黄成武正式版

1、 汇报人：黄成武专 业：材料工程导 师：欧阳东 教授 废胎胶粉/SBS制备高性能 复合改性沥青的研究研究背景及课题的提出近年来，高速公路建设迅速发展，随之而来的是车流量、轴载重的增大，普通的沥青路面难以适应，这就对道路路面的工作性能提出了更高的要求。废轮胎橡胶随着汽车工业的发展，造成了严重的固体废弃物污染，如何处理废旧轮胎的问题也日益突出，其中将废轮胎粉碎成胶粉用于沥青是一个很好的发展方向。SBS改性沥青具有优异的综合改性效果，但生产成本高，制备废胎胶粉/SBS改性沥青并达到一定的性能，既可以有效的处理废轮胎，又可以降低改性沥青的成本。课题的主要内容废胎胶粉/SBS复合改性沥青的制备流程复合改

2、性沥青的制备温度对改性沥青性能的影响改性沥青的25针入度值随着温度的升高而增加。改性沥青的低温延度值随着制备温度的升高而增大。温度对改性沥青性能的影响改性沥青软化点随温度的变化曲线在180出现拐点，开始呈现下降的趋势。改性沥青弹性恢复值随温度升高先增加，在温度范围为190-200时逐渐降低。小结 温度对沥青的改性效果有较大的影响，温度的升高，可以促进改性剂同沥青之间的溶胀反应。溶胀反应越充分，废胎胶粉、SBS同沥青之间形成的网络结构就越稳固，反映到宏观性能上，针入度下降、软化点升高，且有较好的低温延度性能。 当温度继续升高，改性剂会出现脱硫和裂解等现象，使得有效胶粉颗粒含量减少，导致软化点值会

3、下降。当温度过高时，沥青还会出现老化现象，因此需要将改性制备温度控制在一个合理的范围。胶粉目数对改性沥青性能的影响总体上，胶粉的掺入大幅度降低了改性沥青的针入度。掺入胶粉为40目时，针入度最大；80目时，针入度最小。胶粉的掺入大幅度提高了基质沥青的弹性恢复性能，粒径越大，提升的越明显胶粉目数对改性沥青性能的影响废胎胶粉的目数对改性沥青的软化点有一定影响，40目时最小，80目时最大。胶粉的掺入有利于改性沥青的低温延度，胶粉的粒径越小，低温延度的提高幅度越大。小结 废胎胶粉目数是胶粉改性剂的一个重要参数，目数越大，相同掺量下的废胎胶粉颗粒数量越多，则与沥青接触的比表面积也越大，这有利于提高改性剂吸

4、附轻质组分的速率，增强溶胀反应的程度。也就是粒径越小，相同掺量下沥青与改性剂之间形成的网络结构越牢固。因此，在40目、60目、80目中，掺加80目胶粉的改性沥青高温性能、低温性能均得到提升，软化点、5延度值较高，而针入度较低。 对于改性沥青的弹性恢复而言，由于基质沥青本身几乎没有弹性恢复特性，其主要取决于废胎胶粉、SBS等改性剂，越大的废胎胶粉颗粒弹性特性越好，当改性沥青对弹性恢复有较高要求时，可以选择目数较小的胶粉。胶粉掺量对改性沥青性能的影响在掺量较少时，针入度随掺量的增大而降低，超过15%以后，变化幅度不明显。改性沥青的软化点值随废胎胶粉掺量的增大而增加。超过20%增长趋势不明显。胶粉掺

5、量对改性沥青性能的影响废胎胶粉掺量在5% 20%范围内时，低温延度随掺量增加而增大，在20%时，改性沥青低温延度性能最好。在掺量较少时，针入度随掺量的增大而降低，超过15%以后，变化幅度不明显。小结 改性剂吸附沥青中的轻质组分进行溶胀反应，随着废胎胶粉掺量的增加，越来越多的胶粉分散在沥青中，与沥青进行溶胀反应形成网络结构，使得改性沥青的软化点、低温延度、弹性恢复均得到有效改善。基质沥青中的轻质组分是有限的，当改性剂掺量过大时，没有足够的轻质组分供废胎胶粉吸附，溶胀反应反而不能充分进行，针入度、软化点、低温延度均出现一定程度的下降。SBS掺量对改性沥青性能的影响SBS的掺入大幅度降低了沥青的针入

