SBS
沥青
非极性物质
分子结构、组成和性质上的差别造成SBS和沥青在热力学上 不相容,SBS和沥青共混不能形成均相体系。 SBS和沥青的相容性也不是纯粹热力学意义上的相容,而是指 SBS均匀、稳定地分散在沥青中,不发生分层、絮凝或分离的现 象。
SBS、相容剂 基质沥青
高温罐
反应釜 改性沥青
溶胀 发育
SBS的用量影响
SBS用量毛4%时,改性沥青离析软化点差<2℃,离析粘度 比在0.9一1.1之间,样品稳定性好。SBS用量为6%时,改 性沥青离析软化点差升为3.6℃,离析粘度比升为1.5,样品 稳定性下降。BSS用量为8时,改性沥青离析软化点差为 26℃,离析粘度比为10.5,样品不稳定。
因为SBS用量增加,需要更多的相容剂和沥青轻组分才能溶胀,在 SBS用量增加的同时沥青用量减少,体系中轻组分也减少,相容剂 用量又不变,故SBS溶胀程度随用量增加而降低。
1.沥青的组成成分
沥青质 分子量》1000，极性最强 核心物质----含量越大，软化点越高 针入度小，延性低 分子量》500，极性较强 具有塑性和粘滞性，提高延度 胶溶剂 是沥青质在沥青胶体体系中 的分散剂 分散介质
胶质
沥青
饱和分
芳香分
分散介质
2.SBS的构成成分及特性
每个聚丁二烯链段（PB）的末端都连接一个聚苯乙烯链段 （PS），整个体系中聚丁二烯段聚在一起形成软段，呈现橡胶 的高弹性，聚苯乙烯段形成硬段，呈塑料的高强度。 在苯乙烯为28%一32%的比率范围内,由于嵌段弹性体中 聚苯乙烯内聚能密度较大,故其两端分别与其它聚苯乙烯聚 集在一起,形成相畴为10一3Omn的球状物(称为微区)作为 物理交联点分散在聚丁二烯的连续相中。
3.1.相容剂对SBS的影响及作用
聚苯乙烯段
相似 Байду номын сангаас容
相容剂芳香分苯环 SBS
• • • • • • •
聚苯乙烯分子链段间的距离增大 降低聚苯乙烯分子链段间的作用力 减弱链段间相互运动的摩擦力 促使聚苯乙烯链段运动能力增强 微区的强度减弱 微区自身的运动加剧 促进SBS在沥青中分散更均匀
导致
聚丁二烯段 溶 胀 相容剂饱和分 聚丁二烯连续相更加松散,增加SBS的 表面积,SBS和沥青及稳定剂的接触机 会增多。SBS更好地交联。
道维施胶体磨 研磨 发育罐
稳定剂
SBS改性沥青生产工艺简图
3.相容剂的构成及作用
相容剂的构成： 石油馏分。 主要是：芳香分和饱和分
相容剂的作用： 1、相容剂能使SBS的结构发生变化,促进SBS更充分地溶胀, 增加其在沥青中的分散能力。（物理作用） 2.增加改性沥青的稳定性,同时又不影响改性沥青的性能。
聚苯乙烯不仅起到固定弹性链段的物理交联作用,同时也
产生一定的补强作用,阻止分子链的冷流,使SBS在常温下具 有橡胶的特征。 常温下靠物理交联形成网状结构获得橡胶的高弹性
SBS两相分离结构决定了它具有两个玻璃化转变温度.
