苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)是目前改性沥青主要改性剂,然而单一SBS改性剂已经无法满足日益提高的公路沥青路面建养需求,同时石油资源紧缺、高成本现状严重阻碍了SBS改性沥青提质发展。将胶粉与SBS复合用于改性沥青,既能保证SBS的高温优势,又能改善沥青的低温性能,同时还可节约成本、缓解环境污染的压力,得到了业界的广泛认可并发展迅速。
我们知道,SBS在常规加工条件下一般以微米尺度分散在沥青中,而胶粉一般以毫米尺度填料的形式存在。在废旧轮胎胶粉中,橡胶分子链通过硫化反应形成了稳定的交联网络结构,这种交联使得胶粉具有良好的力学性能和耐久性,但也限制了其在后续再生利用过程中的可塑性和分散性。因此,传统橡胶沥青因胶粉交联难以溶解于沥青,致使在溶解过程中有明显胶粉颗粒存在,具有显著的固液特性,从而使得成品橡胶改性沥青存在易离析、性质不稳定施工和易性差、有异味等问题。
普通胶粉沥青微观结构
为解决胶粉在沥青中的分散性,传统通常的解决方法有采用高温、强剪切工艺或胶粉在助剂中预溶胀等,大多通过高温及强剪切力实现断链,主要表现为断裂交联键,保留主链结构,胶粉难以熔融和溶解,此外,胶粉在沥青中的快速分散温度往往高于220℃,导致沥青老化、能耗大和污染严重等问题,而弹性胶粉颗粒的存在既增加了油石比与高温施工成本。
热化学和力化学法均可实现橡胶粉的脱硫降解,经脱硫降解,胶粉表面蓬松、孔洞增多,表面接枝上部分含氧官能团,脱硫胶粉的玻璃化转变温度降低,分子热运动能力增强,胶粉改性沥青的加工和易性与储存稳定性增强。通常,随着胶粉脱硫程度加深,脱硫胶粉的溶胶含量升高、交联密度降低、弹性减弱、塑性增强,其在沥青中吸收轻组分的能力变弱;脱硫胶粉溶胶的聚合物多分散系数变大,其中的有机小分子含量增加,对改性沥青的增塑作用增强。由于硫化胶粉的交联密度与其溶胀能力密切相关,交联密度越大,其在沥青中吸收轻组分的能力越强,橡胶沥青的高温粘度越大,25℃针入度越低,软化点越高;交联密度越大,橡胶的弹性越足,改性沥青的弹性恢复越高。
胶粉预处理技术在SBS-胶粉复合改性沥青中的应用,显著改善了胶粉与SBS、基质沥青的相容性及分散性,从而提升了改性沥青的力学性能和耐久性。虽然预胶粉处理的技术优势明显,但在实际应用中,仍面临预处理工艺复杂、次生成本增加及环保问题。未来,胶粉预处理技术的高掺量化、高效化、环保化、性价比合理化与智能化研究领域大有可为。
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