摘 要

SBS改性沥青相对于基质沥青具有更优良的性能，所以它被越来越多的应用在道路的建设中。但是由于SBS分子中聚丁二烯含有不饱和双键，在自然条件下如热、氧和紫外光线的影响下会发生降解，使SBS的改性作用减弱甚至丧失，从而影响SBS改性沥青的使用性能。因此研究SBS的老化过程及对老化SBS进行再生具有极其重要的理论价值和现实意义。

本文研究了在不同的老化时间、老化温度和紫外光强作用下SBS的老化过程，采用二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）对老化后SBS进行修复，通过利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子谱（XPS）等手段对其结构进行表征；并将老化的SBS和修复的SBS分别与沥青进行机械共混改性，制备老化SBS/沥青共混物、修复SBS/沥青共混物，研究老化SBS和修复SBS对改性沥青物理性能（延度、软化点）的影响。本论文得到的主要结论为：

1、随着老化温度的升高、老化时间的加长、紫外光强的增大，SBS分子中的C=C含量越来越少，C元素的相对含量在降低，O元素的相对含量在增加，C=O与O－H含量越来越多。说明SBS分子随着老化温度的升高、老化时间的加长、紫外光强的增大其老化程度越严重，SBS分子结构被氧化的程度越严重。

2、MDI修复老化的SBS，修复后的老化SBS其－OH含量增多，出现了含N元素的基团，C、O元素含量均有所下降，N元素含量由0%上升为3.16%。这表明MDI能够使老化SBS之间形成耦合，并主要以-CH₂-NH₂-、-OH···NH₂-CH₂-和-CO-NH₂-三种化学状态同时存在。

3、SBS的老化时SBS改性沥青的物理性能（延度、软化点）明显下降，MDI修复SBS改性沥青相对于老化SBS改性沥青的物理性能（延度、软化点）有所提高。这表明SBS的老化会影响SBS改性沥青的使用性能，MDI对老化SBS改性沥青的高低温性能具有一定的再生效果。

关键词：SBS；老化SBS；SBS再生；SBS改性沥青

Abstract

SBS modified bitumen with respect to the base asphalt has better performance, so it is more and more a reference in the construction of a road. But due to SBS polybutadiene molecule contains an unsaturated double bond, under natural conditions can degrade under the influence of heat, oxygen and ultraviolet light, such as that of SBS modified role weaken or even lost, thus affecting the SBS modified asphalt the use of performance. So the study of the aging process and SBS SBS regeneration of aging has important theoretical and practical significance.

In this paper,researching the aging process of SBS at different aging time, aging temperature and UV intensity and MDI repair aging SBS structure.By using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR),X-ray photoelectron spectroscopy (XPS),their structures were characterized by means;and the aging of SBS and SBS were repaired by MDI with asphalt mechanical modification, preparation aging SBS / bitumen blends,repaired SBS / bitumen blends, researching effect of modified asphalt physical properties (ductility, softening point) .the main conclusions of this paper were as follows:

1．With the aging temperature, the aging time is longer, and strong ultraviolet light increases, SBS molecule C = C content is less, the relative decrease in the content of element C, the relative increase in the content of the element O , C = O and O-H content increasing. Description SBS molecule with the aging temperature, the longer the aging time, a strong increase in UV aging The more serious the more serious SBS molecular structure is oxidized.

2．MDI repair aging of SBS, SBS increased aging of its -OH content after the repair, the emergence of a group of elements containing N, C, O element content has declined, N element content increased from 0% to 3.16%. This indicates that MDI enables the coupling between the aging SBS formed, and mainly -CH₂-NH₂ -, - OH ··· NH₂-CH₂- and -CO-NH₂- three chemical state exist.

3．the physical properties of SBS modified asphalt aging SBS (ductility, softening point) decreased, MDI repair SBS modified asphalt SBS modified bitumen with respect to the aging of the physical properties (ductility, softening point) increased. This indicates that SBS aging will affect the performance of SBS modified asphalt, MDI aging SBS modified asphalt high temperature performance has a certain regeneration.

