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SBS改性彭州石化沥青防水卷材的研制与应用■成都工业学院，吴菊珍、成和平

彭州石化沥青与SBS改性剂相容性和配伍性差，若采用常规改性方法，制成的防水卷材性脆、耐老化性差。通过调整彭州石化沥青组成、SBS类型和加入量，加入稳定剂、抗老化剂等方法，研制开发“化学复合法”改性工艺，使SBS改性彭州沥青防水卷材达到GB—《弹性体改性沥青防水卷材》标准的要求。 　　沥青；SBS改性剂；防水卷材；化学复合法

前言：

彭州石化公司副产品石油沥青(以下简称彭州沥青)目前年产16万t，随着产能增加，产量将逐步增大。由于彭州石化项目的前期产业链规划中，沥青产品的用途主要是作为道路铺设沥青，成本高、附加值低，未能很好地发挥经济价值。为此，针对彭州沥青的性能参数特征开展改性研究，立足于本土化消耗产业链末端产品，提高产品的附加值，降低运输成本和各环节的环境污染，迫在眉睫。

四川省某防水公司生产的防水卷材，一直以来使用的原材料沥青主要来自西安石化，该原料产品质量稳定，但价格高、路途远、成本高。而使用彭州沥青可以就地取材，运输成本低。但彭州沥青芳烃、胶质和硫含量少，生产初期性能不稳定，存在着以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)为改性剂的弹性体与沥青相容性和配伍性差，制成的防水卷材性脆、耐老化性差等问题。如果采用普通常规改性方法，不能生产出合格的改性沥青防水卷材。一、SBS改性彭州沥青防水卷材的研制

通过调整彭州沥青组成、SBS用量，选择合适的SBS类型，加入稳定剂、抗老化剂等方法，研制开发“化学复合法”改性工艺，克服了SBS改性彭州沥青防水卷材的性脆、耐老化性不好等缺陷，解决了SBS改性与彭州沥青相容性和配伍性差的问题，使SBS改性彭州沥青防水卷材产品质量符合GB—《弹性体改性沥青防水卷材》标准要求。

1.1调整彭州沥青组成，提高与SBS改性剂相容性和配伍性在SBS改性沥青体系中，由于改性剂SBS与彭州沥青的组成结构不同，分子质量差异较大，二者相混难以形成稳定的体系，在热储存过程中易发生两相分离的现象。沥青是由复杂的高分子碳氢化合物及其氧、氮、硫的衍生物组成的混合物，主要由沥青质、饱和份、芳香份、胶质四组分组成。沥青的不同组成比例会影响改性沥青的生产工艺和产品性质，并影响沥青与不同类型SBS的结合状态。

按照相似相容原理，彭州沥青芳香份含量是影响改性效果的重要因素，而胶质含量对改性沥青效果也有较大影响，芳香份和胶质的总含量直接影响到产品的改性效果。彭州沥青中芳香份及胶质含量偏低，沥青质含量高，与SBS分子难以形成稳定的胶溶体系，因此，必须对彭州沥青的化学组成进行调整。加入富含芳烃的胶溶剂，增加芳香份含量，降低沥青质含量，增强与SBS分子的相容性和配伍性，使SBS分子能够均匀稳定地分散到基质沥青中，最终符合JC/T—《弹性体改性沥青》的指标要求。

改性剂SBS与沥青的相容性，可以通过离析稳定性试验进行验证。离析软化点相差越大，相容性越差。表1是以6%SBS加入量对调配沥青原料进行改性，然后进行离析稳定性试验，结果见表1。

