道路用聚氨酯改性沥青的制备工艺研究

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改性沥青技术及生产工艺方案介绍

改性沥青技术及生产工艺介绍一、前言1、沥青传统意义上得沥青就是由树脂包裹得沥青质分子团组成得胶体物质,它呈现出很强得油质状态（即石油质)。

胶体分为溶胶(主要指液态密度)与冻胶(主要指固体密度),这取决于其成分间得平衡状态。

对沥青来说,两种状态得平衡取决于沥青质与树脂间得相互作用,并受到外界温度得强烈影响。

事实上,沥青温度得升高打破了其冻胶状态,使沥青分子团演变成溶胶状态。

因而沥青得一个重要特性就就是常温下呈现出固体或半固体，但随温度升高极易溶化。

这一显著得热敏感性就是沥青得最重要得特征，也就是其主要弱点。

事实上,沥青混合物应能够在全年不同得工作条件下保持其良好得性能。

显著得热敏感性妨碍了沥青混合物在高温与低温时呈现出良好得性能,因而必须改进沥青得特性以提高产品性能。

二十多年来，国际国内交通容量增长迅速,重型车辆在其中得比例也不断增长。

面对现在与将来得繁重得交通容量，使用传统材料、按传统方法设计得高速公路与机场跑道得沥青路面得寿命将不断降低。

为了提高沥青得产品性能,一个可行得方法就就是选用某些高分子聚合体改变传统沥青得特性。

2、高分子聚合物现有得高分子聚合体种类繁多,特性各异，一般分为塑性体与弹性体。

同样工作温度下,其性能在很多方面都不同,特别就是劲度、可变形性以及冲击强度。

图表-1显示了塑性体与高弹体代表性得应力应变特性。

图（一)很多高分子聚合体材料可以用来改变沥青得特性,下面我们举例说明:1、热塑(性)塑料(高弹体):苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(Styreｎｅ-Ｂutａtrienｅ-Styrｅnｅ,SBS）苯乙烯－丁二烯(Sｔyｒeｎe-Buｔatriｅｎe,SB)苯乙烯基-丁二烯-苯乙烯（ｒａdｉcaｌSｔyrｅne-Butatriene-Ｓtｙrene,Ｒsｂｓ）2、热塑(性）塑料(塑性体）乙烯-乙酸-乙烯脂(Ｅｔｈylｅne－Ｖinyl-Acetatｅ,EVＡ)乙烯－丙烯酸-甲酯(Ｅthylene-Methyｌ-Acryｌaｔe,ＥＭA）聚乙烯(Poｌyeｔhylene,PE）低密度聚乙烯(LoｗDensitｙＰolyethylenｅ,ＬDPE)高密度聚乙烯(HｉgｈDeｎsity Polyｅthyｌeｎｅ,ＬDＰＥ)3、乳胶氯丁橡胶(Ｐoｌｙｃhlorｏpｒene）天然橡胶(NatuｒｅRｕｂber）4、脆性橡胶(Ｃruｍb Rｕｂbeｒ）在某些应用实例中,几种高分子聚合体也可以一同使用来改变沥青性能（即复合改性)。

聚氨酯-环氧树脂复合改性沥青混合料的研究

第３８卷，第２期２０１３年４月
公路工程
ＨｉｇｈｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏ１．３８，Ｎｏ．２
Ａｐｒ．，２０１３
聚氨酯一环氧树脂复合改性沥青混合料的研究
ｐｈａｈｃｏｎｃｒｅｔｅ．ＢｙｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｏｎＭａｒｓｈａｌｌ，ｈｉｇｈ— ｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｎｄｆａｔｉｇｕｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐｏｌｙ－
陈利东，李璐，郝增恒
４０１３３６）（重庆市智翔铺道技术工程有限公司，重庆
［摘
要］本文研制出一种聚氨酯一环氧树脂复合改性沥青混合料，通过将混合料的马歇尔性能、高低温性能
以及疲劳性能与美国、日本环氧沥青混合料进行对比分析，发现聚氨酯一环氧树脂复合改性沥青混合料不仅成本
有聚氨酯的优良柔韧性、耐磨、耐油、耐老化性能。
大桥、武汉白沙洲长江大桥、贵州坝凌河大桥等。但
目前我国所有钢箱梁桥，特别是一些大跨径重载桥
梁，桥面铺装使用都不能令人满意，早期损害现象比较普遍，部分桥梁几乎每年都需要进行维修处治。

