SBS改性剂对改性沥青生产工艺的作用
返回列表来源：admin 发布日期: 2017-05-19
随着国民经济高速发展而带来的交 通量迅速增长、车辆大型化,许多沥青路面即使使用符合要求的重交道路石油沥青或进口沥青,仍不能满足需要,车辙、开裂、脆性坑槽等病害严重影响沥青路面的使用寿命。为全面提高沥青的路用性能、改善沥青混合料,采用改性沥青是有效的措施之一。本文从BS改性沥青改性原理为入口,对其生产工艺的各因素进行了简要的阐述。
改性沥青相溶性机理
改性沥青是在基质沥青中掺加少量的热塑性橡胶,通过一定的工艺加工而成。聚合物之间发生的是物理变化, 存在部分的吸附,极易发生两相之间的离析造成离析现象。相溶性好是指作为分散相的聚合物以一定的径粒,均匀分布在沥青相,改性效果显著。所以, SBS改性沥青的生产问题就是沥青与SBS的相溶性问题,如果两者的相溶性不好,则沥青与改性剂发生分离,使改性沥青的技术指标受到很大的影响。
生产的三大原料
基质沥青的选择
要考虑基质沥青与改性剂SBS的配伍性
石油沥青的组成和性质差异,归根到底是由原油的组成和性质差异。研究表明,沥青是复杂的混合物,优质沥青由于其含有适宜的饱和烃、芳香烃、胶质、沥青质组成比例,当掺入改性剂时,由足够的软相沥青质、芳香族溶解,形成沥青体系均匀结构的混合物。基质沥青通常所说的三大指标并不能完全反映沥青功能的组分性质,因此我们在生产实践中采用试验用高速剪切机, 对基质沥青取样改性,考察不同改性剂 品种,最终选定合适的配比及工艺。
选用合适的基质沥青标号
根据工程设计中要求的改性沥青等级来选择合适的基质沥青标号。一般来说,通常基质沥青改性后,其针入度要下降20~25。如70号重交沥青改性后针入 度一般在45~50左右,故只能符合i-d级要求。所以,加了i-d级一般选用70号沥青,i-c级一般选用90号沥青。所选基质沥青要符合重交沥青的技术标准要求《公路改性沥青路面施工技术规 范》明确规定加工改性沥青的基质沥青必须符合重交沥青的要求。重交沥青强 调了15°C延度及含蜡量的要求,SBS改性沥青的突出优点是低温延伸性能的大 幅度提高,因而对基质沥青的低温延度也有较高要求。同时基质沥青中含蜡量高低跟改性沥青的感温性能相溶性也有直接关系。含蜡量高,基质沥青与SBS 的相溶性差,改性效果不理想。
SBS是苯乙烯和丁二烯嵌段共聚物,它兼有橡胶和塑料两种性能,常温下具有橡胶的弹性,高温下能象热塑料般熔融流动成为可塑性材料,因而称热 塑弹性体。SBS在改性沥青方面应用效 果最理想,其主要特点是:改变了沥青 流变学性质,粘弹性和延性提高,路面 的抗冲击能力、抗开裂能力、耐磨耗能力都大大增加,延长了道路使用寿命; 增大了沥青的粘附性和粘韧度,提高了沥青与沙石料的结合力,改善了道路的强度和防水能力,增强了路面的耐久性;降低了沥青的温度敏感性,改善后 针入度下降,软化点升高,弹塑范围扩大,耐流动变形性能力得到改善,路面 平坦性能和抗车辙性能得到提高,使行车速度提高,路面维护减少。
根据苯乙烯和丁二烯所含比例的不同和分子结构的差异,SBS分为线型结构和星型结构两种,通过实验表 明,SBS星型的改性效果最好,但在加工性能方面,线型要比星型加工容易得多。在生产加工过程中应根据基质沥青、加工工艺选择合适的SBS。我单位经过实验,根据胶体磨的研磨效果结合自己的生产工艺,选用岳阳石化巴陵牌SBS791和SBS898混合料,改性效果显著。
稳定剂的选用
