如何提升SBS改性瀝青的質量？相容劑了解一下

2024-05-16

SBS改性瀝青憑借其卓越的路用性能，已然成為道路改性瀝青領域的主流品種。隨著其普及度的不斷提升以及改性瀝青機理研究的日益深入，SBS改性瀝青的制作工藝也日臻完善，形成了一套穩固而成熟的體系。
眾所周知SBS作為一種具備出色彈性、高強度以及卓越的耐低溫性能的熱塑性彈性體，發揮著至關重要的作用。而瀝青則是一種構造復雜、以瀝青質為核心，在膠質環繞下形成的穩定膠體結構，其分子量約莫在1000左右，密度則接近或大于1。由于二者在形態、結構以及分子量等方面的顯著差異，使得SBS改性瀝青在形成穩定混合物結構的過程中面臨著諸多挑戰。即便借助高速剪切或研磨等手段，也難以在靜止狀態下獲得性能卓越且結構穩定的改性瀝青。
為了獲得性能卓越且體系穩定的SBS改性瀝青，通常需要在生產過程中加入一些相容劑。而提及相容劑，便不得不談及SBS改性劑與瀝青之間的相容性問題。
什么是相容性？
相容性即指改性劑以微小的顆粒形式，均勻而穩定地分散于瀝青介質之中，而不發生分層、凝聚或相互分離的現象。這種相容性的實現，離不開改性劑和瀝青兩種不同相在界面上的相互作用——溶解與吸附。而溶解與吸附的程度，又取決于溶解度參數和分子結構。當兩者參數越接近時，其相容性或配伍性便越佳，改性劑便能均勻分散或形成網狀結構；反之，則可能出現改性劑析出、分層等不良現象。因此，同一種改性劑對于不同的瀝青，或不同的改性劑對于同一種瀝青，其改性效果往往會有所不同。
由此可見，改性瀝青的性能優劣，在很大程度上取決于改性劑與基質瀝青的混融狀態及體系的穩定性。而體系的穩定性，又與基質瀝青的組成成分息息相關。
在市面上，常見的相容劑主要分為物理相容劑和化學相容劑兩大類。
物理相容劑
談及物理相容劑，我們首先要了解SBS的特殊結構。SBS作為苯乙烯—丁二烯—苯乙烯的嵌段共聚物，呈現出一種獨特的海島型結構。其中，苯乙烯段（硬段）位于分子兩端，為SBS提供了堅實的強度支撐；而丁二烯段（軟段）則位于中間部位，賦予了SBS優異的彈性。在瀝青中，SBS的溶解主要依賴于苯乙烯段和丁二烯段與瀝青成分之間的相互作用。根據“相似相容”的原理以及溶解度參數的匹配程度，苯乙烯段與瀝青中的芳香酚具有較高的相容性，而丁二烯段則與瀝青中的飽和酚相容性良好。
物理相容劑正是基于上述原理而設計的。它的作用在于增強瀝青對聚合物的溶脹能力，或通過聚合物反應增加聚合物在瀝青中的溶脹成分。這類相容劑的主要成分通常為芳香酚、飽和酚或它們的混合物。在改性過程中，相容劑與SBS一同加入，通過對聚合物的溶脹作用，提高SBS與瀝青之間的相容性。顯微鏡下觀察，加入相容劑后的SBS改性瀝青，其SBS顆粒明顯減小。然而，需要注意的是，如果物理相容劑的添加量過多，可能導致SBS完全溶解于瀝青中，形成SBS溶液，從而影響改性瀝青的高溫性能。
化學相容劑
化學相容劑主要側重于通過聚合物反應增加與瀝青可溶的成分。這通常涉及到聚合物的環化、加氫、接枝等反應，從而生成如SEBS等具有特定單鍵結構的聚合物。這種新型聚合物由于單鍵的存在，增強了其與瀝青中飽和酚的相容性。在實際應用中，往往先對SBS進行化學反應以形成新型聚合物，再利用這些聚合物對瀝青進行改性。在相同的剪切條件下，化學相容劑與瀝青的相容性通常優于物理相容劑。
然而，新型聚合物雖然提高了改性劑與瀝青的相容性，但由于其將SBS中部分丁二烯的雙鍵轉變為單鍵，可能導致改性瀝青的低溫性能有所下降。盡管其高溫性能并未受到明顯影響，但這一變化仍需引起關注。
在實際應用中，物理相容劑在SBS改性防水材料（尤其是SBS含量較高的產品）中得到了廣泛應用。然而，在道路改性瀝青領域，由于物理相容劑可能對SBS改性瀝青的高溫性能產生不利影響，因此通常較少單獨使用。
在實際操作中，需要根據具體的應用場景和需求，合理選擇和使用不同類型的相容劑，以確保改性瀝青的性能達到最佳狀態。