废风机叶片复合纤维及其与SBS复掺改性沥青的制备方法

废风机叶片复合纤维及其与sbs复掺改性沥青的制备方法
技术领域
1.本发明属于改性沥青制备领域，涉及一种废风机叶片复合纤维(简称wfb)及其与sbs复掺改性沥青的制备方法。


背景技术：

2.风力发电是可持续绿色发展产业之一，但废风机叶片体积大、不易降解，从世界范围来看，当前还没有成熟、经济、环保的废风机叶片回收处理技术，目前一些处理方式是大部分集中存放、小部分焚烧发电处理。主要将风机叶片作为固体废弃物进行堆放掩埋处理，会造成大量土地资源浪费，且由于苯乙烯等有毒物质析出，会污染土壤环境和地下水，对生命健康造成影响。为实现环境保护、资源绿色发展，亟需对废弃风机叶片回收材料展开再利用研究。
3.对于废风机叶片常用的回收处理方法主要有物理回收、化学回收和能量回收等。物理回收方法，指将废风机叶片经过拆除、切割、清洗、粉碎后作为改性剂、填料等再利用，处理成本低、流程简单，是当前处理废弃风机叶片最普遍的方法。化学回收方法有多种，热解法是指在缺氧条件下加热分解废风机叶片材料，树脂是有机固废，可通过加热裂解树脂回收纯净的玻璃纤维/碳纤维，但热解设备昂贵，成本较高；超临界流体法作为一种新型技术，虽然清洁无污染，但临界条件严苛，安全系数低，目前还处于试验阶段；溶解法处理温和，但有机溶剂使用量大、反应时间较长。能量回收方法，指将含有有机物的废弃物焚烧产生的热能转化为其他能量，虽处理简单，但焚烧过程中会释放有毒有害气体，焚烧后的灰分处理不当仍会对环境造成二次污染。目前有将退役废风机叶片经机械搅碎后，作为填料掺杂至水泥制品中以实现再生循环利用，或将其替代水泥中砂砾、黏土等成分，实现废风机叶片的回收利用。
4.沥青路面以其优良的路用性能在我国各等级道路中得到广泛应用。为了提升沥青路面性能，国内外学者经过大量的试验研究发现，在普通沥青混合料中加入各类纤维制备而成的沥青混合料各项性能得到了很大的改善。研究表明，各类纤维在沥青或沥青混合料中的应用研究比较丰富，碳纤维增强沥青可提高其力学性能，且碳纤维增强复合材料(cfrp)的耐久性较好，玻璃纤维可以用于沥青混合料中作为增强材料以提供额外的拉伸强度。
5.废旧风机叶片的材料大部分为高分子纤维材料且以gfrp(玻璃纤维增强复合材料)和cfrp(碳纤维增强复合材料)为主。目前，废旧风机叶片在道路改性沥青中的研究属于空白，因此，研究wfb改性沥青的制备工艺与技术性能，为固体废弃物废风机叶片回收再利用提供新思路，为更好地提升我国沥青路面路用性能提供一种新型改性沥青材料，具有重要意义。


技术实现要素：

6.本发明实施例的目的在于提供一种废风机叶片复合纤维及其与sbs复掺改性沥青
的制备方法，以解决目前废风机叶片复合纤维高价值再利用难，道路用纤维类改性沥青价格高的问题，以及wfb在道路改性沥青中利用属于空白的问题。
7.本发明实施例所采用的技术方案是：废风机叶片复合纤维改性沥青的制备方法，包括：
8.对废风机叶片进行粉碎、筛分，选取粒径为0.15～0.3mm的废风机叶片粉碎料，作为废风机叶片复合纤维即wfb；
9.加热基质沥青至熔融状态，将选取的wfb混合至熔融状态的基质沥青，wfb的添加量为基质沥青质量的0.5％～6％；
10.溶胀wfb与基质沥青混合物；
11.对溶胀后的wfb与基质沥青混合物在140～160℃温度下进行高速剪切；
12.将剪切后的wfb与基质沥青共混物在145
±
1℃恒温10min，得到wfb改性沥青。
13.进一步的，将选取的wfb混合至熔融状态的基质沥青时，在加热、搅拌条件下分3次将干燥的wfb加入基质沥青，确保分散均匀和温度稳定。
14.进一步的，在145
±
5℃加热基质沥青至熔融状态；
15.在160
±
1℃恒温发育30～40min，并搅拌wfb与基质沥青混合物进行保温溶胀；
