SBS 改性沥青改性剂测试方法及机理研究时间：2011-3-10 摘 要 ： 准 确 确 定 SBS 掺 量 对 控 制 改 性 沥 青 质 量 至 关 重 要 ， 文 章 首 先 选 取 了 天 然 沥 青 、 石 油 沥 青 和煤 沥 青 3 类 、 6 个 标 号 、 8 个 品 牌 、 16 个 样 品 ， 采 用 傅 里 叶 红 外 光 谱 仪 进 行 了 研 究 。 结 果 显 示 ，天 然 沥 青 、 煤 沥 青 的 特 征 峰 和 石 油 沥 青 差 异 显 著 ， 石 油 沥 青 共 出 现 五 处 明 显 公 共 吸 收 峰 ， 其 中 反 应苯 环 结 构 的 特 征 峰 显 著 。 机 理 分 析 表 明 ， SBS 中 的 反 式 丁 二 烯 为 不 含 苯 环 结 构 官 能 团 ， 据 此 ， 选取 SBS 的 反 式 丁 二 烯 的 特 征 吸 收 峰 进 行 了 研 究 ， 发 现 该 吸 收 峰 所 在 的 965cm-1 处 吸 光 度 值 与SBS 掺 量 线 性 关 系 良 好 ， 说 明 可 以 采 用 红 外 光 谱 法 测 定 SBS 中 反 式 丁 二 烯 来 确 定 改 性 剂 掺 量 。关 键 词 ： SBS 掺 量 测 试 红 外 光 谱 法 公 共 吸 收 峰 机 理 分 析 苯 环 结 构 反 式 丁 二 烯Study on SBS Testing Methods and MechanismAbstract: Confirm the content of modifier-SBS accurately is important to control the quality of SBS-modified asphalt. In this paper, six labels、 eight brands、 16 samples includes natural asphalt、 petroleum asphalt and coal pitch are tested by Fourier infrared spectrometer firstly. The results shown that the characteristic-peak of natural and coal asphalt are significantly different from petroleum asphalt. There are five distinct public-absorption-peaks in petroleum asphalt, and of them, characteristic peak of Benzene-Structure is dramanticly. The mechanism analysis shown that trans-butadiene dont include benzene structure, the article hereby study on the characteristic peak of trans-butadiene in SBS, discover that a wonderful linear relationship between absorbance of the Characteristic peak of trans-butadiene-965 cm-1 and SBS content lies, This means, it is feasible to test modifier content in SBS-modified asphalt by infrared spectra.Key words: content testing infrared spectra; the public-absorption-peaks; mechanism analysis; benzene-structure; trans-butadiene.1 概 述SBS 改 性 沥 青 以 其 优 良 的 路 用 性 能 得 到 普 遍 应 用 ， 现 有 研 究 及 应 用 表 明 1， SBS 掺 量 对 改 性 沥 青使 用 性 能 影 响 显 著 ， 然 而 ， 目 前 对 SBS 改 性 沥 青 中 SBS 掺 量 测 试 缺 乏 行 之 有 效 的 手 段 ， 现 有 的SBS 掺 量 测 试 方 法 仅 仅 局 限 于 宏 观 路 用 性 能 方 面 2， 没 有 直 接 测 试 其 掺 量 的 方 法 。 本 文 利 用 红 外光 谱 法 对 SBS 改 性 沥 青 改 性 剂 掺 量 测 试 进 行 了 探 索 ， 结 果 表 明 ， 利 用 红 外 光 谱 法 对 SBS 掺 量 进行 测 试 是 可 行 的 ， 最 后 在 此 基 础 上 对 改 性 沥 青 中 SBS 掺 量 进 行 测 试 。2 基 质 沥 青2.1 试 验 选 材为 了 比 较 国 内 沥 青 与 国 外 沥 青 、 相 同 品 牌 的 不 同 标 号 的 沥 青 、 相 同 标 号 不 同 品 牌 的 沥 青 之 间 以 及 石油 沥 青 与 天 然 沥 青 、 煤 沥 青 之 间 的 差 别 ， 特 选 取 如 下 沥 青 进 行 比 较 ：表 1 选 用 沥 青 资 料 表Table 1: The material list of selected asphalt沥青类型 备注标号 70 90 110 120 130 160石油沥青 产地 韩国 SK、克拉玛依、中海 36韩国 SK、埃索、壳牌、盘锦、新疆塔河、中海 36 盘锦 盘锦西藏天池 西藏天池天然沥青 湖沥青（千里达沥青）、岩石沥青（北美硬沥青）煤沥青 煤沥青标号 902.2 基 质 沥 青 的 红 外 光 谱 分 析2.2.1 红 外 光 谱 概 述红 外 光 谱 7， 以 波 长 或 波 数 为 横 坐 标 ， 以 强 度 或 其 他 随 波 长 变 化 的 性 质 为 纵 坐 标 所 得 到 的 反 映 红 外射 线 与 物 质 相 互 作 用 的 谱 图 。 