6、度值，掺量越大，降低的越多。SBS改性剂可以改善沥青的高温性能，随SBS掺量的增加，沥青的软化点升高。SBS掺量对改性沥青性能的影响SBS改性剂可以大幅度提高基质沥青的低温性能，掺量越大，改性沥青的5延度越大。改性沥青的弹性恢复性能随SBS掺量的增加而增大。小结 改性沥青的针入度大幅度降低，说明SBS的掺入使沥青的粘稠度增加。SBS经过高温搅拌均匀的分散在沥青中，吸附基质沥青中的轻质组分而溶胀并形成较强的网络结构，高温性能得到较大的提高，因此软化点大幅度升高。 SBS改性沥青的低温性能随着SBS掺量的增加而增加，SBS具有良好的变形能力，且在沥青中吸收轻质组分发生溶胀反应，形成了网络加劲结构，

7、在延度拉伸试验汇总，受到外力作用时，这种结构很容易沿着力的方向产生形变，消散应力，使得低温延度性能大幅度改善。对于针入度的影响因素废胎胶粉掺量废胎胶粉目数制备温度SBS掺量对于软化点的影响因素SBS掺量制备温度废胎胶粉掺量废胎胶粉目数对于5延度的影响因素制备温度SBS掺量废胎胶粉掺量废胎胶粉目数对于弹性恢复的影响因素制备温度废胎胶粉掺量废胎胶粉目数SBS掺量 对于制备复合改性沥青而言，制备温度、废胎胶粉目数、废胎胶粉掺量以及SBS掺量均会对沥青改性后的性能产生相应的影响，利用灰关联分析对数据进行处理，针对25针入度、软化点、低温延度和弹性恢复中的每一项指标，分析制备温度、废胎胶的掺量、废胎胶粉

8、目数以及SBS的掺量对其影响程度的大小。将数据分析的结果作为参考来控制制备温度、废胎胶粉掺量、废胎胶粉目数、SBS掺量的变化，寻求最佳的配方来达到指标的要求。胶粉SBS复合改性沥青的制备研究100%基质沥青+15%废胎胶粉+2.0%SBS性能指标 （1）在众多因素中，制备温度对沥青改性后的高温性能和低温性能都有较大的影响，控制温度对改性沥青的制备至关重要。（2）对于改性沥青的高温性能，废胎胶粉改性剂的影响要大于SBS改性剂，因此，对改性沥青的高温性能有较高要求时，可以从改变废胎胶粉的粒径、掺量上入手。 （3）SBS改性剂对于复合改性沥青的低温延度性能的影响要大于废胎胶粉，当需要提高改性沥青的低

9、温延度时，可以通过提高SBS的掺量来实现。（4）通过实验研究，得出复合改性沥青最佳配合比：制备温度190+100%基质沥青+80目废胎胶粉20%+SBS改性剂3.5%+糠醛抽出油3%+稳定剂3。项目针入度（cm）软化点（）5延度（cm）弹性恢复（%）性能50.665.531.275项目针入度（cm）软化点（）5延度（cm）弹性恢复（%）性能73.545.86.311.3基质沥青性能指标复合改性沥青性能指标胶粉SBS复合改性沥青的制备研究改性沥青微观机理分析红外光谱分析（IR）热重分析（TG）差示热量扫描（DSC）扫描电镜（SEM）改性沥青微观机理分析（IR）基质沥青IR图谱废胎胶粉IR图谱 S

10、BS IR图谱基质沥青IR图复合改性沥青IR图 废胎胶粉、SBS同基质沥青之间几乎没有发生化学反应，主要是物理共混反应，复合改性沥青的红外图谱中的吸收峰主要是废胎胶粉、SBS和基质沥青吸收峰的叠加，其大致位置也相同，强度略有差别。改性沥青微观机理分析（IR） 通过TG/DSC的分析，实验结果表明经过废胎胶粉、SBS改性后的沥青的热稳定性要好于基质沥青，改性剂的加入改善了基质沥青的热稳定性能。基质沥青TG/DSC图谱复合改性沥青TG/DSC图谱改性沥青微观机理分析（TG/DSC） 复合改性沥青的表面杂质较多，且分布着众多的废胎胶粉颗粒和SBS链段。这是因为经过高温搅拌，废胎胶粉颗粒和SBS会分裂、变小，随着搅拌的进行，改性剂颗粒或者碎片逐渐均匀的分散在沥青中。这有利于改性剂同沥青进行溶胀反应，同时众多的改性剂颗粒或碎片分布在沥青中更容易同沥青性能网络结构。改性沥青微观机理分析（SEM） 改性剂均匀的分布在沥青中，说明废胎胶粉、SBS和沥青之间主要为物理共混，改性剂并没有溶于沥青之中。与沥青之间界限模糊，说明改性剂和沥青共混的效果良好，两相界面结合紧密，使二者之间具有较好的粘结性。改性沥青微观机理分析（SEM）结论2.制备温度对改性沥青的性能影响较大，针对茂名70#基质沥青，制备温度应控制在180190。3.废胎胶粉通过目数和掺量两个因素来影响改性