中國報(bào)告大廳網(wǎng)訊，隨著全球環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和資源循環(huán)利用的推進(jìn)，再生膠行業(yè)在2025年呈現(xiàn)出快速發(fā)展的趨勢(shì)。本文通過對(duì)改性石油瀝青在廢舊輪胎再生膠中的增強(qiáng)機(jī)理與性能研究，探討了再生膠在瀝青路面中的應(yīng)用，為再生膠的高值化利用提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。
《2025-2030年中國再生膠行業(yè)市場(chǎng)深度研究及發(fā)展前景投資可行性分析報(bào)告》指出，隨著公路交通事業(yè)的快速發(fā)展和汽車保有量的持續(xù)增長(zhǎng)，廢舊輪胎的產(chǎn)生量日益劇增，對(duì)環(huán)境造成了巨大壓力。傳統(tǒng)的填埋和焚燒處理方式不僅占用土地資源，還會(huì)產(chǎn)生有害氣體和粉塵，對(duì)環(huán)境造成二次污染。將廢舊輪胎加工成再生膠粉，并應(yīng)用于瀝青路面，是實(shí)現(xiàn)廢舊輪胎資源化利用的有效途徑之一。再生膠粉可以改善瀝青的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和抗疲勞性能，延長(zhǎng)路面使用壽命。然而，再生膠與瀝青的相容性較差，容易發(fā)生離析，影響改性效果。因此，如何提高再生膠與瀝青的相容性，充分發(fā)揮再生膠的改性作用，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。
(一)原材料與制備方法
本研究使用的基質(zhì)瀝青為某知名品牌生產(chǎn)的70號(hào)A級(jí)道路石油瀝青，其主要技術(shù)指標(biāo)符合相關(guān)規(guī)范要求。廢舊輪胎再生膠由專業(yè)再生資源公司提供，采用常溫機(jī)械粉碎法制備，過40目篩。改性劑選用某知名品牌生產(chǎn)的SBS嵌段共聚物。改性瀝青的制備采用高速剪切法，將基質(zhì)瀝青加熱至175±2°C，加入設(shè)定摻量的SBS改性劑，繼續(xù)高速剪切60分鐘，使SBS在瀝青中充分分散。再生膠改性瀝青的制備則在SBS改性瀝青的基礎(chǔ)上，加入不同比例的再生膠粉，采用低速攪拌混合，促使再生膠充分溶脹，得到再生膠改性瀝青。
(二)性能測(cè)試方法
對(duì)制備的改性瀝青和再生膠改性瀝青進(jìn)行了一系列性能測(cè)試，包括常規(guī)性能測(cè)試、流變性能測(cè)試、低溫性能測(cè)試和微觀結(jié)構(gòu)分析。常規(guī)性能測(cè)試依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行軟化點(diǎn)、針入度和延度試驗(yàn)。流變性能測(cè)試采用動(dòng)態(tài)剪切流變儀，在46°C~82°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行溫度掃描，測(cè)定復(fù)數(shù)模量、相位角和車轍因子。低溫性能測(cè)試采用彎曲梁流變儀，在-12°C、-18°C和-24°C下進(jìn)行彎曲蠕變?cè)囼?yàn)，測(cè)定彎曲蠕變勁度和蠕變速率。微觀結(jié)構(gòu)分析采用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡和傅里葉變換紅外光譜儀，觀察改性瀝青和再生膠改性瀝青的微觀形貌及化學(xué)基團(tuán)變化。
(一)常規(guī)性能的影響
測(cè)試結(jié)果顯示，隨著SBS摻量的增加，改性瀝青的針入度逐漸減小，軟化點(diǎn)逐漸升高，延度逐漸降低，表明SBS的加入提高了瀝青的硬度和高溫穩(wěn)定性，但降低了其低溫塑性。加入再生膠后，再生膠改性瀝青的針入度有所增加，軟化點(diǎn)進(jìn)一步升高，延度顯著降低。這是因?yàn)樵偕z顆粒吸附瀝青中的輕質(zhì)油分，自身發(fā)生溶脹，體系黏度增大，導(dǎo)致軟化點(diǎn)升高。同時(shí)，再生膠顆粒作為剛性粒子，降低了瀝青的變形能力，導(dǎo)致延度下降。結(jié)果表明，在SBS改性的基礎(chǔ)上，再生膠的加入能進(jìn)一步提升瀝青的高溫性能，但會(huì)犧牲部分低溫性能。
(二)流變性能的影響