聚氨酯改性沥青的发展研究综述

聚氨酯改性沥青的发展研究综述摘要：聚合物改性沥青自进入人们的视野以来，其功能性和制备工艺不断得到优化，在改善行车舒适度、延长沥青路面的使用寿命方面取得了非常显著的效果。

但当前，传统的聚合物改性沥青在生产、贮存以及性能上仍差强人意。

因此，需要寻求一种可有效弥补上述缺陷的新型沥青改性剂。

本文主要归纳了聚氨酯作为改性剂对沥青进行改性的研究进展，并分别从防水工程、路用工程和生物基与可循环再利用三个方面概述了聚氨酯改性沥青的应用，提出了聚氨酯改性沥青研究中存在的问题，同时对聚氨酯改性沥青的发展趋势进行了展望。

关键词：聚氨酯；改性沥青；聚合物；0引言为了能够有效应对上述沥青路面遇到的问题，提高沥青路面的通行质量和使用寿命。

针对道路石油沥青进行物化改性研究，以此大幅度提升沥青路面的使用性能的关键技术，即聚合物改性沥青技术，受到道路工作者的高度重视。

所谓改性沥青技术，据我国《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)的定义：“掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、天然沥青、磨细的橡胶粉或者其他材料等外掺剂（改性剂），或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料”。

但当前，在聚合物改性沥青的研究上仍面临以下三点亟待解决的关键性技术问题：相容性、溶胀、分散性。

因此，寻求一种集高性能与高附加值于一体的高分子沥青改性剂，是解决目前所面临问题的关键[1]。

聚氨酯是一种正在蓬勃兴起的有机高分子材料，应用聚氨酯作为沥青改性剂无论是从耐久性能或是弹性恢复能力等均要强于传统的聚合物改性剂。

这主要源于聚氨酯改性剂的加入可以大幅度提高基质沥青的弹性性能，而这一性能的增加，可以对车辆负荷及环境荷载等因素下的塑性变形产生较强的抵抗能力。

这将极大地延长了沥青路面的使用寿命，并且能够有效提升道路的使用品质。

聚氨酯改性沥青的研究不仅丰富了我国改性沥青的品种，而且，在达到延长道路使用寿命效果的同时，亦能降低公路的运营维修成本，提高沥青路面的行车舒适度等。

聚氨酯改性沥青的制备及流变性能研究

・15・2020 年第 35 卷第 5 期2020.Vol.35 No.5聚氨酯工业P0LYURETHANE INDUSTRY聚氨酯改性沥青的制备及流变性能研究*张增平1彭江1*朱永彪2孙佳1王力1吕文江3（1.长安大学教育部特殊地区公路工程重点实验室陕西西安710064）（2.中国电力建设集团北京100089）（3.陕西省交通建设集团公司陕西西安710075）摘要：选用聚醚型聚氨酯（PU ）预聚体并采用3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷（M0CA ）为扩链交联剂对基质沥青进行改性。

通过傅立叶变换红外光谱（FTIR ）技术、原子力显微镜（AFM ）对PU 改性沥青的改性机理、微观构造进行分析,通过动态剪切流变（DSR ）试验对PU 改性沥青以及SBS改性沥青的流变性能进行对比分析。

结果表明，在制备过程中发生了化学反应，PU 的加入能使基质沥青中的沥青质很好地被其周围的沥青分子溶解分散，形成更加稳定的体系；相比于SBS 改性沥青,PU 的加入可以有效提高沥青的高温性能、降低沥青对温度变化以及荷载作用频率的敏感性。

关键词：聚氨酯；聚氨酯改性沥青；改性机理；微观构造;流变性能中图分类号：TQ 323.8文献标识码：A随着我国公路交通建设事业的蓬勃发展，对沥青材料提出了越来越高的要求，不同类型的沥青改性剂层出不穷［1］。

