热塑性弹性体(SBS)的合成、改性和应用教学文稿

SBS改性沥青机理研究一、本文概述随着交通事业的飞速发展，道路建设和维护对于沥青材料的要求越来越高。

SBS改性沥青作为一种性能优异的道路材料，已经在全球范围内得到了广泛的应用。

本文旨在深入研究SBS改性沥青的机理，以期为提高道路使用寿命、降低维护成本提供理论支持。

本文将概述SBS改性沥青的基本概念、发展历程及其在道路工程中的应用现状。

随后，文章将详细探讨SBS改性沥青的改性机理，包括SBS的分子结构、改性过程中的物理化学变化以及改性沥青的性能提升等方面。

本文还将通过实验研究，分析SBS改性沥青在不同条件下的性能表现，并对比传统沥青与SBS改性沥青的性能差异。

本文将对SBS改性沥青的应用前景进行展望，并提出针对性的建议，以期推动SBS改性沥青在道路工程中的进一步应用与发展。

通过本文的研究，将为道路工程领域提供更为全面、深入的SBS改性沥青机理认识，为相关领域的科研和实践工作提供有益的参考。

二、SBS改性沥青的制备与表征SBS改性沥青的制备是研究其改性机理的关键步骤。

制备过程中，首先选择高质量的基质沥青和SBS橡胶作为原料，保证产品的基本性能。

接着，通过特定的加工工艺，如熔融共混法，将SBS橡胶均匀分散在基质沥青中，形成稳定的SBS改性沥青。

在这个过程中，SBS橡胶的分子链会与基质沥青中的组分发生相互作用，如吸附、溶解和扩散，从而实现改性效果。

为了表征SBS改性沥青的性能，我们采用了一系列实验方法。

通过粘度测试，可以了解SBS改性沥青的流动性和施工性能。

动态剪切流变实验（DSR）可以评估SBS改性沥青的高温抗车辙性能。

我们还通过弯曲梁流变实验（BBR）来评价其低温抗裂性能。

这些实验结果可以为SBS改性沥青的应用提供重要依据。

除了以上基本性能测试，我们还对SBS改性沥青的微观结构进行了表征。

通过扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）观察，可以直观地了解SBS橡胶在基质沥青中的分散状态以及其与基质沥青的相互作用情况。

