接枝率对沥青灌缝材料性能的影响

接枝率对沥青灌缝材料性能的影响

裂缝是沥青路面疾病之一。裂缝的存在将使路表雨水通过裂缝渗入道路基层,大大削弱路基的强度和稳定性,使沥青路面受到更严重的破坏。在我国北方地区,由于天气寒冷、气候多变、昼夜温差大,沥青路面的裂缝问题尤为突出。目前国内外对裂缝的处理方法通常是以灌缝材料对裂缝进行修补,其中SBS改性沥青灌缝材料以其优良的性能在沥青路面裂缝修补中得到广泛应用。但SBS改性沥青是一种非极性材料,与旧路面之间的粘结强度较低,在路面低温收缩时容易出现灌缝材料与旧路面剥离脱落,重新产生裂缝。因此,SBS改性沥青灌缝材料在寒冷地区的使用寿命较短。通过使用极性单体对SBS进行接枝改性是提高SBS粘结性能的有效手段。作者采用马来酸酐(MAH)为接枝单体,合成了MAH接枝SBS(MAH-g-SBS),并以MAH-g-SBS为改性剂,制备了MAH-g-SBS改性沥青灌缝材料。研究了接枝率对改性沥青灌缝材料的粘结强度、拉伸强度、断裂伸长率和低温柔韧性的影响。1实验1ss/接枝单体沥青:AH-70,中海沥青(泰州)有限责任公司;SBS:岳阳石化总厂橡胶厂;接枝单体:马来酸酐,天津市科密欧化学试剂开发中心;引发剂:过氧化苯甲酰(BPO),上海恒利精细化工有限公司。2制备工艺的纯化在带有滴液漏斗、搅拌器和温度计的三颈烧瓶中加入SBS和甲苯,搅拌,待SBS完全溶解后加入马来酸酐。将反应混合物加热至反应温度,通过滴液漏斗加入BPO,在氮气保护下反应至预定时间,冷却至室温。将冷却至室温的反应物用乙醇反复冲洗,然后将沉淀物室温真空干燥,得到最终的纯化产物。改变MAH的用量,制得不同接枝率的MAH-g-SBS。3干燥、准确由来将接枝产物在索式抽提器中用丙酮抽提8h后,真空干燥至恒重,然后准确称量。接枝率按式(1)计算。接枝率=[(提纯的接枝产物量-SBS加入量)/SBS的加入量]×100%(1)4改性沥青灌缝材料的制备将基质沥青加热至170—180℃,加入不同接枝率的MAH-g-SBS,搅拌2h,然后加入增塑剂、稳定剂和填料,继续搅拌1h即制得MAH-g-SBS改性沥青灌缝材料。5菲利叶红外光谱的性能将MAH-g-SBS纯化产物在Nicolet60XB型傅里叶红外光谱仪上进行测试,分辨率为4cm-1,扫描次数32次。6料的拉伸性能MAH-g-SBS改性沥青灌缝材料的粘结强度、拉伸强度、断裂伸长率和低温柔韧性分别按照ASTMD5329—04规定的方法进行测定。2结果与讨论2.1mah与ss分子链的接枝图1是MAH-g-SBS的FTIR图。从图1可看出,1720cm-1和1770cm-1出现了2个新的吸收峰,分别是酸酐中羰基对称伸缩振动特征峰和不对称伸缩振动特征峰,表明MAH已接枝到SBS大分子链上。2.2接枝率对强度的影响图2是改性沥青灌缝材料的粘结强度随SBS接枝率变化曲线。从图2可看出,粘结强度随着接枝率的增大而增大。这是因为MAH与SBS接枝以后,SBS分子之间以及SBS分子和沥青分子之间的相互作用增强,所以粘结强度增大,同时MAH带有一些极性基团,增加了沥青的极性,有利于提高灌缝材料与旧油面之间的粘结强度。2.3接枝率对拉伸强度的影响图3是改性沥青灌缝材料的拉伸强度随SBS接枝率变化曲线。从图3中可以看出,拉伸强度也是随着接枝率的增大而增加的,这同样是因为MAH与SBS发生接枝反应使SBS分子之间以及SBS分子和沥青分子之间的相互作用增强,所以拉伸强度变大。2.4断裂接枝率的影响图4是改性沥青灌缝材料的断裂伸长率随SBS接枝率变化曲线。从图4中可以看出,灌缝材料的断裂伸长率是随着接枝率的增大而增加的。这是因为MAH-g-SBS分散在沥青中,由于接枝在SBS大分子链上的极性基团之间的相互作用,导致SBS易于形成网络结构,从而使改性沥青的断裂伸长率增大。2.5接枝率对低温韧性的影响图5是改性沥青灌缝材料低温柔韧性随SBS接枝率变化曲线。从图5中可以看出,低温柔韧性同样是随着接枝率的增加而增大的。这也是因为接枝在SBS大分子链上的MAH极性基团之间的相互作用,导致SBS在沥青中易于形成交联网络结构,从而提高了改性沥青的低温柔韧性。3改性沥青灌缝材料a.采用溶液接枝法可制得不同接枝率的MAH-g-SBS,红外光谱分析证明MAH已接枝到SBS分子链上。b.与普通SBS改性剂相比,MAH-g-SBS可以明显提高改性沥青灌缝材料的粘结强度、拉伸强度、断裂伸长率和低温柔韧性,且SBS接枝率越大,改善效果越好。c.MAH-g-SBS