CN104076080A - Sbs改性沥青中改性剂含量的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种SBS改性沥青中改性剂含量的测定方法，包括如下步骤：制备一系列不同SBS含量的改性沥青标准样品，采用电位滴定仪测定SBS改性沥青的氧化还原电位，数据处理，建立SBS改性剂含量和碘值关系的数学模型。本发明针对改性沥青市场中产品质量参差不齐，缺乏直观的检测手段的问题，引入电位法测定SBS含量，使用精密仪器得出数据，具有良好的可重复性，可以测定普通SBS改性沥青，高黏高弹改性沥青，SBS改性乳化沥青，含SBS的彩色沥青胶结料；使人为误差减少，同时减小工作量，提高检测效率。

Description

SBS改性沥青中改性剂含量的测定方法

技术领域

本发明属于测试领域，具体涉及一种通过测试电化学变量测定沥青改性剂含量的方法。

背景技术

近年来，我国的公路路面施工中，沥青路面所占比重持续增加，其中以高速公路路面为代表的高性能路面中施工中，改性沥青路面所占比重持续增加，而沥青改性剂中又以SBS改性剂最为普遍。SBS改性剂的基本组成为苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物，其具有二相结构，因此具有两个玻璃化温度(-80℃相当于丁二烯的玻璃化温度)。在-80～+80℃范围内,SBS兼具橡胶的弹性和树脂的热塑性；其中存在独特的软端-硬端结构能在沥青中形成空间网状结构，改善沥青的高低温性能，提高沥青刚性，克服普通沥青的性能缺陷，是当前使用最多的沥青改性剂

随着近年来国内外对SBS改性沥青的研究深入，其改性机理、改性工艺、路用性能等方面已取得大量研究成果，我国也针对SBS改性沥青提出了针对性的施工检测规范。在研究中发现，SBS改性沥青路面的路用性能与使用寿命等与SBS改性剂含量直接相关。

现在已开发出的SBS改性剂含量的检测技术手段有红外光谱分析法，GPC法，化学滴定法等。发明专利CN101526473利用傅里叶变换红外光谱仪(带ATR槽型水平附件)对SBS改性剂含量进行了测试分析。李伟光等也对利用红外光谱法测定SBS含量进行了研究(李伟光等，SBS测试方法及机理研究，石油沥青，2010,24(5)：1-5)。耿九光等(基于GPC法的改性沥青SBS含量测试方法研究，应用化工，2013,42(9)：1706)利用GPC法对SBS含量进行了测试分析研究。这些方法采用的仪器均属于实验室内的分析测试仪器，对使用环境的温度空气等条件有严格的要求，且仪器设备价格高，工程现场应用时不具有便利性。专利CN101949858B公开了一种SBS改性沥青中改性剂含量的测试方法，该方法利用传统滴定法测试样品的不饱和度对SBS改性剂含量进行了测试分析。该方法虽然具有仪器设备简单的特点，但是其受人为影响很大，特别在含沥青的溶液中往往是黑色，碘易于沉淀，滴定剂溶液与碘分别处于互不相溶的两相中，致使滴定过程反应缓慢，接近终点时颜色变化不明显，操作人员难以判断滴定终点，直接影响了测试结果的准确性。而SBS含量一般含量仅为3-5％，微小的滴定终点误差可直接导致测试结果不准确。而且上述方法也不适合于测试SBS含量较高的高黏高弹改性沥青，改性乳化沥青等材料中的SBS含量。因此急需要开发设备要求低，操作便捷，适用性广，且能自动控制的测试设备。

发明内容

本发明的目的在于提出一种快速精确且成本低廉的SBS改性沥青中SBS改性剂含量的检测方案，其能更好的解决现在改性沥青市场中广泛存在的市场混乱，产品质量参差不齐，缺乏直观的检测手段的问题，为规范市场，提高了公路建设质量的监控力度，保证了施工质量。

实现本发明目的的具体技术方案为：

一种SBS改性沥青中改性剂含量的测定方法，包括如下步骤：

步骤一：制备不同SBS改性剂含量的改性沥青标准样品；

步骤二：使用电位仪测定步骤一所的溶液的碘值；包括如下步骤：

(1)步骤一制备的不同SBS改性剂含量的改性沥青标准样品各称取0.5-1.5g，加入40-60ml稀释溶剂使沥青样品完全溶解，然后在35-45℃中静置30min；

(2)将10-30ml的0.03-0.06mol/L碘乙醇溶液加入步骤(1)所得溶液中，在磁力搅拌器上搅拌1-30s；

(3)将10-20ml的0.1mol/L碘化钾溶液加入步骤(2)所得溶液中，搅拌使其混合均匀；

(4)将2-5ml离子强度缓冲剂加入步骤(3)所得反应液中；边搅拌边用0.05mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定；

(5)用电位仪测定滴定液的氧化还原电位，当电位仪记录曲线出现突跃时(滴定突跃)，记录消耗的硫代硫酸钠标准溶液的体积。

(6)将SBS改性沥青样品用不含SBS改性剂的基质沥青代替，使用上述(1)-(5)的方法做空白实验。

(7)按照公式计算碘值：

A＝((V0-V1)*C/1000*126.9/m)*100    (1)

