SBS改性剂种类包括星型、线型及星、线结合等三种类型，其牌号分别为161B、6302、791H及1331，具体性能参数见 表1 。

对不同型号的SBS改性剂进行差式扫描量热试验，试验参数设置为升温速率为10 K/min，温度扫描范围是室温−500℃，热流率随温度变化关系曲线见 图1 。

图1 显示，不同型号的SBS改性剂表现出相似的热流率变化规律。在室温−320℃温度区间内，DSC曲线有小幅度缓慢平稳抬高趋势，上述现象为基线漂移所致，产生的热量变化忽略不计，可以认为SBS在此温度区间范围内基本没有发生分解、氧化等其他化学反应。

在320℃~400℃温度区间范围内，SBS改性剂发生放热反应，在372℃附近时反应最剧烈，放热焓约为450 J/g~500 J/g；随后发生吸热反应，吸热反应温度区间为400℃~500℃，在455℃附近时反应最剧烈，放热焓为300 J/g~330 J/g。由于SBS改性沥青加工温度一般控制在170℃~190℃，偶有加工温度高于190℃的情况，也不会高于300℃。所以在正常加工温度范围区间内，SBS没有出现较大热量变化，认为正常加工过程中，SBS没有发生降解。

根据山东的气候分区要求，选用的基质沥青为道路石油沥青70号，品牌包括山东地区常用的SK、双龙、壳牌、东海牌及京博等沥青；按照规范进行常规检测指标、红外光谱分析、四组分分析及荧光显微分析等指标测试，详见下 表2 。

在生产SBS改性沥青时，还会添加一定数量的助剂材料，主要为相容剂和稳定剂。相容剂主要用于改善SBS橡胶的硬度和流动性，稳定剂主要是用于改善SBS改性沥青的离析问题。课题组选用的助剂为抽出油及稳定剂，其中稳定剂采用粉状物质。

SBS改性沥青的实验室小样制备是工厂化生产的前提，沥青小样的基本制备流程如下：

原材料：道路石油沥青70#、SBS改性剂(星型、线性)、稳定剂、增溶剂。

生产设备：沥青高速乳化剪切机，型号弗鲁克FA300；加热设备，筒式加热套。

基本制备流程：将70号石油沥青加热到140℃~150℃，加入预定质量比例的SBS改性剂、相容剂，在低速(约100 rmp/min)下搅拌5 min使混合物搅拌均匀；然后采用高速剪切乳化机进行剪切，剪切速率控制为3800~4000 rmp/min，剪切20 min；剪切完成后，将SBS改性沥青样品放入搅拌器进行搅拌，搅拌速度控制为800 rmp/min，达到规定的温度后加入稳定剂进行发育，发育时间为180 min或根据试验需求进行调整，具体见 图2 。

样品检测：发育完成后，浇注试模并进行检测，主要检测指标包括针入度、延度、软化点及离析等关键指标。

对制备好的SBS改性沥青进行常规指标试验并整理数据见下 表3 。

SBS改性剂的加入会使沥青的感温性出现变化，但不会改变沥青的本质属性，所以改性沥青仍是一种黏–弹性材料。由于稳定剂和相容剂的加入，改善了沥青与改性剂间的相容性，使改性沥青的胶体结构逐步趋于稳定。随着稳定剂和相容剂掺量的变化，改性沥青的温度敏感性就会变化。

图3(a) 是SBS改性剂和相容剂掺量分别为4.3%及0.3%时，不同稳定剂掺量的SBS改性沥青针入度与温度的关系曲线。从图中可以看出随着稳定剂掺量的增大，固定温度下的针入度逐渐增大； 图3(b) 是SBS改性剂和稳定剂掺量分别为4.3%及0.4%时，不同相容剂掺量的SBS改性沥青针入度与温度的关系曲线。从 图4~6 中可以看出随着相容剂掺量的增大，固定温度下的针入度逐渐增大。