DSR測(cè)試結(jié)果表明，SBS改性顯著提高了瀝青的復(fù)數(shù)模量，降低了相位角，車轍因子大幅提升，說明SBS改性有效改善了瀝青的高溫抗車轍性能。加入再生膠后，復(fù)數(shù)模量進(jìn)一步增大，相位角進(jìn)一步減小，車轍因子繼續(xù)提高，表明再生膠能進(jìn)一步增強(qiáng)改性瀝青的高溫性能。BBR測(cè)試結(jié)果顯示，SBS改性降低了瀝青的彎曲蠕變勁度，提高了蠕變速率，表明其低溫抗裂性能得到改善。而加入再生膠后，彎曲蠕變勁度增大，蠕變速率減小，說明再生膠的加入對(duì)改性瀝青的低溫性能有不利影響。
(三)微觀結(jié)構(gòu)的影響
熒光顯微鏡觀察結(jié)果顯示，基質(zhì)瀝青呈均一暗色，表明組分分布均勻。SBS改性瀝青中，隨著SBS摻量增加，代表SBS富集相的亮點(diǎn)增多，并從分散狀態(tài)逐漸連接成網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于再生膠改性瀝青，再生膠顆粒在SBS改性瀝青中分散良好，界面結(jié)合緊密。這表明，SBS預(yù)改性顯著改善了再生膠與瀝青的相容性，減少了界面缺陷和團(tuán)聚。均勻分散的再生膠顆粒起到了“橋接”作用，將SBS形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)連接，進(jìn)一步限制了瀝青的流動(dòng)，提升了抵抗外力的能力。
綜合常規(guī)性能、流變性能和微觀結(jié)構(gòu)分析結(jié)果，改性石油瀝青對(duì)再生膠改性瀝青的增強(qiáng)機(jī)理可歸納為以下幾個(gè)方面：
再生膠行業(yè)現(xiàn)狀分析指出，SBS的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)增強(qiáng)：SBS作為一種熱塑性彈性體，其聚苯乙烯鏈段與瀝青質(zhì)具有較好的相容性，形成物理交聯(lián)點(diǎn)，提高了瀝青的硬度和高溫彈性恢復(fù)能力;聚丁二烯鏈段則與瀝青中的油分相容，改善了瀝青的低溫性能和粘彈性。SBS在瀝青中形成的連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，顯著增強(qiáng)了瀝青基體的整體強(qiáng)度和抗變形能力。
再生膠的溶脹增粘：再生膠顆粒吸附瀝青中的輕質(zhì)油分，發(fā)生溶脹，導(dǎo)致瀝青體系的黏度增大，宏觀上表現(xiàn)為軟化點(diǎn)升高和高溫穩(wěn)定性提高。
界面“橋接”作用：再生膠顆粒與SBS改性瀝青基體緊密結(jié)合，界面模糊。均勻分散的再生膠顆粒起到了“橋接”作用，將SBS形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)連接，進(jìn)一步限制了瀝青的流動(dòng)，提升了抵抗外力的能力。
剛性填充效應(yīng)：再生膠顆粒本身具有一定的剛性，也起到了一定的物理填充和增強(qiáng)效果。
本文研究了SBS改性石油瀝青對(duì)再生膠改性瀝青性能及增強(qiáng)機(jī)理的影響。結(jié)果表明，SBS改性顯著提高了瀝青的高溫性能和彈性恢復(fù)能力，再生膠的加入進(jìn)一步提升了改性瀝青的軟化點(diǎn)和高溫抗車轍性能，但降低了低溫延度。微觀結(jié)構(gòu)分析顯示，SBS在瀝青中形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，再生膠顆粒在SBS改性瀝青中分散良好，界面結(jié)合緊密。增強(qiáng)機(jī)理主要包括SBS的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)增強(qiáng)、再生膠的溶脹增粘、界面“橋接”作用以及剛性填充效應(yīng)。研究證實(shí)，SBS與再生膠的協(xié)同作用能有效改善瀝青路面性能，為廢舊輪胎再生膠的高值化利用提供了技術(shù)支持。未來，隨著再生膠技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，其在環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域的應(yīng)用將更加廣泛。
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