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来源： 宏源防水科技集团有限公司 2020-06-23 09:45
慧正资讯：
前言
改性沥青防水卷材由于其优异的防水性能，其工程使用量一直稳居所有产品首位，自粘防水卷材占比第二，为防水行业的主打产品，其构成主要有聚酯胎基和沥青改性料构成，沥青改性料的主要成分为沥青，软化油，改性剂，填料等。软化油的成分对调和后的沥青性能影响十分明显，其成分变化会导致防水卷材性能的变化，对防水卷材质量的稳定性产生影响。
软化油的来源十分广泛，其主要成分是由芳香烃、环烷烃和饱和烃构成，烃类物质占比约90%以上，另有各类用于其他功能的添加助剂以及轻组分。
因来源不同，成分组成各异，因此，对软化油成分进行分析，且各成分的构成如何影响改性沥青性能的研究就显得很有必要。
实验方法
1. 实验原材料
选取五种典型的软化油，其中两种机油，一种润滑油，两种芳烃油。
2.测试方法
样品的固含量测试条件为样品在 105℃烘箱内烘两小时，通过 FTIR、HNMR、MS、GC-MS、XRF、GPC 对样品进行初步的体系判断。
对一些可能为机油样原配方中的少量添加剂，如石油磺酸钠、有机硅、氯化石蜡等，一些可能来源于使用中的设备磨损，如 Al、Cu、Fe、Mg 等采用ICP对样品进行元素进行分析。
实验结果
1.样品的FT-IR分析
对五个样品分别进行成分分析，以软化油1为例进行说明，图1为软化油1原样红外图，图2为其匹配图，FT-IR分析知，原样主要成分为烷烃基础油。
按照同样方法对其他四种软化油进行分析，结果列入表1，从分析结果可知，软化油2主要为芳烃基础油，芳烃含量在40%左右，软化油3为含量芳烃基础油，其芳烃含量在30%左右，软化油4为降凝剂调和基础油，硫化脂肪酸含量在10%以上，软化油5为烷烃基础油，且添加剂很少，杂质含量非常低。（其他四种谱图分析方法和软化油1类似，篇幅受限，不一一在此列出，后面的分析类似，仅以软化油1为例进行说明。）
将原样用氯仿进行萃取，有机物经过固含柱分离后，得到三种主要组分，分别对应固含柱分离组分1、2、3，其红外图谱以及匹配分析如图3~8所示。其不溶物经FT-IR 分析知无明显信息，因此将不溶物进行XRF和ICP分析，分析其主要元素组成信息。
图3为软化油1原样固含柱分离组分1红外图，图4为其匹配图，FT-IR分析知，该组分为烷烃基础油；
图5原样固含柱分离组分2红外图，图6为其匹配图，FT-IR 分析知，该组分为芳烃基础油；
图7为原样固含柱分离组分3红外图，图8为其匹配图，FT-IR分析知，该组分为聚异丁烯丁二酰亚胺，为润滑油中的清净剂，具有良好的清净分散性，可抑制发动机活塞上积炭和漆膜的生成。
2.样品的GC-MS分析
气相色谱质谱联用仪 GC-MS主要用于有机小分子物质定性定量分析，未知组分定性定量分析以及微量成分分析，从图中可以看出，保留时间1.8min的物质为溶剂，保留时间1.3min和2.9min为少量低分子物质，保留时间在13~22min区间的物质为样品的主要成分，对这个保留时间区间的物质进行质谱分析并对其结构进行匹配，匹配结果如下。
从图10~12的匹配结果可以看出，留时间13.2min物质的质谱匹配为饱和烃成分，保留时间15.9min物质的质谱匹配为蒽类芳烃物质，保留时间17.6min物质的质谱匹配为芘类芳烃物质，GC-MS分析结果和FT-IR结果一致，软化油主要由饱和烃和芳香烃构成，不同的油品其组成比例和分子量上有差异。因此我们对软化油进行进一步采用凝胶渗透色谱（GPC）进行分析。
3.样品的GPC分析
凝胶渗透色谱（GPC）可以对高分子聚合物、低聚物、糖类、蛋白质等分子量及其分布测定。
图13为原样GPC测试结果。从GPC图谱分析知，样品中润滑剂分子量在1000以下，有部分低分子的物质，结合MS分析可知，这部分小分子物质主要为芳烃成分，主要作为基础油的改性成分，此类软化油用于自粘改性沥青防水卷材使用。
4.样品的TG分析
热失重（TG）测试可以分析物质的分解温度，对软化油的使用温度提供合理的参考依据。
图 14为原样 TGA 测试结果。TGA 分析可知，样品从346摄氏度左右开始大量失重，烧蚀余量为0.8%，因此，该软化油的在使用安全上不存在高温分解风险，但存在一定的杂质。
5.样品残渣的成分分析
X 射线荧光仪（XRF ）可对元素进行定性定量分析，可给出元素精确定性定量的分析结果；电感耦合等离子发射光谱（ICP）可对主量、微量及痕量元素的定性、半定量和定量分析。结合这两种方法分别对样品不溶物进行元素分析，结果如下。
X 射线荧光仪（XRF ）对主要元素进行分析，图15为原样 XRF 测试结果。XRF分析知，样品中主要含有 S、Cl、Ca、Zn、P 元素。这是机油添加剂里面的抗锈剂，清净剂以及挤压机和抗磨助剂的成分。
表1为原样 ICP 元素分析结果。ICP 分析知，样品中主要含有 Ca、P、Zn 元素，这是润滑油的添加剂成分，同时还有少量的 Al、Ba、Cu、Fe、Mg、Mo、Na、Pb、Si 等元素，这是润滑油经过机械磨损后带入的微量金属。特别是回收机油或润滑油，里面Fe元素含量较高，而调和润滑油未经磨损前，其残渣含量和其他金属元素如Fe含量较低。
通过对五种软化油进行综合分析后得到其成分构成及基本性能如表2所示。
从表中可以看出，软化油主要成分为饱和烃和芳香烃构成，占到整体重量的90%以上，其他助剂占比5—8%，轻质组分（200℃挥发）2%左右，饱和烃含量高的软化油凝点更低，流动性更好，一般来说，芳烃含量高的软化油凝点高，流动性差，但软化油2由于用小分子芳烃类物质进行调和，所以其凝点较低，流动性好。
润滑油经过磨损回收后其凝点有一定程度的增大，部分厂家常通过添加降凝剂来调整，以达到防水材料厂家的凝点要求。
硫化脂肪酸是一类金属切削油极压剂，具有粘度小、流动性好、润滑性优、极压性高的特点，软化油4中硫化脂肪酸酯含量高，凝点低，但硫化脂肪酸酯与基础油的相溶性差，储存温度高容易氧化，不利于提高改性沥青材料的性能。
结论
软化油的基本组成是饱和烃和芳香烃，以及清净剂、防锈剂以及抗磨剂等助剂组成，以及其他根据需要添加其他的芳烃物质和降凝剂。
通过元素分析可知软化油是否为回收处理，回收润滑油由于经过机械的磨损，凝点要稍低于原润滑油2~3℃，而且会带入一定量的金属碎屑，并且经过摩擦后会产生少量的沥青质成分。
不同成分构成的软化油由于来源和调整方法不一致，差别十分明显，用于调和沥青时需区分对待。
