SBS改性沥青热老化过程中四组分变化规律研究

沥青四组分法是研究沥青变化规律的合理方法,现有的研究结果表明:采用SBS改性剂制备的SBS改性沥青在抗老化方面有更好的表现,本文通过沥青四组分法,探索SBS改性沥青热老化规律,主要对不同老化温度(153℃、163℃、173℃),不同老化时间(5h、8h、11h、14h)下沥青四组分变化规律进行研究。研究结果表明:随着老化温度的提高和老化时间的延长,沥青质含量开始缓慢上升,然后缓慢下降,最后迅速上升;饱和分含量没有明显变化;芳香分含量下降;胶质含量守SBS改性剂影响,变化规律不明显。     

四组分分析法研究老化改性沥青

选取辽河油田生产的沥青为原料,加入废旧橡胶粉和催化裂化油浆,在高速剪切机的作用下制备橡胶改性沥青,研究老化时间对沥青软化点、针入度、延度的影响。实验结果表明：随着老化时间的增加,软化点升高,针入度和延度降低,饱和分、芳香分与胶质的含量降低,沥青质含量升高。     

煤直接液化沥青基道路改性沥青老化性能研究

煤直接液化沥青(DCLA)是煤直接液化过程的副产品,由约50%的沥青类物质和约50%的固体颗粒组成,以DCLA为基础改性剂复合SBS高分子聚合物,制备了道路改性沥青即DCLA-改性沥青。沥青组分对沥青的各项性能有直接影响,并最终体现为改性沥青路面使用性能的改变,因此,研究改性沥青老化后的性能更重要。通过沥青旋转薄膜加热试验(简称RTFOT)模拟DCLA改性沥青老化试验,并对DCLA-改性沥青的老化特性进行研究,建立其微观组分特性和宏观性能的联系。通过分析DCLA改性沥青原料及改性沥青老化前后的分子质量、红外光谱(FTIR)、氧含量等,发现DCLA-改性沥青的老化不是单一反应,是活性物质氧化、轻质组分挥发、沥青分子团聚、SBS分子断裂等多种反应的综合结果,表现为DCLA改性沥青平均分子质量由13 865 g/mol降到11 983 g/mol,氧含量由0.9%升至1.3%,SK90的平均分子质量由1 906 g/mol团聚增长到2 068 g/mol,SBS发生断裂平均分子质量由41 482 g/mol降至20 647 g/mol。DCLA-改性沥青老化性能的变化由体系中沥青质和胶质的变化量决定。沥青质能提高改性沥青的抗老化性,但同时会降低改性沥青本身的延度。为达到JTG F40—2017的I-D改性沥青延度标准,即5℃的延度不小于20 cm,则改性沥青体系中沥青质含量不能超过12.9%,其残留针入度比为72%。胶质能改善改性沥青的低温延度,但胶质是一个不稳定的物质,易被空气氧化生成沥青质,从而造成老化后残留延度降低,这体现在红外谱图中出现的羰基■与亚砜基■。当体系中胶质含量为28%时老化后延度降低率达到70%。控制原料沥青质含量并降低原料中胶质的反应活性是提高改性沥青老化后性能的有效途径。     

超声波对重质油4组分分布的影响

渣油的饱和分、芳香分、胶质和沥青质4组分的分布直接影响各工艺的产品产率与产品质量,对重质油加工具有十分重要的意义.探索超声波作用对油品4组分含量变化的影响,为进一步探索超声波对重质油4组分的化学作用提供依据.结果表明:超声波作用对重质油4组分的分布有影响,可以促进饱和分和芳香分质量分数的增加,胶质和沥青质质量分数的降低.本试验范围内,超声温度50～60℃,超声时间15 min,超声频率28 kHz,超声功率200 W,与原料油相比,重质油4组分中饱和分和芳香分质量分数增加率分别为5％和4％,胶质和沥青质质量分数分别减少了2.5％和7.5％.     

改性废轮胎橡胶粉对温拌沥青特性影响的研究

采用高速剪切法制备废橡胶粉改性温拌沥青,并对添加温拌剂E26和DWMA胶粉的改性沥青进行短期模拟老化试验。研究结果表明,加入温拌剂E26和DWMA改变了沥青四组分的含量,沥青内部结构未发生明显变化;短期老化后,针入度和延度减小,软化点升高;芳香分质量分数降低,胶质和沥青质质量分数增多。对比发现,添加DWMA温拌剂的胶粉改性沥青,老化前后三大指标和四组分变化幅度最小,官能团减小幅度最小,说明抗老化能力优于添加E26和未添加温拌剂的改性沥青。     

