不同型号SBS对改性沥青性能的影响

     弹性体SBS改性沥青防水卷材由于其优异的延伸性能、弥合裂缝能力、容易保证质量、施工方便、价格适中等优点，而逐渐成为主要的建筑防水材料。SBS 是聚苯乙烯（PS）与聚丁二烯（PB）的嵌段共聚物，其独特的结构能够显著降低沥青的渗透性，同时有效提高沥青的高低温性能、拉伸强度及延展性，成为目前使用.广泛和综合性能.好的沥青改性剂。

　在我国常用的SBS改性剂主要是星型和线型两种。SBS与基质沥青存在配伍性，不同的基质沥青组成会严重影响SBS改性沥青的性能，国内为对此研究较多，并得出芳香分含量高的沥青与SBS的相容性好的结论。但对于不同类型的SBS与基质沥青混合后制备改性沥青性能的研究较少，而要选择一种对改性沥青性能.好的SBS也是至关重要。因此选着不同型号的SBS深入研究对改性沥青性能的影响有着积极的意义。

    本文针对SBS改性沥青，分别从SBS改性机理，SBS加剂量，SBS型号的影响进行深入研究分析。
一、原材料性质及改性沥青制备工艺

1.基质沥青

　　实验采用基质沥青秦皇岛AH-90号，其技术指标测定结果见表1

 表1 基质沥青主要指标测定

1.2 SBS改性剂

　　实验采用星型SBS：北京燕山石化生产的SBS4402 ，天津乐金渤天化工有限责任公司生产的LG-412S；线型SBS：天津乐金渤天化工有限责任公司生产的LG-501S 。技术指标见表2

表2 SBS性能指标

 

1.3　主要的仪器设备

　　电脑数控沥青软化点测定仪，北京航天科宇测试仪器有限公司；低温柔性测试仪，QSX-23，天津华银建工仪器科技有限公司。微机控制电子万能拉力机，CMT6104，美特斯工业系统（中国）有限公司。

1.4　改性沥青的制备

　　取定量基质沥青和减三线油加热至180℃，加入SBS,在2000r/min下剪切2h~3h，充分溶胀，加入老化剂和填充料搅拌0.5h，整个过程控温在180~188℃。大约需要3h~4h。

1.5　性能测试

　软化点测试（环球法）：在5℃甘油中，以5℃/min的速率升温，取样品环上的钢珠下落至下层底板接触时，立即读取温度，即为软化点。

　低温柔性测试：将试件放置在冷冻液中的机械弯曲装置上（360±40）mm/min的速度弯曲180°后，检查试件涂盖层存在的裂纹。

　卷材与卷材的剥离强度：在23±2℃条件下，制备试件150*50mm，要求改性沥青涂盖料厚度2mm，在150℃烘箱内放置2h，取出将上表面与上表面粘结，粘结面积为50*75mm，用质量为2kg宽度为50-60mm压辊反复压3次，在23±2℃条件下养护24h，以.大拉力值计算卷材与卷材的剥离强度。
二、结果与讨论

2.1　 SBS改性沥青机理

　SBS是由聚苯乙烯链段（PS）与聚丁二烯链段（PB）组成的嵌段聚合物，PS段提供自补性能，强度高，能够改善沥青抵抗高温永久变形，PB 段提供柔韧性能，耐低温，能够改善沥青低温柔性。在SBS分子中，硬段PS聚集成结晶相，均匀分布在软段PB连续相中，形成物理交联的网状结构，但是PS段与PB段互不相溶，微观上呈两相分离体系，由于SBS这种微观上的物理交联网状结构和两相分离体系，才使SBS呈现热塑性能。

