浅谈改性沥青生产工艺

我国国民经济高速发展带来了公路交通量迅速增长、车辆大型化和繁重的道路运输。尽管许多公路沥青路面使用了符合要求的重交通道路沥青或进口沥青，仍不能满足需要，沥青路面的车辙、开裂、脆性坑槽等病害十分严重。就沥青而言，影响沥青路面使用性能的因素有沥青混合料的沥青用量、接触面沥青膜厚薄、沥青层厚度、沥青流遍特性、沥青的油源及沥青标号、感温性、感时性、沥青老化性、沥青化学组分以及沥青与石料的粘附性、粘度等。为全面提高沥青的录用性能、改善沥青混合料，采用改性沥青是有效的措施之一。本文即从SBS改性沥青的改性原理入手，对其生产工艺的相关问题作简要的阐述。

1 改性沥青相溶性机理

改性沥青是由高分子聚合物改性剂作为分散相，用物理的方法以一定的粒径均匀地分散到粒径连续相重新构成的体系。聚合物之间存在部分的吸附，极易发生两相之间的离析。相溶性好是指作为分散相的聚合物以一定的径粒，均匀分布在沥青相，改性效果显著。所以，SBS改性沥青的生产问题就是沥青与SBS的相溶性问题。如果两者的相融性不好，则沥青会发生离析，使改性沥青的技术指标受到很大的影响。

2 生产改性沥青的原料

生产改性沥青的原料包括基质沥青、SBS改性剂和稳定剂等。

2.1 基质沥青的选择

SBS改性沥青是在基质沥青中掺加少量的热塑性橡胶，通过 一定的工艺加工而成，改性沥青的性质与基质沥青密切相关。因此要生产符合规范要求的改性沥青，选择基质沥青是关键。

2.1.1 基质沥青与改性剂SBS的相配性

石油沥青的组成和性质差异，归根到底是由原油的组成和性质差异。研究表明，沥青是复杂的混合物，在环境温度时呈现弹性型。优质沥青由于其含有适宜的饱和烃、芳香烃、胶质、沥青质组成比例，掺入改性剂时由于足够的软相沥青质、芳香族溶解，形成沥青/体系均匀结构的混合物。但是机制沥青的三大指标并不能完全反映沥青功能的组分性质。因此我们在生产中采用 试验用高速剪切机，对机制沥青取样改性，考察不同改性剂品种，最终选定合适的配方及工艺。

2.1.2 选用合适的机制沥青标号

改性沥青的等级是按25℃针入度来区分的。一般来说，基质沥青用通常工艺手段改性后其针入度要下降20-25。如70号重交沥青改性后针入度一般在45-50左右，只能符合I-D级要求。所以，加工I-D级一般选用70号沥青，I-C级一般选用90号沥青，I- B级一般选用110号沥青。

2.1.3 基质沥青要符合重交沥青的技术标准要求

目前的路用沥青有普通道路沥青和重交通沥青。通过两者的性能对比发现，重交沥青强调了15℃延度及含蜡量的要求。SBS 改性沥青的突出优点就是低温延伸性能的大幅度提高，因而对基质沥青的低温延度也有较高要求。同时，基质沥青中含蜡量的高低，与改性沥青的感温性能相溶性也有直接关系。即含蜡量高时基质沥青与SBS的相溶性差，改性效果不理想，其感温性能指标PI值也越小。因此在《公路改性沥青路面施工技术规范》 (JTJ036-98)中明确规定了加工改性沥青的基质沥青必须符合重交沥青的要求。

2.2 SBS改性剂

SBS改性剂兼有橡胶和塑料两种性能，常温下具有橡胶的弹性，高温下能象热塑料般熔融流动成为可塑性材料，因而称热塑弹性体。SBS改性剂在改性沥青生产中的应用效果最理想，其主要特点是:

1)改变了沥青流变学性质，粘弹性和延性提高，路面的抗冲击能力、抗开裂能力、耐磨耗能力都大大增加，可延长沥青路面的使用寿命;

2)增大了沥青的粘附性和粘韧度，提高了沥青与沙石料的结合力，改善了沥青混合料的强度和防水能力，增强了沥青路面的耐久性;

3)降低了沥青的温度敏感性，使沥青的针入度和软化点下降、弹塑范围扩大，耐流动变形性能力得到改善，使沥青路面平坦性能和抗车辙性能得到提高，使行车速度提高，路面维护减少。

根据苯乙烯和丁二烯所含比例的不同和分子结构的差异， SBS改性剂分为线型结构和星型结构两种。实验表明，星型SBS 改性剂效果最好。但在加工性能方面，线型的要比星型的加工容易得多。在生产过程中应根据基质沥青、加工工艺选择合适的SBS改性剂。我单位经过实验，根据胶体磨的研磨效果结合自己的生产工艺，选用岳阳石化巴陵牌SBS791和SBS898型混合料，改性效果显著。