16.高速剪切的剪切速率为4000～6000rad/min，剪切时间为20～60min。
17.进一步的，wfb的添加量为基质沥青质量的2％；恒温发育时间为30min；高速剪切的剪切温度为140℃、剪切速率为4000r/min、剪切时间为40min。
18.进一步的，先采用硅烷偶联剂对wfb进行表面处理，然后采用表面处理后的wfb制备改性沥青。
19.进一步的，采用硅烷偶联剂溶液通过以下方法对wfb进行表面处理：
20.将wfb置于230
±
1℃烘箱中加热1h，冷却后将其置于丙酮溶液中浸泡1h，取出后洗净晾干；然后在硅烷偶联剂溶液中浸泡1h，再在120
±
1℃烘箱干燥，取出冷却待用；
21.硅烷偶联剂的掺量为选取的wfb质量的30％；
22.硅烷偶联剂溶液中硅烷、乙醇和水的质量比为5:85:10。
23.进一步的，采用a-188硅烷偶联剂对wfb进行表面处理。
24.本发明实施例所采用的另一技术方案是：废风机叶片复合纤维与sbs复掺改性沥青的制备方法，按照以下步骤进行：
25.对废风机叶片进行粉碎、筛分，选取粒径为0.15～0.3mm的废风机叶片复合纤维即wfb备用；
26.加热基质沥青至熔融状态后，掺入sbs，加热温度至160～170℃并高速搅拌，制备sbs改性沥青，sbs的掺入量为基质沥青质量的1％～4％；
27.加入选取的wfb，搅拌均匀后置于烘箱中，在160
±
1℃溶胀10min，wfb的掺入量为sbs改性沥青质量的0.5％～4％；
28.调节sbs改性沥青与wfb共混物温度至140～160℃并高速剪切；
29.将剪切后的sbs改性沥青与wfb共混物在150
±
1℃恒温条件下发育10min，得到sbs/wfb复掺改性沥青，即废风机叶片复合纤维与sbs复掺改性沥青。
30.进一步的，在145
±
5℃加热基质沥青至熔融状态；
31.高速搅拌的搅拌速率为2000
±
20rad/min、搅拌时间为20min；
32.高速剪切的剪切速率为4000～6000rad/min、剪切时间为20～60min。
33.进一步的，溶胀后，调节sbs改性沥青与wfb共混物温度至140℃，并在4000rad/min条件下剪切40min；
34.sbs的最佳掺入量为基质沥青质量的4％，wfb的最佳掺入量为sbs改性沥青质量的2％。
35.本发明实施例的有益效果是：
36.(1)wfb相对于目前改性沥青采用的纤维在耐磨性、生产成本、改性沥青路面造价方面都具有一定的优势，解决了wfb高价值再利用难、道路用纤维类改性沥青价格高的问题，并填补了wfb在道路改性沥青中的应用空白；
37.(2)扩大了道路改性沥青的研究范围，wfb改性沥青成本低、高温性能良好，为改性沥青工程应用提供新的选择；
38.(3)为固体废弃物wfb回收再利用提供新思路，本发明实施例表明wfb改性沥青具有一定可行性与发展前景；且道路改性沥青使用广泛，wfb消化量大，有利于社会降碳减排、绿色发展；
39.(4)提出了对生产应用有指导意义的wfb改性沥青制备工艺，揭示了wfb改性沥青的改性机理；
40.(5)系统研究了sbs/wfb复掺改性沥青的掺配及性能规律，给出各性能下表现较优异的复掺改性沥青比例。
附图说明
41.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
42.图1是wfb改性沥青的最佳制备流程图。
43.图2是wfb三种粒径sem图。
44.图3是不同掺量下的wfb改性沥青(三种粒径)性能指标图。
45.图4是不同掺量下wfb改性沥青(粒径c)试验结果图。
46.图5是因素位级影响趋势图。
47.图6是硅烷偶联剂作用机理图。
48.图7是不同倍率下wfb的sem图。
49.图8是硅烷偶联剂处理wfb的sem图。