其中，A—碘值，g碘/100g样品；

V0—滴定空白样品消耗的硫代硫酸钠标准溶液体积，ml；

V1—滴定试样消耗的硫代硫酸钠标准溶液体积，ml；

C—硫代硫酸钠标准溶液的浓度，mol/L；

m—SBS改性沥青样品的质量，g；

126.9—碘的相对原子质量。

步骤三：进行数据处理；

(1)分别称取标准改性剂掺量的SBS改性沥青样品，按照步骤二的方法分别测定滴定时各样品的氧化还原电位；利用各标准样品的SBS含量和测定得到的碘值进行线性拟合，建立SBS改性剂含量和碘值的数学模型。

(2)对测定样品取样，按照上述步骤进行滴定，测定氧化还原电位，利用上述数学模型计算得到待测样品中SBS含量。

步骤一中，不同SBS改性剂含量可以是任意含量，根据情况而定。例如，可制备含量范围0.1-10％的一系列改性沥青标准样品。

步骤二中，电位仪记录曲线出现突跃时，电位变化的一次积分曲线出现最大峰，此时电位会不停下降，优选将一次积分曲线出现最大峰，判定为终点。

其中，所述样品的稀释溶剂是甲苯、四氢呋喃、三氯乙烯和环己烷中的一种或者几种。

其中，所述离子强度缓冲剂是1mol/L的KNO₃，或者1mol/L的柠檬酸钠，或者1mol/L的氯乙酸，或者1mol/L的酒石酸。

其中，电位仪的电极为铂电极和参比电极。所述参比电极为甘汞电极。

其中，所述碘乙醇溶液是由碘溶解于乙醇中制备得到的。

优选地，所述碘乙醇的制备方法为，将10-15g的碘溶解于1L95％的乙醇中静置24h得到。

本发明的有益效果在于：

针对现有技术存在的问题，本方法引入电位仪，使用简单精密仪器得出数据，具有良好的可重复性，使人为误差减少，同时减小工作量，提高检测效率。而且对于SBS的不饱和度测试时，舍弃了在空气中不能稳定贮存的韦氏试剂，提高了测试时原材料的影响，可以快捷，灵敏得到分析结果。

本申请使用电位仪测定沥青样品的电位值，在实验室测量和拟合数学模型，在施工现场取样，即可使用便携的电位仪测量电位值并求出SBS改性剂的含量。

附图说明

图1为SBS含量作为横坐标，碘值作为纵坐标所作图。

图2为图1优化后的拟合结果。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例中使用的电位仪：美国海能自动滴定电位仪。配置铂电极和参比电极。参比电极为甘汞电极。

实施例1：对河北省某高速公路施工现场进行SBS改性剂含量测定。

分别取工程现场的茂名70#基质沥青和改性剂SBS(型号：791H)，按照该高速公路的SBS改性沥青配置方法制得SBS含量为1％，2％，3％，4％，5％，6％，的SBS改性沥青，共6个样品。

碘乙醇溶液制备：将12.7g的碘溶解于1L95％的乙醇中静置24h得到。

按照下述步骤对上述的6个样品进行氧化还原电位滴定。

(1)称取SBS改性沥青标准样品(精确到0.0001g)，置于试剂瓶，加入50ml三氯乙烯使沥青样品完全溶解，再将试剂瓶放入恒温水浴中静止30min；

(2)将20ml的0.05mol/L碘乙醇溶液加入步骤(1)的溶液中，在磁力搅拌器上搅拌20s；

(3)将10ml的0.1mol/L碘化钾溶液加入上述溶液中，搅拌使其混合均匀；

(4)将3ml的1mol/L的氯乙酸加入上述反应液中；边搅拌边用0.05mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定；

(5)用铂电极和参比电极的自动电位仪测定滴定液的氧化还原电位，电位仪记录曲线出现最大峰时，停止滴定，记录消耗的硫代硫酸钠标准溶液的体积。

取茂名70#基质沥青使用上述(1)-(5)的步骤做空白实验，所消耗的硫代硫酸钠标准溶液的体积为91.8ml。

SBS改性沥青标准样品滴定数据见下表1。碘值按照式(1)计算。

表1实施例SBS改性沥青标准样品滴定数据

将SBS含量作为横坐标，碘值作为纵坐标作图，见图1和图2。并进行线性拟合，得到线性回归方程。图1拟合直线：y＝a+b*x；a＝0.42857，b＝2.24714。图2为优化后的拟合直线：y＝a+b*x；a＝0.34214，b＝2.33357(优化方法：按照噪声数据变异点剔除原则将数据进行拟合)。

将待测样品(1.4233g)按照上述步骤进行测试，其消耗的标准硫代硫酸钠溶液的体积为78.6ml，并利用回归方程计算，可知SBS改性沥青中SBS含量为2.37％。