改性沥青生产方式有现场加工和 成品生产两种工艺。现场生产加工一般 是改性沥青设备与拌和楼配合使用,生产出的改性沥青在储存罐中稍作保温存放即输入拌和楼。这种工艺一般不需加 入稳定剂,只要保温搅拌即可。而生产成品改性沥青需要存储、运输,放置时 间长。由于沥青中含有较多的极性化合 物,SBS则属于非极性化合物,SBS的粘度大,易集中在上部,而沥青则沉在 下部,即产生离析现象。这种不稳定性对生产成品SBS改性沥青的存储是不利 的,尤其在长途运输时更不容易解决。加入稳定剂可以降低沥青相与SBS之间 的界面能,SBS相的分散,阻止SBS相的凝聚,强化相间的粘和。同样,稳定剂的选用也需根据沥青的型号而选择, 在生产前必须进行实验,选用合适的稳 剂。
设备的选用
SBS改性沥青生产设备选择的依据是成套设备的设计生产能力,而设计生产能力首先要确定成套设备中主导设备的设计生产能力,然后以此为基础来匹配其他设备的生产能力。对于SBS改性沥青成套设备来说,研磨机是其核心设备,而各溶胀反应釜则是它的主导设备。以上两项的基本参数确定以后,其他设备应以此为依据进行匹配。需要指出的是,研磨机是整个工艺流程中最关键的设备,其工作原理是由电机驱动, 依靠两个齿形面的相对运动(其中一个 高速旋转,一个静止),使通过二齿面极度小间隙SBS混合料受到强大的剪切 力、摩擦力、离心力、涡流等综合复杂 力的作用,使大颗粒混合料经研磨变成小粒度,当混合料达到一定的细度时, SBS与沥青之间便形成连续相的网状结构。目前用于SBS改性沥青生产的研磨 机和高速剪切磨机。无论哪种类型,要确保混合料的研磨质量,磨盘之间的间隙必须调准确。间隙过大,SBS混合料粒径不够小,SBS与沥青混合不充分不均匀,从而影响质量;间隙过小(1mm以 下),这种强力的摩擦力会使SBS改性沥青的温度上升,有可能使沥青老化。此外,齿面间隙的大小还会影响研磨机进出口压差、电能消耗等其他因素。
温度控制
在改性沥青生产工艺中,除原料、设备外,最重要的就是温度。 SBS的熔点在180°C左右,基质沥青 的温度越高,SBS越容易被溶化, 并能加快沥青的溶解速度。但是,沥 青的温度越高,沥青自身也容易老 化,所以基质沥青的温度控制一方 面要考虑其自身老化问题,另一方 面SBS的溶化。一般温度应控制在 165°C~180°C之间,SBS具有较好 的柔韧性,并易于加工。如果SBS加 热温度超过190°C时,SBS就会被不 同程度的氧化、焦化、分解、降解, 造成使用性能下降。另外改性沥青存 储时的温度也要重视,根据现场应用 表明,SBS改性沥青长时间的在高 温条件下存储时,使用性能会有所下 降,在150°C~160°C时存储,则各 项指标变化量不大。
成品改性沥青的存储
成品改性沥青的优点在于,一、可以随时监测,检查质量,保证使用 性能;二、供应及时。存储成品改性沥 青,就需要有相应的存储设备。存储罐有立式和卧式两种,改性沥青在存储罐 中需要搅拌或循环,因为改性沥青中含 有较多的极性化合物,SBS则属于非极 性化合物,并且SBS的粘度大,易聚集 在上部,而沥青则沉在下部,产生离析 现象,虽然SBS改性沥青中已加入一 定比例的稳定剂,但还是有必要定期搅 拌或循环以达到上下均匀不产生离析的 目的。另外,SBS改性沥青的存储温 度也需要严格控制,如前面所提到的, 一般在150°C~160°C之间。当然,也 可以根据存储时间来确定搅拌或循环的 间隔和温度,在供应紧张时,存储温度 可设定165°C~170°C之间,在SBS改 性沥青进出存储罐时各搅拌或循环一定 时间,如存储时间较长,存储温度可设 定到150°C~160°C之间,每天搅拌或 循环一定时间。搅拌或循环也不能太频 繁,因为(1)由于受热使沥青中的轻质 油分不断挥发,使沥青变硬变脆,降低 黏结性;(2)高温下沥青过多的与空气 接触,与空气中的氧气会发生一些聚合 反应,沥青也会发生一定程度的老化;(3) 沥青在管道内不断运行并由储存罐顶处洒 落到罐内时,沥青的表面积增大,沥青将 发生氧化反应。(4)频繁搅拌或循环还会 降低沥青自身温度,这样沥青温度反复升 高降低既加大成本又容易老化。
