1、糠醛抽出油在SBS改性瀝青中的應用研究2011年39卷第12期廣州化工？65?糠醛抽出油在SBS改性瀝青中的應用研究陳守明，龔俊輝,鄒異紅，夏娟，陳偉三(路翔股份有限公司，廣東廣州510635)摘要:以中石化金陵煉化廠生產(chǎn)的 90#A級瀝青為基質(zhì)瀝青，以岳陽石化廠生產(chǎn)的SBS791 - H為改性劑，一種糠醛抽出油作為相容劑制備了改性瀝青，研究了不同糠醛抽出油添加量下，改性瀝青在RTFOT老化前后四組分和性能的變化情況，探討了糠醛抽出油對SBS改性瀝青的作用機理以及適宜添加量.關(guān)鍵詞:糠醛抽出油；SBS改性瀝青；四組分分析ResearchonFurfuralExtractedOilUsedinA

2、sphaltModifiedbySBSCHENShouming,GONGJun hui,ZOUYi hong,XIAJuan,CHENWeisan(LuxiangCo.,Ltd.,GuangdongGuangzhou510663,China)Abstract:TheasphaltsmodifiedbySBSasthebasicasphalts,whichweremadefromAgrade90#asphaltmadebyJin.1ingPetrochemicalCorporationofSinopec,SBS791一Hasmodifier,madebyYueyangPetrochemicalC

3、orporationofSinopec,andfurfuralextractoilascompatibilizer,themodifiedasphaltsWasmadeasthebasicasphalts. whichfourcomponentsandper-formanceofthemodifiedasphaltforeandafterRTFOTagedtestwerestudied.emechanismofactionandproperadditivera.tiooffurfuralextractoiltoasphaltmodifiedbySBSwereresearched.Keyword

4、s:furfuralextractoil;asphaltmodifedbySBS;fourcomponentsanalysis在改性瀝青的生產(chǎn)過程中，為了促使SBS在基質(zhì)瀝青中更好的相容，通常向SBS 一瀝青共混體系中加入相容劑來增加SBS與瀝青的相容性，使SBS在瀝青中分散更均勻-3.相容劑能促進SBS更充分的溶脹，增強其在瀝青中的分散能力，增加改性 瀝青的穩(wěn)定性，同時又較少影響改性瀝青的其他性能.在SBS 中，聚苯乙烯微區(qū)起物理交聯(lián)點的作用，聚苯乙烯微區(qū)數(shù)量越多 決定了 SBS在瀝青中的分散越困難，因此要提高SBS:瀝青中 的分散就必須減少聚苯乙烯微區(qū)的數(shù)量.SBS改性瀝青相容劑 就是一種

5、能夠進入SBS聚苯乙烯微區(qū)，溶脹甚至溶解聚苯乙烯 微區(qū)的化學助劑.根據(jù)相似相容理論，改性瀝青相容劑一般選 擇富含芳香分的石油儲分，糠醛抽出油就是這樣一種石油儲分. 糠醛抽出油是潤滑油生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品，在從:基礎(chǔ)油加 工生產(chǎn)出潤滑油成品的生產(chǎn)過程中，要經(jīng)過糠醛催化反應塔，一 般是4個反應層，習慣上稱為一，二,_i,四線，每一線部抽出對 潤滑油有害的成分，所以又叫抽出油.用于改性瀝青生產(chǎn)的糠 醛抽出油主要是，四線產(chǎn)品，因其主要成分為芳香爛，所以又 叫芳燒油.雖然國內(nèi)外學者對糠醛抽出油用于 SBS改性瀝青進 行了大量研究J,但是糠醛抽出油對改性瀝青四組分分布，內(nèi) 在性能的影響及二者相關(guān)性還較少有人

6、進行系統(tǒng)研究.本文以 中石化金陵煉化廠生產(chǎn)的90#A級瀝青為基質(zhì)瀝青，以岳陽石化 廠生產(chǎn)的SBS791H為改性劑，以一種伊朗產(chǎn)的糠醛抽出油為相 容劑制備了 SBS改性瀝青，研究在不同糠醛抽出油添加量下，改 性瀝青四組分和性能的變化情況.1實驗部分主要原料與儀器主要原材料金陵90#A級瀝青，中石化金陵廠產(chǎn)；SBS791 H,中石化岳 陽石化產(chǎn)，穩(wěn)定劑，自制;糠醛抽出油 伊朗進口 .分析測試表1列出了實驗所用分析儀器及其測試項目和方法.表1實驗用分析儀器及其測試項目和方法作者簡介：陳守明，男，工學碩士 ,2003年畢業(yè)于華南理工大學材料學專業(yè)，現(xiàn)在路翔 股份有限公司技術(shù)中心實驗室，從事改性瀝青，改

