包装废PE改性沥青旋转薄膜烘箱老化试验
方长青，张茂荣，周世生，任鹏刚
(西安理下人学印刷包装下程学院一陕西西安71004出
摘要:以回收的包装废聚乙烯(PE)代替普通聚合物改性剂，刘一石油沥青进行改性，并采川旋转薄膜烘箱加热老化试验(RTEOT)刘一沥青的老化过程进行研究。结果表明，老化后基沥青与改性沥青的软化点、135℃孰度升高，而针入度降低，其性能变化趋势基本相似，但随着改性剂量的增加，老化幅度变小。改性后分散于沥青，的包装废PE在老化过程一方而发牛自身降解影响沥青体系的性能，另一方而包装废PE通过吸收基质沥青，轻质油分发牛济胀，从而减少了沥青在热老化过程，游离基的产牛，降低了由于轻质组分氧化刘一基质沥青性能的影响，改善了由于其自身老化刘一沥青体系的影响，ZUI终泞致改性后沥青老化性能改善。
沥青短期老化是指在路面铺装时因受热引起的老化，开始于拌和厂，终止于沥青路面压实后温度降至自然温度。短期老化是沥青老化的一个ZUI卞要阶段，会导致沥青性能劣化，降低路面耐久性，缩短道路使用寿命。对于改性沥青来说，老化不仅包括沥青的老化，还包括改性剂的老化，其老化过程更为复杂与此同时，包装废弃聚合物(卞要有PE, PP,PVC,PS等)形成的“白色污染”对人们的生存环境构成了严重的威胁，如何对这些包装废弃聚合物进行回收处理，己成为履待解决的环境问题之一[3]。
本文基于上述背景，利用回收的包装废弃聚合物代替普通聚合物改性剂，对道路沥青进行改性，并采用沥青旋转薄膜烘箱实验对改性沥青短期老化过程进行系统研究，为提高沥青路面质量、延长其使用寿命提供理论依据，并在降低改性成本的同时缓解“白色污染”问题。
1实验部分
1. 1材料
用于改性沥青的包装废弃聚合物应洁净、十燥，其质量应符合规定的技术要求，本实验采用回收的包装废弃牛奶袋(卞要成分为LLDPE)，原沥青应纯净、无有害杂质，本实验选用普通石油沥青(100号甲，X-100)，工业品，西安石油化工总厂生产。
1. 2改性沥青的制备
首先对回收后的包装废PE( WPE)进行清洗，并于60℃十燥至含水量低于1%，然后将其剪成约为1. 5 cm x 2. 5 cm碎片状，备用。将称量好的包装废PE掺入到熔化后的沥青中(160℃)，在保持温度恒定的情况下，人工搅拌30m in,剪切机搅拌60 min，然后降温至120℃左右放置30 min，使其充分溶胀，再在剪切机上高速剪切1h，直至W PE均匀分散于沥青中。
1. 3改性沥青的性能测试及旋转薄膜烘箱加热老试验
改性沥青的针入度按G B/ T 0604 - 2000进行;试;软化点按GB/T0606- 2000进行测试;延度按GB/T 0605- 1993进行测试;微观结构采用OLYM PL(日本)公司CX4(} RFL32J型荧光显微镜观测。FIR采用EQUINOX公司(德国)EQU INOX-55型红·光r,仪进行测试。
沥青旋转薄膜烘箱(RTFOT)是国际上通行的验方法，它可以在室内模拟沥青的短期老化行为。文采用浙江辰鑫机械设备有限公司生产的SBX-85沥青旋转薄膜烘箱对改性前后沥青短期老化性能进研究。
老化后,1“一4#沥青的软化点老化指数(老化后沥青软化点/未老化沥青软化点)变化曲线入度老化指数(老化后沥青钊‘入度/未老化沥青钊‘入度)变化曲线如Fig. 1( b)所示;135 0C}},度老化指数(老化后沥青135℃薪度/未老化沥青135℃薪度)变化曲线