　在SBS改性沥青过程初期，SBS分子中的PS段出现软化并呈现流动性，而PB段则会吸收沥青中的轻质组分（饱和分、芳香分等小分子组分），打破沥青的动态平衡，同时轻质组分进入SBS网络使SBS分子链间距增大，从而使SBS自身体积膨胀至原来的7~10倍[6]。此时，吸收分散相SBS与连续相沥青形成共混复相结构体系，在两相界面上浸润溶胀的SBS仍将吸附部分组分相似的沥青而逐渐形成一定厚度的表面吸附膜，使SBS与基质沥青之间产生良好的过渡结合，从而使SBS与基质沥青具有相容性。

　在SBS与基质沥青互溶体系中，由于SBS的玻璃化温度远低于基质沥青，当外界温度降低至沥青的玻璃化温度以下时，基质沥青中的分子运动将被冻结，而SBS分子仍具有良好的柔韧性，能够有效吸收温度应力，从而使改性沥青具有优异的低温柔性[9, 10]；同时由于SBS在基质沥青中形成三维网状结构，其与沥青分子之间产生协同作用，从而使SBS改性沥青具有优异的延伸率、拉伸强度和耐疲劳性。

2.2 不同型号SBS掺量对改性沥青高温性能的影响

　　改性沥青的软化点随SBS加剂量的增加而增大，但不同种类的SBS改善效果不同。实验结果如图1：

 

图1不同型号SBS掺量对改性沥青高温性能的影响

　　由图可以得出：随着SBS加剂量的增大，改性沥青耐热性越好，它们对耐热性的提升幅度依次为

4402>LG501S>LG412S。可以看出嵌段比同为4/6的星型SBS对改性沥青的耐热性影响受是否充油影响较大，充油后的LG412S对改性沥青的耐热性提升效果明显小于非充油SBS4402；将同为非充油的线型LG501S与星型SBS4402进行比较，线性LG501S对耐热性的提升明显小于星型SBS4402。

2.3　不同型号SBS掺量对改性沥青低温柔性的影响

　改性沥青随着SBS加剂量的增加，改性沥青低温柔性越好。但不同种类的SBS改善效果不同。实验结果如图2：

                                                 图2不同型号SBS掺量对改性沥青低温柔性的影响

　　由图可以得出：随着SBS加剂量的增大，改性沥青低温柔性越好。它们对低温柔性的提升幅度依次为LG501S>4402>LG412S。可以看出线性LG501S对改性沥青低温柔性的提升效果明显高于星型4402与

LG412S；对于嵌段比同为4/6的星型SBS4402与LG412S对改性沥青低温柔性的提升效果受SBS是否充油的影响。充油的LG412S比非充油SBS4402提升改性沥青低温柔性效果差。

2.4　不同型号SBS掺量对改性沥青剥离性能的影响

　改性沥青的卷材与卷材的剥离强度随着添加量的增大而增大，但不同种类的SBS改善效果不同。实验结果如图3：

                                                    图3不同型号SBS掺量对改性沥青剥离性能的影响

　　由图可以得出：随着SBS加剂量的增大，改性沥青的卷材与卷材的剥离强度越大。它们对卷材与卷材剥离强度的提升幅度依次为LG501S>4402>LG412S。可以看出线性LG501S对改性沥青卷材与卷材剥离强度的提升效果明显大于星型4402与LG412S；对于嵌段比同为4/6的星型SBS4402与LG412S对改性沥青卷材与卷材剥离强度的提升效果受SBS是否充油的影响较大。充油的LG412S明显小于非充油SBS4402对提升改性沥青卷材与卷材剥离强度效果。

三、结论

（1）随着SBS加剂量的增大，改性沥青耐热性越好，它们对耐热性的提升幅度依次为4402>LG501S>LG412S。 

（2）随着SBS加剂量的增大，改性沥青低温柔性越好。它们对低温柔性的提升幅度依次LG501S>4402>LG412S。

（3）随着SBS加剂量的增大，改性沥青的卷材与卷材的剥离强度越大。它们对卷材与卷材剥离强度的提升幅度依次为LG501S>4402>LG412S。