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1、改性沥青生产工艺 编制时间：2010年10月改性沥青生产工艺1 改性沥青相溶性机理 改性沥青是由高分子聚合物改性剂作为分散相溶物理的方 法以一定的粒径均匀地分散到粒径连续相重新构成的体系。聚合 物之间存在部分的吸附，极易发生两相之间的离析造成离析现 象。相溶性好是指作为分散相的聚合物以一定的径粒，均匀分布 在沥青相，改性效果显著。所以，SBS改性沥青的生产问题就是沥 青与SBS的相溶性问题，如果两者的相溶性不好，则沥青与会发生分离，使改性沥青的技术指标受到很大的影响。 2 生产的三大原料 2.1 基质沥青的选择 SBS改性沥青是在基质沥青中掺加少量的热塑性橡胶，通 过一定的工艺加工而成。因此，
2、要生产符合规范要求的改性沥 青，如何选择基质沥青就成为关键。通常选择基质沥青一般从以 下三方面考虑： 1）要考虑基质沥青与改性剂SBS的伍配性 石油沥青是由原油经过常温减压蒸馏、溶剂脱沥青和吹气 氧化等工艺方法生产的。石油沥青的组成和性质差异，归根到底 是由原油的组成和性质差异，研究表明，沥青是复杂的混合物， 它可以在分成同类相同结构的分子团、饱和烃类、芳香烃类、胶 质类、沥青质类、极性芳香族使沥青在环境温度时呈现弹性型。 优质沥青由于其含有适宜的饱和烃、芳香烃、胶质、沥青质组成 比例。当掺入改性剂时，由足够的软相沥青质、芳香族溶解，形 成沥青/体系均匀结构的混合物。但是机制沥青通常所说的三
3、大指标并不能完全反映沥青功能的组分性质。因此我们在生产实践中采用试验用高速剪切机，对机制沥青取样改性，考察不同改 性剂品种，最终选定合适的配比及工艺。 2）选用合适的机制沥青标号 改性沥青等级是按25针入度区分的，因此根据工程设计 中要求的改性沥青等级来选择合适的机制沥青标号。一般来说， 基质沥青用通常工艺手段改性后，其针入度要下降20-25。如 70号重交沥青改性后针入度一般在45-50左右，故只能符合I- D级要求。所以，加了I-D级一般选用70号沥青，I-C级一般选 用90号沥青，I-B级一般选用110号沥青。 3）所选基质沥青要符合重交沥青的技术标准要求 目前主要使用的路用沥青有普通道
4、路沥青和重交沥青，通过对比两者的性能发现，重交沥青强调了15延度及含蜡量的 要求，SBS改性沥青的突出优点是低温延伸性能的大幅度提高， 因而对基质沥青的低温延度也有较高要求。同时基质沥青中含蜡 量高低跟改性沥青的感温性能相溶性也有直接关系。含蜡量高， 基质沥青与SBS的相溶性差，改性效果不理想，其感温性能指标 PI值也越小。因此公路改性沥青路面施工技术规范（JTJ036- 98）明确规定了加工改性沥青的基质沥青必须符合重交沥青的要 求。 2.2 SBS改性剂 SBS是苯乙烯与丁二烯单体以丁基锂为引发剂，采用溶液 聚合方法制成的苯乙烯和丁二烯嵌段共聚物，它兼有橡胶和塑料两种性能，常温下具有橡胶的
5、弹性， 高温下能象热塑料般熔融流 动成为可塑性材料，因而称热塑弹性体。SBS在改性沥青方面应 用效果最理想，其主要特点是： 1）改变了沥青流变学性质，粘弹性和延性提高，路面的抗冲 击能力、抗开裂能力、耐磨耗能力都大大增加，延长了道路使用 寿命； 2）增大了沥青的粘附性和粘韧度，提高了沥青与沙石料的结 合力，改善了道路的强度和防水能力，增强了路面的耐久性； 3）降低了沥青的温度敏感性，改善后针入度下降，软化点 下降，弹塑范围扩大，耐流动变形性能力得到改善，路面平坦性 能和抗车辙性能得到提高，使行车速度提高，路面维护减少。 根据苯乙烯和丁二烯所含比例的不同和分子结构的差异， SBS分为线型结构和星
6、型结构两种。每种结构SBS又有几种牌 号，如岳阳石化巴陵牌SBS常用的牌号有SBS1301-（YH791）， SBS1401-（YH792），SBS4303-（YH801），SBS4402-（YH802）等。 通过实验表明，SBS星型的改性效果最好，但在加工性能方面， 线型要比星型加工容易得多。在生产加工过程中应根据基质沥 青、加工工艺选择合适的SBS。我单位经过实验，根据胶体磨的 研磨效果结合自己的生产工艺，选用岳阳石化巴陵牌SBS791和 SBS898混合料，改性效果显著。 2.3 稳定剂的选用 改性沥青生产方式有现场加工和成品生产两种工艺。现场 生产加工一般是改性沥青设备与拌和楼配合使用