Keywords: SBS; aging SBS; SBS regeneration; SBS modified bitumen

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 SBS老化研究现状 1

1.3 基质沥青老化研究现状 3

1.4 SBS改性沥青老化及再生研究现状 4

1.5 本论文的研究目的及内容 5

1.5.1 研究目的及意义 5

1.5.2研究内容 5

第2章 实验部分 7

2.1实验原料 7

2.2实验仪器及设备 8

2.3 SBS混合物的制备 8

2.4老化SBS混合物的制备 8

2.4.1 热老化SBS混合物的制备 8

2.4.2 紫外老化SBS混合物的制备 8

2.5 修复SBS的制备 9

2.6改性沥青的制备 9

2.7性能测试 9

2.7.1傅里叶变换红外光谱（FTIR）测试 9

2.7.2 X射线光电子能谱（XPS）测试 9

2.7.3 改性沥青物理性能测试 9

3.1老化条件对SBS分子结构的影响 11

3.1.1 热老化温度对SBS分子结构的影响 11

3.1.2热老化时间对SBS分子结构的影响 12

3.1.3 紫外光强对SBS分子结构的影响 13

3.2 偶联再生剂对老化SBS分子结构的影响 15

3.2.1 MDI对热老化SBS分子结构的影响 15

3.3 偶联再生SBS改性沥青的物理性能评价 18

3.3.1 延度 18

3.3.2 软化点 19

第4章 结 论 20

参考文献 21

致 谢 23

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

随着道路交通的高速发展，对路面使用沥青的要求越来越苛刻，一般的沥青路面很难满足现在的要求。在各种各样的沥青改性剂中，改性剂SBS 因其兼具塑料的可塑性和橡胶的回弹性，高韧性、高拉伸强度、高伸长率和高耐磨性，耐低温性能好，其制备的SBS改性沥青具有优良的高、低温性能：在低温条件下保持脆性，高温条件下保持硬度，具有很宽的温度使用范围、良好的弹性恢复抗老化能力和较强的耐候性，SBS会使沥青混合料的抗车辙能力和抗磨损能力得到较大程度的改善。从而被广泛的应用在了改性沥青中，并逐步取代EVA、PE等成为主导沥青改性剂之一^[1]。

SBS是苯乙烯一丁二烯一苯乙烯的嵌段共聚物，由于分子结构中含有不饱和双键，在生产以及使用过程中容易受到外界环境（紫外光、热、氧等）的作用而遭到破坏。SBS的分子结构主要发生氧化反应和裂解反应，这种反应使分子结构遭到严重破坏，在很大程度上会降低甚至丧失其改性作用。因此，探明SBS的老化过程，对老化的SBS进行再生具有很重要的理论价值和现实意义。

1.2 SBS老化研究现状

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)嵌段共聚物是当今世界上产量最大的热塑性弹性体之一^[2]，在常温的条件下，具有良好的弹性，在高温的条件下，会熔融成为可塑性的材料。SBS具有良好的拉伸性能、优良的耐低温性、透气性以及溶解性，是目前为止热塑性弹性体中产量最大，然而成本却最低的一种产品，有“第三代合成橡胶”的美誉。其主要被应用在四大领域，分别为沥青改性、橡胶制品、胶粘剂和塑料改性剂。在SBS中会有一部分呈现出橡胶弹性，它们是橡胶相或软段，会有一部分呈现出约束作用，它们是塑料段或硬段。聚苯乙烯嵌段分别接在聚丁二烯中间段的两端^[2]。由于聚苯乙烯嵌段间具有强的作用力，使其能与其它的聚苯乙烯嵌段聚集在一起，因为发生物理交联作用而形成网状结构。聚丁二烯软段为高弹态，呈微观相分离体系。SBS的分子结构式^[3]如下：