橡胶粉改性与SBS改性的效能区别

发表日期：2021年02月27日文章来源：东道路面浏览次数：打印本文文章收藏

沥青是沥青路面主要粘结材料，其性能的优良对沥青路面的路用性能具有决定性作用。目前，随着交通荷载的日益增加，单纯使用基质沥青已经不能满足交通发展需求。因此，改性沥青已成为路面材料大众选择。在众多改性剂中，SBS和橡胶粉是最常用的改性剂，但是两者各具特点，改性效能也存在一定区别。

1、SBS改性机理

SBS(Styrene-Butadiene-Styrene)是以1，3-丁二烯和苯乙烯为单体，四氢呋喃为活化剂，以正丁基锂为引发剂在环己烷溶剂中采用阴离子聚合法得到的线型或星型嵌段共聚物。每个丁二烯链段的末端都连接着—个苯乙烯链段，若干个丁二烯段偶联则形成线型或星型结构。

SBS对沥青的改性是其在剪切作用下，被细化和匀化于基质沥青之中，SBS分子中的热塑性链段部分相互连接，在基质沥青内部形成一个加劲弹性空间网络结构。SBS嵌段共聚物属于热塑性弹性体，具有多相结构，每个丁二烯链段(B)的末端都连接一个苯乙烯嵌段(S)，两端的苯乙烯嵌段聚合物在一起形成物理交联区域，成为分散相，而聚合在一起的丁二烯链段形成连续相。SBS通过聚苯乙烯的聚集形成一种三维结构，聚苯乙烯末端基团使沥青强度增加；PB和PS链段使SBS具有两个玻璃化温度使沥青呈现出高弹性的特点，在高温下不软化，低温下不发脆。

在SBS改性沥青中，沥青仍然作为连续相，通过加劲网络结构约束来达到改变沥青黏温性的效果，但基质沥青自身的性质基本不改变。SBS与沥青在热状态混合下，原来的胶体结构平衡被破坏，SBS的端基产生软化，并产生一定的流动，中基则吸收沥青中的油分并形成体积增大许多倍的海绵状材料，发生溶胀现象，建立新的胶体结构体系，在沥青中形成弹性的网络结构，这种网络结构具有理想的弹性、塑性和延伸性，使沥青的性能得到全面改善。

2、橡胶粉改性机理

胶粉主要是由废旧轮胎破碎后经过化学或机械加工而制得，加工过程中其空间网络结构中的S-C键有部分被破坏，其交联密度降低，不如轮胎中的网络完整，其表面呈不规则的毛刺状且布满微观裂纹。胶粉按其粒径的大小可分为粉碎胶粉(12目-13目)、细碎胶粉(30目～47目)、精细胶粉(47目～200目)和超精细胶粉(200目以上)用于改性沥青。

橡胶沥青是轮胎橡胶粉与沥青溶胀反应得到的改性沥青胶结材料。橡胶沥青中橡胶粉掺量通常很大，橡胶粉吸收沥青中油分溶胀后，橡胶粉体积达到胶结料的30％～40％，橡胶粉颗粒通过胶粉/沥青界面物质迁移产生凝胶膜，然后部分胶粉及与沥青间发生化学反应相互连接形成一个黏度很大的半固态连续相的体系。橡胶沥青性质的变化是沥青体系结构变化和基质沥青品质变化双重作用的结果，是轻质组分吸收效应、颗粒网络填充效应、轮胎材料释放效应叠加的结果。

3、橡胶粉与SBS复合改性

废旧橡胶粉及SBS复合改性沥青，废旧橡胶粉细度一般为40~60目，废旧橡胶粉掺量不小于20%（内掺），SBS掺量不宜低于2.0%（内掺）；生产时，先加入SBS，再加入废旧橡胶粉过磨发育，发育温度为175~185℃，发育时间为60~90min。

橡胶粉与SBS复合改性机理主要包括SBS、橡胶粉与基质沥青的相容过程。其中，掺入SBS后，SBS吸收沥青中的轻质油分发生溶胀分散在沥青的连续相中，从而提高沥青的性能。橡胶粉掺入基质沥青后，两者的作用机理相对复杂，主要包括物理共混及溶胀降解等。两种改性剂掺入后，形成胶粉、SBS、沥青共混的连接结构，SBS的掺入一定程度上降低了橡胶改性沥青的离析程度，可以解决传统橡胶沥青延度不足、高温粘度过大等问题，显著提高复合改性沥青的性能。

橡胶粉与SBS复合改性集成了两种材料改性技术优势，有效提高了沥青路面在极端气候条件下的使用性能，实现了废旧轮胎的循环利用，减少了废旧轮胎污染给社会环境带来的压力，节约了资源，减少了污染气体排放，有效促进了绿色循环低碳公路建设。