7、性乳化瀝青技術(shù)及添加劑的開發(fā)與應用 T 作.E-mail:chenshoumirIgS91sohu.corn ?66?廣州化工2011年39卷第l2期試驗步驟將基質(zhì)瀝青加熱到150后加入占基質(zhì)瀝青質(zhì)量4.5%的SBS791H,升溫至185 c保持在(1855)下攪拌溶脹1h,加入穩(wěn)定劑,再剪切1h所得樣品備用.將上述樣品分成5份，一份樣品攪拌印min后放人163c烘箱中保溫60min制得樣品1;其余四份樣品分別加入占改性瀝青質(zhì)量1%,2%,4%,6%的糠醛抽出油后攪拌60rain,然后放入1630c烘箱中保溫印 rain制得樣品2,樣品3樣品4和樣品5.2結(jié)果與討論2.1基質(zhì)瀝青檢測中石化金陵

8、廠產(chǎn)90#A級瀝青，其性能及化學組成見表2和表3.表2金陵90#A級瀝青的性能性能測試值試驗方法針人度(25 C)(0.1mm)96.7196042000針人度指數(shù)PI 1519604 2000軟化點(R&B)/C46.7 麟一 2000延度(10 C ,5era/rain)/em100106051993延度(15 屯,5cm/min)/em100113605 1993薄膜烘箱試驗(163 C ,5h)針入度比(25C)/%延度(10 C ,5cm/min)/cm延度(15 C ,5cm/min)/cm63 l6.910oID608 1993ID6o51993TD6o5 - 1993表3棒狀薄

9、層色譜TLC四組分分析結(jié)果2.3糠醛抽出油對改性瀝青四組分的影響2.2糠醛抽出油檢測表4伊朗糠醛抽出油性能檢測指標閃點，粘度，傾點，苯胺點是表征芳姓:油組成和物理性質(zhì)的 主要質(zhì)量指標；其中苯胺點越低表明所含芳香爛的含量也就越 高,這時對SBS改性瀝青而言產(chǎn)品的質(zhì)量也就越好，芳爛含量影 響SBS在瀝青中的相容性.芳姓:含量高，有利于SBS在瀝青中 的溶脹.表2中TLC試驗檢測伊朗糠醛抽出油四組分分布顯 示該糠醛抽出油主要由芳香分和膠質(zhì)組成，芳香分含量高達 85.01%,膠質(zhì)含量為12.86%,瀝青質(zhì)含量為0,芳香分+膠質(zhì)含 量達97.87%,非常適合于SBS改性瀝青的調(diào)和.表5不同糠醛油添加量下

10、的SBS改性瀝青四組分分布線性相加計算值表6不同糠醛油添加量下的SBS改性瀝青四組分分布實測值有研究者認為SBS顆粒溶于瀝青中，易吸收飽和分，溶脹后的SBS極性與膠質(zhì)相似J,則占基質(zhì)瀝青質(zhì)量4.5%的SBS加入 基質(zhì)瀝青后，不考慮化學反應及輕組分揮發(fā)時，改性瀝青的四組 分分布應為：飽和分6.60%,芳香分56.24%,膠質(zhì)為21.87%, 膠質(zhì)為15.27%此計算值與樣品1實測值芳香分和膠質(zhì)組分 分布差別較小，而飽和分與瀝青質(zhì)分別增加和減少.理論上，如 果將相同組分線性相加，則改性瀝青在樣品1實測值基礎(chǔ)上添 加不同摻量糠醛油下的理論組分分布計算值見表5,其變化趨勢見圖1和圖2:糠醛抽出油摻量（

11、外摻）由O%增加到6%時，飽和 分由4.44減少至IJ 4.31，芳香分由56.22增加到57.85%膠質(zhì)由 2011年39卷第l2期廣州化工?67?21.08%M少到 2O.61%,瀝青質(zhì)由 J8.27%M少到 l7.,24%.但是與計算值不同的是對于實測值：飽和分大于計算值，且不是隨 糠醛抽出油的增加而線性減少，而是先增加后減少；瀝青質(zhì)組分 小于計算值，也不是隨糠醛油的增加而線性減少，而是先快速減 少，當糠醛抽出油超過2%摻量時，反而緩慢增加.這表明糠醛 抽出油加入改性瀝青后，并不是簡單的物理混合，而是:改變?yōu)r 青組分的同時，改變了 SBS在瀝青中的分散和與瀝青發(fā)生的反 應，從而導致改性瀝

