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道路沥青SBS改性剂含量测定技术
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关键词:SBS改性剂
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1 范围
本标准规定了用红外光谱吸收法测定改性沥青中SBS(苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物)改性剂含量的方法。
本标准适用于道路改性沥青中SBS改性剂含量的测定,测量范围为改性沥青中SBS改性剂质量百分比0.5 % - 9.0 %。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 6040    红外光谱分析方法通则
GB/T 14666   分析化学术语
3 术语和定义
本标准涉及的主要用语的定义同GB/T 14666和GB/T 6040中所规定的定义。
4 方法原理
本方法利用分子振动在特定波长处的红外吸收能与其浓度成正比的关系,通过计算SBS在波数为966 cm-1处的红外特征吸收峰与沥青在1377 cm-1处的红外特征吸收峰的面积比值,确定改性沥青中SBS改性剂的质量百分比含量。
5 限制条件
采用本方法进行道路改性沥青SBS含量测定时,在提供待检改性沥青样品的同时,委托方必须提供相应基质沥青和SBS原材。可同时提供其他添加剂样品、添加量数据,并提供相应添加工艺条件。
6 试剂与材料
6.1 试剂
采用四氯化碳(分析纯)。
6.2 材料
a) 滤纸;
b) 称量纸。
7 仪器与设备
7.1 仪器
a) 傅里叶变换红外光谱仪,仪器的最低分辨率应优于0.5 cm-1,并配备ATR附件。
7.2 设备
a) 小型高速剪切机1台,剪切速度4000-6000 转/分钟 ;
b) 干燥箱,温度控制范围在室温至250 ℃之内 ;
c) 量程1000 g以上天平1架,感量0.1 g ;
d) 量程100 g以上天平1架,感量0.01 g ;
e) 功率不小于100 W红外干燥灯1台 ;
f) 功率不小于500 W电炉1台 ;
g) 烧杯3只,1000 ml ;
h) 量筒3只,10 ml ;
i) 量程不小于180 ℃温度计1只,精度0.5 ℃ ;
j) 长度不小于20 cm的玻璃棒1根 ;
k) 取样勺1把 。
8 标准曲线
8.1 标样制作
标样是指试验室制作的已知SBS含量的标准试样,用于标定SBS含量与红外光谱特征峰值的相关关系。标样中SBS百分含量按式8.1计算。
   (1)
式中:
PSBS  —标样的SBS含量,% ;
m1  —SBS的质量,g ;
m2  —基质沥青的质量,g 。
8.1.1 溶剂法
将准确称量的SBS与基质沥青(20 g~30 g)共同溶于四氯化碳溶剂中,溶剂体积(mL)为基质沥青质量(g)的10倍,30 ℃下搅拌5小时。将温度升高至60 ℃,搅拌至溶剂挥发完毕,得到SBS改性沥青标样。
8.1.2 剪切法
准确称量基质沥青600 g ,加温至(180-185)℃ ,采用小型高速剪切设备进行搅拌,剪切速度(4000-6000) 转/分钟 。加入准确称量的SBS ,持续搅拌(30-40) 分钟后自然冷却至常温,得到SBS改性沥青标样。
8.2 标准曲线制作
8.2.1 红外测试与分析
a) 试样
将SBS改性沥青标样加热至(140~160)℃,搅拌均匀后取适量标样涂覆于ATR附件上的试模内。
b) 测试分析
1) 采用傅里叶红外光谱仪,测定(4000~400)cm-1范围的红外吸收光谱;
2) 利用红外光谱处理软件对1377 cm-1和966 cm-1处的特征峰进行峰面积测定,并读取数据。
c) A值计算
               (2)
式中:
A—为966 cm-1处峰值面积与1377 cm-1处峰值面积比,精确到0.001。
d) 标准A值
同一标样进行重复测试,直至连续5次测定的A值相对误差不超过5 % ,取这连续5次测试平均A值为该标样的标准A值。
8.2.2 标准曲线制作
按步长0.5 %制作5种以上不同SBS含量的标样,按照8.2.1测定各标样的标准A值。以各标样的标准A值及其对应的SBS含量做线性回归得到标准曲线。回归分析中相关系数应大于0.99,否则应重新进行试验。
9 待检样品测定
9.1 待检样品处理
9.1.1 将待检样品加热至(140~160)℃,搅拌均匀。准确称取(2-3)g待检样品溶解于四氯化碳溶剂中,溶剂体积(mL)为待检样品质量(g)的5倍以上。(30~40)℃下搅拌,使样品溶解至没有黑色块状物,将溶解好的样品静置放置2小时以上;
9.1.2 将上述溶液用滤纸过滤,并用四氯化碳溶剂充分冲洗。收集不溶物,在80 ℃下干燥5小时,并准确称重;
9.1.3 滤液在60 ℃下搅拌至溶剂挥发完毕,得到SBS改性沥青待检样品。
9.2 待检样品的SBS含量测定
9.2.1 待检样品的A值测定
按照8.2.1方法对待检样品进行红外光谱测试分析,得到待检SBS改性沥青样品的平均A值。
9.2.2 待检样品A值校正
对待检样品的平均A值按照公式9.1进行校正,得到校正A值。
  (3)
9.2.3 待检样品SBS含量确定
将待检样品的校正A值与标准曲线进行比对和内插计算,确定待检样品相应的SBS质量百分比含量。
10 精密度
试验室内重复性测量相对标准偏差为±5 % 。
11 报告
试验报告应包括以下内容:
a) 试样来源及编号;
b) 仪器型号及测试参数;
c) 道路改性沥青SBS含量定量结果;
d) 测试单位、测试者和测试日期。
12 按照《SBS改性剂含量测定技术规程(红外光谱法)》9.2.1的方法,根据标准曲线(附录图1)进行对比和内插计算,也可按照回归方程y = 19.68x - 0.5591计算校正A值0.241所对应的SBS含量值。经上述计算分析,得到待检样品的SBS含量为4.2 % 。
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