包裝廢PE改性瀝青旋轉薄膜烘箱老化試驗

包裝廢PE改性瀝青旋轉薄膜烘箱老化試驗

方長青，張茂榮，周世生，任鵬剛

(西安理下人學印刷包裝下程學院一陜西西安71004出

摘要:以回收的包裝廢聚乙烯(PE)代替普通聚合物改性劑，劉一石油瀝青進行改性，并采川旋轉薄膜烘箱加熱老化試驗(RTEOT)劉一瀝青的老化過程進行研究。結果表明，老化后基瀝青與改性瀝青的軟化點、135℃孰度升高，而針入度降低，其性能變化趨勢基本相似，但隨著改性劑量的增加，老化幅度變小。改性后分散于瀝青，的包裝廢PE在老化過程一方而發牛自身降解影響瀝青體系的性能，另一方而包裝廢PE通過吸收基質瀝青，輕質油分發牛濟脹，從而減少了瀝青在熱老化過程，游離基的產牛，降低了由于輕質組分氧化劉一基質瀝青性能的影響，改善了由于其自身老化劉一瀝青體系的影響，ZUI終濘致改性后瀝青老化性能改善。

瀝青短期老化是指在路面鋪裝時因受熱引起的老化，開始于拌和廠，終止于瀝青路面壓實后溫度降至自然溫度。短期老化是瀝青老化的一個ZUI卞要階段，會導致瀝青性能劣化，降低路面耐久性，縮短道路使用壽命。對于改性瀝青來說，老化不僅包括瀝青的老化，還包括改性劑的老化，其老化過程更為復雜與此同時，包裝廢棄聚合物(卞要有PE, PP,PVC,PS等)形成的“白色污染”對人們的生存環境構成了嚴重的威脅，如何對這些包裝廢棄聚合物進行回收處理，己成為履待解決的環境問題之一[3]。

    本文基于上述背景，利用回收的包裝廢棄聚合物代替普通聚合物改性劑，對道路瀝青進行改性，并采用瀝青旋轉薄膜烘箱實驗對改性瀝青短期老化過程進行系統研究，為提高瀝青路面質量、延長其使用壽命提供理論依據，并在降低改性成本的同時緩解“白色污染”問題。

1實驗部分

1. 1材料

用于改性瀝青的包裝廢棄聚合物應潔凈、十燥，其質量應符合規定的技術要求，本實驗采用回收的包裝廢棄牛奶袋(卞要成分為LLDPE)，原瀝青應純凈、無有害雜質，本實驗選用普通石油瀝青(100號甲，X-100)，工業品，西安石油化工總廠生產。

1. 2改性瀝青的制備

首先對回收后的包裝廢PE( WPE)進行清洗，并于60℃十燥至含水量低于1%，然后將其剪成約為1. 5 cm x 2. 5 cm碎片狀，備用。將稱量好的包裝廢PE摻入到熔化后的瀝青中(160℃)，在保持溫度恒定的情況下，人工攪拌30m in,剪切機攪拌60 min，然后降溫至120℃左右放置30 min，使其充分溶脹，再在剪切機上高速剪切1h，直至W PE均勻分散于瀝青中。

1. 3改性瀝青的性能測試及旋轉薄膜烘箱加熱老試驗

改性瀝青的針入度按G B/ T 0604 - 2000進行;試;軟化點按GB/T0606- 2000進行測試;延度按GB/T 0605- 1993進行測試;微觀結構采用OLYM PL(日本)公司CX4(} RFL32J型熒光顯微鏡觀測。FIR采用EQUINOX公司(德國)EQU INOX-55型紅·光r,儀進行測試。

   瀝青旋轉薄膜烘箱(RTFOT)是國際上通行的驗方法，它可以在室內模擬瀝青的短期老化行為。文采用浙江辰鑫機械設備有限公司生產的SBX-85瀝青旋轉薄膜烘箱對改性前后瀝青短期老化性能進研究。

老化后,1“一4#瀝青的軟化點老化指數(老化后瀝青軟化點/未老化瀝青軟化點)變化曲線入度老化指數(老化后瀝青釗‘入度/未老化瀝青釗‘入度)變化曲線如Fig. 1( b)所示;135 0C}},度老化指數(老化后瀝青135℃薪度/未老化瀝青135℃薪度)變化曲線

