改性瀝青SBS含量的主要檢測(cè)方法

1、ChinaChina孫秋健孫秋健 2012.04.12SK公路科技研究所公路科技研究所改性瀝青SBS含量的主要檢測(cè)方法 u 背景介紹u FT-IR法測(cè)試PMA中SBS含量u 改性瀝青SBS含量的化學(xué)滴定分析ChinaChinap SBS是最為常用的聚合物改性劑，因其價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于瀝青，其摻加量的微小改變對(duì)改性瀝青的最終成本有很大影響，因此需要對(duì)其實(shí)際含量進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定。p 目前已開(kāi)發(fā)出的分析方法有紅外分析（FT-IR）和化學(xué)滴定法。紅外分析操作較為簡(jiǎn)便，但設(shè)備昂貴，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用不方便；化學(xué)滴定法對(duì)設(shè)備要求低，適于在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，但精度有限，且操作量較大。p 由于瀝青成分的復(fù)雜性，兩種方法均非SBS含量

2、的絕對(duì)測(cè)定手段，需要用標(biāo)準(zhǔn)含量曲線對(duì)結(jié)果進(jìn)行修正。ChinaChina一、FT-IR法測(cè)試PMA中SBS含量金光福金光福2012.01ChinaChinap 紅外光譜分析法是一種通用的光譜分析法。由于各種化合物具有其特征的紅外光譜，因此可以用紅外光譜對(duì)物質(zhì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和定量分析。優(yōu)點(diǎn)：測(cè)試方便，固體上樣。缺點(diǎn)：此方法是根據(jù)標(biāo)樣譜圖的絕對(duì)峰面積（或強(qiáng)度）定標(biāo)，受制樣技術(shù)的干擾，如制樣的均勻性和厚度，誤差很大。p 2010年浙江順暢高等級(jí)公路養(yǎng)護(hù)有限公司、浙江大學(xué)以及浙江省交通廳工程質(zhì)量監(jiān)督局合作建立了FTIR透光法檢測(cè)PMA中SBS含量的方法。本方法利用紅外透射光譜中檢材特征峰面積（或強(qiáng)度）與檢

3、材含量成正比的原理，將譜圖中歸屬于SBS的特征峰面積（或強(qiáng)度）與基質(zhì)瀝青的特征峰面積（或強(qiáng)度）進(jìn)行比較，該比值與改性瀝青中SBS含量有關(guān)。因?yàn)樵摲椒ㄊ莾蓚€(gè)峰面積（或強(qiáng)度）的相對(duì)比較法，不受制樣過(guò)程中的均勻性和試樣厚度的干擾具有廣泛的適用性和可靠性。ChinaChina瀝青瀝青+有機(jī)溶劑溶入有機(jī)溶劑混合液涂在KBr鹽片上烘干KBr鹽片F(xiàn)TIR測(cè)量分析數(shù)據(jù)p 標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)試ChinaChina基質(zhì)瀝青、SBS 及改性瀝青FTIR光譜圖 966cm-1是SBS中雙鍵上(=C-H)彎曲振動(dòng)峰1377cm-1基質(zhì)瀝青中甲基碳?xì)滏I（C-H）彎曲震動(dòng)峰ChinaChinap 數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析根據(jù)峰

4、面積計(jì)算根據(jù)峰面積計(jì)算根據(jù)峰強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)峰強(qiáng)度計(jì)算ChinaChina A值，與SBS相對(duì)質(zhì)量百分濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，線性相關(guān)系數(shù)大于0.99。 以面積比值測(cè)定的誤差相對(duì)較小，相對(duì)偏差一般在5%p 標(biāo)準(zhǔn)曲線制作標(biāo)準(zhǔn)曲線制作ChinaChinap 待檢樣品的測(cè)試待檢樣品的測(cè)試 待測(cè)瀝青樣品瀝青+有機(jī)溶劑準(zhǔn)確稱取待測(cè)PMA溶入有機(jī)溶劑混合液涂在KBr鹽片上烘干KBr鹽片F(xiàn)TIR測(cè)量分析數(shù)據(jù)對(duì)不溶物質(zhì)進(jìn)行分析ChinaChinap 1999年 SK Corporation 開(kāi)發(fā)了一種紅外檢測(cè)PMA中SBS含量的方法ACBD1601cm-1700cm-1966m-1A : 溶劑的光譜圖 B : P

5、MA的光譜圖C : 4%SBS含量的PMA譜圖D : 基質(zhì)瀝青IR譜圖本方法是利用吸收峰的高度來(lái)進(jìn)行計(jì)算的原理與前一種相同ChinaChina二、改性瀝青二、改性瀝青SBS含量的化學(xué)滴定分析含量的化學(xué)滴定分析孫秋健孫秋健2012.04ChinaChina 碘值 脂肪不飽和程度的一種度量，等于100g脂肪所消耗碘的克數(shù)。檢測(cè)時(shí)，以淀粉液作指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)硫代硫酸鈉液進(jìn)行滴定。碘值大說(shuō)明油脂中不飽和脂肪酸含量高或其不飽和程度高。 碘值 C=C雙鍵含量 丁二烯單元含量 SBS含量ChinaChina 主要儀器 碘量瓶、滴定管、攪拌器、烘箱、移液管ChinaChina 試劑 氯仿、冰乙酸 韋氏試劑：0.