其中，以SBS 为代表的热塑性聚合物是目前应用效果最好，也是使用最广泛的沥青改性剂［2-3］。

然而大量的研究表明，SBS 和沥青之间并没有发生明显的化学反应，而是均匀地分散、吸附在沥青中，仅仅是物理意义上的共存共融,属于热力学不相容体系,在生产、热储存和使用过程中会发生聚合物离析或降解的现象，致其热储存稳定性不高［4-5］。

聚氨酯（PU ）弹性体具有耐磨损、耐老化、强度高、低温柔性好等优点［6-7］。

同时,PU 预聚体和沥青在高温及加入扩链交联剂的条件下会发生固化反应，形成交联网状结构，成为一种均匀稳定的全新聚合物改性沥青［8］。

聚氨酯改性沥青及其混合料性能研究

６９８４４１９９＠ｑｑ．ｅｏｍ。
（２）聚氨酯（ＴＰＵ）：ＷＨＴ一１１９０，浙江嘉兴某公司产品，外观呈透明晶体状，密度为１．１ｇ／ｃｍ。
（３）水泥：４２．５级普通硅酸盐水泥。（４）抗剥落剂：自制，外观呈现棕色粘稠状液体。
ＮＥＷＢＵｌＬＤｌＮＧＭＡＴＥＲＩＡＬＳ
·１１７·
境也越来越恶劣。为了能够有效的应对路面遇到的复杂问题，
表１基质沥青的基本技术性能指标
提高路面的通行质量和使用寿命，对沥青路面的性能开展更
项目
ＪＴｌＧＦ４０－－－２００４要求测试结果
深层次的研究以提高沥青路面的使用性能已迫在眉睫。
聚氨酯具有耐磨、耐油、耐候、耐老化、耐高温、抗撕裂强
料可参考的文献较少，其天键制备环节中的拌合温度、拌合时台搅拌均匀以确定拌合时问。图ｌ、图２分别为掺３０％和５０％
间等变量均需要通过试验来确定¨Ｉ。由于聚氮酯改性沥青是ＴＰＵ改性沥青的荧光照片。
热固性材料，在高温条件下会发生固化反应，小同的温度条
【＿）Ｊｊ啦什１ｏ…ｉＩ１
图１掺加３０％聚氨酯改性沥青的荧光照片
全国中文核心期刊
新癯巍
中国科技核心期刊
聚葑酯改性沥青及其混合料性链研究
刘醅
（陕西铁路工程职业技术学院，陕西渭南７１４０００）
摘要：通过试验研究了聚氨酯沥青胶结料的制备条件，在此基础上制备沥青混合料，研究了沥青混合料的高温性能、低温性能、
水稳定性能及相关的疲劳性能和动态模量。结果表明：聚氨酯对沥青混合料的高温性能、低温性能有极大的改善作用；掺入聚氨酯
将聚氦酯按比例加入到基质沥青中，使用胶体磨搅拌机