热塑性弹性体的制备及应用研究热塑性弹性体（TPE）是一种新型的高分子材料，它具有橡胶的弹性和可塑性，同时又可以像塑料一样成型。

TPE 功能多样，不仅可用于包装、汽车部件、建筑材料等领域，还可以应用于医疗器械、电气电子、运动器材等高端领域。

本文将介绍 TPE 的制备方法和应用研究。

一、TPE的制备方法TPE 制备方法主要有两种：物理交联法和化学交联法。

1.物理交联法物理交联法又称热塑性弹性体熔融共混法。

它是通过将热塑性树脂和弹性体混合，加热混合物，使两种物质分散均匀，并使热塑性树脂在高温下融化。

当混合物冷却到室温时，树脂在弹性体的作用下形成物理交联，形成 TPE。

其中，物理交联弹性体的主要成分有聚丙烯、苯乙烯-丁二烯共聚物等，和热塑性聚氨酯或热塑性乙烯-丙烯橡胶等树脂。

2.化学交联法化学交联法是指将热塑性树脂和弹性体混合后，加入交联剂进行交联反应。

交联剂一般是一种双官能团的低分子化合物，它和树脂中的另一种官能团进行交联。

该方法制备出的 TPE 具有较好的耐热性和强度，常用于汽车部件、电器零件等需要耐高温和强度的领域。

常用的化学交联法有辐射交联法和固态交联法等。

二、TPE的应用研究TPE 的应用范围非常广泛，下面重点介绍一下 TPE 的应用研究。

1.包装领域TPE 在包装领域中应用十分广泛，可以制成各种形状的包装盒、瓶子、袋子等，其具有可塑性好、不易破裂、易于成型等优点。

同时，TPE 可以通过添加剂改变其性能，如抗静电、抗紫外线、耐氧化等，因此可以满足不同的包装需求。

2.汽车领域TPE 在汽车领域中应用也十分广泛，可以用于制造车内装饰件、保险杠、门窗胶条等。

由于 TPE 具有橡胶的弹性和可塑性，因此可以为汽车提供更好的缓冲保护和外观美观。

3.电子电气领域TPE 在电子电气领域中应用也十分广泛，可以制成电线电缆、插头插座、线束等。

由于 TPE 具有较好的耐热性和电绝缘性能，因此可以满足电子电气领域中对于耐热、耐寒、耐腐蚀的要求。

1.3.1 SBS概况热塑性弹性体TPE是六十年代开发的新型高聚物[73]，是高分子材料科学与工程理论和应用中的一个重大突破。

它具有橡胶和热塑性塑料的特性，在常温下显示橡胶高弹性，高温下又能塑化成型的高分子材料。

它是继天然橡胶、合成橡胶之后的被称为“第三代橡胶”。

热塑性弹性体分子链的结构特点是由化学组成不同的树脂段(硬段)和橡胶段(软段)构成。

硬段的链段间作用力足以形成“物理交联”，软段则是具有较大自由内旋转能力的高弹性链段；而软硬段又以适当的次序排列并以适当的方式联接起来。

硬段的这种物理交联是可逆的，即在高温下失去约束大分子组成的能力，呈现塑性。

当温度降至室温时，这些“交联”又恢复，起到类似硫化橡胶交联点的作用。

正是由于热塑性弹性体的这种链结构特点和交联状态的可逆性，使它在常温下显示硫化胶的弹性、强度和形变特性等物理机械性能，可代替传统硫化胶制造某些橡胶制品；在高温下硬段会软化或熔化，在加压下呈现粘性流动，显现热塑性塑料的加工特性，可采用注射成型和吹塑成型等热塑性塑料的方法，比传统硫化橡胶常用的压缩、挤出、压延成型速度快、周期短，所需后硫化设备少，生产费用低。

热塑料弹性体还可用真空、吹塑成型等传统橡胶不能使用的迅速、经济的方法加工。

重复加工对其性能或加工特性无明显损害，废品和边角料可重新加工，用过材料可与新料一起使用，大大提高了材料利用率，极大地减少环境污染，被认为是环境友好材料。

按其化学组成TPE可以分为苯乙烯类SBC、聚烯烃类TPO、聚氨酯TPV和聚酯类CPE。

在TPE中SBC占有重要的地位，是目前世界上产量最大、发展最快的一种热塑性弹性体，按嵌段成分SBC可分为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SIS）以及它们相应的加氢产物- 氢化SBS（SEBS）和氢化SIS（SEPS）4 种类型。

目前，世界SBS的消费量约占SBC 总消费量的75%，SIS 约占15%，SEBS 和SEPS 等加氢产品的消费量各占10%。

热塑性弹性体SBS介绍中国石化北京北化院燕山分院自主开发的3万吨/年SBS工业生产技术，其工艺是由丁二烯和苯乙烯通过烷基锂引发剂在有机溶剂中经嵌段共聚而成。

在工艺开发方面，将聚合釜体积由30M3扩大到54M3，采用夹套和内冷管同时撤热，搅拌为上置式四层CBY型复合悬臂桨，使聚合釜单釜生产能力达到1.5万吨/年；采用绝热闪蒸，充分利用约100℃聚合胶液的显热，通过闪蒸出一部分溶剂降低了溶剂回收单元的负荷；通过改进凝聚釜内搅拌及蒸汽分布，将60 M3凝聚釜扩大为100 M3，并采用双釜逆向串联凝聚工艺，提高了单线生产能力和凝聚效果；溶剂回收采用脱水脱重为一塔的溶剂精制流程并由常压精馏改为带压精馏，降低了能耗和物耗；在聚合物后处理单元采用挤压脱水、带式干燥技术及抗产品粘结技术，提高了装置的生产能力；采用吸收式热泵（AHT）技术回收凝聚釜顶汽提气40%的低温余热等措施，使整体能耗物耗得到大幅度降低，每吨SBS干胶消耗丁二烯和苯乙烯1015kg，溶剂35kg，蒸汽5.0吨，引发剂3.0kg，循环水250吨，电500kwh。

