高密度聚乙烯改性瀝青的制備與性能研究.pdf

1、瀝青是一種重要的道路建筑材料。近年來,交通運(yùn)輸業(yè)迅速發(fā)展,道路交通量及承載量日益增加,對(duì)瀝青路面性能要求越來越高。普通石油瀝青具有明顯的溫度敏感性,高溫易軟化,低溫易開裂,已不能滿足現(xiàn)代交通運(yùn)輸和路面耐久性需求。聚合物改性瀝青可以降低溫度敏感性,同時(shí)可以抗永久變形和低溫抗裂,因此在道路建設(shè)中得以迅速應(yīng)用。聚乙烯(PE)作為道路瀝青改性劑之一,可以有效減少高溫車轍的產(chǎn)生。目前常用的PE類改性劑多為低密度聚乙烯(LDPE),高密度聚乙烯(H

2、DPE)改性瀝青還鮮有研究。研究表明HDPE改性瀝青的低溫性能改善措施、HDPE與基質(zhì)瀝青的相容性以及高溫儲(chǔ)存穩(wěn)定性對(duì)于HDPE的工業(yè)應(yīng)用具有重要的作用和意義。主要研究內(nèi)容包括：
　　 ⑴HDPE改性瀝青制備工藝研究。采用傳統(tǒng)加工工藝對(duì)不同HDPE含量的改性瀝青進(jìn)行了研究,研究發(fā)現(xiàn)HDPE可以顯著提高瀝青的高溫性能,HDPE含量為2％時(shí),改性瀝青軟化點(diǎn)已接近60℃,而且在5％左右改性瀝青性能有一大的突躍;HDPE對(duì)瀝青低溫性能有

3、所損害,較低含量的HDPE即能顯著降低瀝青的低溫延度,但繼續(xù)增加HDPE對(duì)瀝青延度影響不大。
　　 ⑵HDPE改性瀝青的低溫性能及改善措施研究。采用研究添加糠醛抽出油或SBS兩種措施來提高HDPE改性瀝青的低溫性能,發(fā)現(xiàn)兩種方式對(duì)HDPE改性瀝青的低溫性能均有一定的改善作用?？啡┏槌鲇蛯?duì)HDPE改性瀝青低溫性能的改善效果取決于抽出油輕組分的含量,輕組分含量越高對(duì)HDPE改性瀝青低溫性能的改善越明顯;SBS對(duì)HDPE改性瀝青低溫性

4、能的改善效果主要取決于SBS的添加量及與HDPE的共混方式,SBS含量越高,低溫性能越好。雖然SBS與HDPE的兩種共混方式-熔融共混直接外混對(duì)瀝青常規(guī)性能影響差別不大,但熔融共混更有利于改性劑在瀝青中均勻分散。
　　 ⑶HDPE改性瀝青儲(chǔ)存穩(wěn)定性研究。鑒于HDPE的結(jié)晶度較高這一特性,采用物理與化學(xué)相結(jié)合的方法,借助SBS同時(shí)借助SBS與瀝青相容性較好的優(yōu)點(diǎn),通過穩(wěn)定劑使SBS與瀝青之間發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),將HDPE束縛于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中

5、,阻礙HDPE的運(yùn)動(dòng)。并通過增容劑降低相界面張力,增強(qiáng)改性劑與瀝青的相互作用力,另外借助無機(jī)填料炭黑減小改性劑與瀝青的密度差,阻止改性劑的離析,從而改善HDPE-SBS改性瀝青體系的儲(chǔ)存穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定劑對(duì)改性瀝青體系的穩(wěn)定起著重要作用,但穩(wěn)定劑含量太多會(huì)使改性瀝青體系發(fā)生凝膠。增容劑LLDPE-g-MAH的雙親結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)HDPE與基質(zhì)瀝青的相互作用力,大大限制了HDPE分子鏈段自收縮運(yùn)動(dòng),利于HDPE在瀝青中均勻分散,從而得到儲(chǔ)

6、存穩(wěn)定的HDPE-SBS復(fù)合改性瀝青。無機(jī)填料炭黑可以減小改性劑與瀝青的密度差,從而減慢甚至阻止了改性劑與瀝青的離析,但是炭黑含量不能太多,太多會(huì)導(dǎo)致復(fù)合改性劑密度大于基質(zhì)瀝青,會(huì)使改性劑在瀝青中下沉,重新發(fā)生離析。而且三種添加劑對(duì)改性瀝青體系的常規(guī)指標(biāo)也會(huì)有一定影響,穩(wěn)定劑含量增加,HDPE-SBS改性瀝青體系針入度和延度下降,軟化點(diǎn)升高。增容劑LLDPE-g-MAH的加入不利于體系粘度的增加,從而引起改性瀝青體系軟化點(diǎn)降低,延度及針

7、入度升高。炭黑的高吸附性及高分散性利于改性劑在瀝青中分散均勻,使得改性瀝青體系粘度降低,從而表現(xiàn)為軟化點(diǎn)的降低。
　　 ⑷HDPE改性瀝青流變性能研究。對(duì)不同HDPE含量的改性瀝青的流變性能進(jìn)行了研究,研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于HDPE改性瀝青的高溫流變性能,HDPE含量越高,抗車轍因子越大,材料的彈性性能越大,抵抗外界變形能力越強(qiáng)。HDPE改性瀝青具有明顯的溫度敏感性,溫度越高,HDPE改性瀝青的高溫抗變形能力越差。對(duì)于HDPE改性瀝青的低

8、溫彎曲流變性能,低溫下,HDPE改性瀝青的蠕變勁度斜率m均低于基質(zhì)瀝青,且蠕變勁度S均高于基質(zhì)瀝青,且HDPE含量越高,m越小,S越大,表明HDPE改性瀝青的低溫流變性能較基質(zhì)瀝青差,該結(jié)論與用延度評(píng)價(jià)瀝青低溫性能所得結(jié)論一致。
　　 ⑸不同牌號(hào)HDPE改性瀝青性能比較研究。對(duì)不同牌號(hào)的HDPE改性瀝青的性能進(jìn)行了對(duì)比性研究,發(fā)現(xiàn)由HDPE5000S做瀝青改性劑所得結(jié)論不具有特殊性,而且HDPE的熔融指數(shù)對(duì)改性瀝青的性能有一定的