孟 盈，金燚翥

（哈爾濱電碳廠，哈爾濱 150025）

1 引言

瀝青是由成分復(fù)雜的碳?xì)浠衔锛把?、硫、氮的衍生物組成的混合物。歐洲國(guó)家對(duì)改性瀝青的分析研究始于 20 世紀(jì) 40 年代，中國(guó)對(duì)改性瀝青的研究落后于歐洲國(guó)家且研究較多的為聚合物改性瀝青。改性瀝青是指通過(guò)在基質(zhì)瀝青中加入橡膠、樹(shù)脂等高聚物或者一些填料等添加劑，或通過(guò)對(duì)瀝青輕微氧化加工等方法，從而可以把瀝青或?yàn)r青混合料的性能提高而制備的瀝青結(jié)合料[1]。 目前，有很多種類(lèi)的改性劑應(yīng)用于瀝青的改性設(shè)計(jì)，但通常把改性劑分為三類(lèi)：熱塑型橡膠類(lèi)，橡膠類(lèi)和樹(shù)脂類(lèi)。廣泛應(yīng)用于瀝青中的改性劑有苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）、苯乙烯-丁二烯-橡膠（SBR）和橡膠粉等聚合物。本文將對(duì)它們研究現(xiàn)狀一一概述。

2 現(xiàn)階段改性瀝青的研究現(xiàn)狀

2.1 SBS改性瀝青的研究現(xiàn)狀

熱塑型橡膠類(lèi)：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯（SIS）、苯乙烯-聚乙烯/丁基-聚乙烯（SE/BS）等嵌段共聚物，其中改性劑為SBS最具有代表性。

黃衛(wèi)東[2-3]研究了 SBS 改性瀝青的顯微結(jié)構(gòu)，分析描述了 SBS 在瀝青中的混合流程，瀝青中的SBS 分散與溶脹是一動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程。并指出SBS 改性瀝青在儲(chǔ)存過(guò)程中軟化點(diǎn)可能會(huì)出現(xiàn)不同幅度的降低，改性瀝青會(huì)有離析情況的發(fā)生。孫大權(quán)[4]等分析了 SBS 改性瀝青熱儲(chǔ)存穩(wěn)定性，離析指標(biāo)滿足規(guī)范規(guī)定，實(shí)驗(yàn)表明反應(yīng)性SBS 改性瀝青的熱儲(chǔ)存穩(wěn)定性顯著改善，同時(shí)其他性能也得到改善。王濤[5]等研究發(fā)現(xiàn) SBS 微粒易吸收瀝青組分中的飽和分，SBS 微粒與瀝青并不是完全相容的，飽和分對(duì) SBS的吸附與溶脹是一動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程。李雙福[6]等論述了 SBS改性瀝青的機(jī)理，指出SBS 與瀝青間不存在化學(xué)反應(yīng)，僅僅是簡(jiǎn)單的分子之間的相互作用。

嵌段共聚物 SBS 可改善柔性，增強(qiáng)抵抗永久變形的能力并減小溫度敏感性。它可大幅度改善瀝青的耐高溫和耐低溫能力且所有指標(biāo)較均衡。由于SBS與瀝青并無(wú)發(fā)生顯著的化學(xué)反應(yīng)，只是物理意義上的共融互混。因此SBS 改性瀝青形成的是一個(gè)不斷變化的體系，瀝青中均勻散布的 SBS 會(huì)在停止攪拌時(shí)有從瀝青中析出的趨勢(shì)，從而產(chǎn)生分層的現(xiàn)象。

2.2 SBR改性瀝青研究現(xiàn)狀

橡膠類(lèi)：丁苯橡膠（SBR）、氯丁橡膠（CR）、丁二烯橡膠（BR）等，其中 SBR 應(yīng)用較為廣泛，尤其是它以膠乳的形式應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

SBR改性瀝青與 SBS 改性瀝青類(lèi)似，丁苯橡膠以膠粒形式分散在瀝青中，膠粒會(huì)對(duì)瀝青的組分進(jìn)行有選擇性的吸收，會(huì)在膠粒外表面出現(xiàn)一吸附層，通過(guò)膠粒之間的協(xié)同作用，使共混物在外力作用下不被破壞。 SBR 改性瀝青能夠讓橡膠瀝青的分子量變大，可改善改性瀝青的耐高溫能力；瀝青分子以溶劑的形式出現(xiàn)在橡膠網(wǎng)絡(luò)中，能夠讓瀝青中的油分降低，溫度高時(shí)滑動(dòng)性變緩，能改善其耐高溫能力。同時(shí)SBR 改性瀝青擁有良好的變形能力，使瀝青的黏韌性和韌性都可以得到提高。另外，SBR 改性瀝青的粘度隨溫度的升高會(huì)出現(xiàn)降低的現(xiàn)象，隨摻量的增加會(huì)出現(xiàn)增大的現(xiàn)象，當(dāng)達(dá)到某一高溫條件時(shí)粘度幾乎不變。