基于不同硬沥青的SBS复合改性沥青性能研究

以SBS改性沥青为基础沥青，利用1种煤基硬沥青和3种天然沥青制备了4种复合改性沥青，根据JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》相关规定对其常规物理指标、PG(Performance Grade)性能等级进行评价和对比，结果表明：煤基硬沥青与天然硬沥青具有相同的沥青改性功能；硬沥青的添加提高了基础沥青的高温性能指标，降低了低温性能指标；但不同硬沥青在改性能力上存在差异，这种现象与硬沥青的物质组成及含量有关，沥青质含量高的硬沥青使复合改性沥青具有更低的针入度、更高的软化点和黏度以及更好的抗老化性能；芳香分和饱和分含量会影响改性沥青的存储稳定性。在工程应用中，应根据沥青组分含量和应用目的进行复合改性沥青的配比调试，以使其满足应用技术标准要求。     

阻燃沥青热老化过程中族组成变化研究

通过研究阻燃沥青在热老化过程中族组成的变化,探讨其老化后使用性能变差的主要原因.实验以辽河AH-70#沥青为基质沥青,按一定比例加入阻燃剂、抑烟剂和调和剂进行剪切,制备阻燃沥青,采用薄膜烘箱法模拟阻燃沥青老化过程,研究族组成的变化.实验结果表明:在相同老化温度下,随着老化时间的延长,饱和份、芳香份和胶质含量下降,沥青质...     

再生沥青的热老化研究(Ⅱ)——再生沥青热老化过程中族组成变化的研究

通过对不同老化温度与不同老化时间下薄膜烘箱老化后族组成变化的研究 ,发现再生沥青的族组成随老化的进程发生改变 :老化时间延长 ,饱和分质量分数不变或略有减少 ,芳香分质量分数总是降低 ,胶质质量分数变化复杂 ,沥青质质量分数总是升高。对变化规律与原因进行了详细的讨论     

常温紫外老化对沥青物理性能影响研究

沥青路面由于其良好的路用性能在我国公路建设得到广泛应用,但其在服役期间受到紫外环境因素的影响容易发生老化,从而导致路用性能衰减。在氧气浓度与年平均温度不高、车流量不大的滇西北高海拔地区,沥青路面同样也出现了严重的老化现象,这与紫外光主导的老化密切相关。因此,针对该地区特殊自然环境开展常温条件下紫外光老化研究,对改善沥青路面的耐久性具有重要意义。采用25℃作为室内模拟紫外老化的试验温度,研究常温下紫外光对沥青老化的影响。该文通过对比基质沥青和SBS改性沥青经不同紫外老化时长处理后技术指标的变化,分析了紫外光对两种沥青的影响。结果表明,基质沥青和SBS改性沥青在抗紫外老化效果上存在较为明显的差异,相对于基质沥青,SBS改性沥青表现为更优异的抗紫外老化能力。     

微藻油改性沥青耐老化性能研究

为缓解石油沥青短缺局势,探索微藻油用于沥青改性可行性及改性沥青长期性能,将微藻液经降解、离心、萃取得到微藻油并制备改性沥青。通过不同微藻油掺量下改性沥青延度、软化点和黏度确定微藻油最佳掺量,通过高低温流变试验、混合料路用性能试验分析微藻油改性沥青经旋转薄膜烘箱(RTFOT)短期老化、压力老化容器(PAV)长期老化和紫外老化后性能变化并与SBS改性沥青对比,借助红外光谱分析微藻油改性沥青分子结构组成。结果表明:微藻油掺量为30%(外掺质量分数)时,改性沥青延度达到最大值,软化点和黏度满足改性沥青要求;微藻油改性沥青和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青经RTFOT短期老化后性能差异不显著,微藻油改性沥青耐PAV长期老化和耐紫外老化性能优于SBS改性沥青,尤其是耐紫外老化性能更优。红外分析表明两种改性沥青均含有乙烯基双键、芳香族C—H、甲基和亚甲基等类似成分,但芳香族C—H、伸缩C—C成分含量存在差异。微藻油改性沥青比SBS改性沥青增加的酰胺不饱和基团和羧基利于改性沥青形成网络分子结构。     

Outdoor aging of road asphalt and SBS modified asphalt

The process of performance degradation of road asphalt (RA) is regarded as aging. At present, better understanding of the thermal-oxidative aging of asphalt is achieved and the corresponding method to evaluate this process is developed; meanwhile, photo-oxidative aging (aging in an atmospheric environment, which is referred to as “outdoor aging” in this paper) of asphalt remains at the initial stages of scientific exploration. The outdoor natural ultraviolet (UV) aging of RA and SBS modified asphalt (SBSMA) are investigated in this study. The experimental results show that the basic performances of RA and SBSMA present similar change tendencies. The softening point increased, while the penetration and ductility decreased as the outdoor aging time passed by, and the 5°C ductility (ductility measured at 5°C) of SBSMA decreased very quickly. The group components of RA and SBSMA also change during UV aging. The content of asphaltene rose and that of aromatics and saturates decreased, while the content of resins changed insignificantly. Moreover, the Fourier transform infrared (FTIR) graphs show that the content of sulfoxide and carbonyl groups in RA and SBSMA increased significantly during the outdoor aging process.     

