改性瀝青SBS含量的主要檢測方法

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含量的主要檢測方法 u 背景介紹u FT-IR法測試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)確測定。p 目前已開發(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便，但設(shè)備昂貴，現(xiàn)場應(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測量分析數(shù)據(jù)p 標(biāo)準(zhǔn)樣品測試標(biāo)準(zhǔn)樣品測試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 待檢樣品的測試待檢樣品的測試 待測瀝青樣品瀝青+有機(jī)溶劑準(zhǔn)確稱取待測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 開發(fā)了一種紅外檢測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%