云南省沥青油料储备保障中心
摘要：本文对SBS改性沥青现场加工工艺以及其质量影响因素进行分析，同时对其化学成分对改性影响进行详细探讨，并提出相应的改善措施。
关键词：SBS，改性沥青，加工工艺，改性机理
前言
在最近几年里，国内外专家学者在SBS改性沥青研究方面投入了大量的时间与精力，同时也取得了比较可观的成果，获得了比较好的实际效益，也是现今国际应用最为普遍的沥青改性方法[3、4]。基于SBS改性沥青稳定性不足的问题，强化其加工工艺以及质量影响因素分析比较关键。本单位以近1000组实验配方为研究对象，对改性沥青加工工艺以及质量影响因素进行详细的研究，并获得了一定经验，以下将对其进行详细地介绍说明。
1、热塑性橡胶（SBS）
SBS是一种热塑性弹性体，是以1,3-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高分子链具有串联机构的不同嵌段，即塑性段和橡胶段，形成了类似合金的组织结构。这种热塑性弹性体具有多相结构，每个丁二烯（B）的末端都连接一个苯乙烯嵌段（S），见图1，若干个丁二烯嵌段偶联则形成线型或星型结构[5]，见图2。
2、SBS改性机理
SBS是苯乙烯与丁二烯单体以丁基锂为引发剂，利用溶液聚合方法，合成的苯乙烯与丁二烯嵌段共聚物，其分子上存在软端与硬端，因此SBS具备塑料与橡胶的特性。物理共混——SBS微粒在沥青油分的作用下出现溶胀从而均匀分散在沥青材料中，但是二者并未产生化学反应，只存在分子间作用力；化学改性——在沥青与SBS中加入一定的添加剂从而使得二者产生加成、交联以及接枝等一系列化学反应，形成新的化学键，从而改变沥青性能。在SBS改性沥青中化学改性是极其常用的方法，SBS改性能够突出沥青优越性，实现双向改性，在大大提升沥青软化点的过程中也增强了其低温延度与感温性。因此，SBS改性能够有效地改善沥青材料的综合性能。
3、SBS改性沥青生产工艺
在当前采取改性沥青加工工艺来制备改性沥青主要有两种方法：即一次掺配法与二次掺配法。一次掺配法中的混融法是SBS改性沥青制备比较常用的方法，该工艺流程为：将SBS改性剂加入到基质沥青中，然后高温融混循环链磨，从而使得其以比较小的数量级均匀分布在沥青中，从而构成网状结构，并提升沥青所具备的聚合物独有特性以及对骨料的粘合力，减小其对温度的敏感性。SBS改性沥青是一个沥青与SBS改性剂混合的过程。下图图3为本单位SBS改性沥青加工工艺流程图(胶体磨和剪切法)。
3.1基质沥青加热升温阶段控制
按照相关的研究显示，沥青改性效果与沥青温度有着重要关系。基质沥青在进行改性时需要加热，使其保持在170-180oC之间的温度，以达到所需温度确保SBS改性剂与基质沥青能够很好混融，提升改性效果。
3.2初步融胀阶段
改性设备能够每批次生产改性沥青20吨，在加工过程中需要严格控制其配比，对改性剂以及沥青质量进行明确确定，以此为依据，分别设定基质沥青流量计和改性剂称重仪；在设备启动以后，在PLC程序控制下能够自动完成沥青的定量罐装作业，然后把这些基质沥青泵入改性设备预混罐A中，再把SBS加入到计量料斗中并送到A罐，均匀对其进行搅拌，使得二者混融，该过程也称为SBS软化过程。
3.3强烈分散阶段
在初步融胀以后，就到了SBS改性剂强烈分散阶段。在PLC程序控制下，混合物流经胶体磨循环炼磨，在胶体磨刀盘狭小间隙中被强烈剪切，最后以比较小的数量级均匀分布在沥青中，该环节是一个关键环节，胶体磨的间隙与性能均匀度对改性沥青的性能指标产生重大影响。
3.4充分发育阶段
在改性沥青以混合物送入预混罐B罐，在进行搅拌以后在预混罐B中加入稳定剂，再使用泵把改性沥青转移到孕育罐中，以完成后续发育，并保持170-180oC的温度，一般控制在2.5-3小时，在此过程中要不断搅拌，以避免出现离析问题。在该过程中，要保障其混合物构成空间网状结构。发育结束后，再使用泵将其送到170-180oC温度的成品罐持续搅拌以到出库。