图3(c) 是SBS改性剂和相容剂掺量分别为4.3%及3%时，不同稳定剂掺量的SBS改性沥青针入度指数PI与稳定剂掺量的关系曲线，随着稳定剂掺量的增加，SBS改性沥青针入度指数PI呈非线性增大，感温性降低，说明稳定剂的加入可以改善SBS改性剂与基质沥青的相容性，降低了改性沥青的温度敏感性。

图3(d) 是SBS改性剂和稳定剂掺量分别为4.3%及0.4%时，不同相容剂掺量的SBS改性沥青针入度指数PI与相容剂掺量的关系曲线。当相容剂掺量在0%~0.2%时，SBS改性沥青针入度指数PI变化不大，当掺量大于0.2%时，PI值增加得很快。相容剂的加入主要是软化SBS改性剂，剪切得更均匀，有利于改性剂与沥青的混合，从而改善了改性沥青的温度敏感性。

图3. 相容剂、稳定剂在不同掺量及温度下的沥青温度敏感性指标变化

沥青路面的低温抗裂性能取决于沥青的低温拉伸变形性能，我国以5℃时的延度作为低温性能的评价指标。由 图4(a) 可以看出随着相容剂掺量的增加，老化前延度和老化后延度都逐渐增加；由 图4(b) 可以看出随着稳定剂掺量的增加，沥青老化前延度逐渐减小，老化后的延度也逐渐减小。这说明稳定剂的增加降低了SBS改性沥青的低温性能，而相容剂的增加改善了SBS改性沥青的低温性能。

图4. 相容剂、稳定剂在不同掺量及温度下的沥青低温及抗老化性能指标变化

SBS改性沥青是SBS改性剂与沥青的共混体，是多相混合系统，该结构在重力场的作用下，随着时间的推移，聚合物和沥青会发生相分离。SBS改性沥青要有较好的储存稳定性，才能保证改性沥青的各种使用性能。

图5(a) 显示，随着稳定剂掺量的增加，改性沥青的离析从15℃减小到了0.5℃，说明稳定剂对于改性剂与沥青的相容性有很大的帮助，有利于改性沥青体系的稳定。由 图5(b) 可知，随着相容剂的增加，改

图5. 相容剂、稳定剂在不同掺量及温度下的沥青离析指标变化

性沥青的离析从1.5℃减小到了0.5℃，这说明相容剂对改性沥青的体系稳定有一定的帮助，但是起主要作用的还是稳定剂。

图6. 添加相容剂、稳定剂后的改性沥青荧光显微图

图6(a) 、 图6(b) 分别为添加相容剂、不加相容剂的SBS改性沥青相态对比。结果显示，当不加相容剂时，改性剂与基础沥青的界面清晰，SBS改性剂溶胀发育程度较小，颗粒较大；而加入相容剂的样品，在相同的发育时间下，SBS改性剂颗粒更小，改性剂与基础沥青间界面模糊，这表明改性剂在沥青中发生了更好的溶胀效果。

溶胀是SBS改性剂在较低的浓度下形成连续相的基础，不同的沥青由于其所含的溶胀组分的量不同，对聚合物的溶胀作用就不同，从而临界相转变浓度也就不同。而在SBS中，聚苯乙烯微区起物理交联点的作用，它的数量和强度决定了SBS的塑性强度，聚苯乙烯微区过多或强度过大必然导致SBS塑性成分增加，SBS在沥青中的溶胀难度增大；而加入高芳香分含量高的相容剂后，它能够渗透进入SBS的聚苯乙烯微区，使其溶胀，增大各分子链段间的距离，松弛、降低各大分子链段间作用力，减弱链段间相互运动的摩擦力，使其运动能力增强，微区自身运动加剧，促使SBS在沥青中分散得更均匀，并增加了聚合物的体积，使达到临界浓度时聚合物的浓度降低。即当基质沥青中含有的溶胀组分不足时，加入相容剂可以降低聚合物的相转换浓度。

图6(c) 、 图6(d) 分别为添加稳定剂、不加稳定剂的SBS改性沥青相态对比。结果显示，当不加稳定剂时，SBS改性剂作为分散相分布在沥青相中，SBS改性剂、基础沥青都是分离的，并没有形成改性沥青的连续相，该种状态的SBS改性沥青高温、低温均有一定程度的提高，但是改性效果并不显著；这是因为加入稳定剂后，SBS改性沥青发生相的转变，SBS改性剂、沥青间发生反应，形成了具有空间网络结构的连续相态。