对比例1：

分别取工程现场的茂名70#基质沥青和改性剂SBS(型号：791H)，按照该高速公路的SBS改性沥青配置方法制得SBS含量为1％，2％，3％，4％，5％，6％，的SBS改性沥青，共6个样品。

碘乙醇溶液制备：同实施例1。

按照下述步骤对上述的6个样品进行氧化还原电位滴定。

(1)称取SBS改性沥青标准样品(精确到0.0001g)，置于试剂瓶，加入50ml三氯乙烯使沥青样品完全溶解，再将试剂瓶放入恒温水浴中静止30min；

(2)将20ml的0.05mol/L碘乙醇溶液加入步骤(1)的溶液中，在磁力搅拌器上搅拌20s；

(3)将10ml的0.1mol/L碘化钾溶液加入上述溶液中，搅拌使其混合均匀；

(4)边搅拌边用0.05mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定；

(5)用铂电极和甘汞电极的自动电位仪测定滴定液的氧化还原电位，电位仪记录曲线波动较大。无法判定突跃的位置。

对比例2：

分别取工程现场的茂名70#基质沥青和改性剂SBS(型号：791H)，按照该高速公路的SBS改性沥青配置方法制得SBS含量为1％，2％，3％，4％，5％，6％，的SBS改性沥青，共6个样品。

碘乙醇溶液制备：同实施例1。

按照下述步骤对上述的6个样品进行氧化还原电位滴定。

(1)称取SBS改性沥青标准样品(精确到0.0001g)，置于试剂瓶，加入50ml三氯乙烯使沥青样品完全溶解，再将试剂瓶放入恒温水浴中静止30min；

(2)将20ml的0.05mol/L碘乙醇溶液加入步骤(1)的溶液中，在磁力搅拌器上搅拌20s；

(3)将10ml的0.1mol/L碘化钾溶液加入上述溶液中，搅拌使其混合均匀；

(4)边搅拌边用0.05mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定；

(5)用离子选择性电极(碘离子电极)的自动电位仪测定滴定液的氧化还原电位，电位仪记录曲线波动较大，无法判定突跃的位置。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。对本领域技术人员来说，从本专利公开内容及常识直接导出或联想到的一些变形，或现有技术的替代，以及特征的等效变化或修饰，都能实现本专利描述的功能和效果，均属本专利保护范围。

Claims (6)

1.一种SBS改性沥青中改性剂含量的测定方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：制备不同SBS改性剂含量的改性沥青标准样品；

步骤二：使用电位仪测定步骤一所得溶液的碘值，包括如下步骤：

(1)步骤一制备的不同SBS改性剂含量的改性沥青标准样品各称取0.5-1.5g，加入40-60ml稀释溶剂使沥青样品完全溶解，然后在35-45℃中静置30min；

(2)将10-30ml的0.03～0.06mol/L碘乙醇溶液加入步骤(1)所得溶液中，在磁力搅拌器上搅拌1-30s；

(3)将10-20ml的0.1mol/L碘化钾溶液加入步骤(2)所得溶液中，搅拌使其混合均匀；

(4)将2-5ml离子强度缓冲剂加入步骤(3)所得反应液中；边搅拌边用0.05mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定；

(5)用电位仪测定滴定液的氧化还原电位，当电位仪记录曲线出现突跃时，记录消耗的硫代硫酸钠标准溶液的体积。

(6)将SBS改性沥青样品用不含SBS改性剂的基质沥青代替，使用上述(1)-(5)的方法做空白实验。

(7)按照以下公式计算碘值：

A＝((V0-V1)*C*126.9/m)*100    (1)

其中，A—碘值，g碘/100g样品；

V0—滴定空白样品消耗的硫代硫酸钠标准溶液体积，ml；

V1—滴定试样消耗的硫代硫酸钠标准溶液体积，ml；

C—硫代硫酸钠标准溶液的浓度，mol/L；

m—SBS改性沥青样品的质量，g；

126.9—碘的相对原子质量；

步骤三：数据处理；

(1)分别称取标准改性剂掺量的SBS改性沥青样品，按照步骤二的方法分别测定滴定时各样品的氧化还原电位；利用各标准样品的SBS含量和测定得到的碘值进行线性拟合，建立SBS改性剂含量和碘值的数学模型；

(2)对测定样品取样，按照上述步骤进行滴定，测定氧化还原电位，利用上述数学模型计算得到待测样品中SBS含量。

2.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于：样品的稀释溶剂是甲苯、四氢呋喃、三氯乙烯和环己烷中的一种或者几种。

3.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于：所述离子强度缓冲剂是1mol/L的KNO₃，或者1mol/L的柠檬酸钠，或者1mol/L的氯乙酸，或者1mol/L的酒石酸。

4.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于：所述电位仪的电极为铂电极和参比电极，所述参比电极为甘汞电极。

5.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于：所述碘乙醇溶液是由碘溶解于乙醇中制备得到的。

6.根据权利要求5所述的测定方法，其特征在于：所述碘乙醇溶液的制备方法为，将10-15g的碘溶解于1L95％的乙醇中静置24h得到。