50.图9是硅烷偶联剂处理前后wfb的xrd图。
51.图10是硅烷偶联剂不同方法处理后wfb改性沥青性能指标图。
52.图11是不同种类硅烷偶联剂处理后wfb改性沥青性能指标图。
53.图12是不同掺量硅烷偶联剂处理后wfb改性沥青性能指标图。
54.图13是硅烷偶联剂处理前后wfb红外光谱图。
55.图14是硅烷偶联剂处理前后wfb改性沥青红外光谱图。
56.图15是sbs/wfb复掺改性沥青制备流程图。
57.图16是sbs/wfb复掺改性沥青温度敏感性指标图。
58.图17是sbs/wfb复掺改性沥青高温性能指标图。
59.图18是sbs/wfb复掺改性沥青低温性能指标图。
60.图19是sbs/wfb复掺改性沥青塑性温度区间指标图。
61.图20是优选四组sbs/wfb复掺改性沥青离析试验结果图。
62.图21是sbs/wfb复掺改性沥青afm三种粗糙度与表面积差结果图。
具体实施方式
63.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
64.实施例1
65.本实施例提供一种wfb改性沥青的制备方法，按照以下步骤进行：
66.对废风机叶片进行粉碎、筛分，选取粒径为0.15～0.3mm的废风机叶片复合纤维即wfb；
67.在145
±
5℃加热基质沥青至熔融状态；
68.将选取的wfb加入熔融状态的基质沥青中混合，混合时将wfb在加热、搅拌条件下分3次加入，使wfb与基质沥青充分融合，wfb的添加量为基质沥青质量的0.5％～6％；
69.在160
±
1℃恒温发育30～40min，溶胀wfb与基质沥青混合物；
70.将溶胀后的wfb与基质沥青混合物在140～160℃、4000～6000rad/min条件下高速剪切20～60min；
71.将剪切后的wfb与基质沥青共混物在145
±
1℃恒温10min，得到wfb改性沥青。
72.在一些实施例中，如图1所示，在145℃加热基质沥青至熔融状态，并在145℃加热条件下将选取的wfb加入熔融状态的基质沥青中；
73.在160℃恒温发育30min，溶胀wfb与基质沥青混合物，并适当加热搅拌保证沥青流动性；
74.将溶胀后的wfb与基质沥青混合物在140℃、4000rad/min条件下高速剪切40min；
75.将剪切后的wfb与基质沥青共混物在145℃恒温10min，得到wfb改性沥青。
76.wfb经过机械破碎得到的初始原材料进行筛分，使用震摆筛选机进行筛分，为保证材料纯度和一致性，设置摇筛时间30min，筛分结果见表1。
77.表1 wfb原材料的分级筛选
78.[0079][0080]
筛分后将wfb粉碎料分为粒径a(＜0.075mm)、粒径b(0.075-0.15mm)、粒径c(0.15-0.3mm)及其他大于0.3mm筛的材料，主要针对a、b、c三种粒径研究用于沥青改性的性能试验分析，结果表明wfb的沥青吸附能力、耐热性、耐湿性均满足制备改性沥青及沥青混合料的使用要求。
[0081]
为确定wfb的选用，对粒径a、b、c进行扫描电镜(sem)试验，结果如图2所示。由图2可知，粒径a的颗粒物较多，判断为树脂，纤维直径约15.1μm左右，且为短状纤维，不利于在沥青胶浆中形成骨架；粒径b中的颗粒粒径明显增大、纤维更长，但实践中物理方法难以分离纤维和树脂；粒径c中的纤维较多，长度＞200μm，粒径粗大，便于筛分。根据sem微观试验分析，粒径c(0.15～0.3mm)更适宜改性沥青。
[0082]
分别对粒径a、b、c及不同掺量wfb改性沥青进行三大指标试验，结果如图3所示。由图3可知，粒径c的软化点值在各种掺量中均较高，粒径c掺量为基质沥青质量的2％时达到59.4℃，较基质沥青提高约10℃，有利于改性沥青的高温稳定性能提升，粒径c的软化点增幅大、针入度值较大，粒径c适合改性沥青。