6、2 mol/L 一氯化碘(Mw 162.36)的醋酸溶液 0.10.15 mol/L 硫代硫酸鈉(Mw 248.18, 含結(jié)晶水)水溶液 100 g/L 碘化鉀(Mw 166)水溶液 10 g/L 淀粉指示劑ChinaChina 制備SBS改性瀝青樣品溶液 0.51.5g 瀝青+4060ml 氯仿當(dāng)瀝青溶解于氯仿之后，將碘量瓶在30水浴中放置30分鐘ChinaChina 加入韋氏試劑 2030ml 韋氏試劑混合均勻后放置于30水浴中充分反應(yīng)2小時(shí)，注意避光。ChinaChina 加入KI溶液 將過(guò)量的一氯化碘還原為I2以便后續(xù)滴定。1020ml KI水溶液ICl+ KI = I2 + KCl

7、劇烈搖動(dòng)瓶子使二者充分反應(yīng)，用少量蒸餾水將瓶口和瓶塞上的溶液沖洗入瓶中，并繼續(xù)攪拌3到5分鐘。ChinaChina低速攪拌下，在20分鐘內(nèi)用Na2S2O3 溶液滴定2 Na2S2O3 + I2 = Na2S4O6 + 2 NaI 1、攪拌速度不宜過(guò)大，保持液相分層狀態(tài)2、隨著滴定的進(jìn)行，上層水相中碘的黃褐色逐漸褪去。水相水相有機(jī)相有機(jī)相ChinaChina當(dāng)上層水相接近無(wú)色時(shí)加入1ml淀粉指示劑加大攪拌速度，使兩相混合均勻降低攪拌速度，溶液分層后，水相變?yōu)樽仙獵hinaChina重復(fù)此過(guò)程直至紫色徹底消失劇烈攪拌并靜置分層后，水相重新變?yōu)樽仙渭由倭康味ㄒ汉笞仙 萃取過(guò)程 碘在水相中的溶

8、解度相比于有機(jī)相低很多，因此接近滴定終點(diǎn)的過(guò)程比較緩慢。ChinaChina 重復(fù)空白實(shí)驗(yàn)，記錄消耗滴定液體積。 用以下公式計(jì)算瀝青碘值：1006129100010mcVVA.)/()(A碘值 (g 碘/100g 樣品)V1待測(cè)樣品所消耗的Na2S2O3溶液體積 (ml)V0空白樣品所消耗的Na2S2O3溶液體積 (ml)m待測(cè)樣品的質(zhì)量 (g)c Na2S2O3溶液的濃度 (mol/L)129.6 碘的相對(duì)原子質(zhì)量ChinaChina因?yàn)轫f氏試劑不穩(wěn)定，且可能與瀝青反應(yīng)不完全，因此該方法需要用預(yù)先繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線來(lái)確定實(shí)際SBS含量。標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制： 制備若干已知SBS含量的瀝青樣品。我們的配

9、方為：SK-70 100%，橡膠油 2%，LG-501 0%6%，AD-1為SBS含量的3%。 測(cè)定樣品的碘值，結(jié)果如下表所示：SBS 含量含量m(瀝青瀝青)/gc(Na2S2O3)/molL-1v(Na2S2O3),ml碘值碘值0%1.40.10144.701%1.40.10142.22.29 2%1.420.10139.34.93 3%1.390.10136.97.30 4%1.410.100235.18.80 5%1.430.100232.411.12 6%1.460.100230.212.85 ChinaChinaR=0.99225p 對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸，線性相關(guān)指數(shù)達(dá)到0.9925。ChinaChina由于此滴定曲線是以LG-501型SBS繪制的，而實(shí)際工程中所使用的SBS種類有很多，為了降低工作量，我們希望將某一種SBS的滴定數(shù)據(jù)推廣適用于其它規(guī)格的SBS。根據(jù)本方法的原理，我們認(rèn)為不同規(guī)格SBS之間的主要差別在于丁二烯嵌段的含量。因此可以用丁二烯含量對(duì)LG-501型SBS的標(biāo)準(zhǔn)碘值進(jìn)行修正。我們測(cè)定了KTR-101型SBS改性瀝青，其配方為：SK-70 100%，橡膠油 2%，KTR-101 4.5%，AD-1 0.14%