在品种牌号开发方面，为满足不同客户的需求，进行了目标市场的细分，在原有线型、星型及充油型牌号基础上开发出适应不同应用领域的众多专用牌号。

应用领域包括沥青改性、胶粘剂、制鞋、聚合物改性等。

Yansan Branch of Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry has independently developed by itself a commercial production technology of SBS with a capacity of 30, 000 tons/year. The technology involves batchwise copolymerization of butadiene and styrene initiated by alkyl-lithium in an organic solvent, in which the block copolymer (SBS) forms.In the aspect of process development, the volume of the polymerization reactor is expanded from 30 M3to 54 M3. Jacket and inner cooling tube are adopted simultaneously to remove reaction heat. The stirring apparatus takes a configuration of upper four-layer CBY complex cantilever paddle, so that the production capacity of a single reactor reaches 15, 000 tons/year. A technology of adiabatic flashing is used to make full use of the sensible heat from the rubber cement at 100℃during flashing process. The load of solvent recovery unit is lowered by flashing a part of the solvent. The condensation kettle is expanded from 60 M3to 100 M3by improving the stirring and steamdistribution in the condensation kettle. The production capacity and condensation effectiveness of a single line is raised by adopting a condensation technology involving dual kettles connected in reverse direction. The recovery and refining of the solvent is carried out in a dehydration-heavy fraction removing column, and rectification at normal pressure is replaced with pressurized rectification, so that the energy and material consumption is reduced. The post-processing unit of the polymer uses SDU to remove water by squeezing, and takes belt drying technology and anti-sticking technology for special grades. And therefore, the production capacity of the plant is increased. The overall energy consumption and material consumption is reduced in a great magnitude by recovering 40% low temperature heat of stripping gas from the top of the condensation kettle with the absorption heat pump technology (AHT). One ton of SBS dry rubber now consumes 1015 kg of butadiene and styrene, 35 kg of solvent, 5.0 tons of steam, 3.0 kg of an initiator, 250 tons of circulating water and 500 kwh of electricity.In the aspect of variety and grade development of SBS, in order to meet requirements of different customers, a number of speciality grades for various application fields are developed targeting the divided markets on the basis of the existing linear, radial and oil-extended grades. The application fields involve asphalt modification, adhesives, shoe-making, polymer modification and the like.。

SBS改性沥青的性能与应用摘要：我国高速公路建设自改革开放以来，经历了从无到有，从起步到建设成高速公路网的翻天覆地变化。

与此同时，传统的普通沥青已经很难适应现代对公路的高标准要求，而改性沥青的研制与应用则较好地解决了这一问题。

本文主要通过介绍SBS改性沥青在高温、低温条件下的抗车辙、抗裂性能，与水稳定性，抗滑能力等内容，比较得出其对于传统沥青在工程、经济、社会各方面的优越性，探究了加强对SBS改性沥青的学习，开展对SBS改性沥青深入的研究与推广其广泛应用的长远意义。

关键词：SBS改性沥青；改性沥青性能；改性沥青应用；沥青施工；工程效益；应用前景1 前言随着交通流量的增长、车载质量的增加以及高温和低温的作用，为适应道路路面的使用性能的要求，保证路面良好的使用状态，延长路面的使用寿命，就必须探寻更高性能的路面材料。

SBS改性沥青混凝土具有很好的高温抗车辙能力，低温抗裂能力，改善了沥青的水稳定性，提高了路面的抗滑能力，增强了路面的承载能力，提高了沥青的抗氧化能力，是比较优良的路面材料。

自上世纪40年代以来，国内外学者对各类改性沥青的性能进行了大量的研究工作，改性沥青技术得到了越来越多的重视。

现有研究结果表明，与其他改性沥青相比，SBS(苯乙烯一丁二烯一苯乙烯)改性沥青的综合性能[1]更为突出，SBS改性沥青必将在未来很长的一段时间内得到更深入的研究和更广泛的应用。

2 SBS改性沥青简介SBS属于苯乙烯类热塑性弹性体，是苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物，SBS改性沥青是以基质沥青为原料，加入一定比例的SBS改性剂，通过剪切、搅拌等方法使SBS均匀地分散于沥青中，同时，加入一定比例的专属稳定剂，形成SBS共混材料，利用SBS良好的物理性能对沥青做改性处理。

在良好的设计配合比和施工条件下，用SBS改性沥青铺筑的沥青混凝土路面有着传统沥青路面无法比拟的优越性能，具有很好的耐高温、抗低温能力以及较好的抗车辙能力和抗疲劳能力，并极大地改善沥青的水稳定性，提高了路面的抗滑性能。

专利名称：SBS热塑性弹性体及其制备方法和防老剂及其应用专利类型：发明专利
发明人：王世朝,孙文娟,徐炜,王雪,杨洪友,吕万树,周微频
申请号：CN202010767904.2
申请日：20200803
公开号：CN114058077A
公开日：
20220218
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及SBS热塑性弹性体领域，公开了一种一种SBS热塑性弹性体及其制备方法和防老剂及其应用。

该防老剂含有式(I)所示化合物和式(II)所示化合物，式(I)和式(II)中，n各自为0‑20的整数。

通过使用该防老剂能够改善SBS热塑性弹性体的老化性能。

申请人：中国石油化工股份有限公司,中国石油化工股份有限公司北京化工研究院
地址：100728 北京市朝阳区朝阳门北大街22号
国籍：CN
代理机构：北京润平知识产权代理有限公司
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TPS-苯乙烯类热塑性弹性体（SBS、SEBS、SIS）加工应用一、SBS-热塑性弹性体我们的SBS生产装置是依靠国内技术建设起来的，1984年巴陵石化公司采用燕山石化公司研究院的技术工业化成功，90和93年分别在巴陵和燕山建成万吨级工业生产装置，意大利EniChem公司和台湾合成橡胶公司的SBS就是使用中国燕山的技术。