聚氨酯改性沥青的制备及混合料路用性能评价

聚氨酯改性沥青的制备及混合料路用性能评价李彩霞【摘要】In order to verify the excellent physical and chemical properties of matrix asphalt given by polyurethane modifier and explore the progress of mixture test and the accuracy of test results ,prepa-ration process parameters of polyurethane modified asphalt and curing conditions of its mixture are an-alyzed based on the selected raw material ,then the road performance of modified asphalt mixture is studied .T he results show that the reasonable stirring temperature is 120 ℃ at th e process of prepar-ing the polyurethane modified asphalt ,and the corresponding stirring time is 10 min .Under this con-dition ,the polyurethane can be uniformly dispersed in the matrix asphalt and coexist with the matrix asphalt for a long time ,so as to achieve an excellent modification effect .In addition ,the appropriate curing temperature and time of the mixture are 120 ℃ and 48 h respectively .At this time ,the testing experiment of specimens can be carried out without affecting the accuracy of the test results .Mean-while ,polyurethane modified asphalt mixture has good high and low temperature performance ,but the water stable performance is insufficient relatively .It is necessary to take measures to improve the water stability performance in actual use .%为了验证聚氨酯改性剂赋予基质沥青良好的物化性能,同时探究混合料试验的进度和试验结果的准确性,基于选择的原材料,分析了聚氨酯改性沥青的制备工艺参数及其混合料养生条件,对其混合料的路用性能进行了研究.结果表明,制备聚氨酯改性沥青时,合理的搅拌温度与搅拌时间分别为120℃和10 min,该条件下聚氨酯能够均匀地分散于基质沥青中,且能够与基质沥青长时间共存,达到良好的改性效果;其混合料适宜的养生温度和时间分别为120℃和48 h,此时可进行试件的测试试验,不会影响试验结果的准确性;聚氨酯改性沥青混合料具有良好的高低温性能,但水稳性能相对不足,实际使用时需要采取措施以提高其水稳性能.【期刊名称】《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》【年(卷),期】2017(041)006【总页数】6页(P958-963)【关键词】聚氨酯改性沥青;制备工艺参数;改性沥青混合料;养生温度;养生时间;混合料路用性能【作者】李彩霞【作者单位】陕西交通职业技术学院公路与铁道工程学院西安 710018【正文语种】中文【中图分类】U416.03基质沥青由于其性能相对较差，不能适应特殊环境条件下对胶结料的要求，因此,常常对其进行改性，以赋予基质沥青良好的物化性能.不同的改性剂对基质沥青的改性效果不同，各国对改性剂的研究已经从苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS、丁苯橡胶SBR等常用改性剂发展到目前的诸如环氧树脂、聚氨酯等新型改性剂，并且对这些新型改性剂的改性效果进行了研究，取得了有价值的成果[1-5].聚氨酯属于热固性高分子材料，其属性不同于SBS,SBR改性剂，因此,聚氨酯改性沥青的制备条件及混合料养生条件也就不同于SBS和SBR改性沥青，有必要对其制备条件、混合料养生条件以及混合料路用性能进行研究，为实际应用提供理论支撑[6-10].目前，改性沥青主要有直接投入法和预混法两种制备方式.