[0083]
进一步研究粒径c改性沥青的掺量，试验结果如图4所示。由图4可知，改性沥青软化点随粒径c的掺量增加先显著增加后保持稳定，掺量2％为拐点，此时wfb改性沥青高温抗车辙能力较好。改性沥青的延度和针入度随wfb掺量的增加而减小，掺量为4％与6％时延度与针入度值较掺量为2％较低，其低温性能变差，确定2％为最佳掺量。
[0084]
经发明人研究，恒温发育时间、剪切温度、剪切速率和剪切时间是影响改性沥青性能的关键制备工艺参数，设计l9(34)四因素三水平正交试验方案，如表2所示，并测试表2的试验方案制备的wfb改性沥青三大技术指标，结果见表3。
[0085]
表2 wfb改性沥青的正交试验设计方案
[0086]
[0087][0088]
表3 wfb改性沥青正交试验结果
[0089][0090]
由表3可知，9种试验方案中，15℃延度和25℃针入度数据变化明显，软化点数值波动较小。对比基质沥青：针入度下降，说明wfb能显著增加沥青稠度，使基质沥青的抗变形能力提升；延度值有不同程度的降低现象，表明wfb降低了基质沥青的延展性；软化点上升约5～17℃，说明wfb可以提升基质沥青的高温性能，有利于改善夏季高温地区沥青的使用稳定性。为了确定不同因素水平对沥青指标影响的主次性，对试验结果进行直观分析，绘制影响因素趋势图，见表4、图5。
[0091]
表4正交试验结果直观分析
[0092]
[0093][0094]
改性沥青三大指标因素显著性排序与优选方案，见上表4。由表4和图5可知，因素b(制备温度)和因素d(剪切速率)对改性沥青的针入度、延度、软化点等三大指标影响最为显著。以改性沥青良好性能要求为目标，即较高软化点、较大的延度和针入度值，分析上述各因素位级对三大指标的影响趋势，进一步寻求可控条件下改性沥青的最佳制备工艺，提出wfb改性沥青因素水平的优化方案见表5，试验得到其改性沥青指标见表6。
[0095]
表5 wfb改性沥青制备优化方案
[0096]
试验标号a发育时间/minb制备温度/℃c剪切速率/r
·
min-1
d剪切时间/mint
1-a1b1c1d130140400020t
2-a1b1c1d230140400040t
3-a1b2c1d130160400020t
4-a1b2c1d230160400040
[0097]
表6 wfb改性沥青优化方案性能指标
[0098][0099]
由表6可知，四组试验的针入度均低于基质沥青针入度(63/0.1mm)，改性沥青的抗剪切变形能力提高；四组试验的135℃旋转黏度值较基质沥青(571mpa
·
s)至少提高了2.4倍，说明改性沥青抗高温变形能力有较大提升，且满足《公路沥青路面施工技术规范》不宜大于3pa
·
s的施工要求；四组试验的软化点较基质沥青(47℃)均有所提升，幅值分别为：19％、23％、22％、24％，说明wfb能很好的改善基质沥青高温稳定性能；试验延度降低，说明掺入wfb会降低改性沥青的低温抗裂性能指标；wfb改性沥青离析试验软化点差值满足规范要求≤2.5℃要求，说明wfb改性沥青的储存稳定性较好；四组wfb改性沥青试验指标中，t2的当量脆点和温敏系数最小、当量软化点最大，软化点和针入度较大，说明该工艺下的改性沥青温度敏感性低、性能稳定，低温性能表现较好。
[0100]
通过灰色关联分析法优选制备工艺参数，各指标关联系数和关联度见表7。由表7可知，t2的关联度最大为最优制备工艺参数，这与正交试验分析结果一致。wfb改性沥青的最佳制备工艺参数为：恒温发育时间30min、剪切温度140℃、剪切速率4000r/min、剪切时间
40min，如图1所示。
[0101]
表7 wfb改性沥青优化方案的关联系数与关联度
[0102][0103]