12、青組分發(fā)生變化.SBS改性瀝青在高溫下攪拌時，可能發(fā)生的物理化學變化主 要有:(1)輕組分揮發(fā)；(2)芳香分向膠質(zhì)轉(zhuǎn)化，膠質(zhì)向瀝青質(zhì)轉(zhuǎn) 化;(3)SBS顆粒繼續(xù)吸收飽和分，芳香分而溶脹，SBS分子不斷 分散在瀝青中；(4)在穩(wěn)定劑的作用下，SBS分子之間發(fā)生交聯(lián)， SBS與膠質(zhì)，瀝青質(zhì)發(fā)生接枝反應生成SBS 一瀝青質(zhì)接枝共聚 物;(5)SBS分子鏈發(fā)生斷鏈，由高分子量分子變?yōu)橹械头肿恿?分子;(6)SBS及各瀝青組分在熱，氧，機械攪拌作用下：發(fā)生氧化 反應.在其他條件不變的情況下,SBS改性瀝青中加入糠醛抽出 油導致的變化有：(1)增加芳香分的含量；(2)其他種組分相應 減少;(3)增加SBS

13、與瀝青的相容性，SBS顆粒因此而粒徑減小， SBS分子在瀝青中有效濃度(與瀝青分子直接接觸并：分散在瀝 青連續(xù)相中組成網(wǎng)絡(luò)骨架的SBS分子對瀝青性能影響較大，這 部分的SBS分子相對瀝青的濃度稱為有效分布濃度；而在SBS 顆粒內(nèi)部的SBS分子對瀝青性能影響較小，可認為對瀝青改性 無效)增加，整個SBS改性瀝青體系的粘度一方面因 SBS分子在 瀝青中的有效濃度增加而增加，另一方面芳香分也對整個體系 起稀釋的作用導致瀝青粘度減小.隨糠醛抽出油摻量的增加， SBS在瀝青中的分散更均勻,SBS分子在瀝青中的有效濃度先增 加后減少，SBS改性瀝青中的輕組分(主要是飽和分和芳香分) 在攪拌下從瀝青中揮發(fā)量

14、先減少后增加，從而出現(xiàn)在一定糠醛 抽出油添加量范圍內(nèi)飽和分實測值較計算值m現(xiàn)先增加后減少的現(xiàn)象.瀝青質(zhì)則因為隨SBS有效濃度增加，加大了與SBS的反應幾率,生成的SBS瀝青質(zhì)接枝共聚物增加，從而發(fā)生瀝青 質(zhì)檢測值低于計算值的現(xiàn)象.膠質(zhì)組分因為SBS瀝青質(zhì)接枝 共聚物的生產(chǎn)和部分芳香分的轉(zhuǎn)化而使檢測值高于計算值.01234567糠醛抽出油摻量（外摻）,圖1不同糠醛抽出油摻量下改性瀝青飽和分與瀝青質(zhì)組分計算值與實測值對比圖糠醛抽出油摻量（外摻）,圖2不同糠醛抽iJ油摻量下改性瀝青芳香分與膠質(zhì)組分計算值與實測值對比圖2.4糠醛抽出油對改性瀝青RTFOT試驗后四組分的 影響表7不同糠醛抽出油摻量下的S

15、BS改性瀝青RTFOT 試驗樣品檢測數(shù)據(jù)不同糠醛抽出油摻量下SBS改性瀝青RTFOT老化后各樣 品四組分的TLC檢測值見表7,結(jié)果顯示隨糠醛抽出油摻量的增 加飽和分，芳香分組分含量先減少，后增加;膠質(zhì)組分先增加后 減少;瀝青質(zhì)變化較少，在糠醛油摻量為4%時瀝青質(zhì)含量最低， 為12.48%.與RTFOT老化前樣品的四組分相比，老化后樣品 的四組分：飽和分反而有所增加，增加了 1個百分點；瀝青質(zhì)組 分除糠醛抽出油摻量為2%時高于原樣瀝青外，其他摻量下均減 少;芳香分均減少；膠質(zhì)組分均增加.如果把老化過程看著是輕 組分（飽和分和芳香分）減少,重組分（瀝青質(zhì)和膠質(zhì)）增加的過 程，則當糠醛抽出油摻量為4

16、%時,老化程度最輕，這可能是因為 此時SBS改性瀝青作為膠體體系，達到最穩(wěn)定的狀態(tài).0l234567糠醛抽出油摻量（外摻）,圈3不同糠醛抽出油摻量下的改性瀝青 RTFOT前后樣品飽和分和瀝青質(zhì)含量對比圖0t234567糠醛抽出油摻量（外摻）,圖4不同糠醛抽j3油摻量下的改性瀝青RTFOT 前后樣品芳香分和膠質(zhì)含量對比圖OOOOOO鯽加m0 神00加00加m0 ?68?廣州化工2011年39卷第12期糠醛抽出油對改性瀝青國標性能的影響表8糠醛抽出油摻量對改性瀝青國標性能的影響O123456糠醛抽出油摻量（外摻）,圖5糠醛抽出油摻量對SBS改性瀝青原樣瀝青三大指標的影響圖相容性，增加了 SBS分子

