SBS改性沥青的复合老化机理
发布时间：2021-09-01 00:23
通过考察沥青的纳米微观形貌、化学官能团和宏观力学指标,研究了复合老化条件下苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）改性沥青的老化规律和机理.结果表明:复合紫外（UV）老化对SBS改性沥青的影响远大于短期老化,且复合UV老化对低温性能的影响更大;复合老化引起沥青"蜂形结构"数目和面积发生改变,复合老化后SBS改性沥青微观表面的杨氏模量和黏附力发生显著变化;复合老化后SBS改性沥青红外光谱中966、1376、1601cm-1处的基团发生了明显变化.
【文章来源】：建筑材料学报. 2020,23(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
不同老化条件下SBS改性沥青的黏温曲线和老化指数
为了更好地评价改性沥青低温抗裂性能,用蠕变劲度S和蠕变速率m的比值来进行对比分析,m/S值越大,改性沥青的低温抗裂性能越好,反之越差.图2为不同老化条件下SBS改性沥青的m/S随温度的变化.由图2可见:(1)相同温度:不同老化条件下m/S的值排序为原样沥青>TFOT老化沥青>PAV老化沥青>PAV+W老化沥青>PAV+UV老化沥青,原样沥青的低温性能最好,短期老化沥青次之;复合水老化和长期老化沥青的m/S的值相差较小,水分的存在加剧了沥青的老化进程,水分对沥青性质的影响不容忽视;随着老化程度的加深,m/S的值逐渐降低,在复合UV老化后到达最低值,复合UV老化后沥青低温性能最差,表明紫外线对沥青的影响超过短期老化和复合水老化;(2)随着温度的下降:m/S逐渐减小,在-12～-18℃范围内下降迅速,之后趋于平缓,这是由于温度的降低,使分子运动的能量下降,链段运动被禁锢,结构趋于稳定状态;4种老化方式下的SBS改性沥青间的差值也逐渐减小.有研究表明[9-10],复合UV老化改变了沥青的材料性质和力学行为,老化后的沥青由柔而软的材料变成了刚而脆的材料,故在低温条件下更容易发生破坏.
由图3可见,老化后SBS改性沥青微观形貌较老化前产生明显变化:短期老化后发现“蜂形结构”数量略有增加;经长期老化后,沥青原有的“蜂形结构”尺寸变大,沥青表面起伏变大,这是因为在热氧条件下,大分子的沥青质含量增多,小分子的芳香分含量减少[11];复合水老化沥青微观结构形貌图中部分“蜂状结构”的尺寸继续增大,而“蜂形结构”的数量有所减少,个别“蜂状结构”还出现交叉合并共同生长,长度增加,高度聚集的现象,这可能是由“蜂状结构”的团聚造成的[12];复合水老化后沥青的“峰形结构”数量减少,尺寸变大,这也就导致沥青纳观黏附力下降,加剧了沥青的老化[13-14];对比长期老化沥青,可以看到复合水老化沥青中包裹在“蜂状结构”外面的物质逐渐消失,有研究表明[15]这是由于油类、蜡类等分散介质减少,蜡分子逐渐失去结晶作用所致;SBS改性沥青复合UV老化后表面“蜂形结构”数目较原样沥青和复合水老化沥青明显减少,“蜂形结构”的形成受到抑制,这可能是由于原本经长期老化破坏重组的相对质量较高的大分子链在紫外线照射下发生局部断裂,降解为小分子,而剩余的链段由聚苯乙烯和聚丁二烯分子链组成,其相对分子质量仍大于原样沥青中的有机分子,因此导致复合紫外老化后SBS改性沥青的表面粗糙度降低并接近原样沥青[16].2.4.1 粗糙度分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]SBS改性沥青紫外老化研究[J]. 杨兴,邱天,程健,杜妮. 化学与生物工程. 2013(10)
[2]沥青抗老化性能评价指标[J]. 李宁利,张彩利,肖庆一,李户辉. 河北工业大学学报. 2013(02)
[3]橡胶沥青紫外光老化性能试验研究[J]. 肖鹏,吴美平,蒋德安. 南京航空航天大学学报. 2013(01)
[4]SBS改性沥青机理研究[J]. 王涛,才洪美,张玉贞. 石油沥青. 2008(06)
[5]沥青老化性能评价方法[J]. 张争奇,梁晓莉,李平. 交通运输工程学报. 2005(01)
[6]用Langmuir-Blodgett技术研究原油中沥青质和胶质膜性质[J]. 杨小莉,陆婉珍,ＪＳｊｏｂｌｏｍ,ＭＨＥｓｅ. 石油学报(石油加工). 1999(03)
博士论文
[1]沥青老化机理及再生技术研究[D]. 耿九光.长安大学 2009
[2]模拟紫外环境下沥青流变行为及老化机理的研究[D]. 王佳妮.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]全气候老化沥青的组分和AFM微观结构研究[D]. 代震.苏州科技大学 2017