为探讨wfb官能团特征对改性沥青性能的影响，对wfb、基质沥青、wfb改性沥青进行ftir试验，见图14。由图14可知，wfb改性沥青与基质沥青的红外光谱图相似，官能团区和指纹区出现吸收峰的位置基本一致，但吸收峰强弱存在差异，说明基质沥青中掺入废风机叶片材料后未产生新的官能团，不会影响沥青的化学结构，只是发生了简单的物理缠绕。二者配伍性较高，能很好地融合，wfb掺入沥青后起到了骨架作用，wfb中的玻璃纤维比表面积较大，能够吸附沥青中一定量的油分。掺入wfb改善了纤维沥青间的吸附作用，继而提升了基质沥青技术性能。
[0104]
实施例2
[0105]
本实施例的制备方法与实施例1的不同之处在于，在制备wfb改性沥青前，先采用硅烷偶联剂溶液对wfb进行表面处理，然后采用表面处理后的wfb制备改性沥青。
[0106]
硅烷偶联剂的作用机理是无机填充剂的有机过程，一端连接着甲氧基、乙氧基等可水解的x基团，如图6所示。根据沥青特点、wfb组成和硅烷偶联剂作用机理，选用a-188(乙烯基硅烷三醇三乙酸酯)、a-152(乙烯基三乙酰氧基硅烷)偶联剂、kh-550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、kh-792(双氨基型硅烷)等四种硅烷偶联剂。
[0107]
采用三种方法对wfb进行表面处理，探索适宜表面处理方式：
[0108]
处理方法m1：将wfb置于230
±
1℃烘箱中加热1h，冷却后将其置于丙酮溶液中浸泡1h，取出后洗净晾干；用无水c2h5oh配置硅烷偶联剂溶液，充分搅拌，静置水解10min，加入定量预处理后的wfb浸泡1h，再在120
±
1℃烘箱干燥，取出冷却待用。
[0109]
处理方法m2：将wfb放入搅拌机中慢速搅拌，向容器中缓慢加入用无水乙醇配置的硅烷偶联剂溶液(已静置水解)，搅拌机转速越高分散效果越好，设置转速为3000r/min，待仪器高速分散20min后，连同容器与材料置于120
±
1℃烘箱烘干，取出冷却后待用。
[0110]
处理方法m3：配置好硅烷偶联剂溶液并完成水解后，取适量wfb，不经处理直接放入已配置好的硅烷偶联剂溶液中，浸润1h后再放入120
±
1℃烘箱干燥，取出冷却后待用。
[0111]
对表面处理前的wfb进行sem观察，结果如图7所示，wfb中的纤维呈错综复杂排布，在空间中形成了三维网状结构，纤维表面并不光滑，其上附着有大小不等的颗粒，呈突出的壳片状或球状。图中颗粒经能谱eds分析，其主要成分是c、o等，判别为树脂微粒。表面处理后wfb的进行sem观察，结果如图8所示，硅烷偶联剂在wfb表面形成一层包裹膜，硅烷偶联剂与wfb结合良好，但硅烷偶联剂在纤维表面涂覆不均匀，形成表面凸起的片膜。对处理后wfb进行mapping面扫描，发现其成分主要是si、o元素较多，达到60％左右，此外还有ga、al、na、mg、c等元素，说明其主要成分是玻璃纤维和碳纤维。表面处理前后wfb的xrd衍射图谱如图9
所示，wfb为非晶体结构，无定型物质比较多，结晶度不强，故衍射峰凸出不明显。对比经硅烷偶联剂处理wfb前后的x射线衍射图发现，两种材料都在14.04
°
和19.80
°
位置出现衍射峰，证明两者均存在al2o3；处理前后wfb在20.52
°
位置的衍射峰为sio2，26.03
°
的衍射峰为b2o3存在，28.98
°
处的衍射峰可能是mgo或na2o，说明wfb中含有石英砂、硼镁石等物质，即玻璃纤维的组成部分，图中两种材料均在同样的位置出现了较强的衍射峰。对处理前后wfb的进行耐腐蚀性试验，结果发现经偶联剂溶液处理的wfb耐腐蚀性能有所提升。随naoh溶液、hcl溶液浓度增加，wfb的质量损失率均在增大，但经硅烷偶联剂处理后的wfb失重率有所改善，且酸碱溶液浓度越大改善效果越明显。经硅烷偶联剂处理后的wfb的结团现象有所改善。wfb经碱溶液腐蚀后较酸溶液的质地更柔软，也更分散。
