號的SBS深入研究對改性瀝青性能的影響有著積極的意義。
    本文針對SBS改性瀝青,分別從SBS改性機理,SBS加劑量,SBS型號的影響進行深入研究分析。
一、原材料性質(zhì)及改性瀝青制備工藝
1.基質(zhì)瀝青
  實驗采用基質(zhì)瀝青秦皇島AH-90號,其技術(shù)指標測定結(jié)果見表1
 表1 基質(zhì)瀝青主要指標測定
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1.2 SBS改性劑
  實驗采用星型SBS:北京燕山石化生產(chǎn)的SBS4402 ,天津樂金渤天化工有限責任公司生產(chǎn)的LG-412S;線型SBS:天津樂金渤天化工有限責任公司生產(chǎn)的LG-501S 。技術(shù)指標見表2
表2 SBS性能指標
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1.3 主要的儀器設(shè)備
  電腦數(shù)控瀝青軟化點測定儀,北京航天科宇測試儀器有限公司;低溫柔性測試儀,QSX-23,天津華銀建工儀器科技有限公司。微機控制電子萬能拉力機,CMT6104,美特斯工業(yè)系統(tǒng)(中國)有限公司。
1.4 改性瀝青的制備
  取定量基質(zhì)瀝青和減三線油加熱至180℃,加入SBS,在2000r/min下剪切2h~3h,充分溶脹,加入老化劑和填充料攪拌0.5h,整個過程控溫在180~188℃。大約需要3h~4h。
1.5 性能測試
 軟化點測試(環(huán)球法):在5℃甘油中,以5℃/min的速率升溫,取樣品環(huán)上的鋼珠下落至下層底板接觸時,立即讀取溫度,即為軟化點。
 低溫柔性測試:將試件放置在冷凍液中的機械彎曲裝置上(360±40)mm/min的速度彎曲180°后,檢查試件涂蓋層存在的裂紋。
 卷材與卷材的剝離強度:在23±2℃條件下,制備試件150*50mm,要求改性瀝青涂蓋料厚度2mm,在150℃烘箱內(nèi)放置2h,取出將上表面與上表面粘結(jié),粘結(jié)面積為50*75mm,用質(zhì)量為2kg寬度為50-60mm壓輥反復壓3次,在23±2℃條件下養(yǎng)護24h,以.大拉力值計算卷材與卷材的剝離強度。
二、結(jié)果與討論
2.1  SBS改性瀝青機理
 SBS是由聚苯乙烯鏈段(PS)與聚丁二烯鏈段(PB)組成的嵌段聚合物,PS段提供自補性能,強度高,能夠改善瀝青抵抗高溫永久變形,PB 段提供柔韌性能,耐低溫,能夠改善瀝青低溫柔性。在SBS分子中,硬段PS聚集成結(jié)晶相,均勻分布在軟段PB連續(xù)相中,形成物理交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),但是PS段與PB段互不相溶,微觀上呈兩相分離體系,由于SBS這種微觀上的物理交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和兩相分離體系,才使SBS呈現(xiàn)熱塑性能。
 在SBS改性瀝青過程初期,SBS分子中的PS段出現(xiàn)軟化并呈現(xiàn)流動性,而PB段則會吸收瀝青中的輕質(zhì)組分(飽和分、芳香分等小分子組分),打破瀝青的動態(tài)平衡,同時輕質(zhì)組分進入SBS網(wǎng)絡(luò)使SBS分子鏈間距增大,從而使SBS自身體積膨脹至原來的7~10倍[6]。此時,吸收分散相SBS與連續(xù)相瀝青形成共混復相結(jié)構(gòu)體系,在兩相界面上浸潤溶脹的SBS仍將吸附部分組分相似的瀝青而逐漸形成一定厚度的表面吸附膜,使SBS與基質(zhì)瀝青之間產(chǎn)生良好的過渡結(jié)合,從而使SBS與基質(zhì)瀝青具有相容性。
