中国报告大厅网讯,随着全球环保意识的增强和资源循环利用的推进,再生胶行业在2025年呈现出快速发展的趋势。本文通过对改性石油沥青在废旧轮胎再生胶中的增强机理与性能研究,探讨了再生胶在沥青路面中的应用,为再生胶的高值化利用提供了理论依据和技术支持。
《2025-2030年中国再生胶行业市场深度研究及发展前景投资可行性分析报告》指出,随着公路交通事业的快速发展和汽车保有量的持续增长,废旧轮胎的产生量日益剧增,对环境造成了巨大压力。传统的填埋和焚烧处理方式不仅占用土地资源,还会产生有害气体和粉尘,对环境造成二次污染。将废旧轮胎加工成再生胶粉,并应用于沥青路面,是实现废旧轮胎资源化利用的有效途径之一。再生胶粉可以改善沥青的高温稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性能,延长路面使用寿命。然而,再生胶与沥青的相容性较差,容易发生离析,影响改性效果。因此,如何提高再生胶与沥青的相容性,充分发挥再生胶的改性作用,是当前研究的热点。
(一)原材料与制备方法
本研究使用的基质沥青为某知名品牌生产的70号A级道路石油沥青,其主要技术指标符合相关规范要求。废旧轮胎再生胶由专业再生资源公司提供,采用常温机械粉碎法制备,过40目筛。改性剂选用某知名品牌生产的SBS嵌段共聚物。改性沥青的制备采用高速剪切法,将基质沥青加热至175±2°C,加入设定掺量的SBS改性剂,继续高速剪切60分钟,使SBS在沥青中充分分散。再生胶改性沥青的制备则在SBS改性沥青的基础上,加入不同比例的再生胶粉,采用低速搅拌混合,促使再生胶充分溶胀,得到再生胶改性沥青。
(二)性能测试方法
对制备的改性沥青和再生胶改性沥青进行了一系列性能测试,包括常规性能测试、流变性能测试、低温性能测试和微观结构分析。常规性能测试依据相关标准进行软化点、针入度和延度试验。流变性能测试采用动态剪切流变仪,在46°C~82°C温度范围内进行温度扫描,测定复数模量、相位角和车辙因子。低温性能测试采用弯曲梁流变仪,在-12°C、-18°C和-24°C下进行弯曲蠕变试验,测定弯曲蠕变劲度和蠕变速率。微观结构分析采用场发射扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪,观察改性沥青和再生胶改性沥青的微观形貌及化学基团变化。
(一)常规性能的影响
测试结果显示,随着SBS掺量的增加,改性沥青的针入度逐渐减小,软化点逐渐升高,延度逐渐降低,表明SBS的加入提高了沥青的硬度和高温稳定性,但降低了其低温塑性。加入再生胶后,再生胶改性沥青的针入度有所增加,软化点进一步升高,延度显著降低。这是因为再生胶颗粒吸附沥青中的轻质油分,自身发生溶胀,体系黏度增大,导致软化点升高。同时,再生胶颗粒作为刚性粒子,降低了沥青的变形能力,导致延度下降。结果表明,在SBS改性的基础上,再生胶的加入能进一步提升沥青的高温性能,但会牺牲部分低温性能。
(二)流变性能的影响
DSR测试结果表明,SBS改性显著提高了沥青的复数模量,降低了相位角,车辙因子大幅提升,说明SBS改性有效改善了沥青的高温抗车辙性能。加入再生胶后,复数模量进一步增大,相位角进一步减小,车辙因子继续提高,表明再生胶能进一步增强改性沥青的高温性能。BBR测试结果显示,SBS改性降低了沥青的弯曲蠕变劲度,提高了蠕变速率,表明其低温抗裂性能得到改善。而加入再生胶后,弯曲蠕变劲度增大,蠕变速率减小,说明再生胶的加入对改性沥青的低温性能有不利影响。
(三)微观结构的影响
荧光显微镜观察结果显示,基质沥青呈均一暗色,表明组分分布均匀。SBS改性沥青中,随着SBS掺量增加,代表SBS富集相的亮点增多,并从分散状态逐渐连接成网络。对于再生胶改性沥青,再生胶颗粒在SBS改性沥青中分散良好,界面结合紧密。这表明,SBS预改性显著改善了再生胶与沥青的相容性,减少了界面缺陷和团聚。均匀分散的再生胶颗粒起到了“桥接”作用,将SBS形成的网状结构连接,进一步限制了沥青的流动,提升了抵抗外力的能力。
综合常规性能、流变性能和微观结构分析结果,改性石油沥青对再生胶改性沥青的增强机理可归纳为以下几个方面:
再生胶行业现状分析指出,SBS的网状结构增强:SBS作为一种热塑性弹性体,其聚苯乙烯链段与沥青质具有较好的相容性,形成物理交联点,提高了沥青的硬度和高温弹性恢复能力;聚丁二烯链段则与沥青中的油分相容,改善了沥青的低温性能和粘弹性。SBS在沥青中形成的连续网状结构,显著增强了沥青基体的整体强度和抗变形能力。
再生胶的溶胀增粘:再生胶颗粒吸附沥青中的轻质油分,发生溶胀,导致沥青体系的黏度增大,宏观上表现为软化点升高和高温稳定性提高。
界面“桥接”作用:再生胶颗粒与SBS改性沥青基体紧密结合,界面模糊。均匀分散的再生胶颗粒起到了“桥接”作用,将SBS形成的网状结构连接,进一步限制了沥青的流动,提升了抵抗外力的能力。
刚性填充效应:再生胶颗粒本身具有一定的刚性,也起到了一定的物理填充和增强效果。
本文研究了SBS改性石油沥青对再生胶改性沥青性能及增强机理的影响。结果表明,SBS改性显著提高了沥青的高温性能和弹性恢复能力,再生胶的加入进一步提升了改性沥青的软化点和高温抗车辙性能,但降低了低温延度。微观结构分析显示,SBS在沥青中形成网状结构,再生胶颗粒在SBS改性沥青中分散良好,界面结合紧密。增强机理主要包括SBS的网状结构增强、再生胶的溶胀增粘、界面“桥接”作用以及刚性填充效应。研究证实,SBS与再生胶的协同作用能有效改善沥青路面性能,为废旧轮胎再生胶的高值化利用提供了技术支持。未来,随着再生胶技术的进一步发展,其在环保和可持续发展领域的应用将更加广泛。
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