2.3 稳定剂的选用

改性沥青生产方式有现场加工和成品生产两种工艺。现场加工一般是改性沥青设备与拌和楼配合使用，生产出的改性沥青在储存罐中稍作保温存放即输入拌和楼。这种工艺不需要加入稳定剂，只要保温搅拌即可。而成品生产改性沥青的存储、运输，放置时间长，由于沥青中含有较多的极性化合物，而SBS改性剂是属于非极性化合物，粘度大，易集中在上部，因此沥青则容易沉在下部，即产生离析现象。这种不稳定性对生产成品SBS改性沥青的存储是不利的，尤其在长途运输时更不容易解决。加入稳定剂可以降低沥青相与SBS相之间的界面能，SBS相的分散， 强化了两相间的粘和。同样，稳定剂的选用也需要根据沥青型号来选择;在生产前必须进行实验，选用合适的稳定剂。

3 设备的选用

确定SBS改性沥青生产设备及参数选择的依据，是设备的设计生产能力，而设计生产能力 要依托成套设备中主导设备的设计生产能力，然后以此为基础来 匹配其他设备。

在SBS改性沥青成套设备中，研磨机是核心设备，而溶胀反应釜则是主导设备。其他设备以此为依据进行匹配。我公司引进法国埃尔蒙特改性沥青生产设备，其研磨机为德国SIEFER生产的TRIG O NAL胶体磨，三个容积为4.5T的反应釜，生产能力为 10-12T/h。

需要指出的是，研磨机是整个工艺流程中最关键的设备，目前用于SBS改性沥青生产的研磨机和高速剪切磨机，无论那种类型，均要确保混合料的研磨质量，磨盘之间的间隙必须调准确。间隙过大，SBS混合料粒径不够小，SBS与沥青混合不充分、不均匀，从而影响质量；间隙过小(1mm以下)，强力的摩擦力 会使SBS改性沥青的温度上升，有可能使沥青老化。此外，齿面间隙的大小还会影响研磨机进出口压差、电能消耗等。

4 温度控制

在改性沥青生产工艺中，除原料、设备外，最重要的是温度控制。SBS改性剂的熔点在180℃左右，基质沥青的加热温度越高，SBS改性剂越容易被溶化、并能加快沥青的溶解速度。但是，沥青的温度过高，沥青容易老化;SBS改性剂会被氧化、焦 化、分解、降解，造成使用性能下降。所以基质沥青的温度应控制在165℃-180℃之间。另外，改性沥青存储时的温度也要重视。使用表明，SBS改性沥青长时间的在高温条件下存储时使用性能会有所下降，在150℃-160℃存储时，其各项指标变化不大。

5 成品改性沥青的存储

成品改性沥青存储的优点在于，一可以随时监测，检查质量，保证使用性能；二供应及时。要做到及时供应，除了生产能力的保障外还要配备存储设备——存储罐。存储罐有立式和卧式两 种。改性沥青在存储罐中需要搅拌或循环，因为改性沥青中含有 较多的极性化合物，而SBS改性剂属于非极性化合物且粘度较 大，易聚集在上部，沥青容易沉积在下部，产生离析现象。

如前所述，SBS改性沥青的存储温度也需要严格控制。供应 紧张时存储温度可设定165℃-170℃之间，在SBS改性沥青进 出存储罐时各搅拌或循环一定时间；如存储时间较长，存储温度可设定到150℃-160℃之间，每天搅拌或循环一定时间。存储罐内的SBS改性沥青的搅拌或循环也不宜太频繁，因为:(1)由于受热使沥青中的轻质油分不断挥发，使沥青变硬变脆，降低黏结性；(2)沥青过多地与空气接触，会发生一定程度的老化；(3)沥青在管道内不断运行并由储存罐顶处洒落到罐内时，沥青的表面积增大，将增加沥青的氧化反应。 (4)频繁搅拌或循环还会降低沥青温度，沥青温度反复地升高、降低，既加大成本又容易使沥青老化。

5 结束语

SBS改性沥青可以全面提高沥青路面的高温抗车辙性能、低 温抗裂性能、水稳性能、耐疲劳性能、抗老化性能、表面服务性能和行车舒适性能。

在SBS改性沥青的生产过程中，必须考虑原料、设备、温 度、存储等多方面因素，只有实时控制，才能既保证质量又降低成本。

事实业已证明：推广应用改性沥青修筑沥青混合料路面，已成为我国公路建设的迫切需要;改性沥青的用途及市场前景看好。