SBS乳化改性沥青的研制与生产

摘要：通过室内试验确定了SBS改性剂与助剂的品种和用量，选择适合乳化SBS改性沥青的乳化剂，确定了适合SBS乳化改性沥青生产的沥青加热温度，并提出了SBS乳化改性沥青的生产工艺和对乳化设备的要求。

关键词SBS改性沥青乳化剂生产工艺乳化设备

中图分类号：TU535文献标识码： A 文章编号：

1 绪论

改性乳化沥青广泛应用于超薄罩面粘层、微表处、雾封层等多项预防性养护施工中，其需求量逐年递增。目前国内生产改性乳化沥青所用改性剂，大部分为国外进口的SBR胶乳。这导致了国内改性乳化沥青的生产对进口材料依赖较大，改性材料选择范围狭窄，品种单一，价格昂贵，限制了国产改性材料在乳化沥青中的应用。

SBS乳化改性沥青是采用先改性，后乳化的工艺，即先制备出合格的改性沥青，再将SBS改性沥青进行乳化。本研究主要是要实现SBS乳化改性沥青的生产，实现提高乳化沥青使用性能，降低造价的目的。

2 配方设计

2.1 改性沥青

改性沥青指标应满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）改性乳化沥青蒸发残留物技术要求。

2.1.1 SBS改性沥青配伍性研究

SBS改性剂的改性效果不仅仅跟改性剂的剂量有关，还受改性剂的品种与基质沥青品种的配伍性的影响。在合理选用SBS改性剂的前提下，低剂量改性剂的效果满足各项指标要求是完全能够实现的。本文采用国产LCR线型SBS和进口J01线型SBS两种改性剂对秦皇岛90号、SK90号和滨州90号沥青进行了改性配伍试验，SBS剂量为3.5%。试验结果见表1。

表1 SBS改性沥青配伍试验结果

试验结果清楚表明，国产LCR改性秦皇岛90号沥青效果优于其他改性沥青。秦皇岛90号沥青经国产LCR改性后，5℃延度可达到30cm以上，说明该改性沥青具有较好的低温性能。另外，该改性沥青软化点提高显著，具有较好的高温稳定性。最终文选择秦皇岛90号作为基质沥青，国产LCR SBS作为改性剂进行试验研究。

2.2.2 助剂的选择

助剂的作用主要是降低改性沥青黏度，以达到制备出的改性沥青便于乳化生产的目的。本研究采用不同种类助剂进行试验，助剂用量为1.5%，SBS用量为3.5%。制备小样后试验室对改性沥青进行软化点和135℃的布氏黏度试验，分析结果见图1。

图1 不同助剂对改性沥青运动黏度和软化点指标的影响

由上图可以看出，山东B型对改性沥青黏度降低不够显著，上海A型和减四线对改性沥青的运动黏度影响较大，能够达到降低改性沥青黏度的目的。但是上海A型对改性沥青软化点影响较大。最终选用减四线作为生产SBS乳化改性沥青的改性助剂。

2.2.3 确定改性剂与助剂用量

SBS改性剂加入量多，改性沥青各项指标增加。加入量过多容易造成沥青黏度偏大，乳化难度增大的问题。加入助剂能使SBS更均匀的分布在沥青中，并能够有效的降低改性沥青运动黏度，便于乳化和稳定。但助剂加入量过多会引起沥青中轻质油分过大，影响沥青的软化点指标。所以确定合理的SBS和助剂用量非常重要。本文针对不同配合比的改性沥青进行了软化点和135℃布氏运动黏度试验，试验结果汇总于图2和3。

图2 不同SBS和助剂用量对改性沥青软化点的影响

图3 不同SBS和助剂用量对改性沥青135℃运动黏度的影响

由图2可以看出，助剂加入量对改性沥青软化点的影响呈下降趋势，用量在1.5%以下时软化点影响较小；而助剂用量大于1.5%时软化点下降剧烈。由图3可以看出，当助剂加入量大于1.5%时，沥青运动黏度下降不明显，呈平缓趋势。另外，SBS加入量超过3.5%的情况下，改性沥青的黏度呈剧烈上升的趋势。

