道路沥青抗老化性能及其改性的研究

论文摘要

本论文通过热处理法降低原料渣油的蜡含量,并调制出基质沥青-YH沥青,将它与两种沥青TH和SH沥青作对比,重点考察老化时间和温度对沥青组成及性质的影响。并利用元素组成、1H-NMR及XPS等多种分析手段,对TH、SH沥青老化前后的结构及特征官能团进行了表征,在以上研究的基础上对沥青的老化机理进行了初步探讨。另外,本论文通过SBS改性的方法提高了YH沥青的各项性能,特别是抗老化性能。随老化时间的延长、老化温度的升高,沥青四组分的变化趋势为:饱和分基本不变,芳香分和胶质明显减少,沥青质明显增加。老化过程中,沥青的针入度呈指数衰减,软化点线性增加,延度减小但并未呈现明显的线性关系,沥青的胶体不稳定指数逐渐增加。试验结果表明沥青老化为一级动力学反应。沥青老化前后结构参数的变化表明,沥青的组成和结构对其老化性能有较大影响,沥青各组分结构上的不连续性导致其抗老化性能较差,同时老化过程中发生了芳香环系的缩合反应。通过XPS分析可以看出,沥青老化过程中,伴随有羰基和亚砜官能团的生成。通过对沥青老化机理的探讨,发现沥青的老化是一个缓慢的自氧化过程,氧化反应符合自由基反应历程。通过考察SBS剂量及稳定剂用量对改性沥青性能的影响,可以得出,适合自制YH沥青的SBS用量为4.0%-5.0%;适合YH沥青的稳定剂用量为0.15%-0.25%。通过对沥青改性前后性能及组成的分析,可以看出,改性剂的掺入引起了沥青组分的重新分配;稳定剂对SBS改性沥青的相容稳定性具有很好的改善作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 课题研究目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 热处理法降蜡
• 1.2.2 道路沥青生产工艺
• 1.2.3 沥青老化研究现状
• 1.2.4 SBS改性沥青研究现状
• 1.3 论文的主要研究内容
• 第二章 实验概述
• 2.1 实验方法
• 2.1.1 沥青的老化实验
• 2.1.2 SBS改性沥青样品的制备
• 2.2 分析方法
• 2.2.1 沥青的组成分析
• 2.2.2 沥青的基本性质测试
• 2.2.3 改性沥青离析实验
• 2.2.4 沥青分子结构的表征
• 第三章 沥青老化组成及性能分析
• 3.1 调和基质沥青
• 3.2 组成分析
• 3.3 性质分析
• 3.3.1 针入度
• 3.3.2 软化点
• 3.3.3 延度
• 3.3.4 质量损失、针入度比及延度比
• 3.4 小结
• 第四章 沥青老化机理初步探讨
• 4.1 元素组成与1H-NMR分析
• 4.2 XPS分析
• 4.2.1 XPS定性、定量分析方法
• 4.2.2 TH、SH沥青XPS分析
• 4.2.3 TH沥青胶质及沥青质XPS分析
• 4.3 沥青老化机理的初步探讨
• 4.4 小结
• 第五章 SBS改性沥青的制备研究
• 5.1 SBS剂量对改性沥青性能的影响
• 5.1.1 SBS剂量对改性沥青稳定性的影响
• 5.1.2 SBS剂量与改性沥青其他性能的关系
• 5.2 稳定剂用量对改性沥青性能的影响
• 5.2.1 稳定剂剂量对改性沥青稳定性的影响
• 5.2.2 稳定剂用量对改性沥青其他性能的影响
• 5.3 SBS改性沥青组成分析
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