改性瀝青防水材料由于其優(yōu)秀的防水性能，使用一直都在這種產(chǎn)品的首位。自粘防水材料占比第二，是防水的主打產(chǎn)品，其構(gòu)成主要有聚酯胎基和瀝青改性料。瀝青改性料的主要成分是瀝青、軟化油、改性劑、填料等，軟化油對調(diào)后對瀝青的性能影響很明顯，其成分會對防水性能會有幫助。軟化油的來源十分廣泛，其主要成分是由芳香烴、環(huán)烷烴和飽和烴構(gòu)成，烴類物質(zhì)占比約90%以上，另有各類用于其他功能的添加助劑以及輕組分。因來源不同，成分各異，所以多軟化油如果改進(jìn)瀝青性能的研究就很有必要。
實(shí)驗方法
1、實(shí)驗材料：選取五種典型的軟化油，其中兩種機(jī)油，一種潤滑油，兩種芳烴油。
2、測試方法：樣品的固含量測試條件為樣品在 105℃烘箱內(nèi)烘兩小時，通過 FTIR、HNMR、MS、GC-MS、XRF、GPC 對樣品進(jìn)行初步的體系判斷。對一些可能為機(jī)油樣原配方中的少量添加劑，如石油磺酸鈉、有機(jī)硅、氯化石蠟等，一些可能來源于使用中的設(shè)備磨損，如 Al、Cu、Fe、Mg 等采用ICP對樣品進(jìn)行元素進(jìn)行分析。
實(shí)驗結(jié)果
1. 樣品的FT-IR分析
對五個樣品分別進(jìn)行成分分析，以軟化油1為例進(jìn)行說明，圖1為軟化油1原樣紅外圖，圖2為其匹配圖，F(xiàn)T-IR分析知，原樣主要成分為烷烴基礎(chǔ)油。
按照同樣方法對其他四種軟化油進(jìn)行分析，結(jié)果列入表1，從分析結(jié)果可知，軟化油2主要為芳烴基礎(chǔ)油，芳烴含量在40%左右，軟化油3為含量芳烴基礎(chǔ)油，其芳烴含量在30%左右，軟化油4為降凝劑調(diào)和基礎(chǔ)油，硫化脂肪酸含量在10%以上，軟化油5為烷烴基礎(chǔ)油，且添加劑很少，雜質(zhì)含量非常低。將原樣用氯仿進(jìn)行萃取，有機(jī)物經(jīng)過固含柱分離后，得到三種主要組分，分別對應(yīng)固含柱分離組分1、2、3，其紅外圖譜以及匹配分析如圖3所示。其不溶物經(jīng)FT-IR 分析知無明顯信息，因此將不溶物進(jìn)行XRF和ICP分析，分析其主要元素組成信息。
圖3為軟化油1原樣固含柱分離組分1紅外圖，圖4為其匹配圖，F(xiàn)T-IR分析知，該組分為烷烴基礎(chǔ)油；
圖5原樣固含柱分離組分2紅外圖，圖6為其匹配圖，F(xiàn)T-IR 分析知，該組分為芳烴基礎(chǔ)油；
圖7為原樣固含柱分離組分3紅外圖，圖8為其匹配圖，F(xiàn)T-IR分析知，該組分為聚異丁烯丁二酰亞胺，為潤滑油中的清凈劑，具有良好的清凈分散性，可抑制發(fā)動機(jī)活塞上積炭和漆膜的生成。
2. 樣品的GC-MS分析
氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀 GC-MS主要用于有機(jī)小分子物質(zhì)定性定量分析，未知組分定性定量分析以及微量成分分析，從圖中可以看出，保留時間1.8min的物質(zhì)為溶劑，保留時間1.3min和2.9min為少量低分子物質(zhì)，保留時間在13~22min區(qū)間的物質(zhì)為樣品的主要成分，對這個保留時間區(qū)間的物質(zhì)進(jìn)行質(zhì)譜分析并對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行匹配，匹配結(jié)果如下。
