摘要 利用深度萃取脱油方法制备的高软化点硬沥青材料，通过熔融共混的方法对聚苯乙烯进行添加改性，并通过高压渗透发泡剂的方法进行预发泡处理，对蒸汽发泡后的泡沫聚苯乙烯进行了压缩强度，吸水性，发泡倍率等表征，结果表明硬沥青的添加不会对材料的发泡性能产生影响，但压缩强度会有所降低。

关键词 硬沥青；发泡聚苯乙烯；聚合物改性

中图分类号 TE624；TQ31 文献标识码：A 文章编号：1671—5934(2006)06—0027—04

随着世界石油资源历经近百年的开采，当前重质油的开发，加工及应用在石油工业中占据越来越重要的地位。重质油在石油中的含量有时高达60—70％ 。我国的原油多数为重质原油，渣油的含量高，由于社会对石油轻组分的巨大需求和加工工艺的需要，重质油在经深度脱油，得到尽可能多的轻组分原料以后，余下的硬沥青成为炼油过程中一种产量不小的副产品【1I2j。硬沥青常温下为硬而脆的固体或粉末，外观为黑、褐色，类似煤，比重约1．1左右，分子量为数千到一万不等，没有固定的熔点，软化点在120℃以上，含碳量在80％ 以上，灰份很低，高温下为粘稠状半流体 3。脱油硬沥青产品的合理应用是重油深度加工中的重要课题，尤其是高硫含量的硬沥青，处理不当还会污染环境，随着炼油工业发展其重要性将日益突出。如何尽可能的利用这一资源，往高附加值的下游产品上利用也是摆在重油工作者面前的一个迫切需要解决的课题-4j。
EPS(Expanded polystyrene)是发泡聚苯乙烯的简称，最早是由BASF公司1952年开发出来的。它是采用聚苯乙烯树脂加入发泡剂，同时进行加热软化，产生气体的发泡树脂，故亦称泡沫塑料，属超轻质材料l6J。考虑到添加硬沥青后，只能作为黑色材料，主要用途也限于钢塑复合板和路桥工程中的软基处理。目前国内外有过相关使用聚苯乙烯材料改性沥青材料用来增加道路沥青及沥青涂料的塑性、延展性的研究，但还没有过使用硬沥青来改性发泡聚苯乙烯材料以降低黑色聚苯乙烯发泡材料成本的报道。考虑到硬沥青的主要成分一沥青质中含有众多迫缩芳环 5，本文选用分子结构与它有一定类似的聚苯乙烯作为添加改性目标材料，同时为使考虑到改性后材料的有更广的使用范围，最终将目标定为预发泡聚苯乙烯材料。
1 实验部分
1．1 实验原料和设备
通用聚苯乙烯(扬子巴斯夫聚苯乙烯公司，158 K型)；硬沥青(实验室超临界方法制备的脱油硬沥青)，异戊烷，羧甲基纤维素钠，十二烷基苯磺酸钠，三磷酸钙。设备：双螺杆挤出设备，切粒机，高压反应釜，蒸气发泡设备。
1．2 实验步骤
将聚苯乙烯与定量的硬沥青配比(表2)混合后，通过双螺杆挤出设备于170 cC熔融共混挤出，切割造粒。制备成直径为3 mm长度为2—4 mlTl的颗粒，称量100 g硬沥青一聚苯乙烯颗粒，与250 ml水，异戊烷发泡剂8、l2、l6 ml，表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠)0．2 g，三磷酸钙2 g加入高压釜内。
将上述组分加入反应釜，密封后，通过高压氮气瓶维持压力，在釜内造粒反应时的初始温度为106—108 cC，时间为1．5 h，高温反应温度为120—122℃ ，时问为3．5 h；压力维持在6．5—7．5 kg左右。反应完后，放气排空，在不停止搅拌的前提，进行冷却至45℃过滤出料，再加一定盐酸进行洗涤，然后经分离脱水，烘干。制备的可发泡聚苯乙烯颗粒通过蒸汽发泡设备，可得发泡聚苯乙烯。按照相关行业标准测量发泡聚苯乙烯的挥发份含量，发泡倍率，吸水性能以及压缩强度的测试。
2 结果及讨论
可见在添加硬沥青后可以顺利得到改性发泡聚苯乙烯，并且不同比例的发泡剂含量得到的发泡程度不同，发泡剂含量越高，同等条件下发泡的倍率也越高。
3 结论
在聚苯乙烯通过硬沥青的添加改性后挥发份含量和普通可发泡聚苯一样，随发泡剂含量的增加而增加；而挥发份含量相对于硬沥青含量的改变变化不明显，可能与硬沥青与聚苯乙烯良好的相容性有关。对于发泡倍率而言，也是随发泡剂含量的增加而增加，但随硬沥青含量的增加发泡倍率有所降低，因为毕竟硬沥青中的主要组分沥青质中的长分子链段较少，柔韧性有所降低。吸水能力随发泡倍率的增加而增加，硬沥青的加入使整个体系的吸水性有所增加，因为通常的发泡聚苯的吸水能力小于0．08 Kg／m2，因为沥青质极性强，导致吸水能力也强，但由于发泡后形成的为闭孔结构，阻隔性很好因而吸水能力增加幅度不大。材料的抗压强度随发泡率的增加而降低，但对硬沥青改性材料而言，由于硬沥青颗粒的加入导致材料的抗压性能有降低的趋势，但下降幅度不大。
由于硬沥青属于一种成本低廉的工业副产品，可以较大幅度的降低成本，而且材料的发泡性能可以得到保障，对于主要利用发泡聚苯乙烯质量轻、隔热、保温性能的包装或填充材料可以是一种不错的选择。