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原文传递 TSEP活化废旧轮胎胶粉复配SBS改性沥青的制备与性能研究

论文题名：	TSEP活化废旧轮胎胶粉复配SBS改性沥青的制备与性能研究
关键词：	道路工程;废旧胶粉;复合改性沥青;流变性能;改性机理
摘要：	随着经济的高速发展和公路交通行业的快速进步，一方面对沥青路面的服役性能提出了更高的要求，另一方面废旧轮胎的回收利用成为迫切需求。当前，SBS改性沥青和橡胶沥青分别在改性效果和生产成本方面各具优点，将胶粉（CR）和SBS复配后制备胶粉/SBS复合改性沥青（CR/SBSCMA）可以实现优势互补。但由于废旧胶粉与沥青之间的相容性差，复合改性沥青的粘度大、储存稳定性差等问题，限制了CR/SBSCMA的应用推广。基于以上背景，本文使用双螺杆挤出法（TSEP，Twin-screwExtrusionProcess）对胶粉进行活化处理来制备活化胶粉（ERP,ExtrudedRubberPowder），以改善胶粉和沥青间的相容性，并通过改性沥青制备工艺和配方优化，制备出粘度小、储存稳定性好且性能良好的活化胶粉/SBS复合改性沥青（ERP/SBSCMA），并通过微观试验对ERP/SBSCMA的改性机理进行了研究。　　本文的主要研究结论如下：　　（1）选用40目常温破碎废旧胶粉，采用TSEP对胶粉进行脱硫活化，以活化胶粉在三氯乙烯中的溶解度作为胶粉活化度指标，制备了三种不同活化度胶粉。并以活化胶粉、线性SBS以及ZH90#基质沥青制备复合改性沥青。首先以单因素试验探究了改性沥青制备工艺对ERP/SBSCMA性能的影响，并确定最佳制备工艺为：制备温度为190℃，剪切速率为5000r/min，剪切时间60min。然后以活化胶粉掺量、SBS掺量以及稳定剂掺量作为因素，设计了三因素三水平正交实验，基于方差和线性回归分析方法，建立了复合改性沥青指标与改性剂掺量的预测模型，并通过各指标综合比选最终确定了复合改性沥青中各改性剂的掺量为：ERP掺量33%，SBS掺量为2%，稳定剂掺量为0.3%。　　（2）基于最优制备工艺和配方制备了不同活化度胶粉的复合改性沥青，探究了胶粉活化特性对ERP/SBSCMA性能的影响。发现活化后胶粉的复合改性沥青的针入度、延度、软化点以及粘度指标均得到改善，且随着胶粉活化度的提高，改善效果越明显。活化后胶粉复合改性沥青的高温抗变形、温度敏感性不及普通胶粉复合改性沥青，但中温抗疲劳均优于普通胶粉复合改性沥青。综合来看，胶粉活化度应控制在合理的范围内，胶粉活化度为36.67%的ERP-B制得的复合改性沥青具有良好的性能。　　（3）采用扫描电子显微镜对不同活化度的胶粉进行了微观形貌测试发现，随着胶粉活化度的提高，胶粉表面由粗糙状态转变为光滑，胶粉活性增强而出现表面粘结性；通过荧光显微镜（FM）试验发现，活化后胶粉在沥青中的分散均匀，与SBS形成了良好的接触交联，同时也发现活化后胶粉的降解程度加大而弹性内核变小；凝胶色谱（GPC）试验结果表明，活化后胶粉的活性官能团增多，稳定剂的作用使复合改性沥青中形成了交联网络，大分子物质含量增多；红外光谱（FTIR）试验表明，活化胶粉和SBS对基质沥青的改性作用以物理混溶为主，同时也存在化学反应。
作者：	文卫军
专业：	道路与铁道工程
导师：	李波
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2022