红 外 光 谱 分 析 是 有 机 化 合 物 结 构 鉴 定 中 的 一 个 重 要 手 段 ， 在 有 机 结 构分 析 ， 特 别 是 官 能 团 的 鉴 定 方 面 具 有 重 要 作 用 。 近 十 几 年 来 ， 红 外 光 谱 在 石 油 沥 青 的 化 学 结 构 分 析中 受 到 了 一 定 程 度 的 关 注 ， 成 为 最 常 用 的 微 观 分 析 方 法 之 一 。2.2.2. 基 质 沥 青 测 试 与 分 析本 实 验 采 用 了 WQF-400 傅 里 叶 变 换 红 外 光 谱 仪 、 溴 化 钾 固 定 式 液 体 池 进 行 了 测 试 ， 其 中 基 质 沥 青红 外 光 谱 测 试 结 果 如 图 1 所 示 ： 根 据 上 述 石 油 沥 青 红 外 测 试 结 果 ， 可 得 以 下 明 显 的 公 共 红 外 特 征 吸 收 峰 ， 见 表 2表 2 石 油 沥 青 公 共 红 外 特 征 吸 收 峰 分 析 表 7Table 2 Public infrared characteristics absorption peaks analysis table of petroleum asphalt吸收频率，cm -1 结果分析2921 2852 CH2伸缩振动的结果1602 C=C（苯环骨架振动）和 C=O 吸收引起的1456 CCH3 和CH 2中 CH 面内伸缩振动的结果1376 CH3剪式振动吸收峰650910 苯环上 CH 面外摇摆振动的结果2365 2335 作图未能全部扣除空气背景中的 CO2，而形成的由 图 1 和 表 2 可 见 ：1. 石 油 沥 青 的 红 外 光 谱 与 天 然 沥 青 、 煤 沥 青 红 外 光 谱 之 间 存 在 明 显 差 异 ；2. 不 同 国 家 出 品 的 不 同 品 牌 、 标 号 的 石 油 沥 青 存 在 较 明 显 的 相 同 吸 收 峰 ， 并 且 该 吸 收 频 率 处 的 吸 光度 值 差 别 不 大 ， 数 据 分 析 结 果 见 表 2 所 示 ；3 石 油 沥 青 公 共 红 外 特 征 吸 收 峰 分 析 结 果 显 示 ， 反 应 苯 环 结 构 特 征 峰 显 著 ；4 2365 cm-1、 2335cm-1 处 明 显 差 异 为 空 气 中 CO2 影 响 的 结 果 6。3 不 同 SBS 掺 量 的 改 性 沥 青 红 外 测 试 与 分 析3.1 测 试 与 分 析根 据 基 质 沥 青 试 验 结 果 ， 石 油 沥 青 的 红 外 光 谱 没 有 明 显 的 差 别 ， 因 此 ， 选 取 某 90#基 质 石 油 沥 青 。考 虑 到 标 准 曲 线 建 立 3， 在 常 用 SBS 掺 量 5%两 侧 取 5 个 变 化 较 大 的 掺 量2%、 4%、 6%、 8%、 10%。为 了 比 较 SBS 对 沥 青 各 个 位 置 处 吸 光 度 的 影 响 。 现 将 基 质 沥 青 公 共 吸 收 峰 所 在 吸 收 频 率 处 1376 cm-1、 1456 cm-1、 1602 cm-1、 2852 cm-1、 2921 cm-1 的 SBS 改 性 沥 青 吸 光 度 测 试 结 果 汇 总 见表 3。表 3 基 质 沥 青 公 共 吸 收 吸 收 频 率 处 吸 光 度 随 SBS 掺 量 变 化 关 系 表Table 3 Absorbance of different characteristic peak with the content changes of SBS基质沥青公共吸收峰所在吸收频率处吸光度值SBS 掺量(%) 1376 1456 1602 2852 29212 0.431 0.908 0.0586 0.391 0.62214 0.749 1.452 0.0617 0.3278 0.52046 0.3059 0.6277 0.0435 0.3269 0.548 0.7827 1.4827 0.0576 0.2624 0.433910 0.5095 1.083 0.1005 0.6415 0.9036 图 2 1376 cm-1、 1456 cm-1、 1602 cm-1、 2852 cm-1、 2921 cm-1 处 吸 光 度 随 SBS 掺 量 变 化 图Figure 2 The absorbency changes with the content changes of SBS in 1376 cm-1、 1456 cm-1、 1602 cm-1、 2852 cm-1、 2921 cm-1由 表 3 和 图 2 可 以 看 出 ： 1376 cm-1、 1456 cm-1、 1602 cm-1、 2852 cm-1、 2921 cm-1 处 吸 光 度 值 变化 与 SBS 掺 量 不 存 在 线 性 关 系 ， 究 其 原 因 ， 是 SBS 中 苯 乙 烯 和 基 质 沥 青 都 含 有 苯 环 结 构 ， 影 响了 上 述 位 置 处 的 吸 光 度 值 。3.2 机 理 分 析SBS 为 苯 乙 烯 丁 二 烯 苯 乙 烯 嵌 段 共 聚 物 ， 分 子 结 构 如 图 所 示 ：沥 青 由 沥 青 质 、 胶 质 、 饱 和 分 和 芳 香 分 四 组 分 组 成 ， 四 组 分 的 分 子 结 构 4