废弃一次性医用口罩对SBS改性沥青性能的影响.pdf
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1、第41 卷第5期2023年1 0 月青海大学学报Journal of Qinghai UniversityVol.41 No.5Oct.2023废弃一次性医用口罩对 SBS改性沥青性能的影响严德超,苏延桂*,王青志,钟(青海大学土木水利学院,青海西宁8 1 0 0 1 6)摘要:为了使废弃一次性医用口罩(DMMs)的处理方式更加环保,文中研究了废弃DMMs对SBS改性沥青流变性能的影响。采用不同掺量废弃DMMs复配SBS改性沥青,应用控制变量法研究不同配比方案对制备复合改性沥青性能的影响,确定废弃DMMs/SBS复合改性沥青制备最佳配比方案;同时采用SPSS进行Poission回归分析、一般线
2、性模型多变量分析,研究废弃DMMs、SBS、硫磺三因素对改性沥青性能产生的影响。利用高温扫描试验分析废弃DMMs对SBS改性沥青流变性能的影响,根据车辙因子数据分析废弃DMMs对SBS改性沥青高温性能的影响。结果表明:废弃DMMs/SBS复合改性沥青最佳配比方案为SBS质量分数4%、废弃DMMs质量分数4%、硫磺2%。在SBS改性沥青中掺入废弃DMMs能提高SBS改性沥青的软化点及弹性恢复速率,降低针入度、延度,同时SBS改性沥青的复数剪切模量、车辙因子、相位角也相应增加。综上所述,废弃DMMs对SBS改性沥青的抗老化性能、高温稳定性能产生积极影响。当废弃DMMs掺量超过一定范围时,复合改性沥
3、青的性能会降低。关键词:废弃一次性医用口罩;SBS改性沥青;硫磺;性能指标中图分类号:TU535D0I:10.13901/ki.qhwxxbzk.2023.05.002Effects of waste disposable medical masks on the propertiesYAN Dechao,SU Yangui*,WANG Qingzhi,ZHONG Xi,TANG Yunyun(School of Civil Engineering and Water Resources,Qinghai University,Xining 810016,China)Abstract:The e
4、ffects of waste disposable medical masks(DMMs)on the rheological properties ofSBS modified asphalt are explored to make the treatment of waste DMMs more environmentallyfriendly.Different content of waste DMMs is mixed with SBS modified asphalt.The effects of diffe-rent proportioning schemes on the p
5、roperties of composite modified asphalt are investigated by thecontrol variate method to determine the optimal proportioning scheme for preparing waste DMMs/SBS composite modified asphalt.Poisson regression analysis and General linear model multivariateanalysis are conducted by SPSS to study the eff
6、ects of waste DMMs,SBS and sulfur on the propertiesof modified asphalt.The effects of waste DMMs on the rheological properties of SBS modified asphaltare explored by using high-temperature scanning experiments.The effects of waste DMMs on thehigh-temperature properties of SBS modified asphalt are st
7、udied on the basis of rutting factor data.The results indicate that the optimal proportioning scheme for waste DMMs/SBS composite modifiedasphalt is SBS mass fraction 4%,waste DMMs mass fraction 4%and sulfur 2%.Adding waste收稿日期:2 0 2 2-1 2-0 4基金项目:国家自然科学基金项目(42 1 6 1 0 2 6);青海省科学技术厅项目(2 0 2 1 ZJ-716
8、);青海大学大学生创新创业训练计划项目(2 0 2 2 -QX-74)作者简介:严德超(1 9 9 8 一),男,青海西宁人,青海大学在读硕士研究生。*通信作者,E-mail:曦,唐芸芸文献标志码:A文章编号:1 0 0 6-8 9 9 6(2 0 2 3)0 5-0 0 1 1-0 8of SBS modified asphalt12DMMs to SBS modified asphalt can increase its softening point and elastic recovery rate,while redu-cing its penetration and ductili
