摘 要：

为了探究塑料润滑剂对 SBS 改性机理研究，选择三种不同处理方式的乙撑双硬脂酸酰胺 APL/APE/APR 与 SBS共混制备复合改性沥青。本文通过对四种改性沥青样品的相容性及官能团的分布进行分析，发现四种沥青在离析实验中的软化点差都在 2℃以下，塑料润滑剂对 SBS 改性沥青的热贮存稳定性没有明显影响；通过 DSC 分析发现，APL 和APE 可以提高 SBS 改性沥青吸热峰和放热峰温度，使其高温性能和粘弹区间范围得到提高；通过 IR 分析，发现添加APL、APE 后，SBS 改性沥青中的官能团类型增多，且具有独特的键和官能团，导致其粘性成分下降，因此 SBS 改性沥青的高温特性得到明显改善，将 APR 添加到 SBS 改性沥青中，会形成独特的 C=O 键，使其具有更多粘结，从而改善其低温性能。

关键词: 塑料润滑剂；SBS 改性沥青；改性机理

利用高分子量的热塑性高分子材料对道路沥青进行处理后，能够显著提高其抗车辙、低温开裂、抗疲劳等性能沥青网sinoasphalt.com。SBS 和 SBR 等高分子改性剂在我国已得到广泛应用，而 SBS 高分子聚合物的应用最为普遍 [1]。SBS 对基质沥青进行聚合物改性，SBS 改性沥青作为一种多相化合物，它的相容是一种特殊的过程相容性，可以在很长一段时间内保持稳定，不会发生明显的相分离，从而使得到的混合物能够具有预期的性能 [2]。但 SBS 改性剂与基质沥青的物理性能差异很大，导致 SBS 改性沥青相容性差、分散不均匀、存储性差，对其加工存储、路用性能及应用范围有很大限制。

为了提高 SBS 改性沥青的各项性能，使其表现更好或符合一定的需求，本文选择 3 种方法合成的乙撑双硬脂酸酰胺，并与 SBS 改性沥青进行复合处理 [3]。首先通过离析法评估复合材料的耐久性，并从宏观上反映其相容性；然后借助差示扫描量热法（DSC），对复合改性沥青进行热力学分析，评价其温度稳定性；最后借助红外光谱仪（IR），从微观层面研究复合改性沥青内部官能团的分布情况 [4]，借助化学官能团分析揭示 SBS 改性剂混合塑料润滑剂后沥青的复合改性机理 [5-6]。本研究可为低生热沥青等相关研究提供参考。

 1 试验材料

1.1 基质沥青

基质沥青选用 SK70# 沥青，其常规指标见表 1。

1.2 塑料润滑剂

塑胶润滑剂分为 APL、APE、APR 三种，均为无色、无味的粉末，APL 和 APR 是自行开发的塑料润滑剂，APE 中含有更多的乙撑双硬胺脂酸酰胺，APL 是通过对APE 进行羟基修饰，使其具有更多的羟基脂肪酸酰胺，APR 则是由 APE 经脱氨后所产生的高级脂肪醇乙撑双硬脂酸酰胺。

1.3 制备塑料润滑剂与 SBS 复合改性沥青

首先将基质沥青加热至 160℃，使其具有较好的流动性，再向里面添加橡胶油，搅拌均匀，然后将剪切速度提高到 2000 转 / 分，在剪切时添加 SBS 改性剂和 APL/APE/APR；随后将其加热到 175℃，并在 3500转 / 分的剪切速度下进行 30 分钟剪切；将温度控制在175℃，调整到搅拌状态，添加稳定剂，再以 400 转 /分的速度进行搅拌，搅拌时间 1 小时。

通 过 实 验 室 试 验， 得 出 APL/APE/APR 的 最 佳 掺入量为 1.5%，以达到性能与经济性的要求。SBS 的改性剂用量为 3.5%。以上所述的材料都是以沥青质量为标准。下文中 SBS 代表 SBS 改性沥青，SBS+APL 代表APL/SBS 复合改性沥青，SBS+APE 代表 APE/SBS 复合改性沥青，SBS+APR 代表 APL/SBS 复合改性沥青。

2 结果与讨论

2.1 热存储稳定性研究

对 4 种沥青试样进行离析实验，试验结果如表 2 所示。

由表 2 可知，SBS 改性沥青下段部分样品的软化点大于上段部分，而添加塑料润滑剂 APL/APE/APR 后，其软化点均为下段部分小于上段部分，且均大于 SBS 改性沥青，但 4 种试样的软化点差都在 2 以下，满足技术规范要求；SBS+APL 在四种试样中表现出最大的复数模量和车辙因子，其相位角度最小，而且都是上部比下部高；SBS+APE 复数模量和车辙因子比 SBS+APL 低，但上部比下部小，相位角度稍大，仍然是下部比上段大，而 SBS+APR 和 SBS 在各方面的性能差异很小，其中复数模量和车辙因子都是下段比上段大，而相位角下段小。总的来说，加入三种塑料润滑剂后，SBS 改性沥青的热存储稳定性没有受到明显的影响。

