CN109912919B - 芳基醚聚合物合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于沥青材料的组合物技术领域，具体涉及一种芳基醚聚合物合金。所述聚合物合金，包括以下组分：聚芳硫醚、聚苯乙烯和含有填充油的氢化苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物。该聚合物合金的高温抗车辙性能优异，低温抗开裂性能优异，拉伸性能优异，与钢板粘结强度高。

Description

芳基醚聚合物合金及其制备方法

技术领域

本发明属于芳基醚的组合物技术领域，具体涉及一种芳基醚聚合物合金及其制备方法。

背景技术

桥梁是我国交通运输的重要组成部分，也是我国国民经济建设的基础设施，其在推动国民经济发展中发挥着巨大的作用。随着我国国民经济的快速发展，桥梁建设也获得了前所未有的发展，公路桥梁也不断朝着大承载力、高技术、大跨度、高质量方向发展(“浅谈桥梁施工技术现状及发展趋势”，高丰等，大科技，2014年第6期，第187-188页，公开日2014年05月26日)。

自上世纪八十年代末南浦大桥建成后的10多年来，我国的大跨桥梁建设进入了一个成长期。研究表明，改革开放以来，仅斜拉桥一项，我国就已建成了100多座，成为世界上建造斜拉桥最多的国家。且在跨度超过500m的世界斜拉桥中，我国已在数量上占据了重要的地位，江阴长江大桥的建成，标志着我国拥有了第一座超千米悬索桥，同时，也成为世界上第六个能够建造千米级大桥的国家。润扬长江公路大桥是世界第三大跨悬索桥。此外，已建成的世界第一拱上海卢浦大桥，以及36km长的杭州湾大桥、32.5km长的东海大桥、主跨1088m的世界第一大跨斜拉桥苏通大桥等，说明我国桥梁建设水平达到世界先进行列，同时，也说明我国的大跨桥梁建设进入了一个建设高潮(“我国大跨桥梁建设成就及与世界先进水平的差距”，韩大章等，现代通讯技术，2005年第4期，第1-5页，公开日2005年12月31日)。

近年来，随着我国交通事业的快速发展，我国大跨径钢桥建设高潮迭起，相继建成并已经投入运营中的大跨径桥梁有广东虎门大桥、江阴长江大桥、厦门海沧大桥、南京长江二桥、润扬长江公路大桥、长沙环线三汉矶大桥、佛山平胜大桥等一系列著名大跨径桥(“环氧树脂混凝土在钢桥铺装中的应用研究”，李家庆，长沙理工大学硕士学位论文，2007年，第1页，公开日2007年12月31日)。

钢桥面板具有减轻恒载和优化空间结构受力性能的特性，是二战后研制的一种新型桥面系结构，因其具有自重轻、跨越能力大、架设简便、投资少、板厚较薄、恒载小等显著优势，在大跨径桥梁及架桥条件困难等情况下被广泛采用。目前，已成为世界上大、中跨径钢桥所普遍采用的一种桥面结构形式(“高粘度改性沥青SMA铺装技术在钢箱梁桥面铺装中应用”，黄桥连，北方交通，2013年第1期，第45-47页，公开日2013年12月31日；“环氧树脂混凝土在钢桥铺装中的应用研究”，李家庆，长沙理工大学硕士学位论文，2007年，第1页，公开日2007年12月31日)。

一般情况下，钢桥面板都依靠密布的纵肋与横肋的刚度不同，所以，两个主方向的结构性能也不同，这种在相互垂直的两个方向上结构特性不同的板被人们称之为“正交异性板”(“正交异性钢桥面板纵肋与横肋连接构造细节”，吴臻旺等，铁道建筑，2013年第6期，第5-9页，公开日2013年12月31日)。钢桥面铺装，尤其是大跨径正交异性钢桥面的铺装技术，一直是世界性难题(“大跨径正交异性钢桥面铺装防水粘结层研究”，陈志一，长安大学硕士学位论文，2008年，摘要，公开日2008年12月31日)。桥面铺装不仅为高速行驶的汽车提供安全性与舒适性保障，同时，也为钢桥面板提供有效的保护。桥面铺装直接铺设在正交异性钢板上在行车荷载、风载、温度变化及地震等因素影响下，其受力和变形远较公路路面或机场道路面更为复杂，因而，对其强度、变形稳定性、疲劳耐久性等方面的要求更高。同时，又由于铺设所处的特殊位置，在使用性能上又提出重量轻、粘结性能强、不透水等特殊要求。桥面铺装是桥梁行车体系的重要组成部分，它的好坏直接影响到行车的安全性、舒适性、桥梁耐久性及投资效益和社会效益(“舟山连岛工程-金塘大桥钢桥面铺装设计研究”，程成，南京林业大学硕士学位论文，2009年，第1页，公开日2009年12月31日)。