由Fig. 1( a)可知，1“一4#瀝青軟化點老化指數變化幅度為(( 1. 004~ 1. 095) ,}I‘入度老化指數變化幅度為(0. 706~ 0. 792) ,135  0C}},度老化指數變化幅度為( 1. 248~ 1. 365)。也就是說，老化后，基質瀝青與改性瀝青的軟化點、135℃薪度升高，而其針入度降低，其性能變化趨勢基本相似。與此同時，由圖也可以看出，4#瀝青的老化前后性能指標的變化幅度比其它3種瀝青要小，其各項老化指標ZUI接近1，表明老化對4#瀝青性能的影響ZUI小。

2. 2結果分析

Fib. 2和Fib. 3為包裝廢PE改性瀝青老化前后FT-IR圖譜(以4“改性瀝青為例)。由Fib. 2和Fib.3口J一知，在2800 cm’一3000 cm-’左右瀝青的紅外光譜出現很強的吸收峰。其中以一CHz一的吸收ZUI強。的吸收峰口J一判斷瀝青中含有飽和烴。1605 cm’的吸收峰一部分是由共扼雙鍵C= C(苯環骨架振動)引起的，另一部分是由C= O的吸收引起的，由此可判定芳香族化合物的存在。老化后瀝青在1708 cm’處出現碳基吸收峰，可認為主要是酮;瀝青老化后的另一個特征吸收峰出現在1024cm’附近，屬亞颯類，其老化現象明顯。  

瀝青是由碳、氫、氧、硫、氮等元素構成的大分子有機混合物，包括瀝青質、膠質、飽和分、芳香分作為高分子材料。瀝青熱氧化老化的特點是自動催化氧化，屬于游離基鏈式反應過程，包括鏈的引發、增長和終止二個階段。

   由上述分析可知，對于基質瀝青而言，在短期的熱老化過程中，隨著鏈的引發、鏈的增長、鏈的終止過程的不斷進行，瀝青中各個組分將朝著更重的方向轉化。飽和分在老化一段時間以后變化趨于緩和，芳香烴不斷地轉化為膠質，膠質向瀝青質轉化。所以導致瀝青質含量的不斷增加，整個老化過程是瀝青芳構化的過程，即芳香度的增加過程，也就是瀝青中高分了量的組分增多，瀝青分了量增大，瀝青變硬[6]。

    對于改性瀝青而言，由于添加了包裝廢PE改性劑，在老化過程中，將發生基質瀝青的老化和聚合物降解兩種變化，聚合物本身的降解老化也會影響瀝青體系的性能[7，8} o Fib. 4為改性瀝青老化前后的微觀結構(以4#改性瀝青為例)，可以看出老化前后改性劑(包裝廢PE)顆粒分布沒有發生明顯變化，老化前后包裝廢PE與基質瀝青均以物理方式混合。但是，改性過程中高速剪切作用使得廢PE均勻分散在基質瀝青中，吸收基質瀝青中輕質油分發生溶脹，也就是說，溶脹過程阻止了部分輕質組分的氧化，即減少了在熱老化過程中游離基的產生，從而減輕了由于輕質組分氧。化對基質瀝青性能的影響。與此同時，包裝廢棄聚合

物在老化過程中降解后形成的小分子產物也能改善瀝青體系的老化性能，并目隨著聚合物改性劑量的不斷增加，其作用效果逐漸明顯。3結論

    (1)旋轉薄膜加熱老化后，基質瀝青與改性瀝青的軟化點、135℃薪度、針入度等性能指標變化趨勢基本相似。但隨著包裝廢棄聚合物量的不斷增加，瀝青的老化前后性能指標的變化幅度變小，老化性能有所改蓋

    (2) FT-IR圖譜分析表明，老化瀝青分別在1708cm- }/ 1024cm-’附近出現老化特征峰，其產物分別是酮及亞颯類。

    ( 3)瀝青熱氧化老化包括鏈的引發、增長和終止二個階段。對于包裝廢PE改性瀝青而言，改性后均勻分散在基質瀝青中的包裝廢PE吸收基質瀝青中輕質油分發生溶脹，從而減少了在熱老化過程中游離基的產生，降低了由于輕質組分氧化對基質瀝青性能的影響;同時，包裝廢棄聚合物在老化過程中降解形成小分子產物也能改善瀝青體系的老化性能。