从表1可以明显看出，1#、2#、3#调配沥青中芳香份含量少，饱和份含量高，与SBS的相容性差，不易制得稳定的改性沥青。4#、5#芳香份含量增加，饱和份含量减少，调配的沥青和SBS的相容性好，制备所得SBS改性沥青的稳定性好。这是由于芳香份能够促进SBS在沥青中的溶胀，有利于SBS在沥青中的均匀分散。

l.2进一步优化SBS改性剂类型和计量配比

SBS按结构可分为星型和线型，星型结构SBS具有更多的化学交联点，分子间的相互作用力大，因而对基质沥青的软化点提高幅度较大，改性沥青具有较好的高温性能和强度。

SBS的嵌段比S/B对改性沥青的性能也有一定影响，当分子链中PS段比例增大时，SBS的拉伸强度增大，变形性能及伸长率下降，其改性沥青黏度大，具有较好的耐高温性能，但柔性较差；PB段含量增加，则改性沥青的高温性能不佳，但延度往往较大，低温性能好。选择嵌段比为30/70的SBS改性效果优于嵌段比为40/60的SBS。

与同一类型SBS改性剂相容性越好的基质沥青其改性效果越好。

综合考虑改性沥青产品性质及生产成本，SBS改性剂的加入量(质量)达到6%时，沥青基体内部形成网络结构，其软化点上升、延度增大、高温稳定性明显提高，较大幅度提高了防水卷材的耐热度和力学性能。SBS改性剂加入量对改性沥青性能的影响见表2(采用表1中4#沥青)。由表2可知：

1)加入改性剂SBS后的沥青软化点升高，针入度降低，PI值增大，说明改性后沥青的感温性能都有所改善，只是改善的程度随改性剂加入量的不同而有所差异。

2)随着SBS用量的增加，改性沥青的低温延度增大，SBS的加入对沥青的低温延度有很好的改善。当SBS加入量小于4%时，改性沥青延度上升缓慢；当SBS加入量达到4%以上时，改性沥青延度显著提高，到用量达到6%时，延度较高。考虑成本因素，在改性沥青的低温延度及其它性能满足条件下，SBS加入量一般控制在6%左右即可。

1.3优化沥青改性复合助剂

由于单一改性剂改性沥青普遍存在问题，为此采用了复合改性沥青技术，针对某项不足添加可以改善这项性能的改性剂进行复合改性，以取长补短。物理方法难以形成稳定的相容体系，采用加入复合助剂使沥青发生化学交联的“化学复合法”改性工艺，可以形成稳定的相容体系，提高改性沥青耐高温和抗老化性能。

与稳定剂反应：加入的稳定剂是含硫交联剂，通过向SBS改性沥青中添加单质硫、聚硫或者含硫的交联剂，使之发生交联反应，体系不容易发生离析现象，提高了沥青的高低温性能、弹性，而且还保持了良好的塑性。

与其它助剂的反应：加入活化剂使SBS分子链之间形成空间网络结构，增强体系稳定性，提高SBS改性沥青的粘弹性。

由于沥青中含有碱性基团，酸化反应可以应用到改性沥青中，SBS改性沥青生产时加入磷酸等无机酸，在改善沥青存储稳定性方面取得较好的效果，也可通过添加多聚磷酸，提高改性沥青的高温储存稳定性和抗永久变形能力。

为了提高稳定性和耐老化性能，体系添加了无机稳定剂氧化锌。

通过加入自主开发的沥青改性复合助剂，采用“化学复合法”改性工艺，可改善防水卷材的使用效果和寿命，及其耐老化性能。

1.4调整反应操作工艺参数

影响改性沥青性质的工艺因素有很多，除了改性剂种类和用量外，还与发育温度、发育时间、反应温度、反应时间等加工工艺有关。需要反复试验和验证工艺方案和工艺流程，优化确定改性沥青的生产工艺条件。二、SBS改性彭州石化沥青防水卷材应用

SBS改性彭州石化沥青防水卷材生产技术可以推广应用于低档防水卷材生产厂家，通过技术转让和推广，指导相关企业开展技术改造及产品更新换代。该技术还可进一步扩大服务领域，针对各类建材厂、橡胶厂、建筑公司、防水工程公司以及有关企业改产或转让项目。该产品可广泛应用于工业和民用建筑的屋面、地下室、卫生间、要回填土的墙体外墙等防水工程以及屋顶花园、道路、桥梁、隧道、停车场、游泳池等工程的防水防潮，应用前景广阔。

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