| 题名 | SBS改性沥青热氧老化研究及在高粘度改性沥青中的应用 |
| 作者 | 李银涛 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-12-24 |
| 授予单位 | 中国科学院上海应用物理研究所 |
| 授予地点 | 上海应用物理研究所 |
| 导师 | 姚思德 |
| 关键词 | 苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物 改性沥青 热氧老化机理 高粘度改性沥青 抗氧剂 |
| 其他题名 | Improving the aging resistance of SBS modified asphalt and applied in high-viscosity modified asphalt |
| 中文摘要 | 本论文就SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）改性沥青研究现状和应用进行了较为详细的调研。在总结前人工作的基础上，对SBS和SBS改性沥青热氧老化机理及提高其耐热氧老化进行了较为系统的研究和分析，建立了有关热氧老化模型、表征和测定方法，推测了相应热氧老化机理，对实用的抗热氧化老化配方进行了探索。结果表明，加入复配型抗氧剂大大提高改性沥青的耐热氧老化性能。同时，基于辐射改性技术制备的SBS改性剂HV-2具有较好的抗氧化性能，以该改性剂制备了高粘度改性沥青，并对其力学性能和路用性能进行了系统测试比较，获得了有益结果，为其应用奠定了坚实基础。 1. SBS热氧老化机理及抗老化 SBS热氧老化属于自由基自动催化反应，其热氧化产物经由不饱和羰基、饱和羰基以及酸酐生成包括醇、醛、酸、酸酐等，并且伴随SBS分子链的降解和交联，但以热氧化降解为主。推测其热氧化反应为链式反应，包括链引发、链增长、链转移、链终止。经辐射接枝改性的SBS，其C=C双键和与双键相邻的较活泼的-H的密度由于交联和接枝有所减低，从而使其抗热氧老化能力增强；添加适量的复配型抗氧剂（1010+168），能够有效地保护SBS的热氧化降解。 2. 基质沥青热氧老化机理 沥青的老化包括两个方面，其中以热氧老化为主，由氧化导致其化学组分和结构发生变化，且这一过程不可逆。沥青在热氧老化过程中，轻质组分分子裂解产生最初的烷基自由基，自由基与氧结合生成过氧化物自由基，经由自催化链式反应，使热氧老化不断进行。同时沥青中所含可变价的金属离子，也可能作为氧化反应的催化剂，加速沥青的氧化。研究发现，沥青在热氧老化过程中，除轻质组分（饱和分）发生挥发外，芳香份和饱和份在高温和高速剪切中发生了氧化反应，生成极性基团，并继而发生聚合生成大分子的胶质和沥青质，由此引起沥青化学成分和物理结构的变化。氧化反应生成的含有羰基和亚砜的极性官能团容易聚集，使沥青粘度增大；同时聚合反应生成的大分子物质，使沥青质含量增大，导致沥青脆性增加，低温性能下降。沥青的热氧老化程度，可以使用IR测定，并计算羰基指数来表征。 3. SBS改性沥青的热氧老化机理及抗老化 SBS改性沥青的热氧老化包括了基质沥青的热氧化和SBS的热氧化降解，两者又相互影响，表现为SBS的掺入降低了基质沥青的氧化速率。而SBS的PS嵌段在改性沥青的加工和路用过程中，与单纯SBS的氧化相比，更易发生热氧化降解，可以采用羰基峰和丁二烯峰的老化指数来评价改性沥青的老化程度。SBS改性沥青老化后其粘度上升，针入度下降，延度下降，而软化点先降低后升高。在高温和高速剪切加工过程中采用氮气保护，以及添加适量复配型抗氧剂AOHV，在一定程度上可保护SBS及其改性沥青的热氧老化，有利于提高改性沥青的性能。 4. 高粘度改性沥青的制备及其性能表征 辐射改性SBS可以提高材料内聚强度，加强与基质沥青的界面结合力，促进SBS在基质沥青中的溶胀、伸展，使其在沥青中形成更为细密、均匀的网络结构。当改性剂掺量高于7wt%，改性沥青中SBS相逐渐形成整体网络结构，在掺量为8%时制备的改性沥青各项指标都达到了日本改性沥青标准。实验证明辐照剂量为20～30kGy时，制备的改性沥青热储存稳定性能最好。高粘度改性沥青经热氧老化后，其物性变化规律与普通改性沥青相同，推测其老化机理也应与普通改性沥青相似。与普通SBS改性沥青相比，由于高粘度改性沥青体系内SBS所占体积分数更大，SBS更容易发生热降解。复配型抗氧剂AOHV的加入，在一定程度上可保护SBS及其高粘度改性沥青的热氧老化。 5. 基于DSC、IR、流变学测定、薄膜老化、沥青性能参数测定，建立了较系统的SBS及其改性沥青热氧化老化研究方法，以羰基峰和丁二烯峰老化指数定量SBS在各种状态下的热氧老化程度，对SBS改性沥青加工和道路铺设工艺优化具有借鉴意义。 由于本研究涉及诸多专用技术，部分关键技术尚需申请专利，部分研究省略了一些细节，请审阅老师谅解。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-11 |
| 页码 | 119 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/7323]  |
| 专题 | 上海应用物理研究所_中科院上海应用物理研究所2004-2010年 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李银涛. SBS改性沥青热氧老化研究及在高粘度改性沥青中的应用[D]. 上海应用物理研究所. 中国科学院上海应用物理研究所. 2009. |
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