9、ty.Besides,the complex shear modulus,rutting factor and phase angleof SBS modified asphalt can be increased accordingly.In conclusion,waste DMMs have a positive im-pact on the anti-aging property and high-temperature stability of SBS modified asphalt.Theproperty of composite modified asphalt will be
10、 decreased when the content of waste DMMs exceeds acertain range.Key words:waste disposable medical masks;SBS modified asphalt;sulfur;property index近年来,随着我国公路建设里程的增加,车辆交通量、车辆荷载及气候影响等因素对沥青路面造成了一定程度的损坏,降低了路面使用寿命的同时也增加了维修成本 1 。钟敏等 2 在高温环境下采用扫描电镜观察塑料改性沥青,发现在塑料改性沥青过程中,塑料均匀分散在沥青中,产生了一层空间网状结构;采用红外光谱试验进行成分分
11、析时发现并未有新特征峰产生,表明塑料改性沥青过程是一个物理混溶过程,没有化学反应发生。程培峰等 3 在基质沥青中加人苯乙烯丁二烯嵌段共聚物(SBS)后,为了更好地发挥SBS改性沥青的性能,选择纳米碳酸钙对SBS改性沥青进行复合改性,结果表明复合改性沥青的高温性能、水稳定性和抗老化性能均有所提升,综合性能较好。截至2 0 2 0 年4月底,我国每天产生的废弃一次性医用口罩(DisposableMedicalMasks,D M M s)约1000 t(4。陈海明等 4 研究表明,废弃DMMs 的处理方式有焚烧法、填埋降解法、机械回收法。前两种方法对空气、土壤具有一定的危害;机械回收法成本较高,二次
12、利用产生的材料只能应用于低档次的用品制作。马立纲等 5 通过红外光谱试验表明,废弃DMMs的化学成分为聚丙烯,聚丙烯是一种常用的塑料,广泛应用于医疗器材领域,在基质沥青中单独掺入废弃DMMs可以改变基质沥青的延度、针入度、软化点及流变性能。程培峰等 6 在基质沥青中掺入废旧熔喷布进行沥青混合料低温试验表明,废旧熔喷布可以提升基质沥青使用性能。青海属于高寒、高海拔地区,紫外线辐射强度高,生态自我修复能力较弱。青海地区的公路每年产生车辙、剥落、网状裂缝现象频繁。普通的SBS改性沥青在使用过程中产生的问题较多,废弃DMMs按照传统方式处理比较困难,会对生态环境造成破坏。目前,关于在SBS改性沥青中掺
13、人废弃DMMs进行沥青改性方面的研究较少。本试验在SBS改性沥青中掺人废弃DMMs,研究废弃DMMs/SBS复合改性沥青最优掺量及流变性能,确定废弃DMMs/SBS复合改性沥青在青海地区的适用条件,同时缓解废弃DMMs处理困难问题,对保护当地生态环境有一定的现实意义。1店废弃DMMs/SBS复合改性沥青的制备及试验方法1.1原材料采用SK90#基质沥青进行试验,试验结果符合JTGE202011公路工程沥青及沥青混合料试验规程 7 技术指标要求(表1)。Tab.1Main technical indexes of SK90#matrix asphalt技术指标技术要求针人度(2 5,1 0 0
14、g,5 s)/0.1 mm94软化点(环球法)/48延度(1 5,5 cm/min)/cm100针人度指数PI0.54密度(1 5/)1.08RTFOT质量变化/%0.15青海大学学报表1 SK90#基质沥青主要技术指标试验结果第41 卷试验方法80100T060444T0606100T0605-1.5 +1.0 T0604一T06030.8T0609第5期利用SBSYH-792线型SBS改性剂,经过试验测试,结果符合JT/T5262004路面沥青改性材料苯乙烯丁二烯嵌段共聚物(SBS)8 技术指标要求(表2)。严德超等:废弃一次性医用口罩对SBS改性沥青性能的影响13表2SBS 技术指标Ta
15、b.2SBS specifications嵌段比充油率/技术指标(S/B)测试结果40/60拉伸强度/技术指标MPa测试结果24.0挥发份/%00.7扯断扯断永久伸长率/%变形/%73055灰份%0.2邵氏硬度(A)85300%定伸应力/MPa3.5熔体流动速率/(gmin-l)0.2 5.0在改性沥青制备完成进行贮存时容易产生离析,利用硫磺作为贮存稳定剂,硫磺物理性能指标如表3所示。表3石硫磺物理性能指标Tab.3Physical property indexes of sulfur性能指标密度/(gcm3)测试结果2.07熔点/114沸点/455燃点/240溶解性不溶于水外观黄色粉末1.2
16、废弃DMMs/SBS复合改性沥青的制备将废弃DMMs放人烘箱,1 1 0 保温8 h,进行高温消毒及干燥后,取出废弃DMMs剪碎成片,在粉碎机中进行粉碎。取一定量SK90#基质沥青放入烘箱,1 7 0 保温2 h,取出基质沥青,加人SBS并搅拌溶于沥青后,启动沥青乳化剪切机,以剪切速率48 0 0 r/min剪切40 min。然后加人废弃DMMs并搅拌溶于沥青后,以剪切速率48 0 0 r/min剪切40 min。最后加入硫磺并搅拌溶于沥青后,以剪切速率4000r/min剪切30 min,剪切完成后进行溶胀发育40 min,完成废弃DMMs/SBS改性沥青的制备。1.3试验方法选用废弃DMMs
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