目前，钢箱桥梁桥面铺装普遍采用沥青混凝土，桥面铺装沥青混凝土耐高温性能一般较差，钢结构属于热的良导体，夏季高温时钢板表面温度通常高达70℃以上，在行车荷载和高温的耦合作用下，钢板与沥青混凝土之间的界面极容易发生推移；同时，由于沥青混凝土具有一定的空隙，雨水易透过沥青面层渗透至钢板表面，在水与空气的共同作用下，钢板表面的防水粘结层易遭受破坏，进而降低钢板与沥青混凝土之间的界面粘结强度。因此，已建成的大跨度钢箱桥梁铺装层，绝大多数在没有达到设计使用年限的寿命期就发生不同程度的破坏，如车辙、开裂、粘结层失效或脱层等病害，不仅影响了交通的通畅性和舒适性，还造成了巨大的经济损失(“大跨径正交异性钢桥面铺装防水粘结层研究”，陈志一，长安大学硕士学位论文，2008年，摘要，公开日2008年12月31日；“环氧树脂混凝土在钢桥铺装中的应用研究”，李家庆，长沙理工大学硕士学位论文，2007年，第1页，公开日2007年12月31日；“高强次轻混凝土的设计与其在钢桥面铺装中的应用”，丁庆军等，施工技术，2007年第36卷第12期，第64-66页，公开日2007年12月31日)。所以，有必要探索和搜寻新的钢桥面铺装材料。

目前，桥面铺装以浇注式沥青混凝土+SMA及双层环氧沥青混凝土为主要铺装方式，浇注式沥青混凝土+SMA铺装体系的低温及疲劳性能优异，但高温抗车辙性不够理想；环氧沥青混凝土高温性能优异，然而其低温抗开裂性差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种芳基醚聚合物合金。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

聚合物合金，包括以下组分：聚芳硫醚、聚苯乙烯和含有填充油的氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。

进一步，所述聚芳硫醚为聚苯硫醚或聚芳硫醚砜。

进一步，所述填充油为环烷油、糠醛油、白矿油或邻苯二甲酸二酯。

进一步，所述填充油的用量为氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的质量的5％-20％。

进一步，所述聚合物合金，以质量份计，配比关系为：聚芳硫醚10-100份、聚苯乙烯10-30份和含有填充油的氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物50-100份。

进一步，所述聚合物合金，以质量份计，配比关系为：聚芳硫醚10-100份、聚苯乙烯10-30份和含有填充油的氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物50-100份；所述聚芳硫醚为聚苯硫醚或聚芳硫醚砜，所述填充油为环烷油、糠醛油、白矿油或邻苯二甲酸二酯，所述填充油的用量为氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的质量的5％-20％。

本发明的目的之二在于保护所述聚合物合金的制备方法，包括以下步骤：向氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中加入填充油，搅拌，然后依次加入聚芳硫醚、聚苯乙烯，继续搅拌后粉碎，然后挤出、冷却，造粒，即得。

本发明的目的还在于保护所述聚合物合金在钢桥面铺装中的应用。

本发明的有益效果在于：

本发明的聚合物合金的高温抗车辙性能优异，其60℃动稳定度为27000-41000次/mm。

本发明的聚合物合金的低温抗开裂性能优异，其-10℃弯曲应变为3721-4873με。

本发明的聚合物合金的拉伸性能优异，与钢板粘结强度高，其拉伸强度(23℃)为34.5-50.2MPa，断裂伸长率(23℃)为27.1％-70.3％，与钢板粘结拉拔强度(25℃)为10.4-11.1MPa，与钢板粘结剪切强度(25℃)为8.8-9.2MPa。具体实施方式

所举实施例是为了更好地对本发明的内容进行说明，但并不是本发明的内容仅限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1

聚合物合金，以质量份计，配比关系为：聚芳硫醚10份、聚苯乙烯30份和含有填充油的氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物97份；所述聚芳硫醚为聚苯硫醚，所述填充油为环烷油，所述填充油的用量为氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的质量的20％。

所述聚合物合金的制备方法，具体步骤为：

(1)将粉状氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物置入卧式搅拌混合机中，开启搅拌，缓慢加入填充油，于25转/min转速下搅拌20min；依次加入粉碎成粉末状的聚芳硫醚、聚苯乙烯，于25转/min转速下继续搅拌25min；

(2)将步骤(1)所得粉状混合物加入预热至195℃的双螺杆挤出机中，挤出、冷却、造粒，即得。

实施例2

聚合物合金，以质量份计，配比关系为：聚芳硫醚11份、聚苯乙烯20份和含有填充油的氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物96份；所述聚芳硫醚为聚芳硫醚砜，所述填充油为糠醛油，所述填充油的用量为氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的质量的10％。

