改性乳化沥青生产初探。
1、 改性乳化沥青概念。
改性乳化沥青是指以乳化沥青为基料，以沥青改性材料为外加改性材料，在一定的工艺流程下，经过掺配、混溶、制备成具有某种特性的改性沥青混合乳液，该种混合乳液被称为改性乳化沥青。乳化沥青和基质沥青相比，具有常温施工、节约能源、施工方便、节约沥青、保护环境、保障健康等优点。但是乳化沥青只是改变了基质沥青的外表形态，并未改变沥青的内在性质，对于一些特殊的要求，如南方高温地区要提高高温稳定性；北方寒冷地区要提高低温抗缩裂能力；做粘层油时，要提高粘附强度；大交通量时，要提高早期强度等等，若基质沥青无法满足要求，则由其制备而成的乳化沥青亦无能为力。
要想提高乳化沥青的使用性能，我们可有针对性的对其进行改性，使其既具有乳化沥青自身独特的优点，破乳后又具有改性沥青的路用性能优良的优点，形成改性乳化沥青。
2 改性乳化沥青生产工艺。
改性乳化沥青生产工艺有以下三种工艺：
1) 用改性材料将沥青改性，再将改性沥青乳化，如图1。
图1 改性沥青乳化示意图。
用此法生产改性乳化沥青需用两个以上工序，制备过程需要较多的设备、时间、人力；同时制备含橡胶成分高的橡胶沥青时，由于粘度大使沥青流动困难；此外，固体橡胶溶解使用石油溶剂时，由于易燃的溶剂产生的蒸汽，造成环境污染和成本高；再者，橡胶沥青混合温度高、时间长，沥青的老化和橡胶材料早期老化亦是问题。当然，亦可购买市场上制好的改性沥青乳化，但成本相对较高。
2) 将改性材料掺入乳化剂水溶液中，然后与热沥青同时进入胶体磨进行乳化，如图2。
图2 改性乳化沥青生产示意图。
将胶乳、乳化剂、添加剂配制成溶液与热沥青同时进入胶体磨来制备各种改性乳化沥青，但用此法时一定要注意，胶乳和乳化剂应同为阳离子型或同为阴离子型。若用阴离子胶乳制造阳离子改性乳化沥青或用阳离子胶乳制造阴离子改性乳化沥青，改性材料极易析出，失去改性作用。甚者可能导致乳化失败。
此时，在配制胶乳、乳化剂、稳定剂水溶液时，应根据不同胶乳、用量对水溶液的ph值进行适当调整。此工艺只需一个工序即可完成，具有生产效率高，生产易控制、操作方便、**低廉的优点，而且还具有粘度大、固含量高、储存稳定性好的优点。一般的乳化沥青的生产设备，用此工艺不需添加任何设备，只需将改性剂及相关的添加剂溶解在乳化剂溶液里，即可按生产普通乳化沥青的方法生产改性乳化沥青。
3)先制出乳化沥青然后掺配胶乳的方法。该工艺首先将沥青进行乳化，然后将沥青乳液与胶乳在强力搅拌下混合来制备改性乳化沥青。因此在沥青乳化和胶乳混合的两个工序中都需要设备。
用这种工艺制得的改性乳化沥青，由于胶乳和沥青颗粒是在较大尺寸范围机械混合，加上胶乳中橡胶粒子和沥青粒子的相对密度差，沉降速度不同，影响改性乳化沥青的均匀性和稳定性。所以在储存罐等容器中存放时，经过一段时间胶乳会发生分离、沉淀，形成乳白色分离层。这种现象，随着存放时间越长越严重，使用时还需重新充分搅拌，以减少改性乳化沥青在罐底部或上部发生的浓度差。
由于制成的改性乳化沥青效果不好，此法已基本不用。
3 改性材料的选择。
要生产出路用性能优良的改性乳化沥青，乳化剂、改性材料和沥青材料三者各自的性能和相互匹配是关键因素。现着重**改性材料的选择。
3.1 改性目的。
要选择适合本地区使用的能生产出路用性能优良的改性乳化沥青的改性材料，首先必须明白改性的目的，目前国内生产改性乳化沥青，主要有以下目的：
1)提高高温稳定性，以减轻路面在高温状态下产生的塑性变型，避免出现泛油、拥包、车辙等病害。
2)提高低温抗缩裂能力，以减轻路面在低温状态下产生的刚性收缩，避免出现早期冻裂。
3)延长路面使用寿命。
4)提高沥青与矿料的粘附性能，以保持沥青混合料之间的内聚力，防止水分在界面上的侵入，造成遇水剥落损坏。
5)提高早期强度，改善拌和性能。
在生产改性乳化沥青之前应根据本地的气候特点和对公路使用性能的具体要求，确定改性乳化沥青改性的具体目的，然后有针对性的选择相应有改性材料。
3.2 改性材料的分类。
沥青改性材料品种繁多，国内较常用于改性乳化沥青生产的主要有以下几类：
1) 热塑性弹性体类：它是一种兼具橡胶和热塑性塑料技术特点，在常温下显示橡胶的高弹性，在高温下又能不需硫化即可塑化成型的特殊橡胶，是继天然橡胶、合成橡胶之后的所谓第三代橡胶。代表物是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs胶乳)。
它可综合提高改性乳化沥青的各项技术指标，是最理想的改性材料。但**较高，且sbs胶乳的**商不多。
2)合成橡胶类：它是一种具有高度伸缩性和极好弹性的高聚物。同时它具有良好的耐温性。
