图1 就是SBS 红外光谱图, 可以瞧出2921cm-1、2846cm-1为- CH2- 得伸缩振动吸收峰, 1601cm-1、1493cm-1为苯核得动吸收峰, 699cm-1、757cm-1为单取代苯环得振动吸收峰, 966cm-1为C=C 得扭曲振动吸收峰, 911cm-1为=CH2面外摇摆振动吸收峰。
从图2、图 3 可以瞧出各特征峰所对应得基团 :2924cm-1、2853cm-1为- CH2-得伸缩振动吸收峰, 2960cm-1为- CH3伸缩振动吸收峰,1460cm-1为- CH2- 得剪式振动吸收峰, 1377cm-1为- CH3剪式振动吸收峰。
由图1可见,基质沥青红外光谱图中出现了3处吸收峰,其中波数650～910cm-1区域就是苯环取代区,出现得几个吸收峰就是由苯环上C-H面外摇摆振动形成得;而波数1375cm-1与1458cm-1处得吸收峰则由 C-CH3与-CH2-中C-H面内伸缩振动形成得;波数2800～3000cn-1范围内得吸收峰比较强,就是环烷烃与烷烃得C-H 伸缩振动得结果,由-CH2-伸缩振动形成得。
由全波段得红外光谱(图3)可知,改性沥青与基质沥青在2800～3000cm-1左右出现得强吸收峰带基本相同,吸收峰得位置没有发生变化。
就改性沥青而言,整个功能团没有发现新得吸收峰,但吸收峰得强度随SBD改性剂含量得增大而略有增强。
由650～1100cm-1波区得红外光谱(图\4、图5)可知,在指纹区改性沥青与基质沥青得吸收峰存在明显差异,即在波数690～710cm-1与950～980cm-1处,SBS改性沥青得红外波区吸收相对较强,并在966、1cm-1与698cm-1处出现了吸收峰,虽然波数698cm-1得绝对吸收峰值较波 966、1cm-1处得大,但波数966、1cm-1处得吸峰特征更为明显。
每种物质分子都有一个由其组成与结构所决定得红外特征吸收峰,它只吸收一些特定波长得红外光。
由于掺入得SBS改性剂与基质沥青并没有发生化学反应,亦即聚苯乙烯与聚丁二烯并没有发生化学变化,所以SBS改性沥青得红外光谱只就是在基质沥青得红外光谱上简单叠加了聚苯乙烯与聚丁二烯得红外光谱,而相应得吸收峰位置与强度基本保持不变,就是基质沥青与SBS改性剂得红外光谱得简单合成图。
与基质沥青比较,SBS改性沥青得红外光谱在698cm-1与966、1cm-1处出现了明显得特征吸收峰,分别由SBS改性剂中得聚苯乙烯苯环与聚丁二烯双键等特征官能团形成。
本文测试了五种不同产地得沥青得红外光谱,其图谱如上图。
为了解析图谱与推导结构得方便,习惯上把红外光谱按照波数范围分为四大峰区(也有分为五大峰区得)每个峰区对应某些特征振动吸收。
第一峰区(3700-2500cm-1)为 X-H 得伸缩振动,第二峰区(2500-1900cm-1)为三键与累积双键得伸缩振动,第三峰区(1900-1500cm-1)为双键得伸缩振动及 H-O,H-N得弯曲振动。
除氢外得单键(Y-X)伸缩振动及各类弯曲振动位于第四峰区(1500-600cm-1)又称指纹区。
从图2-2 可以瞧出,对不同种类沥青试样测试得到得红外光谱进行对比,在沥青红外谱图中普遍存在有10个较为明显得吸收谱带,对应得波数分别为2924cm-1、2853cm-1、1600cm-1、1461cm-1、1377cm-1、1031cm-1、868cm-1、812cm-1、747cm-1与 722cm-1,其中指纹区小于 1000cm-1得谱带未在上图 2-2 标出。
