目前,水性环氧树脂改性乳化沥青的研发成为改性乳化沥青的研究热点之一。水性环氧树脂(WaterborneEpoxyResin:WER)具有较高的附着力,挥发性物质含量低,固化后的材料耐腐蚀性强,绿色环保低污染等优点,同时其以水为介质,方便储存和运输,不易燃烧,使用安全。WER改性乳化沥青混合料具有较高的强度和刚度,能有效地提高抗车辙变形能力,同时具备较好的高温稳定性和抗水损害性能,适用于高温多雨地区。不过水性环氧树脂在乳化沥青中的固化是其技术发展的关键,发展到目前,我国在WER改性乳化沥青制备与性能方面已有较多研究。一般,添加3%的SBR胶乳,可使沥青的蒸发残留物的软化点提高6-9℃。江西粘层丁苯胶乳共同合作
目前,丁苯胶乳已经达到合成橡胶总产量的五分之一左右,数量大,应用广。丁苯胶乳常应用于印染工业、涂料、胶粘剂、沥青改性等领域,目前,在道路改性沥青方面,由于丁苯胶乳生产相对容易、储存稳定性好、改性效果较好、经济性好等方面的优点,已在该领域占有重要的地位。但是在道路改性沥青所用的丁苯胶乳中,很多还是采用国外进口产品,特别是高固含量的丁苯胶乳,该类产品不仅具有较高的固含量,且改性效果较好,明显的改善了沥青在低温下容易发生裂缝的现象,同时对沥青耐高温性能也有很大程度的提高,改善了沥青路面在夏季容易出现的车辙现象及易流淌现象。北京改性稀浆封层丁苯胶乳作用生产改性乳化沥青常用的改性方法是加入阳离子丁苯胶乳(SBR乳液)。
丁苯胶乳可采用间歇聚合,也可采用半连续方式或连续方式聚合。间歇方式操作简便,工艺简单,但生产能力较低。而连续聚合对设备要求更高,生产能力也更强,产品性能均匀。一次投料法在反应中期会因自动加速现象产生大量反应热,若这种热量不能及时从体系中排除,将会导致反应速率瞬间加快,产生更多热量,发生爆聚,消耗大量引发剂,产生凝胶效应,使聚合体系不稳定。分批加料法是先让一部分单体在釜中反应,在一段时间后,再向反应釜中补加部分单体、乳化剂、引发剂等继续反应。通过改变二次单体加入量和时间和调控不同性能的胶乳,改变胶乳的结构及单体转化率。
丁苯胶乳性能优异,应用领域广,道路工程和电池为其新兴应用领域。在道路工程领域,丁苯胶乳可用作沥青改性剂重要原材料,主要用于制备各种喷洒型、拌合型用的改性乳化沥青,同时也用于桥面、屋面防水涂料等工程;在电池领域,以丁苯胶乳为基材制备的SBR粘结剂,应用于锂离子二次电池负极水性粘结材料,具有高粘结强度、解决膨胀、改善循环性能、降低内阻等特点,占据了锂离子电池主要生产成本。在下游需求拉动下,我国丁苯胶乳市场规模不断扩大。采用SBS+SBR胶乳复配制成微表处用改性乳化沥青,弥补了单用SBS延度小和单用SBR弹性指标差的弊端。
对改性乳化沥青的性能评价主要分为沥青乳液的性能和蒸发残留物的性能两部分。对改性乳化沥青乳液的表征手段有很多,如:筛上剩余物、储存稳定性、恩格粘度、粒子电荷等,但重要的是前面两种。1)筛上剩余物:乳液稳定的程度用筛上剩余物来表示,通过考察乳液中沥青微粒的均匀程度来判断沥青乳化效果的好坏。在乳化后,可能会因为乳化颗粒的分布不均或者乳化不完全等导致结块,甚至结皮和沉淀,在现场施工时,就容易造成喷洒设备的堵塞、与骨料拌合不均匀等。2)储存稳定性:储存稳定性试验是用来检验沥青乳液存放的稳定性,即室温存放一段时间后,观察乳液的沉淀、絮凝的情况,进而确定允许的存放时间。我国现行标准要求乳液在稳定性试验量筒中静止,5天后上下层蒸发残留物含量之差小于5%即为合格。在美国的ASTM中,要求存放24小时后,上下层的蒸发残留物含量之差小于1%。SBR胶乳用于微表处混合料时,使得混合料的成型速度和耐磨耗能力明显加强。河北微表处丁苯胶乳共同合作
SBR胶乳改性乳化沥青的热稳定性较高, 软化点比普通乳化沥青有所提高。江西粘层丁苯胶乳共同合作
由于SBR属于橡胶类物质,对沥青的改性作用主要是物理改性,并与其他改性剂相容性较好,因此除作单一改性剂外,还可与其他高分子类改性剂、无机类改性剂进行复合,在适当的配比下时可具有不错的改性效果。比如将SBR胶乳与水性环氧树脂作为复合改性剂,并制备出改性乳化沥青。研究结果表明:SBR胶乳与水性环氧树脂中均有芳香族基团,因此相容性较好。水性环氧树脂可提升高温性能,SBR胶乳具备良好的低温改性效果,两种乳化剂复合改性可实现沥青性能的多方面提升。也有研究人员将SBR-纳米蒙脱土作为复合改性剂,可增强沥青的高低温性能,且纳米蒙脱土可阻隔氧气渗入沥青乳液,具备较好的抗热氧老化能力。江西粘层丁苯胶乳共同合作