傅立葉紅外光譜(atr)法檢測改性瀝青中sbs含量的應(yīng)用

1、傅立葉紅外光譜（ATR）法檢測改性瀝青中SBS含量的應(yīng)用傅立葉紅外光譜（ATR）法檢測改性瀝青中SBS含量的應(yīng)用【摘要】SBS改性劑摻量對改性瀝青的性能影響非常重要，本文主要介紹了傅立葉紅外光譜（ATR）法檢測改性瀝青中SBS摻量在工程中的實(shí)際應(yīng)用情況，檢測結(jié)果表明傅立葉紅外光譜（ATR）法測試速度快、樣品需求量小、檢測精確度高，滿足高速公路工程對改性瀝青SBS摻量的日常檢測要求?！娟P(guān)鍵詞】SBS；改性瀝青；改性劑摻量；紅外光譜一、概況近年隨著公路運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展，交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程量迅猛增長。由于交通量的日益增大，重載、超載車輛數(shù)量不斷增加，使用普通瀝青施工的道路已經(jīng)難以滿足使用要求。目前我

2、國大部分地區(qū)主要使用SBS對基質(zhì)瀝青進(jìn)行改性，實(shí)踐證明基質(zhì)瀝青改性后可明顯改善瀝青的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、拉伸能力、彈性性能、內(nèi)聚附著性能以及抗老化性能，從而保證瀝青路面為公路交通提供安全、舒適、經(jīng)濟(jì)的通行條件。SBS在加入瀝青后使得瀝青組分重新分配，在其內(nèi)部形成一種“網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)”，這種結(jié)構(gòu)具有理想的彈性、塑性和延展性，對提高改性瀝青的綜合性能貢獻(xiàn)最大，而“網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)”的形成與SBS摻量密切相關(guān)。如果SBS摻量不足，會導(dǎo)致“網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)”無法形成。因此檢測改性瀝青中SBS摻量對高速公路瀝青材料質(zhì)量的控制至關(guān)重要。但是目前國內(nèi)對于SBS摻量的檢測還沒有統(tǒng)一的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)方法，主要控制手段還是依據(jù)生產(chǎn)

3、過程中現(xiàn)場監(jiān)理每天對瀝青廠生產(chǎn)控制室的數(shù)據(jù)設(shè)置進(jìn)行檢查，認(rèn)真核實(shí)生產(chǎn)操作人員是否按照給定的配比進(jìn)行生產(chǎn)，確實(shí)保證改性劑的摻量，并輔助以其他試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行宏觀的路用性能判斷。但是這無法從根本上保證SBS摻量達(dá)到工程設(shè)計要求。二、紅外光譜檢測SBS摻量原理傅立葉紅外光譜法常用于化合物的結(jié)構(gòu)分析，它利用干涉圖和光譜圖之間的對應(yīng)關(guān)系，通過測量干涉圖和對干涉圖進(jìn)行傅立葉積分變換的方法來測定和研究光譜圖。20世紀(jì)60年代初出現(xiàn)了衰減全反射（簡稱ATR）紅外附件，此后ATR技術(shù)開始應(yīng)用到傅里葉變換紅外光譜儀上，產(chǎn)生了傅里葉變換衰減全反射紅外光譜儀（簡稱ATR-FTIR）。ATR的應(yīng)用極大地簡化了一些特殊樣品的

4、測試，使微區(qū)成分的分析變得方便而快捷，檢測靈敏度可達(dá)10-9g數(shù)量級，測量顯微區(qū)直徑達(dá)數(shù)微米。1ATR附件基于光內(nèi)反射原理而設(shè)計。從光源發(fā)出的紅外光經(jīng)過折射率大的晶體再投射到折射率小的試樣表面上，當(dāng)入射角大于臨界角時，入射光線就會產(chǎn)生全反射。事實(shí)上紅外光并不是全部被反射回來，而是穿透到試樣表面內(nèi)一定深度后再返回表面。在該過程中，試樣在入射光頻率區(qū)域內(nèi)有選擇吸收，反射光強(qiáng)度發(fā)生減弱，產(chǎn)生與透射吸收相類似的譜圖，從而獲得樣品表層化學(xué)成份的結(jié)構(gòu)信息。2SBS為“苯乙烯一丁二烯一苯乙烯”嵌段共聚物，通過圖2可知苯乙烯中含苯環(huán)結(jié)構(gòu)，丁二烯中無苯環(huán)結(jié)構(gòu)。由于SBS中的苯乙烯和基質(zhì)瀝青中均含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，因此

5、在紅外光譜掃描時，瀝青中的苯環(huán)結(jié)構(gòu)會影響SBS中苯乙烯的吸收峰，從而影響SBS摻量的檢測。而丁二烯為不含苯環(huán)結(jié)構(gòu)的官能團(tuán)，因此應(yīng)選取966cm-l處丁二烯的特征吸收峰作為檢測對象。目前生產(chǎn)SBS改性瀝青一般均采用物理改性方法，所以當(dāng)SBS改性劑加入瀝青后，并未與基質(zhì)瀝青發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故SBS中所含丁二烯官能團(tuán)不會因加入到基質(zhì)瀝青中而發(fā)生變化。由此我們認(rèn)為，通過紅外光譜法得到的不同SBS摻量下966cmT處特征峰的吸光度值與其對應(yīng)的摻量存在線性關(guān)系，可以得出一條標(biāo)準(zhǔn)曲線，進(jìn)而對日后生產(chǎn)的改性瀝青樣品進(jìn)行吸光度掃描后與該曲線進(jìn)行對比，直接得出樣品的SBS摻量。三、樣品制作及試驗(yàn)操作步驟樣品制備好后進(jìn)行光譜掃描，具體操作步驟如下：（1）開啟紅外光譜儀，預(yù)熱半小時以上。嚴(yán)格控制試驗(yàn)室溫度20±2°C，相對濕度20%50%；（2）試驗(yàn)參數(shù)設(shè)定：掃描范圍設(shè)定為4000cmT到500cm-1，掃描次數(shù)設(shè)定為32次，分辨率設(shè)定為4cm-1，然后對背景光譜進(jìn)行掃描；（3）將剪切好的改性瀝青適當(dāng)加熱后，緩慢澆模大約1g左右，置于水平ATR附件ZnSe（