17、在瀝青中的有效濃度；另一方面也對體 系起稀釋降粘作用，這兩個作用對軟化點指標起相反作用，當糠 醛抽出油摻量較少時，提高SBS分子在瀝青中的分散濃度起主 導作用,SBS分子鏈在瀝青中分布的網(wǎng)絡(luò)密度增加，軟化點增加; 當糠醛抽出油摻量較高時對SBS改性瀝青體系稀釋降粘作用起 主要作用，軟化點反而降低.針入度主要受瀝青體系的稠度影 響.糠醛抽出油摻量增加，體系稠度降低，針人度升高.改性瀝 青的5c延度主要受SBS分子在瀝青中的分散影響，隨糠醛抽 出油的增加，體系中自由SBS分子鏈含量越高，延度越高.止匕 外，針人度指數(shù)先增加后降低，48h離析軟化點差減少.糠醛抽出油摻量（外摻）,圖6糠醛抽出油摻量對

18、SBS改性瀝青旋轉(zhuǎn)粘度的影響圖 圖6是糠醛抽出油摻量對SBS改性瀝青135c旋轉(zhuǎn)粘度的 影響圖，從圖中可以看出，添加糠醛抽出油將降低改性瀝青的粘 度，添加量越多，粘度降低程度越大.01234567糠醛抽出油摻量（夕摻）,圖7糠醛抽出油摻量對RTFOT老化后SBS改性瀝青延度和針人度比的影響艷曼三鬟惹嘉圖7是糠醛抽出油摻量對sBs改性瀝青RTFOT老化后的延警曼霧譬警度和墨摻當：襄雪降針入譬萎荏磊田侈里剛喝刪SBS延度均升高.這是因為糠醛抽出油一方面提高了與瀝青的 .糠醛抽出油用量對改性瀝青車轍因子的影響表9不同糠醛抽出油摻量下的SBS改性瀝青的車轍因子如岫 OOOO她如加mO帥OO如OO她岫如

19、2011年39卷第12期廣州化工?69?0123456糠醛抽出油摻量（外摻）,圖8糠醛抽出油摻量對SBS改性瀝青RTFOT前后車轍因子的影響圖圖8是糠醛抽出油摻量對SBS改性瀝青RTFOT老化前后車轍因子的影響趨勢圖，圖中顯示，隨糠醛抽出油摻量的增加，車轍因子均下降，摻量低于2%時下降較少.因此在SBS改性瀝青中，糠醛抽出油不能添加太多，否則對瀝青路面抗車轍能力不利.3結(jié)論在SBS改性瀝青中使用糠醛抽出油，有利于改善SBS與瀝青的相容性提高SBS改性瀝青老化前后的延度，針入度，離析穩(wěn)定性，降低SBS改性瀝青的旋轉(zhuǎn)粘度和老化前后的車轍因子;軟化點隨糠醛抽出油摻量的增加軟化點先升高后降低，在本試驗

20、中2%摻量時軟化點達最高值.（2）SBS改性瀝青加入糠醛抽出油摻量后，用TLC檢測的四組分分布并不是SBS改性瀝青和糠醛抽出油四組分的簡單線性相加，因此糠醛抽出油添加到瀝青中不是簡單的物理混溶，可能（上接第62頁）3.6X 10 34X10.32x 0-30X10.28X10 2.6X 1024X1022X1020X10 18X10.16 X 101.4 10.65707580T,C圖5溫度對腐蝕速率的影響(電化學)從圖5可知，溫度升高，腐蝕性增強.溫度升高將使水中電解質(zhì)離子的擴散過程和電極反應速度加快，在一定的溫度范圍 內(nèi)，腐蝕速度隨溫度的升高而加快.引起了 SBS與瀝青的其他化學反應.(3

21、)SBS改性瀝青中添加糠醛抽出油，在適當?shù)奶砑恿肯聦BS改性瀝青性能指標起積極作用，添加過多，也會對瀝青的一 些指標特別是高溫指標造成不良影響，因此在SBS改性瀝青的 生產(chǎn)中不宜添加過多糠醛抽出油.為了減少糠醛抽m油對SBS改性瀝青的不利影響，對用 于SBS改性瀝青的糠醛抽出油，建議使用芳香分含量較高 (85%),粘度較大(的1000c運動粘度30cst)的四線糠醛抽 m油.參考文獻王仕峰.苯乙烯一丁二烯共聚彈性體改性瀝青的研究D,廣州： 華南理丁大學材料科學與_T程學院,2001.孑L憲明,余劍英.熱塑性彈性體SBS改性瀝青的相容穩(wěn)定性A. 全國第六次防水材料技術(shù)交流大會論文集 ,2004:384387.張建峰，程國香,郭皎河，等.廢膠粉改性瀝青熱儲存穩(wěn)定件的研究J.石油瀝青,2008,