1、1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，要生产符合规范要求的改性沥 青，如
2、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 大指标并不能完全反映沥青功能
3、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。 23）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
4、有普通道路沥青和重交沥青，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
5、种性能，常温下具有橡胶的弹性， 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
6、， SBS 分为线型结构和星型结构两种。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 3改性沥青生产方式有现场加工和成品生产
7、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，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
8、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
9、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 SBS 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
10、 影响研磨机进出口压差、电能消耗等其他因素。 3 温度控制 4在改性沥青生产工艺中，除原料、设备外，最重要的就是温度。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
11、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
12、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，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。5SBS 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。
