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原文传递乙烯基共聚物改性沥青结构与性能研究

论文题名：	乙烯基共聚物改性沥青结构与性能研究
关键词：	乙烯基共聚物;乙烯辛烯共聚物;乙烯丙烯酸共聚物;流变性能;石油沥青
摘要：	石油沥青是原油经多级精馏之后的残渣，是由不同分子量的长链烷烃及多种非金属化合物组成的黑色粘稠混合物,由于其优异的粘结性能和防水性，被广泛应用于路面结构胶结材料。但由于石油沥青是一种粘弹性材料，其在高温粘度较低易流淌，低温固化后易脆裂，温度敏感性强，难以满足道路铺设要求，因此未经改性的基质沥青难以应用于道路铺装。对石油沥青的改性研究一直是近年来众多道路科研工作者研究的热门。　　本文通过总结聚乙烯改性沥青在高温条件下贮存稳定下差的缺点，期望能够探索一种新型聚合物对沥青进行改性处理，使其不仅能够具备聚乙烯改性沥青的优秀的高温性能，还能够在贮存稳定性方面有所提高，提出了采用乙烯基共聚物改性沥青的设想。乙烯基共聚物是指指由乙烯与其他单体共聚所得聚合物的总称，其主链上存在乙烯链结与其他单体链结，因此聚合物本身既存在良好的弹性，又有其他聚合物单体提供的新特性。本文采用了两种乙烯基共聚物——乙烯辛烯共聚物（POE）和乙烯丙烯酸共聚物（EAA）对基质沥青进行改性，通过控制改性剂的不同添加比来探索改性剂的最佳加入比，同时通过改性沥青常规性能测定评价了改性沥青的高温性能和粘度和韧性；通过显微形貌观察分析了改性剂加入后在基质沥青当中的分散状态，确定了改性剂的适合的加入比；使用动态剪切流变仪（DSR）测定了改性沥青的流变特性。由于EAA中的丙烯酸链结含有羧基，可能提高与弱碱性的集料颗粒间的粘附力。通过黏附性实验评价了EAA改性沥青同集料之间的黏附性。　　研究结果表明：乙烯基共聚物的加入能够有效提高改性沥青的高温性能，针入度和粘度也随之增加；显微形貌观察表明，当改性剂添加量较少（lt;4%）时，改性剂在沥青中能够呈“海-岛”结构均匀分散，当聚合物添加量较高时（gt;6%），聚合物颗粒彼此碰撞结合，最终形成复杂的网络结构，改性沥青呈现相分离状态，导致了高温贮存时的离析的发生。流变性能分析表明，聚合物加入沥青中后能够有效提高基质沥青的粘弹性，原因是基质沥青在高温下逐渐转变为牛顿流体，聚合物以其粘弹性较好的高分子链补足了基质沥青丧失的粘弹性，使得改性沥青在高温下仍能表现出较好的粘弹性。通过EAA改性沥青同集料颗粒之间的黏附性研究表明随着EAA含量的增加，改性沥青同集料之间的黏附性增加。　　由于单纯以EAA或POE对沥青进行改性，其稳定性和性能仍未达到使用要求，因此在论文的最后，本文还通过采用溶解包覆的工艺制备了EAA-硅藻土包覆体系，并将之添加入基质沥青对沥青进行改性实验。通过向改性体系中加入多孔结构的硅藻土，期望能够以复配的方式发挥两者的改性效果，同时降低改性剂成本。研究结果表明：随着包裹产物中硅藻土含量增加，硅藻土逐渐暴露在EAA基质表面。当添加入基质沥青中后，改性沥青高温性能、粘弹性及韧性都有所增加。显微观察结果表明，随着硅藻土含量增加，包裹产物中的硅藻土逐渐从EAA基质中脱附出来，通过高速剪切分散作用进入到基质沥青当中，导致了改性沥青性能的突变。贮存稳定性实验表明，随着包覆产物中硅藻土含量的增加，改性沥青高温贮存过程中会发生明显的分层，其中EAA上浮于上层，硅藻土在底部沉积，导致上下部软化点差增加。　　尽管乙烯基共聚物改性沥青在性能方面还不能满足现阶段对改性沥青的使用标准要求，但这类新兴的弹性体在改性沥青方面具有巨大的潜力，新的共混分散方法、对聚合物进行接枝改性或与其他改性剂复配进行改性等新方法和新工艺具有较高的研究价值。
作者：	李祥勇
专业：	材料化学工程
导师：	欧阳春发
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海应用技术学院
学位年度：	2015