单纯使用沥青己经不能满足现代社会对沥青路面性能的要求,在高等级公路建设与养护中通常会加入改性剂对沥青进行改性,目前,高分子聚合物改性剂正被普遍运用于改性沥青或改性乳化沥青。聚合物主要包括SBS弹性体、SBR丁苯橡胶或胶乳、EVA、PE等,其中SBR丁苯橡胶或胶乳因改性效果明显,与沥青相容性好等被较多使用。通过乳液聚合方法合成的丁苯胶乳可直接用于改性乳化沥青,以乳液的形式与沥青混合,分散性好。性能良好的改性乳化沥青会在未来道路建设中占有越来越重要的位置。使用SBR胶乳的微表处混合料,黏聚力指标和轮辙变形指标明显好于普通不改性乳化沥青。河南聚合物丁苯胶乳
在乳化沥青中,SBR胶乳以胶粒形态分散分布,在改性时吸收沥青体系中的油分,并不断发生溶胀。一方面,沥青乳液中SBR颗粒相互吸引形成网状结构,使沥青体系具有更强的柔韧性;另一方面,SBR与沥青结合形成“沥青—胶粒”结构,增加了体系的稳定性。在常温与低温状态下,沥青的刚度较大而SBR处于软弹状态,使沥青体系整体的稠度较大,可在外力作用下具有良好的抵抗变形能力。在高温状态下,沥青逐渐熔融后变软,而SBR橡胶可抵抗高温作用,并处于相对较硬的状态,增强了体系在高温状态下的稳定性。河北丁苯胶乳作用SBR胶乳对沥青高温性能的改善能力不及SBS,但是改性作用也是很明显的。
蒸发残留物的制备有三种方法,即蒸溜法、蒸发法和减压蒸馈法,常用的是蒸发法。我国现行的操作方法:将乳液在电炉上加热揽拌,确认大部分水分己蒸发,放置在160°C烘箱保持1分钟。对蒸发残留物测试的指标主要有下三个:1)针入度:标准针尖(100g)在25°C恒温水浴的沥青试样(改性沥青试样)中下降5s的深度。单位是0.1mm。针入度愈大表示沥青软、稠度小;反之沥青硬、稠度大。2)软化点:沥青试样放在金属环内,上面有一规定尺寸和质量的钢球,放在5°C水中(32.5°C甘油),升温速率为5±0.5°C/min,至钢球下落25.4mm时的温度,表示沥青的温度稳定性。3)延度:将沥青做成8字型标准试件,改性乳化沥青于5°C下进行测试,基质沥青测试的是15°C,拉伸速度一般为5cm/min,拉伸至断裂时的长度即为延度(cm)。延度越大,表明沥青的塑性越好。
改性乳化沥青生产工艺主要有以下三种类型:1)先乳化后改性:即将热沥青与含乳化剂的皂液以一定的流量一起通过胶体磨生产普通乳化沥青,再加入胶乳改性剂,通过机械搅拌的作用使胶乳与乳化沥青分散均匀,制作改性乳化沥青。该方法的优点是对设备要求不高,操作简单,缺点是改性剂选择单一,只适合水性胶乳。2)边乳化边改性:将胶乳改性剂与乳化剂同时添加到皂液罐,然后与热沥青一起通过胶体磨生产改性乳化沥青的方法也是常用的一种工艺。其优点是生产工艺与普通乳化沥青一致,不用做设备改动;其缺点是改性剂的添加量受到限制,必须考虑改性剂的耐酸碱性。3)先改性后乳化:将改性沥青加热到一定温度,与皂液一起通过胶体磨生产改性乳化沥青,该方法通常需将改性沥青加热至160℃以上,增加能耗,且乳化沥青出料温度过高,需要改造设备装置冷却系统;其优点是乳化后的微粒均匀分布,储存稳定性较好。根据电荷的不同,丁苯胶乳可分为阳离子型丁苯胶乳和阴离子型丁苯胶乳。
丁苯胶乳可采用间歇聚合,也可采用半连续方式或连续方式聚合。间歇方式操作简便,工艺简单,但生产能力较低。而连续聚合对设备要求更高,生产能力也更强,产品性能均匀。一次投料法在反应中期会因自动加速现象产生大量反应热,若这种热量不能及时从体系中排除,将会导致反应速率瞬间加快,产生更多热量,发生爆聚,消耗大量引发剂,产生凝胶效应,使聚合体系不稳定。分批加料法是先让一部分单体在釜中反应,在一段时间后,再向反应釜中补加部分单体、乳化剂、引发剂等继续反应。通过改变二次单体加入量和时间和调控不同性能的胶乳,改变胶乳的结构及单体转化率。苯乙烯是丁苯胶乳中的硬单体,苯乙烯含量高,胶膜变硬,强度提高,弹性降低。河北丁苯丁苯胶乳厂家
我国规范采用敞口蒸发法获取乳化沥青蒸发残留物,在蒸发后期,含少量水分的沥青温度上升迅速,沥青易老化。河南聚合物丁苯胶乳
在丁苯胶乳中,随苯乙烯含量的变化胶乳呈现不同的物理化学性能,苯乙烯含量较小时,橡胶性能明显,胶乳链结构具有很好的柔顺性,形变能力强;苯乙烯含量较大时,树脂性能明显,材料刚性、硬度明显提升,但同时也会变脆,在受到外力时不能发生大形变,容易发生脆断。可根据实际需要,调控苯乙烯的含量,扩大了丁苯胶乳的应用范围。羧基丁苯胶乳在丁苯胶乳中占有重要地位,在丁苯胶乳合成中引入羧酸类第三单体便可得到性能优异的、具有特殊功能的羧基丁苯胶乳。河南聚合物丁苯胶乳