SBS改性沥青工艺原理解析ppt课件.ppt
基质沥青,高温罐,反应釜,道维施胶体磨,发育罐,改性沥青,SBS改性沥青生产工艺简图,改性沥青的生产工艺,1.沥青的组成成分2.SBS的构成成分及特性3.相容剂的构成及作用4.稳定剂的构成及作用5.剪切磨的作用6.影响改性沥青的性能主要因素： SBS用量 相容剂用量 稳定剂用量 反应温度,1.沥青的组成成分,沥青,饱和分,胶质,芳香分,沥青质,分子量1000，极性最强核心物质-含量越大，软化点越高 针入度小，延性低,分子量500，极性较强具有塑性和粘滞性，提高延度胶溶剂 是沥青质在沥青胶体体系中 的分散剂,分散介质,分散介质,2.SBS的构成成分及特性,每个聚丁二烯链段（PB）的末端都连接一个聚苯乙烯链段（PS），整个体系中聚丁二烯段聚在一起形成软段，呈现橡胶的高弹性，聚苯乙烯段形成硬段，呈塑料的高强度。,在苯乙烯为28%一32%的比率范围内,由于嵌段弹性体中聚苯乙烯内聚能密度较大,故其两端分别与其它聚苯乙烯聚集在一起,形成相畴为10一3Omn的球状物(称为微区)作为物理交联点分散在聚丁二烯的连续相中。 聚苯乙烯不仅起到固定弹性链段的物理交联作用,同时也产生一定的补强作用,阻止分子链的冷流,使SBS在常温下具有橡胶的特征。,常温下靠物理交联形成网状结构获得橡胶的高弹性,SBS两相分离结构决定了它具有两个玻璃化转变温度.,聚丁二烯段 一80,聚苯乙烯段 80,常温下,聚苯乙烯段处于玻璃态在SBS中起物理交联和增强作用产生高拉伸强度和高温下的抗拉伸能力,常温下,聚丁二烯段处于高弹态为SBS提供高弹性、抗疲劳性能和低温柔性。,SBS和沥青的相容性,SBS,分子量100000160时粘度为10001000OOPaS非极性物质,沥青,分子量1000160时粘度为0.1一0.P5aS含较多的杂原子和一定数量的极性官能团,呈现一定的极性。,分子结构、组成和性质上的差别造成SBS和沥青在热力学上不相容,SBS和沥青共混不能形成均相体系。 SBS和沥青的相容性也不是纯粹热力学意义上的相容,而是指SBS均匀、稳定地分散在沥青中,不发生分层、絮凝或分离的现象。,基质沥青,高温罐,反应釜,道维施胶体磨,发育罐,改性沥青,SBS改性沥青生产工艺简图,相容剂的作用：,1、相容剂能使SBS的结构发生变化,促进SBS更充分地溶胀,增加其在沥青中的分散能力。（物理作用）2.增加改性沥青的稳定性,同时又不影响改性沥青的性能。,3.相容剂的构成及作用,相容剂的构成：,石油馏分。主要是：芳香分和饱和分,3.1.相容剂对SBS的影响及作用,SBS,聚丁二烯段,聚苯乙烯段,相容剂芳香分苯环,聚苯乙烯分子链段间的距离增大降低聚苯乙烯分子链段间的作用力减弱链段间相互运动的摩擦力促使聚苯乙烯链段运动能力增强微区的强度减弱微区自身的运动加剧促进SBS在沥青中分散更均匀,聚丁二烯连续相更加松散,增加SBS的表面积,SBS和沥青及稳定剂的接触机会增多。SBS更好地交联。,相容剂饱和分,3.2.相容剂对沥青影响及作用,芳香分和胶质越多,饱和分较少,SBS的相容性好, 易制备稳定的改性沥青。,3.3.相容剂的好坏判别,综合考虑饱和分和芳香分的作用,可用A/S值(芳香分/饱和分)来表示,相容剂AS/值越大,其对增加SBS和沥青的相容性效果越好,3.4.相容剂用量对改性沥青的影响,2%的相容剂后,改性沥青的离析软化点差降为5相容剂用量为8%时,改性沥青的离析软化点差为2,3.5.相容剂对改性沥青的影响小结,SBS,聚丁二烯段,聚苯乙烯段,芳香分,饱和分,主要,沥青,改善相容性,相容剂,4.