[0112]
wfb与沥青之间的接触角大小是直观表明二者浸润性能好坏的重要指标，接触角越小，表明其对沥青的浸润性能越好。经硅烷偶联剂处理过的wfb与二碘甲烷/去离子水的接触角均降低，处理前wfb与非极性液体ch2i2接触角为43.4
°
，与去离子水接触角为99.1
°
；处理后的wfb与二碘甲烷的接触角变为30.3
°
，与去离子水的接触角变为87.1
°
，表面能由37.95mj/m2增加到45.14mj/m2。表明经过硅烷偶联剂处理，复合纤维表面粗糙度增加，活性基团种类和数量增多，提高了复合纤维液体间的浸润性。
[0113]
参照实施例1的wfb改性沥青的制备方法，制备硅烷偶联剂处理后wfb改性沥青，进行改性沥青软化点、延度、针入度、旋转黏度试验，结果见图10所示。m1、m2、m3三种表面处理方法均在一定程度上提高了wfb改性沥青低温延度值、软化点值，且差异较小；硅烷偶联剂处理后wfb改性沥青的黏度较未处理前的低，wfb经方法m2、m3处理作用后变得粘硬，掺入沥青高速搅拌时会产生飞溅现象，效果不佳。综上，选取方法m1对wfb进行表面处理。
[0114]
采取方法m1对wfb进行表面处理，硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂掺量为wfb质量的30％，配置硅烷偶联剂溶液的比例为硅烷：醇(乙醇)：水＝5:85:10，研究不同硅烷偶联剂种类对改性沥青三大指标和黏度指标影响。
[0115]
试验结果如图11所示，经四种硅烷偶联剂处理后的wfb改性沥青，其软化点无变化、布氏黏度降低、针入度增大；硅烷偶联剂a-152和a-188对改性沥青的低温延度提升效果明显，分别提高了70％、85％，硅烷偶联剂ah-550和ah-792对改性沥青延度影响较小。说明经硅烷偶联剂处理后的wfb改性沥青流动性增加，抵抗外力作用时的拉伸强度有所增强，温度敏感性略微升高。综合选择硅烷偶联剂a-188对wfb进行表面处理。
[0116]
选用硅烷偶联剂a-188采用方法m1对wfb进行表面处理，确定硅烷偶联剂的掺量：
[0117]
硅烷偶联剂a-188掺量分别取wfb质量的15％、30％、45％、60％、75％、100％，配置硅烷偶联剂溶液的比例为硅烷：醇(乙醇)：水＝5:85:10，研究硅烷偶联剂不同掺量对改性沥青三大指标和黏度指标影响。对wfb浸润后制作wfb改性沥青，进行三大指标和黏度指标试验，结果如图12所示。
[0118]
由图12可知，随硅烷偶联剂掺量增加，软化点略增加，针入度值增加，黏度降低，延度增加，30％硅烷偶联剂溶液改善效果显著，延度提升了85％，说明该掺量下的硅烷偶联剂能在纤维表面很好的分散开。综合得到硅烷偶联剂a-188掺量为wfb质量的30％时最佳。
[0119]
对硅烷偶联剂处理前后的wfb及wfb改性沥青，进行ftir试验，见图13。由图13可知，加入硅烷偶联剂后，wfb的si-o-si特征吸收峰较处理前显著增强、特征基团增多，说明硅烷偶联剂与wfb表面作用生成新的si-o键，发生了化学键合作用，与沥青亲和性较好。由
图14可知，硅烷偶联剂处理前后wfb改性沥青的官能团未发生变化，与基质沥青吸收峰基本一致，强度略有差异，说明经过硅烷偶联剂处理后的wfb掺入基质沥青中，以物理形式分散存在，没有发生化学作用。
[0120]
实施例3
[0121]
本实施例提出一种废风机叶片复合纤维与sbs复掺改性沥青的制备方法，按照以下步骤进行：
[0122]
对wfb进行粉碎、筛分，选取粒径为0.15～0.3mm的wfb备用；
[0123]
在145
±