2.2 差示扫描量热仪法

利用差示扫描量热仪（DSC）对 4 种不同类型的沥青进行了热力学分析，并对其进行了热力相容性试验。DSC 实验的主要参数设置：加热速度为 10℃ / 分钟，在 -40~180℃的范围内，N2 作为保护性气体，在实验中首先进行吸热和放热，即先由 -40℃上升到 180℃，然后再由 180℃下降到 -40℃。图 1 显示 4 种不同的沥青试样的差示扫描图。

从图 1 可以看出，4 种不同的沥青试样在吸放热阶 段 的 热 流 值 随 温 度 的 变 化 规 律 相 同，SBS+APL 和SBS+APE 两种沥青在不同的温度条件下，会出现放热峰和吸热峰。图 1(a) 显示 4 种不同的沥青试样的热吸收曲线，发现在吸热阶段，4 种试样的热流值在初始阶段表现为先降后升、后逐渐下降，当温度升高时，SBS 和SBS+APR 会最先出现下一次热流值的拐点，并且在整个吸热过程中出现多个拐点，SBS+APL 也有几个拐点，但 SBS+APE 只有一个拐点，而且在高温地区表现出明显的转变。图 1(b) 显示放热过程中的差示扫描图，4 种沥青试样的热流量都呈现由急剧下降、升高、下降、逐渐升高、逐渐下降、逐渐下降的趋势。结果表明，APL和 APE 可以提高 SBS 改性沥青吸热峰和放热峰温度，APL 对 SBS 改性沥青的热性能有较好的改善作用。

2.3 红外光谱试验方法

对 4 种改性沥青样品进行 IR 试验，在图 2 中显示IR 光谱，并且在表 3 中总结主要的官能团。

从图 2 可以看出，4 种不同的沥青试样，其 IR 谱曲线大致相同，但在一些特定的波数处差别较大，从表 3 可以看出，4 种不同的沥青试样的 IR 吸收峰值分别 在 3300cm-1、1745cm-1、1635cm-1 和 1540cm-1 这4 处存在较大差异，SBS 改性沥青在这 4 个波数处未出 现 吸 收 峰， 而 SBS+APL 在 3300cm-1、1635cm-1 和1540cm-1 波段处出现峰值，SBS+APE 在 3300cm-1 和1635cm-1 波段处出现峰值，SBS+APR 仅在 1745cm-1处有峰值出现。结果表明：APR/SBS 复合改性沥青中未含有 N 的键和官能团键位，这也是 APR/SBS 复合改性沥青高温性能未得到改善的主要因素；APL/SBS 复合改性沥青含有 N-H 键，提高了聚合物的内聚力，因此其高温性能要好于 APE/SBS 复合改性沥青。

 3 结论

（1）离析试验结果表明，发现四种沥青在离析实验中的软化点差都在 2℃以下，塑料润滑剂未对 SBS 改性沥青的热贮存稳定性产生明显的影响。

（2）通过 DSC 分析发现，APL 和 APE 可以提高SBS 改性沥青吸热峰和放热峰温度，使其高温性能和粘弹区间范围得到提高。

（3）通过 IR 分析，发现添加 APL、APE 后，SBS改性沥青中的官能团类型增多，改善了 SBS 改性沥青的高温特性，将 APR 添加到 SBS 改性沥青中，会形成独特的 C=O 键，从而改善其低温性能。

参考文献：

[1]周志刚 , 陈功鸿 , 张红波 , 等 . 胶粉 / 高黏剂复合改性SBS 沥青的性能与改性机理 [J]. 长沙理工大学学报 ( 自然科学版 ),2020,17(02):1-9.

[2] 王立志 , 常志慧 , 郑广顺 , 等 . 低阻尼改性沥青流变性能与微观结构研究 [J]. 山东建筑大学学报 ,2019,34(03):1-8.

[3] 常志慧 . 低生热复合改性沥青流变行为及疲劳特性研究 [D]. 山东建筑大学 .

[4] 杨喜英 . 基于红外光谱技术测定 SBS 聚合物改性沥青热储存稳定性的方法 [J]. 北方交通 ,2020(07):53-55+58.

[5] 杨三强 , 刘璐 , 苏胜昔 , 等 . 聚合物高粘改性沥青改性机理与性能试验研究 [J/OL]. 公路工程 :1-10[2022-05-12].

[6] 董泽蛟 , 周涛 , 栾海 , 等 .SBS/ 橡胶粉复合改性 SH 型混合生物沥青工艺及机理 [J]. 中国公路学报 ,2019,32(04):215-22.

本文首发于《中国水运》。原创作者：曲恒辉 1，李军 2，冯美军 1，李孟 1，田冬军 1，朱辉 1，1. 山东高速材料技术开发集团有限公司，山东 济南 250014；2. 山东建筑大学交通工程学院，山东 济南 250101。