[2]基于AFM的老化沥青表面微观特征及影响因素分析[D]. 裴忠实.哈尔滨工业大学 2016
本文编号：3375901
【文章来源】：建筑材料学报. 2020,23(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
不同老化条件下SBS改性沥青的黏温曲线和老化指数
为了更好地评价改性沥青低温抗裂性能,用蠕变劲度S和蠕变速率m的比值来进行对比分析,m/S值越大,改性沥青的低温抗裂性能越好,反之越差.图2为不同老化条件下SBS改性沥青的m/S随温度的变化.由图2可见:(1)相同温度:不同老化条件下m/S的值排序为原样沥青>TFOT老化沥青>PAV老化沥青>PAV+W老化沥青>PAV+UV老化沥青,原样沥青的低温性能最好,短期老化沥青次之;复合水老化和长期老化沥青的m/S的值相差较小,水分的存在加剧了沥青的老化进程,水分对沥青性质的影响不容忽视;随着老化程度的加深,m/S的值逐渐降低,在复合UV老化后到达最低值,复合UV老化后沥青低温性能最差,表明紫外线对沥青的影响超过短期老化和复合水老化;(2)随着温度的下降:m/S逐渐减小,在-12～-18℃范围内下降迅速,之后趋于平缓,这是由于温度的降低,使分子运动的能量下降,链段运动被禁锢,结构趋于稳定状态;4种老化方式下的SBS改性沥青间的差值也逐渐减小.有研究表明[9-10],复合UV老化改变了沥青的材料性质和力学行为,老化后的沥青由柔而软的材料变成了刚而脆的材料,故在低温条件下更容易发生破坏.
由图3可见,老化后SBS改性沥青微观形貌较老化前产生明显变化:短期老化后发现“蜂形结构”数量略有增加;经长期老化后,沥青原有的“蜂形结构”尺寸变大,沥青表面起伏变大,这是因为在热氧条件下,大分子的沥青质含量增多,小分子的芳香分含量减少[11];复合水老化沥青微观结构形貌图中部分“蜂状结构”的尺寸继续增大,而“蜂形结构”的数量有所减少,个别“蜂状结构”还出现交叉合并共同生长,长度增加,高度聚集的现象,这可能是由“蜂状结构”的团聚造成的[12];复合水老化后沥青的“峰形结构”数量减少,尺寸变大,这也就导致沥青纳观黏附力下降,加剧了沥青的老化[13-14];对比长期老化沥青,可以看到复合水老化沥青中包裹在“蜂状结构”外面的物质逐渐消失,有研究表明[15]这是由于油类、蜡类等分散介质减少,蜡分子逐渐失去结晶作用所致;SBS改性沥青复合UV老化后表面“蜂形结构”数目较原样沥青和复合水老化沥青明显减少,“蜂形结构”的形成受到抑制,这可能是由于原本经长期老化破坏重组的相对质量较高的大分子链在紫外线照射下发生局部断裂,降解为小分子,而剩余的链段由聚苯乙烯和聚丁二烯分子链组成,其相对分子质量仍大于原样沥青中的有机分子,因此导致复合紫外老化后SBS改性沥青的表面粗糙度降低并接近原样沥青[16].2.4.1 粗糙度分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]SBS改性沥青紫外老化研究[J]. 杨兴,邱天,程健,杜妮. 化学与生物工程. 2013(10)
[2]沥青抗老化性能评价指标[J]. 李宁利,张彩利,肖庆一,李户辉. 河北工业大学学报. 2013(02)
[3]橡胶沥青紫外光老化性能试验研究[J]. 肖鹏,吴美平,蒋德安. 南京航空航天大学学报. 2013(01)
[4]SBS改性沥青机理研究[J]. 王涛,才洪美,张玉贞. 石油沥青. 2008(06)
[5]沥青老化性能评价方法[J]. 张争奇,梁晓莉,李平. 交通运输工程学报. 2005(01)
[6]用Langmuir-Blodgett技术研究原油中沥青质和胶质膜性质[J]. 杨小莉,陆婉珍,ＪＳｊｏｂｌｏｍ,ＭＨＥｓｅ. 石油学报(石油加工). 1999(03)
博士论文
[1]沥青老化机理及再生技术研究[D]. 耿九光.长安大学 2009
[2]模拟紫外环境下沥青流变行为及老化机理的研究[D]. 王佳妮.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]全气候老化沥青的组分和AFM微观结构研究[D]. 代震.苏州科技大学 2017
[2]基于AFM的老化沥青表面微观特征及影响因素分析[D]. 裴忠实.哈尔滨工业大学 2016
本文编号：3375901
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