原文传递
大胶粉掺量橡胶沥青老化与再生机理研究
| 论文题名： | 大胶粉掺量橡胶沥青老化与再生机理研究 |
| 关键词： | 大胶粉掺量橡胶沥青;改性机理;老化机理;再生机理;路用性能 |
| 摘要： | 大胶粉掺量橡胶沥青具有价格相对便宜、改性剂容易获得等优势，且能够改善路面噪音、提高行车舒适性，减少废旧轮胎带来的环境污染、提高资源利用。当前，对于大胶粉掺量橡胶沥青的改性机理、老化机理与再生机理还不甚明晰。本文制备了大胶粉掺量橡胶沥青并进行了老化与再生试验，从宏观性能试验、微观试验和分子动力学模拟三个层面，揭示大胶粉掺量橡胶沥青的改性、老化与再生机理。 采用一种优化的工艺制备了 35%掺量的大胶粉掺量橡胶沥青；采用针入度、延度、软化点试验和旋转黏度、DSR试验，评价了其性能变化；采用扫描电镜试验、红外光谱分析、差示扫描量热分析，观察了其微观表面形态、分析了化学组成变化与温度稳定性；建立分子动力学模型，从密度、溶解度参数、玻璃化转变温度Tg、黏度、模量和扩散系数等参数指标，评价了其物理性能变化。结果表明，橡胶粉是沥青良好的改性剂，190℃附近时两者的相容性最好。相对于基质沥青，35%掺量橡胶沥青Tg降低约9℃，黏度提升约60%，剪切模量提升76.4%，弹性模量提升31.8%，表现出更好的高低温性能。橡胶粉对沥青的改性主要是物理改性，也存在着芳香分参与反应的化学改性。 采用TFOT试验和PAV试验，模拟了大胶粉掺量橡胶沥青的短期老化和长期老化。结果表明，短期和长期老化后的车辙因子分别增加20.3%和80.8%，黏度分别增加24.2%和75.8%。大胶粉掺量橡胶沥青的短期老化表现为“黏硬”特性，源于轻质油分挥发引起的沥青变黏和NR分子断链引起的橡胶发软；长期老化表现为“硬脆”特性，源于轻质油分氧化引起的沥青变硬、SBR分子链交联导致的橡胶变硬发脆和橡胶粉的团聚效应。老化橡胶粉和基质沥青的溶解度参数差值变大，相容性变差，二者形成的物理共混互溶体系的稳定性变弱，容易发生材料间的离析。 采用再生剂再生、基质沥青+橡胶粉调和再生、复合再生三种方式，进行了大胶粉掺量橡胶沥青的再生试验。结果表明，对于黏度恢复，短期老化下，三种再生方式分别可以恢复至91.7%、94.7%和98.8%；长期老化下，三种再生方式分别可以恢复至80.1%、67.0%和 94.7%。再生剂可以恢复老化基质沥青和丁苯橡胶的性质，调和再生可以恢复短期老化的基质沥青和天然橡胶的性质。短期老化再生的过程主要是物理调和再生，伴随着一些不稳定的亚硫化物转化为稳定的硫化物，提升了温度稳定性；长期老化再生的过程中，基质沥青中的氢过氧化物ROOH和大分子ROOR（沥青质、胶质）被还原成芳香分，SBR的酯化反应交联产物ROOR被断链还原。 本文研究成果将为大胶粉掺量橡胶沥青的生产、施工与养护再生提供借鉴。 |
| 作者： | 倪彬 |
| 专业： | 交通运输工程;道路与铁道工程 |
| 导师： | 廖公云 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
