SBS改性瀝青生產(chǎn)工藝[1]

1、A SPHALT TECHNOLOGY瀝青技術(shù)隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展而帶來(lái)的交通量迅速增長(zhǎng)、車(chē)輛大型化,許多瀝青路面即使使用符合要求的重交道路石油瀝青或進(jìn)口瀝青,仍不能滿足需要,車(chē)轍、開(kāi)裂、脆性坑槽等病害嚴(yán)重影響瀝青路面的使用壽命。為全面提高瀝青的路用性能、改善瀝青混合料,采用改性瀝青是有效的措施之一。本文從SBS改性瀝青改性原理為入口,對(duì)其生產(chǎn)工藝的各因素進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述。改性瀝青相溶性機(jī)理改性瀝青是在基質(zhì)瀝青中摻加少量的熱塑性橡膠,通過(guò)一定的工藝加工而成。聚合物之間發(fā)生的是物理變化,存在部分的吸附,極易發(fā)生兩相之間的離析造成離析現(xiàn)象。相溶性好是指作為分散相的聚合物以一定的徑粒,均勻分布在瀝青

2、相,改性效果顯著。所以, SBS改性瀝青的生產(chǎn)問(wèn)題就是瀝青與SBS的相溶性問(wèn)題,如果兩者的相溶性不好,則瀝青與改性劑發(fā)生分離,使改性瀝青的技術(shù)指標(biāo)受到很大的影響。生產(chǎn)的三大原料基質(zhì)瀝青的選擇要考慮基質(zhì)瀝青與改性劑SBS的配伍性石油瀝青的組成和性質(zhì)差異,歸根到底是由原油的組成和性質(zhì)差異。研究表明,瀝青是復(fù)雜的混合物,優(yōu)質(zhì)瀝青由于其含有適宜的飽和烴、芳香烴、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)組成比例,當(dāng)摻入改性劑時(shí),由足夠的軟相瀝青質(zhì)、芳香族溶解,形成瀝青體系均勻結(jié)構(gòu)的混合物?；|(zhì)瀝青通常所說(shuō)的三大指標(biāo)并不能完全反映瀝青功能的組分性質(zhì),因此我們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中采用試驗(yàn)用高速剪切機(jī),對(duì)基質(zhì)瀝青取樣改性,考察不同改性劑品種,最

3、終選定合適的配比及工藝。選用合適的基質(zhì)瀝青標(biāo)號(hào)根據(jù)工程設(shè)計(jì)中要求的改性瀝青等級(jí)來(lái)選擇合適的基質(zhì)瀝青標(biāo)號(hào)。一般來(lái)說(shuō),通常基質(zhì)瀝青改性后,其針入度要下降2025。如70號(hào)重交瀝青改性后針入度一般在4550左右,故只能符合i-d級(jí)要求。所以,加了i-d級(jí)一般選用70號(hào)瀝青,i-c級(jí)一般選用90號(hào)瀝青。所選基質(zhì)瀝青要符合重交瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求公路改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范明確規(guī)定加工改性瀝青的基質(zhì)瀝青必須符合重交瀝青的要求。重交瀝青強(qiáng)調(diào)了15延度及含蠟量的要求,SBS改性瀝青的突出優(yōu)點(diǎn)是低溫延伸性能的大幅度提高,因而對(duì)基質(zhì)瀝青的低溫延度也有較高要求。同時(shí)基質(zhì)瀝青中含蠟量高低跟改性瀝青的感溫性能相溶性也有

4、直接關(guān)系。含蠟量高,基質(zhì)瀝青與SBS的相溶性差,改性效果不理想。SBS改性劑SBS是苯乙烯和丁二烯嵌段共聚物,它兼有橡膠和塑料兩種性能,常溫下具有橡膠的彈性,高溫下能象熱塑料般熔融流動(dòng)成為可塑性材料,因而稱熱塑彈性體。SBS在改性瀝青方面應(yīng)用效果最理想,其主要特點(diǎn)是:改變了瀝青流變學(xué)性質(zhì),粘彈性和延性提高,路面的抗沖擊能力、抗開(kāi)裂能力、耐磨耗能力都大大增加,延長(zhǎng)了道路使用壽命;增大了瀝青的粘附性和粘韌度,提高了瀝青與沙石料的結(jié)合力,改善了道路的強(qiáng)度和防水能力,增強(qiáng)了路面的耐久性;降低了瀝青的溫度敏感性,改善后針入度下降,軟化點(diǎn)升高,彈塑范圍擴(kuò)大,耐流動(dòng)變形性能力得到改善,路面平坦性能和抗車(chē)轍性

