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本论文就聚合物改性沥青和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)在改性道路沥青中的应用进行了充分的文献调研。为解决SBS与沥青组分的不相容性问题,提高改性沥青的路用性能,我们利用SBS的辐射接枝与辐射交联效应对其进行辐射改性,辐射接枝极性官能团于SBS长链上,改善SBS与沥青极性组分的相容性,提高改性沥青分散体系的稳定性;辐射交联能够提高SBS内聚强度,赋予改性沥青更好的物理性能。通过一系列的实验详细研究了辐射改性SBS道路沥青性能提高机理。辐射改性SBS道路沥青中试产品检测表明路用性能明显优于普通SBS道路沥青。具体的研究结果概述如下:
1.SBS改性沥青机理
沥青四组分中饱和分对SBS溶胀作用最大,其次是芳香分,SBS对两组分的热稳定性有所提高。胶质对SBS不溶胀,两者之间相互作用也非常弱,单纯的SBS/胶质共混体系几乎处于两相独立状态。增强SBS与胶质的相互作用是获得贮藏稳定优质改性沥青的关键因素。
2.SBS辐射交联效应
Y射线中、低辐照剂量(几十kGy)下SBS主要发生交联发应,GPC测量表明分子量增大,分子量分布变宽;在流变性能上表现为粘流活化能降低,随着辐照剂量的增大,辐照后的SBS储能模量G’增加,损耗模量G”减小,说明辐照后材料的弹性成分增加,粘性成分下降,同时温度敏感性降低;适量交联的SBS与沥青共混后,可以明显提高改性沥青的软化点和5℃低温延度。
3.SBS辐射接枝共聚
利用60Coγ射线可以将不同的单体接枝到SBS长链上,运用基团贡献法计算可知SBS接枝极性单体后接枝共聚物溶解度参数随之增加,特别是其中极化分量和氢键分量增加明显。SBS,SBS-g-MAA和SBS-g-AA的接触角试验结果证明接枝共聚物极性增大。
4.辐射改性SBS道路沥青机理及性能
辐射改性SBS可以提高材料内聚强度,同时与基质沥青的界面结合力更强,促进SBS在基质沥青中的溶胀、伸展:在沥青中形成更为细密、均匀的三维网络结构。与普通SBS道路沥青相比,辐射改性SBS道路沥青热稳定性增强,复数模量增加,损耗因子降低,SHRP温度增大,路用性能提高,能适用于更高温度地区。中试混合料检测结果表明,辐射改性SBS道路沥青不仅成功地解决了SBS与沥青之间相容性差的难题,还明显提高了改性沥青在抗剥落性能、低温抗开裂性能、抗车辙性能等方面的路用性能。
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。