综合以上分析可以得出结论，SBS用量为3.5%、助剂用量为1.5%时的沥青软化点能够达到60℃以上，远远超过现行《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中对于喷洒型改性乳化沥青软化点大于50℃的要求。另外，该配合比能够得到一个较理想的沥青运动黏度，保证乳化效果。

2.2 乳化剂的选择

乳化剂的作用是降低沥青与水的界面张力，降低乳液的能量状态，从而增加乳液的稳定性。降低界面张力、增加电荷和界面膜强度是保证乳化沥青稳定的关键。所以，乳化剂的选择应综合考虑上述因素的影响，选择适合乳化SBS改性沥青的乳化剂。SBS改性沥青与基质沥青相比，黏度变大，软化点提高，且含有难以被乳化的改性剂颗粒，使得其对乳化剂的要求较高。在试验室内经过10余种各品牌各类型的乳化剂进行了乳化试验，试验部分乳化剂乳化结果列于表2。

表2 不同乳化剂对改性沥青的乳化效果评价

经过试验比较验证，应优先选用进口B型乳化剂。

3 改性沥青加热温度控制

改性沥青温度的选择应以乳化容易，且不出现乳液局部沸腾为原则。为确定改性沥青加热温度，试验室测定了改性沥青不同温度的布氏黏度，根据黏温曲线确定合理的生产温度。见图4。

图4 基质沥青及改性沥青的黏温曲线

由图4可以看出，要达到适合用于乳化沥青生产的黏度，基质沥青的加热温度需125~145℃，而改性沥青的加热温度需为150~170℃。

4 SBS乳化改性沥青的生产

SBS乳化改性沥青的生产首先对沥青进行改性形成改性沥青，将助剂加入改性沥青中并保持搅拌，然后和乳化剂水溶液按比例进行乳化，如图5。

图5 SBS乳化改性沥青生产工艺

与传统改性乳化沥青相比，SBS乳化改性沥青具有黏度高、含微小改性剂颗粒、难以乳化的特点，所以生产SBS乳化改性沥青的设备应具有一定特点满足生产要求，主要有：

耐磨性较好、密封性较好、研磨细度较高的胶体磨；

增设换热装置，降低成品温度；

改性沥青需保持持续搅拌，保证改性剂与助剂的均匀性；

优质沥青泵，保证改性沥青输送压力。

按照制备工艺制备出SBS乳化改性沥青后，进行取样，按照现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）中的要求做性能检测，同时将SBR改性乳化沥青的结果汇总于表3。

表3 两种改性剂制备的乳化沥青性能对比分析

从上表可以看出，SBS乳化改性沥青的检测结果明显优于SBR改性乳化沥青检测结果。前者具有更好的高温稳定性能；且前者的针入度下降明显高于后者的针入度下降，改性效果更加明显；另外，前者的弹性恢复指标显示良好的弹性和自愈性。

5 结语

相对SBR胶乳改性乳化沥青，SBS乳化改性沥青具有如下几点优势：

性能优越。SBS对沥青的高温性能、感温性能及弹性恢复具有很好的改性作用，这是SBR胶乳不能与之相媲美的。

造价低廉。SBS价格相对SBR胶乳价格低廉，且SBS需要较低的掺入比例便可达到较好的改性指标，改性效果明显。一般1t改性乳化沥青能节约成本4%左右。

扩展了改性材料的选择范围，促进国产改性材料在乳化沥青中的应用。

参考文献

[1] 何会成,杨奇竹,吴扩怀.乳化改性沥青和改性乳化沥青对比试验[J].石油沥青,2007

[2] 交通部公路科学研究所.公路沥青路面施工技术规范(JTG F40-2004)[S].北京:人民交通出版社,2011

[3] 吴扩怀,杨奇竹,杨海清.新型乳化SBS改性沥青的研制与评价[J].中外公路,2007