苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)是目前改性瀝青主要改性劑,然而單一SBS改性劑已經無法滿足日益提高的公路瀝青路面建養需求,同時石油資源緊缺、高成本現狀嚴重阻礙了SBS改性瀝青提質發展。將膠粉與SBS復合用于改性瀝青,既能保證SBS的高溫優勢,又能改善瀝青的低溫性能,同時還可節約成本、緩解環境污染的壓力,得到了業界的廣泛認可并發展迅速。
我們知道,SBS在常規加工條件下一般以微米尺度分散在瀝青中,而膠粉一般以毫米尺度填料的形式存在。在廢舊輪胎膠粉中,橡膠分子鏈通過硫化反應形成了穩定的交聯網絡結構,這種交聯使得膠粉具有良好的力學性能和耐久性,但也限制了其在后續再生利用過程中的可塑性和分散性。因此,傳統橡膠瀝青因膠粉交聯難以溶解于瀝青,致使在溶解過程中有明顯膠粉顆粒存在,具有顯著的固液特性,從而使得成品橡膠改性瀝青存在易離析、性質不穩定施工和易性差、有異味等問題。
普通膠粉瀝青微觀結構
為解決膠粉在瀝青中的分散性,傳統通常的解決方法有采用高溫、強剪切工藝或膠粉在助劑中預溶脹等,大多通過高溫及強剪切力實現斷鏈,主要表現為斷裂交聯鍵,保留主鏈結構,膠粉難以熔融和溶解,此外,膠粉在瀝青中的快速分散溫度往往高于220℃,導致瀝青老化、能耗大和污染嚴重等問題,而彈性膠粉顆粒的存在既增加了油石比與高溫施工成本。
熱化學和力化學法均可實現橡膠粉的脫硫降解,經脫硫降解,膠粉表面蓬松、孔洞增多,表面接枝上部分含氧官能團,脫硫膠粉的玻璃化轉變溫度降低,分子熱運動能力增強,膠粉改性瀝青的加工和易性與儲存穩定性增強。通常,隨著膠粉脫硫程度加深,脫硫膠粉的溶膠含量升高、交聯密度降低、彈性減弱、塑性增強,其在瀝青中吸收輕組分的能力變弱;脫硫膠粉溶膠的聚合物多分散系數變大,其中的有機小分子含量增加,對改性瀝青的增塑作用增強。由于硫化膠粉的交聯密度與其溶脹能力密切相關,交聯密度越大,其在瀝青中吸收輕組分的能力越強,橡膠瀝青的高溫粘度越大,25℃針入度越低,軟化點越高;交聯密度越大,橡膠的彈性越足,改性瀝青的彈性恢復越高。
膠粉預處理技術在SBS-膠粉復合改性瀝青中的應用,顯著改善了膠粉與SBS、基質瀝青的相容性及分散性,從而提升了改性瀝青的力學性能和耐久性。雖然預膠粉處理的技術優勢明顯,但在實際應用中,仍面臨預處理工藝復雜、次生成本增加及環保問題。未來,膠粉預處理技術的高摻量化、高效化、環保化、性價比合理化與智能化研究領域大有可為。
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