5、能得到提高,使行車(chē)速度提高,路面維護(hù)減少。根據(jù)苯乙烯和丁二烯所含比例的不同和分子結(jié)構(gòu)的差異,SBS分為線型結(jié)構(gòu)和星型結(jié)構(gòu)兩種,通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明,SBS星型的改性效果最好,但在加工性能方面,線型要比星型加工容易得多。在生產(chǎn)加工過(guò)程中應(yīng)根據(jù)基質(zhì)瀝青、加工工藝選擇合適的SBS。我單位經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn),根據(jù)膠體磨的研磨效果結(jié)合自己的生產(chǎn)工藝,選用岳陽(yáng)石化巴陵牌SBS791和SBS898混合料,改性效果顯著。穩(wěn)定劑的選用改性瀝青生產(chǎn)方式有現(xiàn)場(chǎng)加工和成品生產(chǎn)兩種工藝。現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)加工一般是改性瀝青設(shè)備與拌和樓配合使用,生產(chǎn)出的改性瀝青在儲(chǔ)存罐中稍作保溫存放即輸入拌和樓。這種工藝一般不需加入穩(wěn)定劑,只要保溫?cái)嚢杓纯?。而生產(chǎn)

6、成品改性瀝青需要存儲(chǔ)、運(yùn)輸,放置時(shí)間長(zhǎng)。由于瀝青中含有較多的極性化合物,SBS則屬于非極性化合物,SBS的粘度大,易集中在上部,而瀝青則沉在下部,即產(chǎn)生離析現(xiàn)象。這種不穩(wěn)定性對(duì)生產(chǎn)成品SBS改性瀝青的存儲(chǔ)是不利的,尤其在長(zhǎng)途運(yùn)輸時(shí)更不容易解決。加入穩(wěn)定劑可以降低瀝青相與SBS之間的界面能,SBS相的分散,阻止SBS相的凝聚,強(qiáng)化相間的粘和。同樣,穩(wěn)定劑的選用也需根據(jù)瀝青的型號(hào)而選擇,在生產(chǎn)前必須進(jìn)行實(shí)驗(yàn),選用合適的穩(wěn)定劑。SBS改性瀝青生產(chǎn)工藝文/郭 煒TRANSPOWORLD2009No.11(Jun232設(shè)備的選用SBS改性瀝青生產(chǎn)設(shè)備選擇的依據(jù)是成套設(shè)備的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力,而設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力首先

7、要確定成套設(shè)備中主導(dǎo)設(shè)備的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力,然后以此為基礎(chǔ)來(lái)匹配其他設(shè)備的生產(chǎn)能力。對(duì)于SBS改性瀝青成套設(shè)備來(lái)說(shuō),研磨機(jī)是其核心設(shè)備,而各溶脹反應(yīng)釜?jiǎng)t是它的主導(dǎo)設(shè)備。以上兩項(xiàng)的基本參數(shù)確定以后,其他設(shè)備應(yīng)以此為依據(jù)進(jìn)行匹配。需要指出的是,研磨機(jī)是整個(gè)工藝流程中最關(guān)鍵的設(shè)備,其工作原理是由電機(jī)驅(qū)動(dòng),依靠?jī)蓚€(gè)齒形面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(其中一個(gè)高速旋轉(zhuǎn),一個(gè)靜止,使通過(guò)二齒面極度小間隙SBS混合料受到強(qiáng)大的剪切力、摩擦力、離心力、渦流等綜合復(fù)雜力的作用,使大顆?；旌狭辖?jīng)研磨變成小粒度,當(dāng)混合料達(dá)到一定的細(xì)度時(shí), SBS與瀝青之間便形成連續(xù)相的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。目前用于SBS改性瀝青生產(chǎn)的研磨機(jī)和高速剪切磨機(jī)。無(wú)論哪種