 在SBS與基質(zhì)瀝青互溶體系中,由于SBS的玻璃化溫度遠低于基質(zhì)瀝青,當外界溫度降低至瀝青的玻璃化溫度以下時,基質(zhì)瀝青中的分子運動將被凍結(jié),而SBS分子仍具有良好的柔韌性,能夠有效吸收溫度應力,從而使改性瀝青具有優(yōu)異的低溫柔性[9, 10];同時由于SBS在基質(zhì)瀝青中形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),其與瀝青分子之間產(chǎn)生協(xié)同作用,從而使SBS改性瀝青具有優(yōu)異的延伸率、拉伸強度和耐疲勞性。
2.2 不同型號SBS摻量對改性瀝青高溫性能的影響
  改性瀝青的軟化點隨SBS加劑量的增加而增大,但不同種類的SBS改善效果不同。實驗結(jié)果如圖1:
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圖1不同型號SBS摻量對改性瀝青高溫性能的影響
  由圖可以得出:隨著SBS加劑量的增大,改性瀝青耐熱性越好,它們對耐熱性的提升幅度依次為
4402>LG501S>LG412S??梢钥闯銮抖伪韧瑸?/6的星型SBS對改性瀝青的耐熱性影響受是否充油影響較大,充油后的LG412S對改性瀝青的耐熱性提升效果明顯小于非充油SBS4402;將同為非充油的線型LG501S與星型SBS4402進行比較,線性LG501S對耐熱性的提升明顯小于星型SBS4402。
2.3 不同型號SBS摻量對改性瀝青低溫柔性的影響
 改性瀝青隨著SBS加劑量的增加,改性瀝青低溫柔性越好。但不同種類的SBS改善效果不同。實驗結(jié)果如圖2:\
                                                 圖2不同型號SBS摻量對改性瀝青低溫柔性的影響
  由圖可以得出:隨著SBS加劑量的增大,改性瀝青低溫柔性越好。它們對低溫柔性的提升幅度依次為LG501S>4402>LG412S??梢钥闯鼍€性LG501S對改性瀝青低溫柔性的提升效果明顯高于星型4402與
LG412S;對于嵌段比同為4/6的星型SBS4402與LG412S對改性瀝青低溫柔性的提升效果受SBS是否充油的影響。充油的LG412S比非充油SBS4402提升改性瀝青低溫柔性效果差。
2.4 不同型號SBS摻量對改性瀝青剝離性能的影響
 改性瀝青的卷材與卷材的剝離強度隨著添加量的增大而增大,但不同種類的SBS改善效果不同。實驗結(jié)果如圖3:
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                                                    圖3不同型號SBS摻量對改性瀝青剝離性能的影響
  由圖可以得出:隨著SBS加劑量的增大,改性瀝青的卷材與卷材的剝離強度越大。它們對卷材與卷材剝離強度的提升幅度依次為LG501S>4402>LG412S??梢钥闯鼍€性LG501S對改性瀝青卷材與卷材剝離強度的提升效果明顯大于星型4402與LG412S;對于嵌段比同為4/6的星型SBS4402與LG412S對改性瀝青卷材與卷材剝離強度的提升效果受SBS是否充油的影響較大。充油的LG412S明顯小于非充油SBS4402對提升改性瀝青卷材與卷材剝離強度效果。
三、結(jié)論
(1)隨著SBS加劑量的增大,改性瀝青耐熱性越好,它們對耐熱性的提升幅度依次為4402>LG501S>LG412S。 
(2)隨著SBS加劑量的增大,改性瀝青低溫柔性越好。它們對低溫柔性的提升幅度依次LG501S>4402>LG412S。
(3)隨著SBS加劑量的增大,改性瀝青的卷材與卷材的剝離強度越大。它們對卷材與卷材剝離強度的提升幅度依次為LG501S>4402>LG412S。

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