(1)将粉状氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物置入卧式搅拌混合机中，开启搅拌，缓慢加入填充油，于15转/min转速下搅拌24min；依次加入粉碎成粉末状的聚芳硫醚、聚苯乙烯，于15转/min转速下继续搅拌30min；

(2)将步骤(1)所得粉状混合物加入预热至195℃的双螺杆挤出机中，挤出、冷却、造粒，即得。

实施例3

聚合物合金，以质量份计，配比关系为：聚芳硫醚12份、聚苯乙烯10份和含有填充油的氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物90份；所述聚芳硫醚为聚苯硫醚，所述填充油为白矿油，所述填充油的用量为氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的质量的5％。

(1)将粉状氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物置入卧式搅拌混合机中，开启搅拌，缓慢加入填充油，于30转/min转速下搅拌30min；依次加入粉碎成粉末状的聚芳硫醚、聚苯乙烯，于30转/min转速下继续搅拌15min；

(2)将步骤(1)所得粉状混合物加入预热至195℃的双螺杆挤出机中，挤出、冷却、造粒，即得。

实施例4

聚合物合金，以质量份计，配比关系为：聚芳硫醚55份、聚苯乙烯10份和含有填充油的氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物80份；所述聚芳硫醚为聚芳硫醚砜，所述填充油为邻苯二甲酸二酯，所述填充油的用量为氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的质量的16％。

(1)将粉状氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物置入卧式搅拌混合机中，开启搅拌，缓慢加入填充油，于10转/min转速下搅拌30min；依次加入粉碎成粉末状的聚芳硫醚、聚苯乙烯，于10转/min转速下继续搅拌30min；

(2)将步骤(1)所得粉状混合物加入预热至195℃的双螺杆挤出机中，挤出、冷却、造粒，即得。

性能检测

检测实施例1-4制得的聚合物合金的拉伸强度(23℃)、断裂伸长率(23℃)、动稳定度、三点弯曲应变、与钢板粘结拉拔强度(25℃)、与钢板粘结剪切强度(25℃)，结果如表1所示；

其中，拉伸强度(23℃)断裂伸长率(23℃)和按照《GB/T 2567-2008树脂浇铸体性能试验方法》进行检测；

动稳定度按照《JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中《T0719沥青混合料车辙试验》相应方法进行检测；

三点弯曲应变按照《JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中《T0715沥青混合料弯曲试验》相应方法进行检测；

与钢板粘结拉拔强度(25℃)和与钢板粘结剪切强度(25℃)参照《JC/T 975-2005道桥用防水涂料》进行检测。

表1性能检测结果

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					拉伸强度(23℃)/MPa	35.2	34.5	36.8	50.2
断裂伸长率(23℃)/％	64.2	70.3	69.2	27.1
					动稳定度/(次/mm，60℃)	28200	27000	29500	41000
三点弯曲应变/(με,-10℃)	4512	4873	4693	3721
					与钢板粘结拉拔强度(25℃)/MPa	10.8	10.6	10.4	11.1
与钢板粘结剪切强度(25℃)/MPa	8.9	8.8	8.9	9.2

由表1可知，实施例1-4的铺装材料的动稳定度为27000-41000次/mm(60℃)。由此证明，本发明的钢桥面铺装材料的高温抗车辙性能优异。

由表1可知，实施例1-4的铺装材料的三点弯曲应变为3721-4873με(-10℃)。由此证明，本发明的钢桥面铺装材料的低温抗开裂性能优异。

由表1可知，实施例1-4的铺装材料的拉伸强度(23℃)为34.5-50.2MPa，断裂伸长率(23℃)为27.1％-70.3％，与钢板粘结拉拔强度(25℃)为10.4-11.1MPa，与钢板粘结剪切强度(25℃)为8.8-9.2MPa。由此证明，本发明的钢桥面铺装材料的拉伸性能优异，与钢板粘结强度高。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.聚合物合金在钢桥面铺装中的应用，其特征在于，所述聚合物合金由以下组分组成：聚芳硫醚、聚苯乙烯和含有填充油的氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物；所述填充油为环烷油、糠醛油、白矿油或邻苯二甲酸二酯；以质量份计，配比关系为：聚芳硫醚10-100份、聚苯乙烯10-30份和含有填充油的氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物50-100份；所述聚芳硫醚为聚苯硫醚或聚芳硫醚砜。

2.根据权利要求1所述的聚合物合金在钢桥面铺装中的应用，其特征在于，所述填充油的用量为氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的质量的5%-20%。