一种SBS改性沥青中SBS改性剂含量的测定方法与流程

本发明属于道路工程材料质量检测
技术领域：
，具体涉及一种sbs改性沥青中sbs改性剂含量的测定方法。
背景技术：
：sbs是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的嵌段共聚物，属热塑性橡胶。将一定量的sbs加入热沥青中，在一定的温度和机械剪力作用下，与沥青形成均匀混合体，该混合体为sbs改性沥青。sbs沥青具有优良的高低温路用性能，可以显著提高路面的使用性能，大幅度提高路面的平整度、摩擦系数、延长路面使用寿命及降低养护费用。sbs改性剂的含量是影响sbs沥青路用性能的重要指标，在通常的含量范围内，sbs改性沥青的路用性能随着sbs改性剂添加量的增加而提高。可随着市场竞争日益激烈和sbs价格上涨，目前改性沥青供应商开始采用不正当的手段以获取更高的利润。目前常见的做法之一是利用高分子化学技术显著降低sbs改性剂的掺加量，同时，通过掺加化学“稳定剂”使得改性沥青成品的性能指标满足《公路沥青路面施工技术规范》中对改性沥青针入度、延度和软化点的三大指标要求。化学“稳定剂”的添加，虽然能“名义”上提高改性沥青的性能指标，但是其对沥青路面实际路用性能、耐久性的改善仍旧未知。在有机物分子中，组成化学键或官能团的原子处于不断振动的状态，其振动频率与红外光的振动频率相当。所以，用红外光照射有机物分子时，分子中的化学键或官能团可发生振动吸收，不同的化学键或官能团吸收频率不同，在红外光谱上将处于不同位置，从而可获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。利用傅立叶变换红外光谱采集基质沥青和sbs改性剂的特征红外光谱，可以得到不同的特征吸收峰。根据lambert-beer定律，当一束平行单色光通过溶液时，溶液的吸光度(a)与溶液的浓度(c)和厚度(b)的乘积成正比。利用此定律，将sbs改性剂视为溶质，基质沥青视为溶剂，sbs改性沥青则为溶液，浓度(c)即为sbs的含量，可以作为sbs改性沥青中改性剂含量的测定方法。然而，现阶段对sbs改性沥青采用红外光谱进行改性剂含量的测定时，往往耗时较久，前期准备工作时间长且无法在现场快速测试。如浙江省地方标准《改性沥青中sbs含量的测定红外光谱法》(db33/t989-2015)中，标样测定的预处理先要将标样加热至140℃～160℃，准确称取样品后，待标样温度降至低于40℃，再加入有机溶剂，最后室温放置2～3h。整个标样的预处理过程需要3～4h才可完成。本发明独创标样预处理过程，简化测定时间至2min～3min，满足了目前对sbs含量测定的快速化需求，同时采用966cm-1与813cm-1吸收峰峰面积，提升了sbs含量测定的准确性。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是提供一种一种sbs改性沥青中sbs改性剂含量的测定方法，以解决现有技术存在的检测时间过长和检测结果不准确等问题。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种sbs改性沥青中sbs改性剂含量的测定方法，包括如下步骤：(1)取已知sbs改性剂含量csbs的sbs改性沥青经快速处理后进行红外光谱测试，得到sbs改性剂的特征吸收峰966cm-1的峰面积s966和基质沥青的特征吸收峰813cm-1的峰面积s813，由s966与s966和s813之和的比值计算得到a值，采用最小二乘法对a值和sbs改性剂含量csbs进行拟合，得到测定sbs改性剂含量的标准曲线；(2)将待测的sbs改性沥青进行快速处理后进行红外光谱测试，得到sbs改性剂的特征吸收峰966cm-1的峰面积s966和基质沥青的特征吸收峰813cm-1的峰面积s813，由s966与s966和s813之和的比值计算得到a值，代入步骤(1)中所得标准曲线中，即得待测的sbs改性沥青中sbs改性剂的含量。步骤(1)中，所述的已知sbs改性剂含量csbs的sbs改性沥青为sbs改性剂质量分别为基质沥青质量2％、3％、4％、5％和6％的sbs改性沥青。其中，sbs改性剂的966cm-1特征吸收峰代表sbs改性剂中反式丁二烯物质，基质沥青的813cm-1特征吸收峰代表沥青中芳香族带物质。其中，所述的已知sbs改性剂含量csbs的sbs改性沥青可从市场购买得到，优选按照如下方法制备得到：1、剪切：将70号基质沥青加热至170～175℃，采用高速剪切仪对加热沥青进行剪切，剪切过程中缓慢加入相应质量比的791-h型sbs改性剂；其中，剪切转速为6000转/分钟，剪切时间30分钟；2、发育：向步骤1中剪切后的沥青中加入芳香烃，175～180℃下充分混合后，加入稳定剂，在175～180℃下继续搅拌60分钟后，即得；其中，所述的芳香烃为橡胶油(优选2#-33橡胶油)或增延剂(优选1#增延剂)，芳香烃的质量为基质沥青质量的1.4％；所述的稳定剂为含硫化合物(优选硫磺或二芳基二硫化物)或聚烯烃(丁二烯-丙烯腈共聚物)，稳定剂的质量为基质沥青质量的0.22％。