【论文推荐】苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)改性沥青的性能研究及应用

中国建筑防水杂志社 2020-04-28 04:05:25

  苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)是热塑性弹性体苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)的姊妹产品。SIS具有模量低、弹性好、熔融黏度小等特点,与SBS相比,SIS中间嵌段的聚异戊二烯结构上具有甲基侧链,故其具有良好的内聚力、优良的粘着性能以及与其他添加物良好的相容性。SIS现已被广泛应用于压敏胶带和标签纸的生产,但目前其用于改性沥青方面的研究较少。本文采用3种常见型号的SIS对基质沥青进行改性,考察其对基质沥青常规性能的影响,并初步尝试将其应用于自粘聚合物改性沥青防水卷材配方中,以改善其剥离性能。

实验部分


  本研究采用的基质沥青为道路石油沥青,测定了不同型号SIS在不同加量下对基质沥青针入度、软化点、黏度、剥离强度的影响。

  针入度检测:按GB/T 4509—2010《沥青针入度测定法》要求检测改性沥青的针入度。

  软化点检测:按GB/T 4507—2014《沥青软化点测定法 环球法》要求检测改性沥青的软化点。

  黏度检测:采用BrookfieldCAP2000+型黏度计,测量温度在90~130 ℃时改性沥青的黏度。

  剥离强度检测:按GB/T 328.20—2007《建筑防水卷材试验方法第20部分接缝剥离性能》的要求进行。

结果与讨论

  1)SIS改性沥青的基本性能

  考察了SIS型号和加量对基质沥青针入度、软化点的影响,结果表明,采用SIS对基质沥青进行改性后,改性沥青的针入度降低、软化点升高;并且,随着SIS加量的增加,改性沥青的针入度逐渐降低,软化点逐渐升高。同时也发现,SIS C对基质沥青针入度、软化点指标的影响明显优于SIS A和SIS B。从SIS的结构上分析,出现上述结果的原因可能是:SIS结构中的苯乙烯为硬段,表现为塑胶的热塑性,异戊二烯为软段,表现为橡胶的高弹性;如果苯乙烯含量高则SIS相对较难熔化,如果异戊二烯含量高则SIS相对较好熔化。由于SIS C结构中苯乙烯段含量较其他两种型号的SIS要高,与沥青的相容性较好,因此其对基质沥青软化点、针入度指标的改善效果更为明显。

  2)SIS改性沥青的黏度

  采用黏度计设计程序动态连续测定了在相同转速下,SIS加量同为4%时不同温度下SIS改性沥青黏度的变化情况,结果表明,加入SIS后基质沥青的黏度增加,并且随着温度的升高,改性沥青的黏度逐渐降低。不同型号SIS对改性沥青黏度的影响程度也表现出了差异,SIS C对改性沥青黏度的影响较显著,分析原因可能为:SIS中苯乙烯相具有塑料性质,能起到物理交联点的作用,S/I嵌段比增加,表现为物理交联点增多,因此对黏度的影响更为明显。

  3)SIS改性沥青的剥离强度

  考察SIS对基质沥青剥离强度的影响,探讨其应用于自粘聚合物改性沥青防水类卷材的可能性。从试验结果可以看出,SIS的加入可显著提高基质沥青的剥离强度。由于3种SIS嵌段比不同,生产工艺及产地不同,其对基质沥青剥离强度的影响也不同,其影响程度从大到小依次为SIS C>SIS B>SIS A。分析出现以上结果的原因为:随着3种型号SIS结构中S/I嵌段比的增加,苯乙烯硬段含量增加,SIS本身的内聚力增大,故改性沥青的内聚力增大,剥离强度也增大。

SIS在自粘聚合物改性沥青防水卷材中的应用

  本研究初步尝试在自粘聚合物改性沥青防水卷材配方中用SIS C部分代替常用的SBS,考察其对卷材剥离性能的影响,结果表明,在基础配方中加入SIS C部分代替SBS,制得的自粘聚合物改性沥青防水卷材的剥离强度有所增加,耐热性和低温柔性却不受影响。随着SIS加量的增加,卷材与卷材之间的剥离强度也增大,持黏时间延长。故在自粘聚合物改性沥青防水卷材配方中用SIS C部分代替SBS可显著提升卷材的剥离强度和持黏时间,进而改善卷材的粘结性能。初步试验证明了SIS在自粘聚合物改性沥青防水卷材中应用的可能性。

结论

  SIS可用于基质沥青的改性,对于线性结构的SIS A、SIS B和SIS C,经其改性后沥青的软化点升高、针入度降低、黏度增加、剥离强度增加。SIS既有聚苯乙烯塑料的热塑性和溶解性,又有聚异戊二烯橡胶的回弹性和柔韧性,具有优良内聚力和粘附性能,初步试验研究表明,SIS部分代替自粘聚合物改性沥青防水卷材配方中的SBS,可提升卷材的剥离强度和持黏性等物理性能指标,为其在自粘聚合物改性沥青防水卷材中的应用提供了理论依据。


声明:

  本文属原创文章,原文刊载于2015年第14期《中国建筑防水》,本文有删减。作者:孙彦伟、黄鹭鹭、龚志刚、刘艳娜,唐山德生防水股份有限公司。编辑:丁春花。

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