從圖10~12的匹配結(jié)果可以看出，留時間13.2min物質(zhì)的質(zhì)譜匹配為飽和烴成分，保留時間15.9min物質(zhì)的質(zhì)譜匹配為蒽類芳烴物質(zhì)，保留時間17.6min物質(zhì)的質(zhì)譜匹配為芘類芳烴物質(zhì)，GC-MS分析結(jié)果和FT-IR結(jié)果一致，軟化油主要由飽和烴和芳香烴構(gòu)成，不同的油品其組成比例和分子量上有差異。因此我們對軟化油進(jìn)行進(jìn)一步采用凝膠滲透色譜（GPC）進(jìn)行分析。
3.樣品的GPC分析
凝膠滲透色譜（GPC）可以對高分子聚合物、低聚物、糖類、蛋白質(zhì)等分子量及其分布測定。
圖13為原樣GPC測試結(jié)果。從GPC圖譜分析知，樣品中潤滑劑分子量在1000以下，有部分低分子的物質(zhì)，結(jié)合MS分析可知，這部分小分子物質(zhì)主要為芳烴成分，主要作為基礎(chǔ)油的改性成分，此類軟化油用于自粘改性瀝青防水卷材使用。
4.樣品的TG分析
熱失重（TG）測試可以分析物質(zhì)的分解溫度，對軟化油的使用溫度提供合理的參考依據(jù)。
圖 14為原樣 TGA 測試結(jié)果。TGA 分析可知，樣品從346攝氏度左右開始大量失重，燒蝕余量為0.8%，因此，該軟化油的在使用安全上不存在高溫分解風(fēng)險，但存在一定的雜質(zhì)。
5.樣品殘渣的成分分析
X 射線熒光儀（XRF ）可對元素進(jìn)行定性定量分析，可給出元素精確定性定量的分析結(jié)果；電感耦合等離子發(fā)射光譜（ICP）可對主量、微量及痕量元素的定性、半定量和定量分析。結(jié)合這兩種方法分別對樣品不溶物進(jìn)行元素分析，結(jié)果如下。
X 射線熒光儀（XRF ）對主要元素進(jìn)行分析，圖15為原樣 XRF 測試結(jié)果。XRF分析知，樣品中主要含有 S、Cl、Ca、Zn、P 元素。這是機(jī)油添加劑里面的抗銹劑，清凈劑以及擠壓機(jī)和抗磨助劑的成分。
表1為原樣 ICP 元素分析結(jié)果。ICP 分析知，樣品中主要含有 Ca、P、Zn 元素，這是潤滑油的添加劑成分，同時還有少量的 Al、Ba、Cu、Fe、Mg、Mo、Na、Pb、Si 等元素，這是潤滑油經(jīng)過機(jī)械磨損后帶入的微量金屬。特別是回收機(jī)油或潤滑油，里面Fe元素含量較高，而調(diào)和潤滑油未經(jīng)磨損前，其殘渣含量和其他金屬元素如Fe含量較低。
通過對五種軟化油進(jìn)行綜合分析后得到其成分構(gòu)成及基本性能如表2所示。
從表中可以看出，軟化油主要成分為飽和烴和芳香烴構(gòu)成，占到整體重量的90%以上，其他助劑占比5—8%，輕質(zhì)組分（200℃揮發(fā)）2%左右，飽和烴含量高的軟化油凝點(diǎn)更低，流動性更好，一般來說，芳烴含量高的軟化油凝點(diǎn)高，流動性差，但軟化油2由于用小分子芳烴類物質(zhì)進(jìn)行調(diào)和，所以其凝點(diǎn)較低，流動性好。
潤滑油經(jīng)過磨損回收后其凝點(diǎn)有一定程度的增大，部分廠家常通過添加降凝劑來調(diào)整，以達(dá)到防水材料廠家的凝點(diǎn)要求。
硫化脂肪酸是一類金屬切削油極壓劑，具有粘度小、流動性好、潤滑性優(yōu)、極壓性高的特點(diǎn)，軟化油4中硫化脂肪酸酯含量高，凝點(diǎn)低，但硫化脂肪酸酯與基礎(chǔ)油的相溶性差，儲存溫度高容易氧化，不利于提高改性瀝青材料的性能。