由Fig. 1( a)可知，1“一4#沥青软化点老化指数变化幅度为(( 1. 004~ 1. 095) ,}I‘入度老化指数变化幅度为(0. 706~ 0. 792) ,135 0C}},度老化指数变化幅度为( 1. 248~ 1. 365)。也就是说，老化后，基质沥青与改性沥青的软化点、135℃薪度升高，而其针入度降低，其性能变化趋势基本相似。与此同时，由图也可以看出，4#沥青的老化前后性能指标的变化幅度比其它3种沥青要小，其各项老化指标ZUI接近1，表明老化对4#沥青性能的影响ZUI小。
2. 2结果分析
Fib. 2和Fib. 3为包装废PE改性沥青老化前后FT-IR图谱(以4“改性沥青为例)。由Fib. 2和Fib.3口J一知，在2800 cm’一3000 cm-’左右沥青的红外光谱出现很强的吸收峰。其中以一CHz一的吸收ZUI强。的吸收峰口J一判断沥青中含有饱和烃。1605 cm’的吸收峰一部分是由共扼双键C= C(苯环骨架振动)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。老化后沥青在1708 cm’处出现碳基吸收峰，可认为主要是酮;沥青老化后的另一个特征吸收峰出现在1024cm’附近，属亚飒类，其老化现象明显。
沥青是由碳、氢、氧、硫、氮等元素构成的大分子有机混合物，包括沥青质、胶质、饱和分、芳香分作为高分子材料。沥青热氧化老化的特点是自动催化氧化，属于游离基链式反应过程，包括链的引发、增长和终止二个阶段。
由上述分析可知，对于基质沥青而言，在短期的热老化过程中，随着链的引发、链的增长、链的终止过程的不断进行，沥青中各个组分将朝着更重的方向转化。饱和分在老化一段时间以后变化趋于缓和，芳香烃不断地转化为胶质，胶质向沥青质转化。所以导致沥青质含量的不断增加，整个老化过程是沥青芳构化的过程，即芳香度的增加过程，也就是沥青中高分了量的组分增多，沥青分了量增大，沥青变硬[6]。
对于改性沥青而言，由于添加了包装废PE改性剂，在老化过程中，将发生基质沥青的老化和聚合物降解两种变化，聚合物本身的降解老化也会影响沥青体系的性能[7，8} o Fib. 4为改性沥青老化前后的微观结构(以4#改性沥青为例)，可以看出老化前后改性剂(包装废PE)颗粒分布没有发生明显变化，老化前后包装废PE与基质沥青均以物理方式混合。但是，改性过程中高速剪切作用使得废PE均匀分散在基质沥青中，吸收基质沥青中轻质油分发生溶胀，也就是说，溶胀过程阻止了部分轻质组分的氧化，即减少了在热老化过程中游离基的产生，从而减轻了由于轻质组分氧。化对基质沥青性能的影响。与此同时，包装废弃聚合
物在老化过程中降解后形成的小分子产物也能改善沥青体系的老化性能，并目随着聚合物改性剂量的不断增加，其作用效果逐渐明显。3结论
(1)旋转薄膜加热老化后，基质沥青与改性沥青的软化点、135℃薪度、针入度等性能指标变化趋势基本相似。但随着包装废弃聚合物量的不断增加，沥青的老化前后性能指标的变化幅度变小，老化性能有所改盖
(2) FT-IR图谱分析表明，老化沥青分别在1708cm- }/ 1024cm-’附近出现老化特征峰，其产物分别是酮及亚飒类。
( 3)沥青热氧化老化包括链的引发、增长和终止二个阶段。对于包装废PE改性沥青而言，改性后均匀分散在基质沥青中的包装废PE吸收基质沥青中轻质油分发生溶胀，从而减少了在热老化过程中游离基的产生，降低了由于轻质组分氧化对基质沥青性能的影响;同时，包装废弃聚合物在老化过程中降解形成小分子产物也能改善沥青体系的老化性能。