5℃加热基质沥青至熔融状态后，掺入sbs，加热温度至160～170℃、2000rad/min条件下搅拌20min，制备sbs改性沥青，sbs的掺入量为基质沥青质量的1％～4％；
[0124]
加入选取的wfb，搅拌均匀后置于160
±
1℃烘箱中保温溶胀10min，wfb的掺入量为sbs改性沥青质量的0.5％～4％；
[0125]
调节sbs改性沥青与wfb共混物温度至140～160℃，按4000～6000rad/min速度高速剪切20～60min；
[0126]
将剪切后的sbs改性沥青与wfb共混物在150
±
1℃恒温发育10min，得到sbs/wfb复掺改性沥青。
[0127]
在一些实施例中，如图15所示，在145℃加热基质沥青至熔融状态；
[0128]
在制备的sbs改性沥青中加入选取的wfb并搅拌均匀后，在160℃温度下保温溶胀10min；
[0129]
调节sbs改性沥青与wfb共混物温度至140℃，按4000rad/min的速度高速剪切40min；
[0130]
将剪切后的sbs改性沥青与wfb共混物在150℃恒温发育10min，得到sbs/wfb复掺改性沥青。
[0131]
为描述方便，设sbs掺量为1％、wfb掺量占sbs改性沥青的0.5％，标记为sbs1-wfb0.5，其他同理。参照试验规程对sbs/wfb复掺改性沥青进行三大指标、135℃旋转黏度、离析、rtfot等试验，研究复掺改性沥青的高温稳定性、低温抗裂性、温度敏感性、耐老化性等。对不同掺量sbs/wfb复掺改性沥青进行主成分分析试验，20组掺配性能指标见表8。
[0132]
表8不同掺量下的sbs/wfb复掺改性沥青试验结果
[0133][0134]
采用spss软件对试验结果进行主成分分析，得到基于主成分分析的sbs/wfb复掺改性沥青综合性能得分，见表9。
[0135]
表9不同掺量的sbs/wfb复掺改性沥青的主成分综合得分
[0136][0137][0138]
由表9可知，sbs掺量为基质沥青质量的4％时，sbs/wfb复掺改性沥青的综合性能
较好。下面对不同掺量的sbs/wfb复掺改性沥青进行路用性能规律分析。
[0139]
1.温度敏感性评价：
[0140]
通过对15℃、25℃、30℃时sbs/wfb复掺改性沥青进行针入度试验，结果见表10。
[0141]
表10 sbs/wfb复掺改性沥青针入度试验结果
[0142]
类别回归方程相关系数r2针入度指数sbs0-wfb0.5y＝0.0602x 0.12860.9996-2.52sbs0-wfb1y＝0.0543x 0.29610.9974-1.92sbs0-wfb2y＝0.0555x 0.21500.9993-2.05sbs0-wfb4y＝0.0560x 0.12990.9998-2.11sbs1-wfb0.5y＝0.0545x 0.26600.9954-1.95sbs1-wfb1y＝0.0491x 0.40750.9957-1.32sbs1-wfb2y＝0.0459x 0.47510.9989-0.90sbs1-wfb4y＝0.0461x 0.39540.9971-0.92sbs2-wfb0.5y＝0.0433x 0.57461.0000-0.52sbs2-wfb1y＝0.0434x 0.55520.9962-0.54sbs2-wfb2y＝0.0436x 0.52610.9989-0.57sbs2-wfb4y＝0.0504x 0.33230.9961-1.48sbs3-wfb0.5y＝0.0490x 0.38060.9944-1.30sbs3-wfb1y＝0.0440x 0.53300.9995-0.63sbs3-wfb2y＝0.0458x 0.42850.9998-0.88sbs3-wfb4y＝0.0462x 0.38751.0000-0.94sbs4-wfb0.5y＝0.0525x 0.28390.9976-1.72sbs4-wfb1y＝0.0458x 0.45900.9952-0.88sbs4-wfb2y＝0.0428x 0.51180.9997-0.45sbs4-wfb4y＝0.0430x 0.47200.9991-0.48