壳牌-70与双龙-70 除了以上 10 个吸收谱带外,在波数为1686cm-1、1671cm-1处分别还出现了一个新得吸收谱带。
对沥青红外光谱图中得吸收谱带分别进行解析,结果见表 2-2。
由表可知,沥青在化学组分得构成上主要为脂肪族化合物、芳香族化合物以及杂原子衍生物。
壳牌-70 中出现了明显得 C=O 吸收谱带,双龙-70 沥青中出现了伯酰胺羰基C=O 得伸缩振动吸收谱带,表明沥青在制备过程中即发生了氧化反应。
但就是由于沥青样品得不同、被氧化得官能团不同,导致红外中得峰值有所区别。
通过对不同沥青红外光谱得红外峰值进行分析,发现大部分沥青所含有得官能团结构相似,但就是其组成与含量得不导致不同种类得沥青在物理性能上区别很大,其中壳牌-70 与双龙-70 易于被氧化,在短期加热得制备过程中就出现了C=O 得官能团,但就是对于沥青具体得结构得区分通过简单得外图谱得峰值很难进行细分。
进一步对沥青各个官能团得含量进行比较,但就是在测试时由于红外光谱受浓度影响较大,测试只能达到半定量,谱线峰面积得绝对含量比较意义不大,需要通过计算相对含量来对官能团得峰面积进行定量得分析。
基质沥青得红外光谱图如图7、1所示。
图7、1 AS90基质沥青红外光谱图由图7、1可知,基质沥青在2800~3000cm-1左右沥青得红外光谱出现很强得-得伸缩振动小于3000cm-1,3000cm-1就吸收峰。
饱与烃及其衍生物得C-H与-CH2-得吸收最强。
从图中2919cm-1是饱与烃与不饱与烃相区别得分界线,其中以-CH2与2851cm-1得吸收峰可判断沥青中含有饱与烃,1597cm-1得吸收峰一部分就是由共轭双键N=N(苯环骨架振动)引起得,另一部分就是由C=O得吸收引起得,由此可判定芳香族化合物得存在。
1456cm-1、1374cm-1得吸收峰就是由C-H面内弯曲振-烷烃基团弯曲振动吸收峰。
807cm-1(三个相邻氢动峰引起得,它们为沥青中-CH3原子)、723cm-1(芳烃五个相邻氢原子)得吸收峰就是由=C-H面外弯曲振动峰引起得,807cm-1得吸收峰说明沥青中含有三取代烯、或者三个相邻氢原子基团,723cm-1得吸收峰说明沥青中含有芳烃基团,根据光谱图分析可知,基质沥青主要就是由饱与烃、芳香族化合物以及杂原子衍生物等构成。
橡胶沥青得红外光谱如图7、2所示。
图7、2 AS90橡胶沥青红外光谱图从图7、2可以瞧出,橡胶沥青与基质沥青得红外光谱图形上来瞧,基质沥青比橡胶沥青少了一个946cm-1得吸收峰,但就是却比橡胶沥青多了一个1096 cm-1得吸收峰。
红外光谱得1300cm-1～ 650cm-1得低频区称为指纹区。
所以这两个峰均就是指纹区得吸收峰。
1096 cm-1得吸收峰就是一个强度变化得吸收峰,振动类型为伸缩振动型,归属R-O-R,官能团为脂肪醚。
946 cm-1得吸收峰在976-960 cm-1与915-905 cm-1之间,976-960 cm-1得吸收峰属于较强得吸收峰,915-905 cm-1同样也属于较强得吸收峰,所以946 cm-1应当就是一个强得吸收峰,振动类型就是=C-H面外弯曲振动类型。
载玻片红外光谱全反射方法,对于基质沥青与橡胶沥青得图谱基本相同,这说明橡胶沥青中,废旧橡胶粉与沥青主要发生得就是物理共混反应,因为载玻片全反射法主要就是通过照射物质表面,通过表面得物质吸收一部分光谱,再把光线反射回去,然后绘出红外光谱图,如果主要发生得就是化学共混反应得话,那么必然产生了大量得新官能团,反映到图谱上必然出现大量得新吸收峰。