其中，所述的快速处理的方法为：取sbs改性沥青溶于四氯化碳中，充分溶解后将所得混合溶液均匀涂抹在溴化钾窗片上，制备得到标样薄膜，即可进行红外光谱测试。具体处理方法如下：(1)用小刀切割少量sbs改性沥青固体，置于电子加热天平上，加热至60℃，同时称取其质量，加热完毕后置于100ml盛样容器中；(2)在100ml容器中加入四氯化碳，用玻璃棒搅拌至没有块状物；(3)将溴化钾窗片至于电子加热天平上，在60℃下对窗片进行均匀加热1min，将上述沥青溶液取2滴均匀涂抹在溴化钾窗片上，制备得到标样薄膜。其中，sbs改性沥青和四氯化碳的固液比为1g：15ml。其中，所述的红外光谱测试中，光谱采集区间设置为400～4000cm-1，分辨率为4cm-1。有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优势：(1)发明制备了相同浓度的sbs改性沥青溶液，使切割称量的sbs改性沥青标样的质量与四氯化碳溶剂的体积比例固定(1g：15ml)，替代了标样的加热过程；同时采用电子加热天平对溴化钾窗片进行加热，保证窗片与溶液温度接近，使溶液受热均匀，替代了标样在室温长时间放置的过程。本发明的标样预处理过程极大减少了加热时间与降温时间，使原来的3h～4h降低至2min～3min；(2)利用sbs改性剂的特征吸收峰峰面积966cm-1与基质沥青的特征吸收峰813cm-1及峰面积966cm-1之和的比值消除改性沥青测试样品的厚度对测试结果带来的影响与不同试样带来的随机误差，使得其与sbs改性剂掺量的线性拟合相关性更好。附图说明图1为sbs改性剂掺量5％的sbs沥青红外光谱图；图2为根据sbs改性沥青标准样品测试结果绘制的测定sbs改性剂含量的标准曲线。具体实施方式实施例1一、原材料及试验仪器材料：70号基质沥青、791-h型sbs改性剂、芳香烃(2#-33橡胶油)和稳定剂(硫磺)；试验仪器主要为布鲁克(brukeralpha)红外光谱设备和高速剪切仪。二、制作sbs改性沥青标样(1)剪切——将70号基质沥青加热至175℃，采用高速剪切仪对加热沥青进行剪切，剪切过程中分别加入2％、3％、4％、5％、6％(基质沥青质量的2％～6％)的791-h型sbs改性剂，剪切转速采用6000转/分钟，剪切时间30分钟；(2)发育——将剪切好的样品加入1.4％芳香烃(2#-33橡胶油)、不断搅拌，温度控制在175℃，加入0.22％稳定剂(硫磺)，持续搅拌60分钟。三、对sbs改性沥青标样进行快速处理(1)用小刀切割少量sbs改性沥青固体，置于电子加热天平上，加热至60℃，同时称取其质量，加热完毕后置于100ml盛样容器中；(2)在100ml容器中加入四氯化碳，用玻璃棒搅拌至没有块状物；称取的sbs改性沥青标样固体质量与四氯化碳溶剂体积见表1所示。(3)将溴化钾窗片至于电子加热天平上，60℃下对窗片进行均匀加热1min，将上述沥青溶液取2滴均匀涂抹在溴化钾窗片上，按固体薄膜法制备标样薄膜。表1四、红外分析(1)开启布鲁克红外光谱设备，取下压板及晶体用吹风机给晶体预热，将涂有沥青的溴化钾窗片放入夹具中并固定于布鲁克红外光谱仪内，将光谱采集区间设置为400～4000cm-1，分别测量吸收峰966cm-1和813cm-1的峰面积s966和s813；(2)计算出s966/(s966+s813)的比值a，多次平行测试，确定sbs改性沥青标样的对应标准a值，采用最小二乘法，对各sbs改性沥青的a值与sbs改性剂含量进行拟合，得到sbs改性剂含量测定的标准曲线；(3)各组试验得到的峰面积s813、s966和比值a见表2(其中剔除掉一组偏差较大的数据)；表2(4)图2是根据sbs改性沥青标样测试结果绘制的标准曲线。标准曲线的方程为：y＝0.0529x+0.213，相关系数r2＝0.9874。五、待测样品处理及分析(1)用小刀切割少量待测的sbs改性沥青固体，置于电子加热天平上，加热至60℃，同时称取其质量为m1(g)，加热完毕后置于100ml盛样容器中；(2)在100ml容器中加入四氯化碳，用玻璃棒搅拌至没有块状物；称取的待测sbs改性沥青固体质量与四氯化碳溶剂体积见表3所示。(3)将溴化钾窗片至于电子加热天平上，60℃下对窗片进行均匀加热1min，将上述沥青溶液取2滴均匀涂抹在溴化钾窗片上，按固体薄膜法制备标样薄膜。表3sbs改性沥青质量m1/g四氯化碳体积15m1/ml2.639.03.552.52.233.03.248.04.161.5(4)开启布鲁克红外光谱设备，取下压板及晶体用吹风机给晶体预热，将涂有沥青的溴化钾窗片放入夹具中并固定于布鲁克红外光谱仪内，将光谱采集区间设置为400～4000cm-1，分别测量待测的sbs改性沥青吸收峰966cm-1和813cm-1的峰面积s966和s813；测试数据见表4。表4由表4可知，待测样品sbs含量为3.62％。当前第1页12