高低温复合工艺制备丁苯胶乳的研究

摘要

现阶段，高等级公路、机场、桥梁等建设越来越倾向采用沥青路面，但由于基质沥青仍存在温度敏感性高、不耐老化、耐高温及低温性能差等缺点，导致路面材料使用不理想，在设计使用年限内就出现了破损、开裂、车辙等现象，普通沥青开始无法达到使用要求。因此，需要对沥青进行改性，优化性能。最常用的改性材料为聚合物类，能够赋予沥青更好的延伸性及耐高温性能。其中，丁苯胶乳生产工艺简单，工业化程度高，改性效果好，被广泛应用于沥青改性。
　　通过对聚合工艺的探索，利用实验室小试装置通过乳液聚合合成了高温丁苯胶乳和低温丁苯胶乳，并用于改性沥青性能测试。实验结果表明:改变胶乳合成方式影响改性沥青的性能，高温法合成丁苯胶乳提高沥青软化点较多，低温法合成胶乳改善沥青延度明显。将两种胶乳复配使用，随不同胶乳掺入量的改变，对沥青改性性能的影响不同。
　　通过高-低温两段法复合工艺合成丁苯胶乳，优化后基本条件及配方为:理论固含量60％，St∶Bd=30∶70，低温段反应温度8℃，高温段反应温度45℃，升温时间点8h，反应总时长12h。进行改性沥青性能测试，可同时改善沥青耐热及耐寒能力。并探索了两段法工艺中各个条件对聚合反应转化率及改性沥青性能的影响，主要考察了温度、时间、链转移剂、引发剂等对聚合反应的影响。通过对工艺条件的优化，利用两段法制备工艺合成了高固含量丁苯胶乳，残余单体脱除后，不经后期浓缩，固含量达到54％。
　　对胶乳各方面的指标在改性沥青中的影响进行了考察，主要讨论了结合苯乙烯含量和凝胶含量的影响。实验结果显示，提高胶乳凝胶含量及结合苯乙烯含量均可提高改性沥青软化点，改善沥青耐高温性能。当胶乳添加量占沥青质量3％时，90#沥青软化点提升到52.2℃，5℃延度大于150cm，且具有很好的强度。性能接近国外进口产品，可用于工业化生产。

目录

声明

摘要

引言

1 文献综述

1．1 课题研究的目的及意义

1．1．1 国内外公路建设与发展

1．1．2 我国高速公路养护状况

1．1．3 研究意义

1．2 改性乳化沥青概述

1．2．1 改性乳化沥青简介及分类

1．2．2 改性乳化沥青制备工艺

1．2．3 改性乳化沥青稳定机理

1．2．4 沥青改性材料

1．3 改性沥青用丁苯胶乳研究

1．3．1 丁苯胶乳组成

1．3．2 高温法合成丁苯胶乳及应用

1．3．3 低温法合成丁苯胶乳及应用

1．4 丁苯胶乳改性乳化沥青性能评定方法

2 高低温复合工艺初探

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料及精制

2．2．2 实验仪器及设备

2．2．3 丁苯胶乳的合成

2．2．4 丁苯胶乳相关测试

2．2．5 目标胶乳分析

2．3 结果与讨论

2．3．1 低温丁苯胶乳合成

2．3．2 高温丁苯胶乳合成

2．3．3 高-低温胶乳复配

2．3．4 胶乳分析及相关测试

2．4 本章小结

3 两段法复合制备高固含量丁苯胶乳研究

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料及仪器

3．2．2 两段法胶乳合成

3．2．3 高固含量胶乳合成

3．3 结果与讨论

3．3．1 温度的影响

3．3．2 时间的影响

3．3．3 链转移剂的影响

3．3．4 引发剂的影响

3．3．5 其它因素的影响

3．4 本章小结

4 丁苯胶乳改性乳化沥青性能测试及分析

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 改性乳化沥青的原材料

4．2．2 实验仪器与制备方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 基质沥青型号对改性沥青性能的影响

4．3．2 结合苯乙烯含量对改性沥青性能的影响

4．3．3 凝胶含量对改性沥青性能的影响

4．3．4 两段法合成胶乳改性沥青性能探究

4．4 本章小结

结论

参考文献

致谢