4、SBS改性沥青质量影响因素
从SBS改性沥青的生产环节可以得知，原材料特性、加工工艺等等是影响其性能的关键因素，各种因素之间互相联系制约，但是施工现场环境比较复杂，因此必须要合理地控制其各种因素，从而确保改性效果。
4.1沥青化学成分对改性沥青体系的影响
改性沥青的性质与其混合物构成有着极大的联系，沥青内部所含有的溶胀聚合物分量是影响改性效果的关键，依据其改性目的差异来选择不同的改性剂以及聚合物的组分比例。SBS改性沥青体系中，SBS和沥青质的相容性差，与芳香分、胶质的相容性好，所以应尽量选用沥青质含量比较低，芳香分、胶质含量相对较高的基质沥青。通常沥青I-B级可选用100号沥青，I-C级选用90号沥青，I-D级选用90号或70号沥青。
4.2沥青组成与SBS体系
如图4，沥青饱和油分在8%-12%，芳香油分及树脂含量在85%-89%时，沥青质含量在1%-5%时，沥青与SBS改性剂与沥青具有比较好的相容性，改性效果就比较可观。
4.4加工工艺对改性沥青质量影响
在基质沥青中改性剂以一定状态存在，以充分表现其改性作用，而想要达到此状态就需要应用一定的加工工艺，工艺也是对改性效果影响较大的因素，其通常体现在下面几点：
（1）改性剂所能达到的细度。同一种基质沥青，如果SBS改性剂量一定，SBS被磨细程度影响了其分散均匀度，从而决定改性沥青质量。SBS改性剂需要达到绝对细度才能够很好地与沥青相容，突出改性效果。然而当前对于细度还没有定量研究，唯一能够确定的是细度越小，效果就越好。由于SBS颗粒融胀以后分子团之间存在较大的剪切作用，很容易断裂产生小分子链，从而与SBS分子双键产生聚合反应，从而增大粘度。但是SBS分子链变短，其拉伸性能与延度就会下降；如果SBS颗粒太大，难以与沥青进行融合，无法发挥其改性效果。因此，需要凭借经验与试验来对SBS细度和间隙进行控制，使得其满足工艺要求。改性剂细度以及分散均匀度与研磨程度具有重大关系，在生产中需要综合考虑。
(2)沥青改性中要控制温度。在温度控制方面一般包括对设备温度控制、基质沥青温度、成品改性温度控制等。在这些温度中基质沥青温度是最为关键的，由于基质沥青温度越高就越容易被混融研磨，从而均匀分布在沥青中，以提升沥青加工效率，但过高的温度会使基质沥青老化，从而影响其沥青质量。一般情况下，设备加工达到工艺温度要求，同时SBS溶解温度也满足之后，需要适当的降低基质沥青温度。
(3)成品改性沥青储存。如果SBS与沥青相容性不好就容易出现离析问题，不利于沥青质量的稳定和储存。因此，现今应用最为普遍的是热储存并不断搅拌的方法，使得SBS能够在沥青中均匀分散。在将适量稳定剂加入沥青中，能够有效地防止其离析问题出现，同时尽量当天加工当天使用，尽可能地减少储存时间。
5、结论
(1)沥青和聚合物的组成对改性沥青性能具有关键影响。SBS与基质沥青的配比与互溶性对改性沥青效果影响较大，通常相溶性越好，其改性效果就越佳。
(2)对于同一种基质沥青，同时SBS改性剂量也一定，SBS研磨程度以及其在沥青中分散均匀度对改性沥青品质具有决定性作用。
(3)应用高速剪切设备，在一定搅拌时间内可以适当地延长其搅拌时间并对其温度进行控制，使得其能够更加均匀地在沥青中分布，提升其改性效果。
(4)使用热储存并不断地进行搅拌，SBS能够均匀地分散在沥青中，同时加入一定量的化学稳定剂也能够很好地防止沥青出现离析的不良问题，提升其品质。
参考文献
[1]薛永兵.聚合物用作道路沥青改性剂[J].公路,2001,(11):120-123.
[2]肖焕敏.赵国卿.改性沥青的技术进展及应用[J].河南化工,2002,(10):46-47.
[3]杨京伟.SBS改性道路沥青[J].北京化工大学学报,1997,(4):38-44.
[4]江建坤.SBS改性沥青工艺及机理分析[J].浙江交通职业技术学院学报,2003,(2):15-19.