空间网络结构的形成是SBS改性沥青具有良好性能的前提，而形成网络结构需要达到临界浓度，而临界浓度主要与溶胀效率、掺量大小因素有关；实际上，由于基质沥青、改性剂在各方面差异下，改性沥青最经济、可行的状态是添加尽量少的聚合物形成聚合物网络结构； 图6(c) 、 图6(d) 显示，添加稳定剂也可使改性沥青相转变临界浓度降低。

相容剂与稳定剂对改性沥青可以具有互补作用，二者可以相互匹配；相容剂可以使整个SBS分子溶胀得更充分，分子链段伸展程度更大，使发生反应的位置增多，但是相容剂与SBS改性沥青间仅是物理吸附作用，其作用力较弱；在这种状态下，加入稳定剂，可以使交联反应更加容易，形成空间网络结构将沥青包裹其中；同时，SBS充分溶胀后与沥青的接触面积增大，SBS与沥青的接枝反应也更充分，形成的SBS-沥青接枝物可以降低SBS相与沥青相间的表面张力和体系的自由能，有利于形成更稳定、均匀的SBS改性沥青。

采用新疆独山子SBS-6302作为改性剂，在沥青、外加剂均一致的情况下，在限定180 min加工时间内，对不同掺量下SBS改性沥青达到良好的相容性所需要的温度进行分析，见 图7 所示。

结果表明，当改性剂掺量为3.7%、4.0%、4.3%、4.6%、4.9%时，加工温度需要175℃、175℃、185℃、188℃、195℃；即随着改性剂掺量的增加，改性沥青在限定时间内(180 min)达到良好的相容性所需要的温度越高，并呈现出良好的线性关系；SBS改性剂掺量越高，基质沥青与SBS改性剂的相容性会越低；SBS改性剂掺量越高，所需要的发育温度越高。

SBS改性沥青为多相混合体系，SBS吸收沥青中的饱和分和芳香分而溶胀；SBS对沥青中部分油分的吸收和吸附作用受到沥青胶体结构的制约，石油沥青是一种胶体平衡体系，而SBS聚含物对这些组分的吸收必然会破坏原有沥青胶体体系的平衡；随着SBS改性剂的溶胀发育，原有沥青各组分的平衡发生变化，由于稳定的沥青胶体结构的存在同样需要饱和分和芳香分，于是在改性沥青中将形成争夺这部分组分以维持平衡的倾向，包括新的沥青胶体结构的平衡和SBS聚合物的溶胀平衡。

新的平衡状态的建立需要一定的时间，SBS改性剂含量越高，需要的充分溶胀时间越长，在限定时间内及固定其他材料下，提高温度才可以提高改性剂分子链段的运动能力，加快沥青分子、高分子链段的相互扩散能力。

为比较不同改性剂对相容性的影响，采用不同牌号的改性剂进行改性沥青生产比对，其他生产条件一致(基质沥青、改性剂掺量、外加剂种类及掺量)；试验结果显示，同一改性剂掺量、配方及加工时间下，不同牌号SBS达到良好的相容性所需要的温度或时间是明显不同的，试验结果见 表4 。

如 图8 所示，当改性剂掺量为4.3%时，牌号YH-791、6302-H、CH-1331及161B发育温度分别为180℃、185℃、190℃及200℃，在上述温度下才能保证在180 min内生产沥青具有良好的储存稳定性(相容性)，否则便会产生明显的离析，例如将6302-H的加工温度降低为175℃时，发育240 min (6 h)，即在发育时间延长1倍的情况下，离析依然达到10.7℃，远高于规范要求的2.5℃；星线复配的1331改性剂加工温度为190℃，而星型改性剂161B在200℃温度发育200 min的情况下，离析依然高达15.7℃；上述结果表明，不同牌号的SBS改性剂，加工温度具有明显区别，需要进行适当修正。