聚合物改性环氧沥青的制备与性能表征

发布时间：2017-12-18 20:28

  本文关键词：聚合物改性环氧沥青的制备与性能表征

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【摘要】：环氧沥青(EA)是一种热固性树脂改性沥青,具有强度高、抗疲劳、耐水性好、防溶剂腐蚀等优异性能,被广泛应用于正交异性钢桥面铺装。但环氧沥青混合料在长期使用中常常会出现疲劳开裂等病害,而这种病害与环氧沥青的低温韧性差有关。为了提高环氧沥青的低温韧性,本论文以国产热拌型环氧沥青结合料(HEAB)为研究对象,通过添加热塑性弹性体和热塑性树脂的方法来对环氧沥青进行改性,研究聚合物对环氧沥青性能的影响。首先,以热塑性弹性体苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)来制备SBS改性沥青(SA),再将SA与环氧树脂主剂和固化剂混合来制备SBS改性环氧沥青(ESA)。SA的来源有两种:工业SA和自制SA。利用布氏旋转粘度仪(RV)、热失重分析仪(TGA)、万能材料试验机和激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)研究了 SA含量和SBS含量分别对SBS改性环氧沥青粘度、热稳定性、力学性能以及微观结构的影响。研究表明,热塑性弹性体SBS的加入提高了环氧沥青的粘度。对于工业SA制备的ESA来说,ESA的粘度随着SA的含量增加而增大。对于自制SA制备的ESA而言,随着SBS含量的增加,ESA的粘度也随着增大。值得一提的是,本论文所制备的SBS改性环氧沥青都能满足热拌型环氧沥青粘度的技术要求。SBS的加入可以提高环氧沥青的热稳定性。随着SA和SBS含量的增加,ESA的热稳定性也逐渐提高。SBS对环氧沥青具有明显的增韧作用,比较而言,工业SA对提高环氧沥青韧性的作用更强。微观形貌研究表明,SBS改性环氧沥青存在相分离结构。对于工业SA制备的ESA来说,在SBS改性环氧沥青中,环氧树脂是连续相,SBS改性沥青为分散相。在SBS改性沥青含量为60 wt%时,SBS改性环氧沥青中没有相反转发生。SBS的加入使得环氧树脂中沥青的分散变得更加均一。对于自制SA制备的ESA而言,当SBS含量小于4 wt%时,SBS改性环氧沥青中分散相的粒径大小和分散性变化不大,而当SBS含量为4 wt%时,SBS改性沥青的颗粒明显变大,颗粒分布明显变宽。SBS改性环氧沥青在粘度、力学性能、热学性能均充分满足了钢桥面用热拌型环氧沥青结合料的施工要求。特别是工业SBS改性沥青显著地提高了环氧沥青的柔韧性,有利于解决环氧沥青低温下易脆裂的问题。最后,以一类新型聚烯烃沥青改性剂Honeywell Titan(HON)聚合物(HON7205和HON7686)制备聚合物改性环氧沥青,在研究HON聚合物的结构、热性能等基础上,研究了 HON聚合物对环氧沥青的粘温特性、热学性能、力学性能和微观形貌的影响。HON7205主要成分为低分子量低密度聚乙烯,HON7686主要成分为低分子量高密度聚乙烯蜡。HON7205的熔点、结晶温度和结晶度都远低于HON7686的相应性能。HON聚合物的加入均可以提高环氧沥青的粘度和热稳定性,HON7686的加入比HON7205更有利于增加环氧沥青的粘度和热稳定性。HON聚合物的加入使得环氧沥青的拉伸强度下降,断裂伸长率略有提高,但韧性稍稍降低,杨氏模量在一定含量时增大。总之,热塑性弹性体,特别是工业共混得到的SBS改性沥青可以显著地提高环氧沥青的韧性,而新型热塑性树脂HON聚合物尽管可以稍稍提高环氧沥青的断裂伸长率,但HON聚合物的加入却使环氧沥青的韧性稍稍降低。因此,SBS更适用于用作环氧沥青增韧的改性剂。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE626.86

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