不同型號SBS對改性瀝青性能的影響

     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

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

 

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(fù)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(fù)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(yīng)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：

 

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。可以看出嵌段比同為4/6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：

                                                    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。可以看出線性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。