2.3 環(huán)氧改性瀝青現(xiàn)狀

樹(shù)脂類(lèi)：包括熱塑性和熱固性樹(shù)脂，常見(jiàn)的樹(shù)脂有乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EVA）、聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚酰胺及環(huán)氧樹(shù)脂（EP）等。其中有代表性的為環(huán)氧瀝青。

環(huán)氧瀝青屬于熱固性聚合物材料，由 A 組分和B 組分構(gòu)成，其中 A 組分為環(huán)氧樹(shù)脂，B 組分為含有固化劑的環(huán)氧瀝青。A、B 組分在特定條件下便開(kāi)始發(fā)生固化反應(yīng)，通常表現(xiàn)為環(huán)氧瀝青的粘度隨溫度的升高而變大[7]。環(huán)氧樹(shù)脂的熱固性使環(huán)氧瀝青擁有良好的物理性能和力學(xué)性能，如強(qiáng)度較高、抗車(chē)轍能力強(qiáng)、耐久性及抗疲勞能力優(yōu)異[8]。張?jiān)銎絒9]等研究發(fā)現(xiàn)環(huán)氧瀝青的特性是有針對(duì)性地改善其性能。環(huán)氧瀝青具有優(yōu)異的性能，主要是因?yàn)榄h(huán)氧樹(shù)脂存在于環(huán)氧瀝青中，而環(huán)氧基、羥基、醚鍵等活性與極性基團(tuán)又存在于環(huán)氧樹(shù)脂中。

但環(huán)氧瀝青目前仍存在一些缺陷，瀝青和環(huán)氧樹(shù)脂在物質(zhì)構(gòu)成上有較大差別，主要體現(xiàn)在兩者官能團(tuán)差別較大。因此，制備環(huán)氧瀝青的關(guān)鍵技術(shù)就是充分改善二者的分散性，提高相容性。而目前，我國(guó)應(yīng)用的環(huán)氧瀝青材料大部分是進(jìn)口的，國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青發(fā)展速度較為緩慢。

2.4 聚氨酯改性瀝青的探索研究

聚氨酯（Polyurethane, PU）是一種高分子化合物，主鏈由柔性鏈段與剛性鏈段構(gòu)成，柔性鏈段多為多元醇，剛性鏈段多為氨基甲酸酯基和苯環(huán)等剛性結(jié)構(gòu)[10]。PU的結(jié)構(gòu)中含有類(lèi)似酰胺基團(tuán)和酯基團(tuán)的結(jié)構(gòu)，所以聚氨酯的化學(xué)和物理性質(zhì)介于聚酰胺與聚酯中間。廣義上來(lái)說(shuō)，聚氨酯屬于異氰酸酯的加聚物產(chǎn)物。

劉穎[11]等研究了聚氨酯改性瀝青膠結(jié)料的性能并探討了聚氨酯改性瀝青的機(jī)理，結(jié)果表明聚氨酯改性瀝青具有優(yōu)異的性能且改性瀝青屬于反應(yīng)型聚合物改性瀝青。而化學(xué)改性瀝青可在聚合物體系中加入外加劑，聚合物與瀝青之間會(huì)發(fā)生接枝、交聯(lián)等反應(yīng)，此改性技術(shù)能很好的解決熱儲(chǔ)存穩(wěn)定性不好而產(chǎn)生的離析問(wèn)題。聚氨酯改性瀝青即為化學(xué)改性瀝青，但國(guó)內(nèi)外對(duì)聚氨酯改性瀝青的研究報(bào)道較少，相關(guān)技術(shù)研究還不成熟。因此，聚氨酯改性瀝青的研究具有重要意義。

3 展望

從研究現(xiàn)狀可以看出，改性瀝青技術(shù)及其應(yīng)用近年來(lái)正逐步走向成熟并應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。新型的改性瀝青技術(shù)有較大的應(yīng)用研究空間，是目前科研的熱點(diǎn)。鑒于此，針對(duì)目前存在的問(wèn)題有必要研發(fā)新的材料。綜上，大多數(shù)改性瀝青是通過(guò)物理方法對(duì)瀝青改性，沒(méi)有從根本上改變?yōu)r青的性質(zhì)，如果對(duì)瀝青進(jìn)行改性的過(guò)程中引入一定的化學(xué)反應(yīng)，從而在更大程度上改善瀝青的性能。PU 是一種正蓬勃興起的高分子材料，具有塑料和橡膠的雙重優(yōu)點(diǎn)，PU 因良好的性能被廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)，學(xué)者把它稱(chēng)為“第五大塑料”。因此以 PU 預(yù)聚體、基質(zhì)瀝青和不同的添加劑為原料，制備出一種聚氨酯改性瀝青，并對(duì)聚氨酯改性瀝青的性能評(píng)價(jià)具有很強(qiáng)的研究意義。