聚烯烃弹性体/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青混合料的抗老化性能

采用聚烯烃弹性体（POE）对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）改性沥青进行复配改性,制备了POE/SBS改性沥青混合料。考察了POE用量对SBS改性沥青抗老化性能的影响。结果表明,POE/SBS复配改性能提升沥青混合料的高温抗老化性能,且对低温性能有一定的改善效果。POE改善了SBS改性沥青混合料的抗车辙和抗老化性能,但会在一定程度上降低其低温韧性。当在沥青中加入质量分数分别为4%和3%的SBS和POE,POE/SBS改性沥青混合料的综合性能较佳。     

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青的老化性能

考察了苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和加入含硫稳定剂的SBS改性沥青老化后的动态力学性能、黏度变化和低温物理性能。结果表明,SBS与含硫稳定剂的加入改善了老化后沥青的高温性能;老化后的改性沥青表现出更好的高温刚性,蠕变劲度降低,蠕变速率增大,老化后沥青的低温性能提高,且长期使用性能良好。     

SBS改性沥青的老化行为

用红外光谱、凝胶渗透色谱、动态黏弹仪研究了苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青的薄膜烘箱老化行为。结果表明，SBS改性沥青老化后增加了羰基和亚砜基；SBS和沥青的相对分子质量都发生了变化。沥青的相对分子质量增加，相对分子质量分布变宽，SBS特征峰消失；SBS改性沥青老化程度较基质沥青的小，耐低温性能更好；SBS改性沥青老化后，软化点增加，针入度减小，低温延度降低。     

废旧改性沥青的再生利用

以欢喜岭AH-90沥青为基质沥青,采用添加5%SBS改性剂的方法制得符合JTJ036-98 I-C标准的改性沥青。通过薄膜烘箱对其进行一次老化,获得废旧沥青。对废旧沥青加入再生剂和SBS,制得再生沥青;对其进行二次老化。结果表明再生沥青抗老化性能稍优于原改性沥青,表明废旧沥青可以通过再生的方法得到重新利用。     

活化废轿车轮胎胶粉及其改性沥青的基本性能

采用双螺杆挤出机辅以活化剂制备活化废轿车轮胎胶粉(GTR),用其改性沥青或与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)复合改性沥青。研究了活化GTR的溶胶、凝胶含量,考察了活化GTR改性沥青和活化GTR/SBS复合改性沥青的基本性能及微观形貌。结果表明,热剪切以及添加活化剂均能提高GTR的溶胶含量,使脱硫降解程度增大;用活化GTR改性沥青,改性沥青的针入度大幅增大,软化点、弹性回复、黏度明显降低;用活化GTR/SBS复合改性沥青,随着活化GTR含量的增大,改性沥青的软化点升高,针入度、延度、弹性回复降低,但经旋转薄膜老化后延度提高,耐老化性能提高;活化GTR在沥青中的粒径明显减小,分散性得到改善,而活化GTR/SBS复合改性沥青时,GTR均匀分散于SBS的网络结构中。     

不同S/B比例的SBS改性沥青的分散形态及性能

以两种组成比例不同的SBS(791、792)为例，研究了S／B质量比对改性沥青分散形态与性能的影响。结果表明：S／B不同的SBS由于与沥青的相容性不同，对改性沥青的分散形态与性能有所不同。同等质量分数下，S／B高的SBS改性沥青的针入度较小。小用量范围内S／B低的改性沥青软化点高；用量超过5％后，S／B高的改性沥青软化点则较高。S／B低的改性沥青的5℃延度较好，弹性恢复率也较优。当SBS含量为5％时，S／B低的改性沥青的稳定性更好。     

RTFOT与TFOT试验对SBS改性沥青老化效果相关性分析

对两种不同SBS掺量的SBS改性沥青进行了在不同温度和时间下的RTFOT老化试验,检测了残留物的软化点、针入度、延度1、35℃运动粘度及车辙因子,并同时检测了163℃下5 h的TFOT老化残留物样品的相应指标,分析了RTFOT与TFOT老化效果的相关性。探讨了RTFOT与TFOT在SBS改性沥青老化试验中的可互相替代条件。     

废旧SBS改性沥青再生利用研究

以欢喜岭AH-90沥青为基质沥青,采用添加SBS改性剂的方法制得SBS改性沥青。其针入度、软化点、延度等指标符合JTJ036—98I-C标准,对其进行第一次老化,制得废旧SBS改性沥青。对废旧SBS改性沥青再加入适量的再生剂和SBR,使废旧SBS改性沥青的理化指标重新恢复到JTJ036—98I-C标准的要求,制得再生SBS改性沥青,再对其进行第二次老化。结果表明废旧SBS改性沥青可以通过再生的方法加以重新利用。