8、類型,要確保混合料的研磨質(zhì)量,磨盤(pán)之間的間隙必須調(diào)準(zhǔn)確。間隙過(guò)大,SBS混合料粒徑不夠小,SBS與瀝青混合不充分不均勻,從而影響質(zhì)量;間隙過(guò)小(1mm以下,這種強(qiáng)力的摩擦力會(huì)使SBS改性瀝青的溫度上升,有可能使瀝青老化。此外,齒面間隙的大小還會(huì)影響研磨機(jī)進(jìn)出口壓差、電能消耗等其他因素。溫度控制在改性瀝青生產(chǎn)工藝中,除原料、設(shè)備外,最重要的就是溫度。S B S的熔點(diǎn)在180左右,基質(zhì)瀝青的溫度越高,S B S越容易被溶化,并能加快瀝青的溶解速度。但是,瀝青的溫度越高,瀝青自身也容易老化,所以基質(zhì)瀝青的溫度控制一方面要考慮其自身老化問(wèn)題,另一方面S B S的溶化。一般溫度應(yīng)控制在165180之間,

9、S B S具有較好的柔韌性,并易于加工。如果SBS加熱溫度超過(guò)190時(shí),S B S就會(huì)被不同程度的氧化、焦化、分解、降解,造成使用性能下降。另外改性瀝青存儲(chǔ)時(shí)的溫度也要重視,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明,S B S改性瀝青長(zhǎng)時(shí)間的在高溫條件下存儲(chǔ)時(shí),使用性能會(huì)有所下降,在150160時(shí)存儲(chǔ),則各項(xiàng)指標(biāo)變化量不大。成品改性瀝青的存儲(chǔ)成品改性瀝青的優(yōu)點(diǎn)在于,一、可以隨時(shí)監(jiān)測(cè),檢查質(zhì)量,保證使用性能;二、供應(yīng)及時(shí)。存儲(chǔ)成品改性瀝青,就需要有相應(yīng)的存儲(chǔ)設(shè)備。存儲(chǔ)罐有立式和臥式兩種,改性瀝青在存儲(chǔ)罐中需要攪拌或循環(huán),因?yàn)楦男詾r青中含有較多的極性化合物,SBS則屬于非極性化合物,并且SBS的粘度大,易聚集在上部,而瀝

10、青則沉在下部,產(chǎn)生離析現(xiàn)象,雖然SBS改性瀝青中已加入一定比例的穩(wěn)定劑,但還是有必要定期攪拌或循環(huán)以達(dá)到上下均勻不產(chǎn)生離析的目的。另外,SBS改性瀝青的存儲(chǔ)溫度也需要嚴(yán)格控制,如前面所提到的,一般在150160之間。當(dāng)然,也可以根據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間來(lái)確定攪拌或循環(huán)的間隔和溫度,在供應(yīng)緊張時(shí),存儲(chǔ)溫度可設(shè)定165170之間,在SBS改性瀝青進(jìn)出存儲(chǔ)罐時(shí)各攪拌或循環(huán)一定時(shí)間,如存儲(chǔ)時(shí)間較長(zhǎng),存儲(chǔ)溫度可設(shè)定到150160之間,每天攪拌或循環(huán)一定時(shí)間。攪拌或循環(huán)也不能太頻繁,因?yàn)?1由于受熱使瀝青中的輕質(zhì)油分不斷揮發(fā),使瀝青變硬變脆,降低黏結(jié)性;(2高溫下瀝青過(guò)多的與空氣接觸,與空氣中的氧氣會(huì)發(fā)生一些聚合反應(yīng),瀝青也會(huì)發(fā)生一定程度的老化;(3瀝青在管道內(nèi)不斷運(yùn)行并由儲(chǔ)存罐頂處灑落到罐內(nèi)時(shí),瀝青的表面積增大,瀝青將發(fā)生氧化反應(yīng)。(4頻繁攪拌或循環(huán)還會(huì)降低瀝青自身溫度,這樣瀝青溫度反復(fù)升高降低既加大成本又容易老化。結(jié)束語(yǔ)SBS改性瀝青生產(chǎn)工藝看起來(lái)是簡(jiǎn)單,但在具體生產(chǎn)中則必須考慮原料、設(shè)備、溫度、存儲(chǔ)等多方面因素及時(shí)