稳定剂的性能和作用,虽然相容剂能够促使SBS在沥青中分散更均匀,但相容剂和SBS间仅仅是一种物理作用,相互间的作用力较弱,在长期储存过程中,SBS仍然有可能聚并,与沥青分离。加入稳定剂后可稳定SBS在沥青中的分散,阻止SBS和沥青相分离。,4.1稳定剂的作用,SBS,聚丁二烯段的双键活泼，自交联，产生空间网络结构。,聚丁二烯段的双键或双键邻位的亚甲基非常活泼,在稳定剂的作用下,会与沥青中的杂原子及活性基团发生反应,使沥青接枝到SBS上,生成SBS一沥青接枝物,自交联,SBS一沥青接枝物,沥青,交联反应,部分胶质向沥青质转化，软化点升高,粘度增大,沥青有变硬的趋势。,稳定剂,2.SBS的构成成分及特性,4.1 SBS一沥青接枝物工作原理,SBS,沥青,SBS一沥青接枝物,表面张力,体系的吉布斯自由能,4.2 稳定剂剂量的影响,当稳定剂用量25OC,样品不稳定;当稳定剂用量0.8%时,改性沥青的离析软化点差3OC,样品稳定。,4.1稳定剂的作用,SBS,形成的空间网络结构更完善、更稳定。,生成的SBS沥青接枝物更多,降低SBS相和沥青相界面张力的程度更大,体系的吉布斯自由能降低更多,形成稳定体系的趋势增强。,自交联,SBS一沥青接枝物,稳定剂增加,4.2稳定剂和相容剂的相互作用,SBS,芳香分融于聚苯乙烯（物理作用）,1.聚丁二烯段的双键自交联形成网络空间。（物理作用）2.聚丁二烯段的双键或双键邻位的亚甲基非常活泼，与沥青生成SBS一沥青接枝物（活性剂）（化学作用）,相容剂,稳定剂,稳定剂用量为0.4%时,相容剂用量毛4%的改性沥青离析软化点差为30,样品不稳定。稳定剂用量为0.8%时,相容剂用量在2%8%改性沥青的离析软化点差蕊5,样品稳定。,SBS,溶胀聚苯乙烯微区,使整个SBS分子充分溶胀,强度降低,伸展程度增大,可用于化学反应的空间位置增多。,SBS交联反应比较容易进行,形成稳定发达的空间网络结构,将沥青包裹在其中。,相容剂稳定剂的相互作用原理,SBS和沥青的接枝反应也较容易进行,更大程度的降低界面张力的程度更大等,由改性沥青稳定机理模型可知,SBS吸收相容剂和沥青中轻组分而溶胀,在高温剪切作用下被分散到沥青中,在稳定剂作用下形成交联网状结构,沥青被包裹在网络中,网络结构的稳定性决定了改性沥青的稳定性。当SBS在沥青中分散均匀,形成稳定的空间网络结构,不发生絮凝和分层,分散状态不随时间而变化时,改性沥青就稳定;否则,改性沥青不稳定。,（相容剂较少）不稳定的改性沥青溶胀、分散、稳定,（相容剂合适）稳定的改性沥青溶胀、分散、稳定,SBS在沥青中的分散状态,溶胀的SBS和胶质、沥青质混合物在沥青中的分散状态决定了SBS一沥青混合体系的稳定性。当溶胀的在沥青中呈团絮状分散时,改性沥青体系不稳定;当溶胀的SBS在沥青中形成发达的空间网络结构时,改性沥青体系稳定。,SBS的用量影响,SBS用量毛4%时,改性沥青离析软化点差2,离析粘度比在0.9一1.1之间,样品稳定性好。SBS用量为6%时,改性沥青离析软化点差升为3.6,离析粘度比升为1.5,样品稳定性下降。BSS用量为8时,改性沥青离析软化点差为26,离析粘度比为10.5,样品不稳定。,因为SBS用量增加,需要更多的相容剂和沥青轻组分才能溶胀,在SBS用量增加的同时沥青用量减少,体系中轻组分也减少,相容剂用量又不变,故SBS溶胀程度随用量增加而降低。 SBS用量毛4%时,SBS溶胀充分,改性沥青的稳定性好;SBS用量增至6%时,SBS的溶胀程度下降,改性沥青的稳定性变差;SBS用量达到8%时,SBS不能充分溶胀,在此试验条件下不能制得稳定的改性沥青。,
