SBS改性瀝青的生產(chǎn)與應(yīng)用

一般來說，瀝青的SBS改性需要經(jīng)過溶脹、剪切、發(fā)育三個過程。

對于SBS改性瀝青體系來說，溶脹與相容存在密切關(guān)系，溶脹大小直接影響了相容性的好壞，如果SBS在瀝青中無限溶脹，則體系變成完全相容。溶脹行為與改性瀝青生產(chǎn)、加工工藝和高溫貯存穩(wěn)定性等有密切的關(guān)系。 隨著溫度升高，溶脹速度明顯加快，在高于SBS的PS玻璃化轉(zhuǎn)變的熔融加工溫度溶脹明顯。另外SBS的結(jié)構(gòu)對溶脹行為有明顯影響:星型SBS的溶脹速度較線型的慢。相關(guān)計算表明，SBS溶脹成分的密度集中在0.97一1.01g/cm3之間，接近芳香酚的密度。

剪切是整個改性過程中中關(guān)鍵的一步，往往剪切的效果會影響最終的結(jié)果。膠體磨是改性瀝青設(shè)備的核心，它處于高溫、高速運轉(zhuǎn)的環(huán)境下，膠體磨的外層為夾套結(jié)構(gòu)，設(shè)有循環(huán)保溫系統(tǒng)，同時起減震和降低噪音的作用，膠體磨內(nèi)部為帶有一定數(shù)量齒槽的環(huán)狀動盤和環(huán)狀定盤磨刀，間隙可以調(diào)整，物料粒度的均勻性和膠溶效果由齒槽的深度、寬度及磨刀的數(shù)量、形成結(jié)構(gòu)的特定工作區(qū)域來決定。隨著動盤高速旋轉(zhuǎn)，改性劑受到強(qiáng)大的剪切和碰撞而不斷分散，將顆粒磨細(xì)，與瀝青形成混溶的穩(wěn)定體系，達(dá)到均勻共混的目的。充分溶脹后，SBS與瀝青混合均勻，研磨顆粒越小，SBS在瀝青中的分散程度越高，改性瀝青的性能越好。一般為了達(dá)到比較好的效果，可以進(jìn)行多次研磨。

改性瀝青的生產(chǎn)最后都要經(jīng)過發(fā)育的過程，研磨后，瀝青進(jìn)入成品罐或者發(fā)育罐，溫度控制在170-190℃，在攪拌器的作用下進(jìn)行一定時間的發(fā)育過程。在這個過程中往往加入某種改性瀝青穩(wěn)定劑來提高改性瀝青的儲存穩(wěn)定性。

瀝青的化學(xué)組成結(jié)構(gòu)與瀝青膠體結(jié)構(gòu)、物理性能、流變性能的關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜，瀝青改性是通過改善瀝青體系的內(nèi)部結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對瀝青物理性能的改善的。

改性瀝青相容體系的穩(wěn)定性有兩個含義，一個是體系的物理穩(wěn)定性，即在熱儲存過程中聚合物顆粒與瀝青相不發(fā)生分離或離析;另一個是化學(xué)穩(wěn)定性，即在熱儲存過程中隨時間的增加改性瀝青的性能不能有明顯的變化。改性瀝青的相容性和穩(wěn)定性，都需要通過基質(zhì)瀝青和聚合物間配伍性研究及加入適宜的助劑實現(xiàn)。

瀝青與聚合物混合形成相容體系，改善了瀝青的使用性能。根據(jù)瀝青的改性原理，不論是聚合物吸附了瀝青中的油分溶脹后分布在瀝青中，還是聚合物吸附了瀝青中的油分溶脹后形成連續(xù)相，瀝青重組分分布在聚合物相中，都是因為聚合物的存在改善了瀝青的高、低溫性能，并且后者在更大程度上反映了聚合物的特性，因此，聚合物吸附瀝青中的油分形成連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是最大限度發(fā)揮聚合物改性作用的關(guān)鍵。

改性瀝青網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成的一種說法是聚合物吸附、溶脹、發(fā)生相轉(zhuǎn)化的過程。在聚丙烯改性瀝青過程中，高溫下的聚合物吸附瀝青中的油分，并溶脹體積擴(kuò)大，鏈擴(kuò)展，當(dāng)聚合物的量達(dá)到一定值時，溶脹后聚合物的體積達(dá)到連續(xù)相所需要的體積時，體系發(fā)生相轉(zhuǎn)化，聚合物由分散相轉(zhuǎn)化為連續(xù)相，瀝青球形顆粒分布在聚合物連續(xù)相中。

改性瀝青網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成的第二種說法是聚合物纏繞瀝青第二結(jié)構(gòu)的過程。這一說法的前提是基質(zhì)瀝青第二結(jié)構(gòu)的存在。這種說法認(rèn)為，基質(zhì)瀝青中縮合度較強(qiáng)的芳香環(huán)具有帶正電荷和負(fù)電荷的極性部分，這種分子的存在使得基質(zhì)瀝青體系具有了像蛋白質(zhì)、尼龍一樣的棒狀類似聚合物的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)賦予了瀝青一定的彈性，瀝青中的中性部分分散在棒狀結(jié)構(gòu)中，使體系的粘度增加。當(dāng)體系加熱時，這種棒狀結(jié)構(gòu)被破壞，當(dāng)然這種破壞是可逆的 。

瀝青經(jīng)SBS改性后，沒有改變自身及瀝青分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)單元，改性過程以物理改性為;SBS易吸收瀝青中的飽和分發(fā)生溶脹，溶脹后的SBS極性更接近膠質(zhì); SBS與瀝青組擠的部分相容性改變了瀝青組分分布，從而影響瀝青的相態(tài)轉(zhuǎn)變;瀝青組分對聚合物粒子的充分溶脹和聚合物粒子對瀝青組分的良好吸附是對瀝青進(jìn)行聚合物改性、提高瀝青性能的基礎(chǔ)，瀝青組分對聚合物粒子的溶脹和聚合物粒子對瀝青組分的吸附是一個動態(tài)的過程，這種動態(tài)過程會對聚合物改性瀝青的空間三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的影響，進(jìn)而影響其性能 。