改性沥青原理及应用

同时，应指出的是，在研磨 过程中以及在稳定剂或催化剂的 作用下，会发生断链与交联反应， 形成一些网状结构，从而使改性 沥青粘度与贮存稳定性得到提高。
①相容性 从热力学的含义讲，相容性是指
两种或两种以上的物质按任意比例 均能形成均相物质的能力；而物理 上的含义是指两种物质混溶以后形 成的一个稳定的体系，不发生分层 或相分离。总体来讲，能完全满足 热力学混溶条件形成均相体系的材 料是极少的，而热力学不相容则是 常见情况。
沥青与高聚物之间存在着分子量及 化学结构的差异，因而属于热力学不 相容体系，但这也许是改性沥青所期 望的。同聚合物共混物相类似，由于 不同组分相界面上的相互作用，使聚 合物共混物具有很多均相物质所难以 达到的性质。所以，对聚合物改性沥 青来讲，达到物理意义上的相容是很 有必要的。
改性沥青的相容性好是指改性 剂以微细的颗粒均匀、稳定地分 布在沥青中，不发生分层、凝聚 或者相分离的现象。它取决于改 性剂和沥青两种不同的相界面上 的相互作用，两者的溶度参数或 分子结构越是接近，相容性越好。
·EVA 的 性 能 受 分 子 量 及 乙 酸 乙 烯 脂 （ VA ） 的 含 量 所 支 配 ， VA 的 含 量 可 以 为3%~50%。
·EVA 主 要 用 于 改 善 沥 青 的 高 温 稳 定 性，当VA含量较高时，低温性能亦会有 所改善。
③丁苯橡胶 ·缩写为SBR，属橡胶类 ·其分子式为：
~ (CH2 CH CH CH2 CH2 CH ) ~ |
C6 H 5
·其玻璃化温度为-80℃以下，低温时 仍富有弹性，故主要用于改善沥青的低 温性能，生产中常用溶剂法（二甲苯） 、母体法，或胶乳法加工改性沥青。
④苯乙烯——丁二烯嵌段聚合物 ·缩写为SBS，属热塑性橡胶类 ·其分子式为：
Fra Baidu bibliotek
当出现这种情况时必然会打破沥青 原有胶体结构，引起原沥青中多个组 成重新分配，在新条件下重新建立新 的平衡。
在低剂量聚合物情况下，聚合物被 溶胀，沥青中胶质和沥青质析出并吸 附于聚合物的表面，形成另一种胶体 结构，但组分比例发生变化，从而沥 青的性能得到改善。
可以认为，两种相容性较差的材料掺混 后，材料的整体性质在很大程度上是由两 相的界面性质决定的，而界面性质又取决 于两相界面上局部扩散的深度及两相的相 互作用能。按照共混改性原理，如果两种 相容性好，那么这两种材料的物理性质也 接近，虽然彼此间结合很好，但不能指望 其性能有多大改善；若两种材料相容性太 差，分散相不能很好分散，则其性质也不 可能有多大改善。
式计算： F F
V
M
式中：
F——化学分子团的引力常数；
V——分子容积；
ρ——密度；
M——分子量。
聚合物在沥青中的溶融行为与低分子的溶
解是不同的，除了化学组成外，聚合物的结
构形状、链的长短、链的柔性和结晶情况等
都对其溶融性有明显影响。
②溶胀 聚合物加入到沥青后，一般并
不发生化学反应，但是在沥青中轻 质组分的作用下，改性剂体积胀大 ，即发生溶胀。溶胀是聚合物对沥 青起到改性作用的重要环节。聚合 物溶胀后表现出区别于聚合物不同 于沥青界面性质。
溶胀是改性沥青稳定的保障。由于 聚合物与沥青之间的界面作用，致使 二者不会发生相分离，聚合物粒子均 匀地分布于沥青中，Nahas认为：为 了保证贮存稳定性，聚合物吸收沥青 中的油分，体积胀大到原体积的 5~10倍。
在高剂量聚合物情况下，聚合物在 沥青中的溶胀程度降低，但可形成网 状结构，使沥青性质发生显著的改善 。
③新胶体结构的形成
从表面能的角度来看，分散相被分 散的越细，其比表面能就越高，根据 能量最低原理，体系有自动降低表面 的趋势，这种趋势可通过两种途径实 现：（1）被分散的分散相重新集结成 较大的粒子，致使两相分离，这是改 性沥青中不希望出现的现象。（2）分 散相有选择地吸附沥青中能够降低其 表面能的物质在两相表面上以降低表 面能。
提纲：
1．改性沥青及其应用 2．改性沥青机理 3．聚合物改性沥青技术标准 4．其它改性沥青 5．改性沥青的发展趋势
一、改性沥青 及其应用
1．目标
·改善感温性 ·改善水稳定性 ·改善耐久性（抗疲劳、抗老化性）
2．应用场合
·交通繁重 ·气候严历 ·桥面铺装 ·机场跑道 ·特殊路面结构，如SMA、OGFC等
改性剂与基质沥青的相容性是分 子级的可混性，相容性能形成均质 混合体系。据研究，材料的溶度参 数是定量反应物质极性的数据，根 据一般规律，两种物质的极性越是 接近，则两物质的溶度参数差就越 小，则就越容易相混溶，故改性剂 与沥青的溶度参数可作为评价相容 性好坏的指标。
高分子聚合物的溶度参数可按Small公
[CH 2 CH ]n[CH 2 CH CH CH 2 ]m[CH 2 CH ]n
|
|
C6 H 5 (聚苯乙烯)
(聚丁二烯)
C6 H 5 (聚苯乙烯)
SBS热塑性弹性体结构示意图（上图为星型，下图为线型）
（2）聚合物改性沥青机理 改性剂与沥青的充分混溶是改善沥 青性能的基本前提。在此基础上，改 性剂吸附沥青中的轻质组分而发生溶 胀，已溶胀的改性剂又与沥青其余组 分相互作用，从而形成一种新结构体 系。加之此种改性剂自身的固有特性 而使沥青性能得到相应的改善。
·其融点>110℃~120℃ ·PE主要用于改善沥青的高温稳定性
②乙烯——乙酸乙烯脂 ·缩写为EVA，属热塑性树脂类 ·是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、
聚苯乙烯和乙烯—乙酸共聚物。
其分子结构式为：
聚乙烯在EVA结构中的组合
·由于在乙烯的支链上引入了醋酸基 团，使EVA较之PE富有弹性和柔韧性， 而且能较好地融于沥青中。
3．改性技术分类
道路改性沥青及改性沥青混合料技术
二、改性沥青机理
1．聚合物改性沥青
（1）几种常用聚合物 ①聚乙烯 ·缩写为PE，属热塑性树脂类 ·其分子式为：
~ CH 2 CH 2 CH CH 2 ~ |
(CH 2 CH 2 ) n
·按其密度及分子量与结构形式不同 可分为高密聚乙烯（HDPE）、低密聚 乙烯（LDPE）以及线性低密聚乙烯 （LLDPE）等。