[0143]
根据图16可知，当sbs掺量一定时，sbs/wfb复掺改性沥青的针入度p值随wfb掺量增加而降低，说明wfb提高了沥青的稠度，其抗剪切性能也有所提升。sbs和wfb均能改善基质沥青的感温性能，其中sbs4-wfb4和sbs4-wfb2的pvn绝对值最小。
[0144]
2.高温稳定性评价：
[0145]
由图17可知，在sbs掺量一定时，sbs/wfb复掺改性沥青的软化点和135℃旋转黏度随wfb掺量增加而增加。在sbs掺量一定时，t
800
随wfb掺量增大而增大；当wfb掺量一定时，当量软化点t
800
随sbs掺量呈先增大后降低趋势。
[0146]
3.低温抗裂性：
[0147]
由图18可知，当sbs掺量一定时，sbs/wfb复掺改性沥青的15℃延度随wfb掺量增大而降低，t
1.2
随wfb掺量的增大呈先减小后增大趋势，说明wfb在一定程度上能够改善沥青的低温性能，wfb在沥青中产生紧密搭接三维网状结构，对裂缝起到了很好的抑制作用。
[0148]
4.塑性区间：
[0149]
沥青的当量软化点和当量脆点的温度差称为塑性区间δt，若沥青塑性范围增大，表明其感温性能得到改善。由图19可知，wfb改性沥青掺入sbs后的塑性区间有所增大，表明
sbs/wfb复掺改性沥青低温脆点到高温软化点的区间变大，即温度稳定区间变大，改性沥青温度性能越稳定。
[0150]
储存稳定性：
[0151]
由图20可知，四组sbs/wfb复掺改性沥青的储存稳定性满足规范要求的离析软化点差值≤2.5℃，证明制备工艺的可靠性。
[0152]
耐老化性能：
[0153]
按照试验规程t0610对四组sbs/wfb复掺改性沥青、四组单掺sbs改性沥青和四组单掺wfb改性沥青分别进行rtfot老化试验，结果如表11所示。
[0154]
表11改性沥青的老化试验指标
[0155][0156]
由表11可知，sbs/wfb复掺改性沥青、单掺sbs改性沥青、单掺wfb改性沥青的质量损失均为负值，满足规范不超过0.8％要求；sbs/wfb复掺改性沥青的质量损失百分比均较单掺sbs改性沥青、单掺wfb改性沥青的质量损失大。单掺wfb改性沥青经过热氧化后软化点变大，软化点增量幅值随wfb掺量变小。wfb改性沥青、sbs改性沥青的针入度比随各自掺量的增大而分别降低、增大。在sbs改进沥青中掺入适量的wfb，可以增大其针入度比，改善沥青的抗老化性能。sbs4-wfb2、sbs4-wfb4的老化指数较小、黏度比趋近于1，说明其高温性能稳定、抗老化性能越好，老化后低温延度指标有一定提升。四组sbs/wfb复掺改性沥青中，sbs或wfb掺量一定时，sbs/wfb复掺改性沥青的延度比随wfb或sbs掺量增大而提高，与单掺规律一致。
[0157]
微观性能：
[0158]
利用原子力显微镜(afm)结合软件nanoscope analysis对样品进行试验分析，获得沥青在纳米尺度上的三维微观形貌，并在此基础上计算得到沥青表面粗糙度。表面粗糙度与沥青的自愈合能力和粘附性能有关，即沥青的粗糙度越高，表示自愈能力和粘附性能越好。由图21可知，基质沥青的粗糙度较大，单掺sbs改性沥青、wfb改性沥青的粗糙度均小于基质沥青，选取sbs4-wfb2作为复掺改性沥青的最佳掺量。
[0159]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。