7、，生产出的改性沥青在储存罐中稍作保温存放即 输入拌和楼。这种工艺一般不需加入稳定剂，只要保温搅拌即 可。而生产成品改性沥青需要存储、运输，放置时间长。由于沥 青中含有较多的极性化合物，SBS则属于非极性化合物，SBS 的粘度大，易集中在上部，而沥青则沉在下部，即产生离析现 象。这种不稳定性对生产成品SBS改性沥青的存储是不利的， 尤其在长途运输时更不容易解决。加入稳定剂可以降低沥青相 与SBS之间的界面能，SBS相的分散，阻止SBS相的凝聚，强化 相间的粘和。同样， 稳定剂的选用也需根据沥青的型号而选择， 在生产前必须进行实验，选用合适的稳定剂。 2.4 设备的选用 SBS改性沥青生产设备选择
8、的依据是成套设备的设计生产 能力，而设计生产能力首先要确定成套设备中主导设备的设计生 产能力，然后以此为基础来匹配其他设备的生产能力。对于SBS 改性沥青成套设备来说，研磨机是其核心设备，而各溶胀反应釜 则是它的主导设备。以上两项的基本参数确定以后，其他设备应 以此为依据进行匹配。我公司引进法国埃尔蒙特改性沥青生产设 备，其研磨机为德国SIEFER生产的TRIGONAL胶体磨，三个 最大容积为4.5T的反应釜，生产能力为10-12T/h。 需要指出的是，研磨机是整个工艺流程中最关键的设备，其 工作原理是由电机驱动，依靠两个齿形面的相对运动（其中一个高速旋转，一个静止），使通过二齿面极度小间隙S
9、BS混合料受 到强大的剪切力、摩擦力、离心力、涡流等综合复杂力的作用， 使大颗粒混合料经研磨变成小粒度，当混合料达到一定的细度 时，SBS与沥青之间便形成连续相的网状结构。目前用于SBS改 性沥青生产的研磨机和高速剪切磨机。无论哪种类型，要确保混 合料的研磨质量，磨盘之间的间隙必须调准确。间隙过大，SBS 混合料粒径不够小，SBS与沥青混合不充分不均匀，从而影响质 量；间隙过小（1mm以下），这种强力的摩擦力会使SBS改性沥青 的温度上升，有可能使沥青老化。此外，齿面间隙的大小还会 影响研磨机进出口压差、电能消耗等其他因素。 3 温度控制 在改性沥青生产工艺中，除原料、设备外，最重要的就是温度
10、。SBS的熔点在180左右，基质沥青的温度越高，SBS越容易被溶化，并能加快沥青的溶解速度。但是，沥青的温度越高，沥 青自身也容易老化，所以基质沥青的温度控制一方面要考虑其自 身老化问题，另一方面SBS的溶化。一般温度应控制在165- 180之间，SBS具有较好的柔韧性，并易于加工。如果SBS加 热温度超过190时，SBS就会被不同程度的氧化、焦化、分解、降解，造成使用性能下降。另外改性沥青存储时的温度也要重视，根据现场应用表明，SBS改性沥青长时间的在高温条件下存储时，使用性能会有所下降，在150-160时存储，则各项指 标变化量不大。 4 成品改性沥青的存储 成品改性沥青的优点在于，一可以
11、随时监测，检查质量，保 证使用性能；二供应及时。要做到及时供应，除了提高生产能力 外还要有一定的存储能力，即存储一定量的成品改性沥青，这就 需要相应的存储罐。存储罐有立式和卧式两种，改性沥青在存储 罐中需要搅拌或循环，因为改性沥青中含有较多的极性化合物， SBS则属于非极性化合物，并且SBS的粘度大，易聚集在上部， 而沥青则沉在下部，产生离析现象，虽然SBS改性沥青中已加入 一定比例的稳定剂，但还是有必要定期搅拌或循环以达到上下均 匀不产生离析的目的。另外，SBS改性沥青的存储温度也需 要严格控制，如前面所提到的，一般在150-160之间。当然， 也可以根据存储时间来确定搅拌或循环的间隔和温度
12、，在供应紧 张时，存储温度可设定165-170之间，在SBS改性沥青进 出存储罐时各搅拌或循环一定时间，如存储时间较长，存储温度 可设定到150-160之间，每天搅拌或循环一定时间。搅拌或 循环也不能太频繁，因为（1）由于受热使沥青中的轻质油分不断 挥发，使沥青变硬变脆，降低黏结性；（2）高温下沥青过多的与空 气接触，与空气中的氧气会发生一些聚合反应，沥青也会发生一 定程度的老化；（3）沥青在管道内不断运行并由储存罐顶处洒落到罐内时，沥青的表面积增大，沥 青将发生氧化反应。（4）频繁搅拌或循环还会降低沥青自身温度， 这样沥青温度反复升高降低既加大成本又容易老化。 SBS改性沥青生产工艺看起来是简单，但在具体生产中则 必须考虑原料、设备、温度、存储等多方面因素及时控制，才能 既保证质量又降低成本由于SBS改性沥青可以全面提高沥青路面 的高温抗车辙性能、低温抗裂性能、水稳性能、耐疲劳性能、抗 老化性能、表面服务性能和行车舒适性能。因此推广应用改性沥 青混合料路面，已成为我国公路建设的迫切需要，改性沥青的用 途、用量前景看好。 7