SBS/胶粉复合改性沥青的制备及工艺优化

王储 蔡璐 于慧明 王涛 雷勇

摘 要：橡胶粉改性沥青同时具备了橡胶和沥青的特点，具有较好的高、低温稳定性，抗流动性以及黏附性，使所铺用路面性能得到了很大提高。本文采用SBS做改性剂，探索了SBS添加量、稳定剂添加量、相容剂种类、橡胶粉种类对SBS/胶粉复合改性沥青针入度、软化点、延度等主要指标的影响程度，得到了最佳工艺条件，并依据最佳配比进行了生产放大实验，验证了该工艺对实际生产的适用性及优化作用。

关键词：SBS /胶粉改性沥青;橡胶粉;工艺优化

橡胶粉改性沥青（AR）是指以橡胶粉为改性剂，在添加剂和基质沥青的共同作用下，形成的一种新型的、优质的复合型材料。橡胶粉改性沥青的制备原理是，在充分搅拌和高温的条件下，橡胶粉与基质沥青溶胀反应，再经过一系列物理和化学变化，形成了改性沥青胶结材料。橡胶粉改性沥青同时具备了橡胶和沥青的特点。由于吸收了沥青中的树脂、烃类等多种有机质，橡胶粉变湿润，膨胀。混合物的针入度减小，软化点提高，黏度增大，温度敏感性降低等。因此，橡胶粉改性沥青的高、低温稳定性，抗流动性，黏附性都大大提高。橡胶粉改性沥青改善了基质沥青的使用性能。与传统沥青相比，橡胶粉改性沥青的道路使用性能得到了很大的提高。目前常用的改性剂有SBS、SBR、EVA等。

从1994年起，橡胶粉改性沥青早已应用于我国首都机场高速公路，成渝高速公路和上海虹桥跑道等工程。本实验使用目前最常用的改性剂SBS，生产了SBS/胶粉复合改性沥青并考察了不同添加量的SBS、相容剂以及不同种类的橡胶粉对改性沥青性能的影响，优化了其工艺生产条件。

1 试验内容

1.1 试验原料与改性剂

1.1.1 试验原料

基质沥青采用中海36-1 70号沥青。改性剂为1号至6号6种不同橡胶粉改性剂，SBS为天津LG公司生产的501型SBS，相容剂、稳定剂为商用稳定剂、相容剂。

1.1.2 SBS改性剂及其性质

SBS选取天津LG公司生产的501型SBS 。

1.2 试验步骤

1.2.1 SBS/胶粉改性沥青的制备

经过探索试验，本试验首先将一定量SBS加入到热基质沥青中，控制转速，在190—195℃下高速分散剪切20 min，然后再加入橡胶粉搅拌，在发育SBS改性剂的同时，使得胶粉得到充分溶胀和降解，最后制得复合改性沥青。

1.2.2 考察SBS添加量和橡胶粉添加量对改性沥青性能的影响

采用不同掺量的SBS 和胶粉制备复合改性沥青，其中SBS掺量分别为0%、0.5%、1%、1.5%、2%，胶粉掺量为20%，研究不同掺量改性剂对复合改性沥青延度、针入度、软化点和离析指标的影响，总结出变化趋势，分析不同掺量改性剂对沥青性能的影响，并分析引起此变化趋势的原因。

2 试验结果与讨论

2.1 SBS含量对SBS/胶粉复合改性沥青的影响

在优化反应工艺条件试验中，首先考察了SBS含量对SBS/胶粉复合改性沥青的影响。原料为中海36-1 70号重交沥青（78%）、胶粉（20%）、相容剂2%。溶涨温度190-195℃;剪切一遍进入产品罐;发育8-20小时。控制发育温度190-195℃。结果见表1所示。

由图1可以看到，随着SBS添加量的增加，沥青针入度略微下降，软化点明显上升。从表1可以看到，延度略微上升，离析指标上升明显。从数据来看，加入SBS后橡胶粉改性沥青的三大指标有一定程度的改善，从整体数据来看，SBS加入量为1%时已达到规定标准，满足大部分客户需求，考虑到SBS价格较高，成本较大，综合考虑后SBS的加入量为1%较好。

2.2 橡胶粉种类对SBS/胶粉复合改性沥青的影响

在固定橡胶粉掺量的前提下，考察了1号到6号，6种橡胶粉种类对SBS/胶粉复合改性沥青的影响。使用不同种类橡胶粉生产SBS/胶粉复合改性沥青，并测试了其性能。SBS的含量采用试验2.1部分优化得出的含量，其他生产条件同试验2.1部分。试验结果参见表2所示。

从表2可知，1-4号橡胶粉生产的改性沥青177 ℃粘度达不到要求，且沉降严重，所以不适合用于制备橡胶粉改性沥青;5、6号橡胶粉生产的改性沥青的各项均能达到要求，均能生产出稳定性较好的橡胶粉改性沥青。由于6号橡胶粉原料成本略低于5号，故选择6号胶粉作为最佳选择。

2.3 相容剂添加量对SBS/胶粉复合改性沥青的影响

为了考察相容剂的不同添加量对SBS/胶粉复合改性沥青的影响，改变相容剂添加量，并固定其他生产条件（同试验2.2部分），用6号橡胶粉与SBS复合生产改性沥青。对改性沥青的180 ℃粘度、离析性能测试结果趋势图2。

从图2的趋势可以看出，随着相容剂添加量的增大，SBS/胶粉复合改性沥青的180℃粘度增大，离析数值趋近0，当添加量为2.0%时180 ℃粘度、离析指标基本平稳，无明显变化。故选择相容剂添加量为2.0%。

2.4 SBS/胶粉复合改性沥青的生产放大

由上述试验可知，最佳工艺条件为：原料：SBS含量为1%、中海36-1 70号重交沥青（78%）、6号橡胶粉（20%）与相容剂（2%）;溶涨温度190～195℃;剪切一遍进入产品罐;发育8-20小时;控制发育温度190-195℃。为了验证该工艺条件对实际生产的适用性，进一步做了生产放大的试验。试验结果如表 5。

从表3的数据可知，生产放大后，试验优化的最佳工艺条件也适合实际的工业生产。根据方案，加入适量SBS、相容剂，对使用6号橡胶粉生产的改性沥青的三大指标均有一定程度的改善。

3 结论

（1）经试验，选择SBS添加量1%，6号橡膠粉添加剂，相容剂2%的实验方案所产SBS/胶粉复合改性沥青的综合性能较好。

（2）调整生产放大方案工艺，所制备的SBS/胶粉复合改性沥青各项性能指标优越，能够满足JT/798-2011的产品技术要求。

（3）SBS/胶粉复合改性沥青路用性能较好，不仅适用于新建道路，而且可以用于提质改造工程，能有效防止反射裂缝的产生和扩展。目前市面SBS价格较贵，为了降低施工成本而又不降低路用性能，在实际生产过程中，可以推广使用SBS/胶粉复合改性沥青。

参考文献

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