發(fā)布時(shí)間：2020-09-21 08:00

　　 本論文主要研究了無機(jī)粒子對(duì)SBS改性瀝青體系的微觀結(jié)構(gòu)及性能的影響。由于SBS與瀝青之間存在熱力學(xué)不相容性,因此二者混合后容易發(fā)生相分離,得到兩相結(jié)構(gòu)。當(dāng)向?yàn)r青/SBS體系中加入納米二氧化硅(SiO_2)粒子時(shí),粒子的表面親疏水性、含量及其在瀝青中的分布都將影響共混體系的微觀結(jié)構(gòu),從而使得與瀝青材料抗車轍性能緊密相關(guān)的流變行為發(fā)生變化。流變結(jié)果表明,當(dāng)SiO_2的添加量相同時(shí),疏水性SiO_2比親水性SiO_2改性瀝青的復(fù)合模量更高,相位角更低,即抗車轍性更好,這可能與瀝青本身也為疏水性材料有關(guān)。通過SEM對(duì)SBS改性瀝青表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)疏水性SiO_2的加入會(huì)減小體系中的“蜂狀結(jié)構(gòu)”尺寸,這暗示著瀝青與疏水性SiO_2之間可能存在選擇性吸附作用。當(dāng)SiO_2表面性質(zhì)相同時(shí),瀝青/SBS體系的流變性能對(duì)SiO_2的添加量有一定的依賴性,但并未呈現(xiàn)單調(diào)變化的趨勢(shì),當(dāng)SiO_2含量超過某個(gè)臨界值時(shí),由于納米填料本身存在團(tuán)聚現(xiàn)象,繼續(xù)增大SiO_2含量反而會(huì)降低其抗車轍性能。光學(xué)顯微鏡結(jié)果表明,瀝青/SBS體系具有典型的海-島結(jié)構(gòu),SiO_2納米粒子的加入并未改變相分離結(jié)構(gòu)類型,但對(duì)相區(qū)尺度如分散相平均尺寸有一定的影響。利用DSC對(duì)改性瀝青體系進(jìn)行熱分析,發(fā)現(xiàn)SiO_2納米粒子的加入可以改善瀝青/SBS的溫度敏感性。當(dāng)向?yàn)r青/SBS體系中加入玻璃微珠(GB)微填料時(shí),填料粒子的粒徑、含量及其在瀝青中的分布會(huì)對(duì)共混體系的流變行為、相態(tài)結(jié)構(gòu)和微觀“蜂狀結(jié)構(gòu)”產(chǎn)生影響。流變結(jié)果表明,當(dāng)玻璃微珠的含量相同時(shí),瀝青/SBS體系的流變性能對(duì)玻璃微珠的粒徑有一定的依賴性,但并不是呈單調(diào)變化的趨勢(shì),玻璃微珠的粒徑選擇有一個(gè)最優(yōu)值。光學(xué)顯微鏡結(jié)果表明,玻璃微珠的加入未改變?yōu)r青/SBS體系的相分離結(jié)構(gòu),所有體系均保持典型的海-島結(jié)構(gòu),但對(duì)SBS富集相的尺寸有一定的影響。利用Image J分析表明,共混瀝青體系的分散相存在界面面積分?jǐn)?shù)的差異,SBS富集相界面面積分?jǐn)?shù)越小,表明共混體系的相容性越好。通過AFM對(duì)體系的微觀“蜂狀結(jié)構(gòu)”(Catana相)進(jìn)行研究,提出“蜂狀結(jié)構(gòu)”的振幅與波長之比(A_0/?_0)可以有效衡量改性瀝青中添加玻璃微珠的粒徑對(duì)流變性能的影響,A_0/?_0值越低,表明改性瀝青具有越高的剛度,揭示了流變行為和微觀結(jié)構(gòu)的相關(guān)性。
【學(xué)位單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U414
【部分圖文】：

圖 1.1 SBS 物理交聯(lián)可逆示意圖[12]BS 改性瀝青的機(jī)理溫下，當(dāng)基質(zhì)瀝青中引入 SBS 改性劑，SBS 可以自發(fā)在體系中分散瀝青質(zhì)（飽和分、芳香分）會(huì)被 SBS 吸收并產(chǎn)生溶脹。當(dāng)溶脹發(fā)生的比例構(gòu)成發(fā)生改變，溶脹后的 SBS 聯(lián)結(jié)在一起進(jìn)而在瀝青中形成瀝青的性能得到提高。黃衛(wèi)東[14]等研究發(fā)現(xiàn) SBS 和瀝青質(zhì)會(huì)競相吸輕質(zhì)組分來維持體系的穩(wěn)定性，SBS 的溶脹、分散是一個(gè)由快到慢的動(dòng)態(tài)平衡過程。原健安等[15]研究發(fā)現(xiàn)芳香分的含量直接影響 SBS用，當(dāng)芳香分的含量較高時(shí)，SBS 分子結(jié)構(gòu)中的 PS 段的分散更好。海等[16]系統(tǒng)研究了 SBS 在瀝青中的相容性和穩(wěn)定性機(jī)理。相容劑使 PS 微區(qū)，穩(wěn)定劑引發(fā) SBS 交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成。肖鵬等[17]揭示了 S存形態(tài)沒有發(fā)生化學(xué)變化，只是簡單的物理共混。梁乃興等[18]提出發(fā)生分子間作用，SBS 會(huì)吸收瀝青的輕質(zhì)組分，從而改變了瀝青各。

60 70 80 90 1000.11|G*|/sin(delta)temperature (oC)圖 2.3 基質(zhì)瀝青和瀝青/SBS 體系的 SHRP 溫度 改性瀝青的微觀結(jié)構(gòu)分析微觀相結(jié)構(gòu)研究，如圖 2.4 所示（同一樣品不同時(shí)刻的觀察圖，均為 50μm），為瀝青/SBS(100/4)共混體系退火 2h 的光學(xué)顯微液滴主要由 SBS 富集相組成，而暗色相則代表瀝青富集相。

重慶理工大學(xué)碩士學(xué)位論文/SBS 體系的相結(jié)構(gòu)類型，共混體系均形成無網(wǎng)絡(luò)的海-島結(jié)構(gòu)，說明了相結(jié)構(gòu)對(duì)瀝青/SBS/A200 混合材料的流變性能的影響較小。如圖 3.6(d~e)所示，當(dāng) A200 超過 2wt.%時(shí)，大量的黑色聚集體形成，相應(yīng)地削弱了改性瀝青的流變性能，解釋了圖 3.2 以儲(chǔ)能模量 G′、復(fù)合模量 G*、相位角δ 和復(fù)合黏度 *為例，A2 體系流變性能最為優(yōu)異的原因。

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