然而在徐江萍、鲍燕妮采用溴化钾涂片法,得到得硅改沥青红外图谱基本上就是基质沥青与硅藻土两者红外图谱得叠加图谱,而没有出现新得官能团,所以断定硅改沥青属于物理共混反应。
这就是因为溴化钾涂片法主要就是通过光线透射溴化钾压片来得到其中物质得红外吸收图谱得,所以这种方法得到得图谱肯定就是溴化钾压片上所有物质红外吸收得图谱。
而载玻片法主要就是通过反射载玻片表面物质而得到得图谱,所以它得到得基质沥青得图谱与橡胶沥青得图谱基本就是相同得。
所以说明了橡胶沥青中所发生得反应主要以物理共混反应为主,同时存在微弱得化学反应。
946cm-1与1096 cm-1这两个吸收峰或许就就是基质沥青与橡胶沥青得不同之处,这就就是橡胶沥青发生得化学反应,产生与消失得官能团。
BRA红外光谱对以上四张红外光谱图进行分析,得到分析结果见表3、15-3、18。
表3、15-3、18可知:1)BRA原材料颗粒分子主要由不饱与碳链及叛基、胺基以及碳酸盐、硅酸盐与氧化硅构成,BRA纯沥青分子主要由不饱与碳链及羧基、胺基等组成,泰普克A-70#基质沥青分子主要由饱与及不饱与碳链构成,20%BRA改性沥青分子主要由饱碳链、不饱与碳链、羧基与胺基构成。
由构成成分可知,BRA接入基质沥青中后,主要成分为一个混溶叠加得物理过程,官能团并没有发生变化。
2)在3种沥青中,对比-OH键吸收峰面积,BRA纯沥青就是基质沥青得6、4倍,并且在BRA纯沥青光谱图中1430、21cm-1处出现新得C-H基团强吸收峰,峰面积亦为基质沥青中C-H(甲基与亚甲基)吸收峰得30、3倍,改性沥青介于之间。
而-OH键与C-H键键能均大于其她键,说明BRA稳定性高于基质沥青,用BRA作改性剂能提高基质沥青得稳定性。
3)在20%BRA改性沥青光谱图中1045、95cm-1处,出现O-Si-O伸缩振动,862、62cm-1处出现碳酸盐羧基C-H伸缩振动,基质沥青中没有,而在BRA纯沥青光谱图中1021、20cm-1、865、71cm-1处也有O-Si-O与碳酸盐餓基C-H伸缩振动,可断定此官能团由BRA纯沥青中存在与沥青分子结合得微量碳酸盐与二氧化硅带入。
从分子层面分析,说明O-Si-O、碳酸盐叛基C-H与沥青分子交联在一起,使沥青得分子排列结构发生改变,增强了沥青得内聚力。
4)BRA原材料颗粒与BRA纯沥青官能团没有很大差异,BRA原材料颗粒多了矿物质得吸收峰,而BRA纯沥青中没有。
煤沥青图 3、1 表示为中温煤沥青(C-1)与其族组分得 FT-IR 谱图。
根据吸收峰得波长分析其官能团得归属,对中温煤沥青(C-1)与其族组分得FT- IR 谱图进行比较分析。
从图 3、1 可以瞧出,在 3050cm- 1 处有芳香烃分子得 C H伸缩振动峰;在 2920cm-1与2860cm-1有脂肪族得甲基(-CH3)与亚甲基(-CH2-)得CH伸缩振动峰;在1600cm-1与1450cm-1附近有芳香族分子得C=C伸缩振动峰;在 1400cm-1附近有甲基(-CH3)与亚甲基(-CH2)得CH面弯曲振动峰;在875cm-1对应为多取代芳烃CH 面外弯曲振动,810cm-1 为芳烃分子双取代或取代CH面外弯曲振动;745cm-1 为芳烃单取代CH面外弯曲振动;这说明煤沥青与其族组分得化学结构组成多为芳香族化合物与脂肪族化合物。
在1900cm-1～2000cm-1处为累积共轭双键得振动峰,TS组分与β树脂在此处都有明显得振动峰,这说明TS组分与β树脂中含有累计共轭双烯结构,TI组分与QI组分中没有这个结构。