常温下,聚丁二烯段处于高弹态 为SBS提供高弹性、抗疲劳性能 和低温柔性。
聚丁二烯段 一80℃
SBS、相容剂 基质沥青
高温罐
反应釜 改性沥青
溶胀 发育
道维施胶体磨 研磨 发育罐
稳定剂
SBS改性沥青生产工艺简图
改性沥青的生产工艺
1.沥青的组成成分 2.SBS的构成成分及特性 3.相容剂的构成及作用 4.稳定剂的构成及作用 5.剪切磨的作用 6.影响改性沥青的性能主要因素： • SBS用量 • 相容剂用量 • 稳定剂用量 • 反应温度
3.5.相容剂对改性沥青的影响小结
芳香分 物理 SBS 饱和分 物理 相容剂 聚苯乙烯段 主要
聚丁二烯段
沥青
增加芳香 分含量
改善相容性
4.稳定剂的性能和作用
虽然相容剂能够促使SBS在沥青中分散更均匀,但相容剂和SBS 间仅仅是一种物理作用,相互间的作用力较弱,在长期储存过程中, SBS仍然有可能聚并,与沥青分离。加入稳定剂后可稳定SBS在沥 青中的分散,阻止SBS和沥青相分离。
SBS用量毛4%时,SBS溶胀充分,改性沥青的稳定性好;SBS用量
增至6%时,SBS的溶胀程度下降,改性沥青的稳定性变差;SBS用
量达到8%时,SBS不能充分溶胀,在此试验条件下不能制得稳定的
改性沥青。
聚苯乙烯段 80℃
常温下,聚苯乙烯段处于玻璃态 在SBS中起物理交联和增强作用 产生高拉伸强度和高温下的抗拉伸能力
SBS和沥青的相容性
分子量》100000 160℃时粘度为 1000~1000OOPa’ S
分子量》1000
160℃时粘度为 0.1一0.P5a’S 含较多的杂原子和一 定数量的极性官能团, 呈现一定的极性。
4.1稳定剂的作用
自交联
物理
聚丁二烯段的双键 活泼，自交联，产 生空间网络结构。
SBS SBS一沥 化学 青接枝物 稳定剂
聚丁二烯段的双键或 双键邻位的亚甲基非 常活泼,在稳定剂的作 用下,会与沥青中的杂 原子及活性基团发生 反应,使沥青接枝到 SBS上,生成SBS一沥 青接枝物
沥青
物理
交联反应,部分胶质向沥青 质转化，软化点升高,粘度 增大,沥青有变硬的趋势。
2.SBS的构成成分及特性
4.1
SBS一沥青接枝物工作原理
SBS 表面张力 促 进 相 容
SBS一沥 活性剂 青接枝物
降低
沥青
体系的吉布 斯自由能
4.2
稳定剂剂量的影响
当稳定剂用量<0.8%时,改性沥青的离析软化点差>25OC,样 品不稳定;当稳定剂用量》0.8%时,改性沥青的离析软化点差 <3OC,样品稳定。
（相容剂较少）不稳定的改性沥青溶胀、分散、稳 定
（相容剂合适）稳定的改性沥青溶胀、分散、稳定
SBS在沥青中的分散状态
溶胀的SBS和胶质、沥青质混合物在沥青中的分散状态决定了 SBS一沥青混合体系的稳定性。当溶胀的在沥青中呈团絮状分 散时,改性沥青体系不稳定;当溶胀的SBS在沥青中形成发达的 空间网络结构时,改性沥青体系稳定。
3.2.相容剂对沥青影响及作用
芳香分和胶质越多,饱和分较少,SBS的相容性好, 易制备稳定的改性沥青。
3.3.相容剂的好坏判别
综合考虑饱和分和芳香分的作用,可用A/S值(芳香分/饱和分)来 表示,相容剂AS/值越大,其对增加SBS和沥青的相容性效果越好
3.4.相容剂用量对改性沥青的影响
2%的相容剂后,改性沥青的离析软化点差降为5℃ 相容剂用量为8%时,改性沥青的离析软化点差为2℃
相容剂 软化溶胀
SBS
网状化合
稳定剂
1.聚丁二烯段的双键自交联形成 网络空间。（物理作用） 2.聚丁二烯段的双键或双键邻位 的亚甲基非常活泼，与沥青生成 SBS一沥青接枝物（活性剂） （化学作用）
稳定剂用量为0.4%时,相容剂用量毛4%的改性沥青离析软化点 差为30℃,样品不稳定。稳定剂用量为0.8%时,相容剂用量在 2%~8%改性沥青的离析软化点差蕊5℃,样品稳定。
SBS溶胀分散过程
SBS反应稳定过程
由改性沥青稳定机理模型可知,SBS吸收相容剂和沥青中轻组 分而溶胀,在高温剪切作用下被分散到沥青中,在稳定剂作用下 形 成交联网状结构,沥青被包裹在网络中,网络结构的稳定性决定 了 改性沥青的稳定性。当SBS在沥青中分散均匀,形成稳定的空间 网络结构,不发生絮凝和分层,分散状态不随时间而变化时,改性 沥青就稳定;否则,改性沥青不稳定。
相容剂稳定剂的相互作用原理
相容剂 溶胀聚苯乙烯微区,使 稳定剂 整个SBS分子充分溶胀, SBS 强度降低,伸展程度增 大,可用于化学反应的 空间位臵增多。
SBS交联反应 比较容易进行, 形成稳定发达 的空间网络结 构,将沥青包裹 在其中。 SBS和沥青的 接枝反应也较 容易进行,更大 程度的降低界 面张力的程度 更大等
4.1稳定剂的作用
形成的空间网络结 构更完善、更稳定。
自交联 程度加深
稳定剂增加
SBS
SBS一沥 程度加深 青接枝物
生成的SBS~沥青接枝 物更多,降低SBS相和 沥青相界面张力的程 度更大,体系的吉布斯 自由能降低更多,形成 稳定体系的趋势增强。
4.2稳定剂和相容剂的相互作用
芳香分融于聚苯乙烯（物理作用）