辽宁北方戴纳索合成橡胶有限公司 辽宁盘锦 124000
摘要：近年来，在聚合物改性沥青材料中，SBS以其优异的性能，成为使用最为广泛的沥青改性剂，SBS改性沥青是我国现阶段最重要的沥青改性方式。每年约生产改性沥青600〜800万吨，消耗各型号SBS约35万吨。
关键词：SBS改性沥青；改性机理
1.沥青的特性
沥青是由多种化学成分极其复杂的烃类所组成。这些烃类为一些带有不同长短侧链的高度缩合的环烷烃和芳香烃，以及这些烃类的非金属元素衍生物[1]。按生产来源划分，沥青主要可分为地沥青（包括天然沥青与石油沥青）、焦油沥青、煤沥青、页岩沥青等。道路中各国目前生产和最常用的是石油沥青。石油沥青是原油加工的重质产品[2]。石油沥青的组分极为复杂，通常用溶剂将沥青通过色层分析法分成饱和分、芳香分、胶质和沥青质四个组分[1]。
2.SBS 的性能
SBS 聚合物是一种热塑性弹性体[3]。从分子结构上分为线型和星型两种类型[4]。
SBS热塑性弹性体具有两相结构，中间的聚丁二烯链段（PB）软段和两端的聚苯乙烯（PS）硬段，其中聚苯乙烯链段（PS）在两端，分别聚集在一起，形成物理交联区域，即硬段，称作微区；而聚丁二烯链段（PB 段）则形成软段，呈现高弹性。软段（PB）与硬段（PS）互不相溶。硬聚苯乙烯链段分子缔合进入小的刚性端基范围，这种缔合作用类似于物理的交联或结合，并且较长时间保持在一起，与中间基的聚丁二烯链段化学结合，这种分相结构称为微观两相分离结构[5]。SBS 的微观两相分离结构，使其具有两个玻璃化转变温度。第一个玻璃化转变温度（Tg1）为80 ℃（聚丁二烯），第二个玻璃化转变温度（Tg2）为90 ℃（聚苯乙烯）。在Tg1～ Tg2 之间端基聚苯乙烯链段聚集在一起形成微区分散于聚丁二烯链段之间，起到物理交联、固定链段及防冷流作用，具有硫化橡胶的高弹性和抗疲劳性能。当温度升至Tg2时，聚苯乙烯相软化和流动使得SBS 具有树脂流动加工性。SBS 的微观两相分离结构使其在常温下具有橡胶弹性，在高温下又能像塑料那样熔融流动，即具有橡胶和塑料的双重特性。SBS 通过聚苯乙烯链段的聚集形成一种三维结构，分散在沥青中，聚苯乙烯链段赋予材料足够的强度，中间嵌段聚丁二烯又使共聚物具有特别好的弹性，从而有效地改善沥青的温度性能、拉伸性能、弹性、混合料的稳定性、耐老化性等。
3.SBS 对沥青的改性机理
改性沥青机理机理主要分为物理共混和化学改性两类：物理共混—SBS 微粒受到沥青组分中油分的作用发生溶胀而均匀分散在沥青中，SBS 与沥青之间没有发生化学作用，只是一种分子间作用力；化学改性—加入添加剂使沥青和SBS之间发生加成、交联或接枝等化学反应，形成较强的共价键或离子键，改善沥青的化学性质。提出化学改性是提高SBS 改性沥青路用性能的重要手段[6]。采用SBS 对沥青改性后，改性沥青的低温柔性和高温性能明显提高，温度敏感性大大降低。
4.SBS 改性沥青的制备
沥青的SBS改性需要经过溶胀、剪切、发育三个过程。剪切是整个改性过程中关键的一步，往往剪切的效果会影响最终的结果。目前，制备SBS 改性沥青主要采用胶体磨法和高速剪切法。所用的设备有胶体磨式与高速剪切式两大类。无论是胶体磨技术还是高速剪切技术，其制备原理都是通过动环和静环之间切变力的作用将SBS颗粒剪切成微米级（10μm 以下）的细小微粒均匀分散在沥青中。
动环和静环之间转速越快，内压力越高，产生的切变力越大，使分散成得更好、更有效率。SBS 以细小均匀状态分布于沥青中是SBS 能够与沥青达到良好相容的前提，是充分发挥改性效果的保证[7]。
5.我国SBS改性沥青现状
设备
全国约有改性沥青加工设备2000套，其中道路改性沥青设备和防水改性沥青设备各占一半，但严格意义上来说，防水用改性沥青设备成套成规模不多，除雨虹、卓宝等大企业外，大多为简单搅拌。
道路改性沥青设备中进口设备占约200套，国产为主力。
材料
2016年我国公路总里程470万公里，平均100平方公里土地上不到50公里。
我国公里总里程位列世界第三，我国大陆公路密度列世界第十九。
在众多的沥青改性剂中，SBS能够同时改善沥青的高低温性能及感温性能，使其成为研究和应用最多的品种，SBS改性沥青目前占改性沥青需求量的61%之多。
6.SBS 改性沥青的发展方向
国家政策带来的深远影响
根据交通运输部门《国家公路网规划（2013 年—2030 年）》，到2030 年高速公路将覆盖省会城市及90%的具有20 万以上人口的城市，未来将重点发展地方高速、区域均衡发展以及道路质量提高和农村公路建设，力争到2030 年全面建成国家高速公路网，普通国道基本建成二级及以上公路，因此我国沥青需求量将保持在较高水平。
政策面也对部分区域市场带来深远影响，2017年5月14日“一带一路”国际合作高峰论坛在北京召开，新疆成为新时期对外开放的“桥头堡”，道路建设迎来千载难逢的机遇，新疆地区的沥青需求成为行业关注热点。除去新疆获得发展良机外，同属西部地区的云、贵、川仍然是道路建设的最重点地区，沥青地区间的供需失衡依旧明显。
参考文献：
[1] Loeber L，Muller G，Morel J，Sutton O.Fuel，1998，77（13）：1443～1450.
[2]严家 .沥青材料性能学.北京：人民交通出版社，1990，164～176.
[3] 霍尔登[美].热塑性弹性体.北京：化学工业出版社，2000，76～78.
[4] 陈宁观.高分子材料科学与工程，1987，3（3）：81～88.
[5] Kim G，Libera M.Macromolecules，1998，31：2569～2577.
[6] 李水平，范维玉.精细石油化工，2003，3（2）：23～25.
[7] 郭艳，蒋遥明，李超等.高分子材料科学与工程，2003，19（4）：144～147.