以此作为改性乳化沥青的改性材料，可以大大改善沥青材料对自然环境和温度的适应能力，提高其温度稳定性。目前国内使用较多的是丁苯橡胶胶乳(sbr胶乳)和氯丁橡胶胶乳(cr胶乳)。sbr胶乳可以明显提高粘附性、抗开裂性及低温延度，但高温稳定性提高不明显。
cr胶乳与sbr胶乳相近，但比ssbr胶乳稍有热塑性，稳定性较差。sbr胶乳和cr胶乳国内有许多厂家生产，且**低廉，性能稳定。
3)热塑性树脂类：它是一种在特定温度范围内能反复加热和冷却加硬化的塑料，其特点是加热后会软化，冷却时会固化变硬。作为改性材料，会使常温粘度增加，提高其高温稳定性，但不能增加弹性，且易离析。
国内目前常用的有乙烯-醋酸乙烯脂(eva胶乳)，国内**商较少。
国内目前常用的改性乳化沥青改性材料品种及性能见表1。
表1 改性乳化沥青用改性材料及性能。
3.3 改性材料的选择原则。
(1) 根据道路所在地区的气温情况选择。改性材料不同，生产的改性乳化沥青对气候的适应能力也不同。对于高温炎热地区，一般应选用能改善高温稳定性的改性材料。
如选用eva胶乳、sbs胶乳等；对于寒冷地区，一般应选择能改善低温抗裂性的改性材料，以提高抗冷缩干裂性能，可选用sbr胶乳改性材料；我国大部分地区冬冷夏热，一般应选用兼顾改善沥青高、低温性能的改性材料，也可根据实际需要侧重改善一方面的性能，同时适当照顾另一方面的性能，此进可选用sbs胶乳或用sbr胶乳进行复合改性。
2)根据改性乳化沥青所使用的结构层位选择。沥青路面的各个结构层，均有不同的使用特点和使用要求，改性乳化沥青若用于底、中层或联接层，应选用能显著降低沥青针入度与提高软化点的改性材料；若用于磨耗层、抗滑表层，应选择能改善沥青的弹性、感温性，提高沥青低温延度，提高与集料粘结力的改性材料。
3) 根据所使用的基质沥青选择。在生产改性乳化沥青时，改性材料与沥青两者之间有一个相容性的问题。所谓相容性，是指改性材料以微细的颗粒均匀、稳定地分布在沥青介质中后，不发生分层、凝聚或者相互分离现象的性质，之所以在在这个问题，是因为聚合物改性材料与热沥青混合后，改性材料只是均匀分散，吸附在沥青中，与沥青只是简单的、物理意义上混容，并不发生明显的化学反应。
改性材料与沥青的相容性取决于改性材料与沥青两相界面上的相互作用情况，改性材料与沥青的溶解度参数或分子结构、分子量越接近，二者的相容性越好。
4)根据改性沥青生产的难易程序选择。改性材料的品种不同，改性乳化沥青的生产工艺和难易程序也不同，有些改性材料与沥青较难混容，生产工艺复杂、设备投资大；而有些改性材料很容易与沥青混容，改性乳化沥青的生产只需要一套简单的设备即可，生产工艺简单，设备投资也少。所以在选择改性材料时一定要注意其用于生产改性乳化沥青时，工艺是否复杂，生产设备投资大小。
5)根据改性乳化沥青生产成本选择。选择沥青改性材料时，除了要从技术上考虑外，还要从经济上考虑。成本主要包括：
改性材料费用、改性乳化生产设备折旧费用、能源消耗费用、人工费用等。在确定改性材料之前，对这些费用一定要进行测算，做到心中有数。
改性乳化沥青的生产工艺与普通乳化沥青的生产工艺大同小异。要生产出合格的改性乳化沥青，其关键因素是改性剂的选择及乳化剂的适配。若生产工艺选择恰当，使用普通的乳化沥青生产设备，不添加任何设备，也能生产出合格的改性乳化沥青。
sbs改性沥青的介绍。
沥青是很好的筑路材料，但是沥青路材也具有其自身的缺陷。例如在夏季重车经过后容易形成车辙、拥包等永久变形，冬季低温下又易于开裂形成缝，因此产生了改性沥青。在沥青中加入改性剂，使沥青的某些特性从根本上得到改善，扩大了沥青的使用范围。
改性沥青因其优良的性能而获得了越来越广泛的应用。
sbs正式名称叫热塑性丁苯橡胶，它是丁二烯和1,3-苯乙烯采用阴离子聚合制成的线形和星开嵌段共聚物，是一种热塑性弹性体。由于sbs独特的高分子链嵌段结构，塑性段和橡胶段形成类似合金的“金相结构”，当sbs溶入沥青后便大大改进了沥青的性能，表现出较好的高温稳定性和低温柔性。这种改性沥青主要用于剪切力大以及重载荷的路面。
国内生产方法多为干胶/溶剂法和胶乳法。干胶/溶剂法以芳烃为溶剂，当沥青中干胶加入量为2%-10%时，改性后的沥青延度可由原来的数厘米提高到100厘米以上。sbs改性沥青的物理性能见表3
表3 sbs改性沥青的物理性质。
中国石化分别于2024年和2024年开发了两类成品sbs改性沥青生产技术，并形成了工业化规模生产。一是物理化学改性的储存稳定的sbs改性沥青专利技术，在中国石化茂名分公司建成了年产100kt储存稳定性良好的改性沥青生产线，其产品经国内专家鉴定后认为：sbs改性沥青产品性能达到了国际先进水平；二是sbs母粒法改性沥青技术，，sbs母粒法改性沥青于2024年荣获国家重点新产品。
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