1997年茂名石化引进比利时Fina公司生产装置。

现在中国已有11条SBS生产线，设计能力23万吨/年。

2004年国产SBS世界第一产量26万吨（充油SBS占61％），接近世界产量1/5。

中国是SBS的消费大国，2006年消费量达46.6万吨，约占世界消费量的1/3。

同时也是世界SBS的最大进口国（2006年进口17.8万吨）。

目前在建SBS的生产能力为22.5万吨/年，预计未来数年SBS的产量大于国内需求量，应用方向市场压力会增大。

SBS最大的市场是鞋材和沥青改性（铺路材料，防水材料等）1、鞋材由于SBS质轻、弹性好、美观、耐屈桡、表面摩擦大、耐寒、抗湿滑、着色性佳、透气性良好等优点，广汽应用于鞋材，如皮鞋底（绉片底）、休闲鞋、便鞋、防寒鞋等，但因其耐磨性和耐热性较差，不宜作运动鞋和登山鞋底用。

国内外SBS生产厂不仅生产多种牌号的SBS纯胶，而且还生产许多牌号鞋用SBS混合粒料供鞋厂选用。

SBS纯胶在结构上分为星型和线型，而且有不同牌号的充油SBS（一般是充环烷油）（1）SBS混合粒料A．配方设计（a）. SBS牌号很多，可从各公司的样本根据需要进行选择。

表5列举几种国产SBS纯胶和充油胶的性能。

（b）树脂通过添加树脂（聚苯乙烯、聚—@—甲基苯乙烯、聚乙烯、EVA、聚丙烯、古马隆、松香季戊四醇酯，RX-80树脂等），可以调节SBS的性能，例如硬度、强度、耐磨、老化、流动性、氢化、粘性等。

聚苯乙烯树脂（PS）的综合性能最佳，是SBS混合料中的重要添加剂。

常用流动性的PS，例如日本Asahi Dow公司的Styron 679.（c）软化剂（加工油）软化剂是SBS费用不可的组分，其作用是调节硬度，流动性，并降低成本，充油SBS 可使配炼加工更容易。

SBS聚合机理和方法SBS（Styrene-Butadiene-Styrene）是一种重要的高分子弹性体，具有优异的弹性、耐磨、耐老化等特性，在橡胶工业、道路材料、医疗器材等领域得到广泛应用。

其聚合过程是将苯乙烯和丁二烯在特定条件下进行共聚而形成的。

SBS聚合机理主要包括以下几个方面：首先，苯乙烯和丁二烯在共聚过程中发生链转移反应，形成不同长度的链段。

苯乙烯和丁二烯的单体分子在引发剂的作用下发生聚合，生成链间交联或链内交联，从而形成网络结构。

此过程中，苯乙烯与丁二烯的比例、引发剂种类和浓度等因素均对聚合物性能产生影响。

其次，SBS聚合物的物理性质受到分子结构的影响。

分子链的长度、分子量分布情况以及分子链的取向均会影响SBS的力学性能、热性能等。

通过调节聚合反应条件和聚合过程控制，可以实现对SBS聚合物分子结构的调控，从而满足不同应用领域的需求。

此外，SBS的聚合机理还受到引发剂的影响。

选择合适的引发剂可以调控聚合速率、聚合物分子结构和分子量等参数，改善SBS的物理性能和加工性能。

常用的引发剂有过氧化物、硫醇类等，在反应体系中具有不同的作用机理和选择方法。

针对SBS聚合机理，相关研究提出了一些方法和策略：首先，优化聚合反应条件。

控制反应温度、压力等条件，选择合适的引发剂和溶剂，可以有效调控SBS聚合反应过程，提高产物质量和产率。

其次，采用共聚合方法。

通过与其他单体的共聚，如苯乙烯-丙烯腈（SAN）或苯乙烯-丙烯酸酯（SAS），可以获得性能更优异的共聚物，扩展SBS的应用领域。

最后，表面改性技术。

通过表面活性剂、接枝聚合等方法，改善SBS的表面性能，提高与其他材料的相容性，增强其在复合材料中的应用性能。

综上所述，SBS的聚合机理和方法是一个复杂而关键的研究领域。

通过深入理解其聚合过程，优化反应条件和策略，可以实现对SBS聚合物性能的精确调控，满足不同工业领域的需求，推动该领域的发展和创新。

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