什么是改性沥青？

随着国民经济的发展，车流量越来越大，车荷载越来越重，气温逐渐变暖，重交通道路沥青已不能满足高等级公路和特殊路段的使用要求，为了提高路面的抗永久变形、抗车辙、抗拥包、抗推移、抗疲劳、抗低温开裂、抗老化、抗水侵害等病害能力，沥青材料的研究部门和应用部门提出了对道路沥青进行改性，以此来提高沥青材料的综合性能。

所谓改性沥青就是在基质沥青中添加适当和适量的改性剂（一种或多种），以提高或改善沥青的某些性能，达到路用要求的过程或手段。

沥青改性剂的种类

1. 树脂类
2. 热塑性塑料：聚乙烯PE、EVA等；
3. 热固性塑料：酚醛树脂、环氧树脂等；
4. 橡胶类：天然橡胶NR、SBR、CR、BR、IIR等；
5. 热塑性弹性体：SBS、SIS、SEBS等；
6. 天然沥青：湖沥青、岩沥青等。

热塑性弹性体SBS与沥青具有较好的相溶性和储存稳定性，兼有较好的高温性能和低温性能；目前在国内外，SBS是应用量最多、最广泛的沥青改性剂。

SBS是一种热塑性弹性体，是以丁二烯和苯乙烯为单体，环己烷为溶剂，正丁基锂为引发剂，四氢呋喃为活化剂，采用阴离子聚合得到的线型或星型嵌段共聚物。SBS高分子链具有串联结构的不同嵌段，即塑性段和橡胶段，形成类似合金的组织结构。由于这种独特的结构，使其既具有塑料的刚性和塑性，又具有橡胶的柔性和弹性。

SBS即苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(Styrene-Butadiene-Styrene block copolymer, 简称SBS)

SBS结构有线型与星型，苯乙烯和丁二烯的比例在生产时可以控制，其分子量从5万到30万。所以，在生产改性沥青时，要根据基质沥青的性质来筛选SBS，以达到比较理想的改性效果。

改性剂的选择原则：气候，交通状况，路面破坏形式，改性设备，改性目的，经济效益。。

改性剂的选择原则

1. 气候条件：《公路改性沥青路面施工技术规范》规定不同改性沥青的登记要求根据气候区进行选择；男方夏季炎热，高温稳定性要求较高，SBS/PE/EVA等改性效果较好；低温寒冷区，抗裂性能要求较高，SBS/SBR的改性效果较好；
2. 交通荷载条件：载重小，抗裂要求是重点，SBS/SBR；载重大，抗车辙等永久变形是重点， SBS/PE/EVA。
3. 改性设备，目的，经济性：成本，改性剂单价和重量等等因素。

SBS的性能不同于其它橡胶，它在常温下不需要硫化就可以具有良好的弹性，当温度升到180℃ 以上时，它可以变软、熔化，易于加工。

SBS物理改性沥青就是将SBS与沥青按一定的比例，在180℃ 左右搅拌溶涨，通过胶体磨研磨，使SBS颗粒达到10微米以下，与沥青混合的过程。所形成的沥青体系是非稳定体系，产品需要不停搅拌，停止搅拌SBS就凝聚成大胶粒从沥青中析出。在物理改性的基础上，引入化学稳定剂，使SBS与沥青发生交联反应，形成相对稳定的胶体体系，使SBS既不发生离析又不发生SBS降解，以实现产品长期储存、长距离运输。离析和降解是物理-化学改性沥青的技术核心。

离析：聚合物析出、分层；降解：聚合物降解性能衰减。

稳定剂组成:

引发剂(A)+活化剂(B)+交联剂(C)

稳定剂反应机理：

在一定的温度下,将SBS粉碎到一定细度吸取沥青中的饱和烃、芳烃，体积溶胀，形成网状结构，在引发剂和活化剂的存在下,交联剂参与反应,SBS与沥青中的烯键、官能团发生交联，形成稳定的胶体体系，使沥青与SBS胶体体系既不发生离析又避免了SBS降解，从而达到SBS改性沥青体系稳定和长期热储存的目的。

SBS优化与筛选：改性剂与基质沥青有较好相溶性只是改性沥青生产的前提，要想生产出优质的产品，必须对SBS进行优化筛选，由于SBS有线型和星型，分子量从5万到30万，十多个品种，对于一种基质沥青而言，可与之配伍的改性剂有一定的局限性。目前多数采用中分子量的线型。

SBS改性沥青的生产与质量控制：改性剂与基质沥青有较好相溶性只是改性沥青生产的前提，要想生产出理想的产品，必须对SBS进行优化筛选，由于SBS有线型和星型，分子量从5万到30万，十多个品种，对于一种基质沥青而言，可与之配伍的改性剂有一定的局限性。改性沥青产品有八个指标（针入度、软化点、延度、粘度、弹性恢复 、针入度指数、延度，弹性恢复）与基质沥青和改性剂的选择有关，这八个指标既相互联系又相互矛盾。

改性剂与基质沥青的相溶性主要取决于两者之间的界面作用、基质沥青的组分以及聚合物的极性、颗粒大小、分子结构等因素。一般地，聚合物的极性强，分子结构与沥青愈接近，则它与沥青的相容性愈好、相应地改性效果也较好。

国内研究：表明聚稀烃类改性剂与高饱和分的沥青相容性较好，而SBR、SBS等与高芳香分的基质沥青相容性较好。

国外研究：比利时FINA公司在对大量的SBS改性剂研究后发现，基质沥青中沥青质的含量越高，相容性愈好，沥青质对改性效果影响极大。美国化学家布尔（Brule）甚至给出了相容性较好的基质沥青的组分比例：

饱和分 ：（芳香分+胶质）：沥青质=（8-12%） ：（85-89%） ：（3-7%）

聚合物SBS对改性沥青的影响

线型的SBS与沥青相容性较好，易加工，产品的综合性能较好，一般选择分子量为11—14万的SBS产品；星型的SBS与沥青相容性一般，加工较难，如选择适当，产品的综合性能比线型的好，一般选择分子量为17—25万的SBS产品；结构相同的SBS，分子量越小，越易与沥青相容，加工容易，产品的软化点低，低温延度小，弹性恢复差，只有提高SBS的加入量，增加成本，来提高产品的综合性能。分子量越大，与沥青相容越难，但产品的综合性能好，生产技术条件相对苛刻。

改性沥青的发展趋势

1. 高性能，针对性强：不同的病害采用不同的改性材料和改性技术；
2. 高性价比：同样的效果采用价格低低廉的改性材料，降低工程造价；
3. 绿色环保：废旧材料的循环利用，废旧混合料再生技术的研发与推广应用；
4. 节能低碳：温拌、冷拌技术的发展，乳化沥青的应用-微表处、稀浆封层、冷再生技术的研发与推广应用。

近年研究的几种特种沥青：

1. 应力吸收改性沥青
2. 高粘改性沥青
3. 高模量改性沥青
4. 稳定型橡胶改性沥青
5. 废沥青混合料热再生添加剂
6. 废沥青混合料冷再生添加剂—乳化沥青