直接投入法是指在制备沥青混合料时，直接将改性剂加入矿料中，以形成改性沥青混合料；而预混法是指根据改性剂种类、制备设备等选用特殊的加工工艺，将改性剂与基质沥青预先混合均匀，形成相容性和储存稳定性良好的改性沥青成品，以供后期使用的过程[11-12].综合考虑研究条件和工艺复杂程度，文中选择预混法中的机械搅拌法进行聚氨酯改性沥青的制备，首先试验确定了制备工艺参数及混合料养生温度和时间，然后根据该温度和养生时间探究了混合料的路用性能.针对聚氨酯改性剂的特殊性，通过对其改性沥青的制备工艺参数、混合料养生时间和路用性能的分析，能够有效保证改性沥青的物化性能及混合料试验的进度和结果的准确性，同时为其工业化生产奠定良好的理论基础，为其工程应用提供正确的理论指导.试验采用克拉玛依石化公司生产的适用于气候分区为1-3的A级70#基质沥青制备聚氨酯改性沥青，试验前对该基质沥青的各项性能指标进行测试，以确保基质沥青的质量，目的是使制备的改性沥青可最大化地发挥其优良性能.由文献[13]中提供的试验方法，该基质沥青的性能测试结果见表1，据表1.该70#基质沥青的各项性能指标均能满足规范要求.聚氨酯属于树脂类聚合物，分子结构中含有氨基甲酸酯基团(—NH—COO—)，其是一种高分子材料，由于其具有耐磨、耐老化、抗冲刷、力学强度高和低温柔性好等优点，因此,广泛应用于化工、电子、航空和航天等领域.聚氨酯可与沥青发生固化反应，以赋予基质沥青优良的物化性能，改性后的沥青具有良好的耐候而不老化性能、高温稳定性、抵抗塑性变形的能力及与集料良好的黏附性能，在土建行业中广泛应用于桥面铺装、机场跑道、排水路面和水泥路面下封层等对材料性能要求高的场合[14].试验选用的聚氨酯由某公司提供，具体物性指标见表2.集料是沥青混合料的重要组成部分，试验采用玄武岩为粗集料，石灰岩为细集料，矿粉作为填料.为了保证试验结果的准确性，对各档集料的技术性能指标进行测试，测试结果均满足文献[15].试验采用工程中常用的AC-13级配，首先采用图解法确定各档集料的用量，然后通过力学强度指标马歇尔稳定度试验和混合料体积指标等数据对用量进行优化，从而确定矿料最佳级配，最终确定的矿料级配见表3，该级配位于合理级配范围中.根据工程经验及AC-13级配沥青用量范围，首先预估沥青用量4.8%，然后对AC-13(密级配沥青混合料)取0.5%的间隔向两侧扩展，共取5个不同的油石比(3.8%，4.3%，4.8%，5.3%，5.8%)分别成型马歇尔试件，以及测定试件的物理力学指标，并且绘制各物理力学指标与油石比的关系曲线，依据该试验曲线，分别确定混合料最佳沥青用量OAC1和OAC2，最终取其平均值作为最佳混合料沥青用量OAC=4.9%.改性沥青的制备可分为溶胀、剪切和发育三个微观过程，本次试验选用机械搅拌法制备改性沥青，各个过程的搅拌温度和搅拌时间对改性沥青的性能影响很大，通常需要根据诸如环境温度的高低以及改性剂的种类等因素确定改性沥青的搅拌温度和搅拌时间.由于本次试验选用的聚氨酯为一种热固性材料，其在温度较高的条件下将会产生固化现象，为了成功地制备出聚氨酯改性沥青，需要先确定出合适的搅拌温度和搅拌时间.通过前期大量试验的尝试，试验过程中主要观察聚氨酯的溶解性和老化性，发现温度较低时不利于聚氨酯的溶解，而温度较高时聚氨酯产生老化，有“烧焦”现象，均不利于聚氨酯性能的发挥.最终决定先采用搅拌温度120 ℃、搅拌时间15 min制备聚氨酯改性沥青，然后通过试验确定最佳的搅拌温度和搅拌时间，其制备工艺见图1.由于聚氨酯属于热固性高分子材料，因此,聚氨酯改性沥青在较高温度条件下拌合时将会发生固化，制备时，需要选择合理的搅拌温度，使得在该温度下，聚氨酯能够均匀地分散于沥青中，同时不至于产生固化结团的现象，以保证聚氨酯改性沥青的使用性能.不同拌和温度下，聚氨酯改性沥青的固化速率不同，其黏度的变化也就不同，试验分别在120，130，140，150 ℃搅拌温度条件下制备20%和40%两种掺量的聚氨酯改性沥青(搅拌时间为10 min)，制备完成后，采用布氏黏度计测定放置不同时间的黏度，通过数据分析得出合理的搅拌温度.经测定，含20%和40%的聚氨酯不同温度下布氏粘度随时间的变化规律见图2.由图2a)可知，在不同的搅拌温度下制备含20%聚氨酯改性沥青，时间较短时黏度均随时间的推移而逐渐增大，温度为120 ℃时，黏度在整个试验过程中均缓慢增大，温度为130，140，150 ℃条件下，粘度在到达某一时刻时出现急剧下降的现象，且130 ℃和140 ℃时下降的程度最明显，这说明聚氨酯的固化比较严重，此时刻已经和沥青分离，只有在120 ℃时聚氨酯才能与沥青长时间共存.同时，130，140，150 ℃时曲线峰值对应的时刻依次减小，说明温度越高，越不利于聚氨酯与沥青的共存.由图2b)可知，只有在120 ℃条件下制备掺量为40%的聚氨酯改性沥青时，其黏度随时间的增长而增大，其他三种温度条件下，布氏黏度在整个试验记录过程中均随时间的增长而减小，这说明聚氨酯在120 ℃下在缓慢固化，能够与沥青共存且后期可形成一定的力学强度.在实际运用中，聚氨酯发生一定的固化反应才具有应用价值，因此，制备含量为40%的聚氨酯改性沥青的搅拌温度确定为120 ℃.试验选用的聚氨酯在常温下为液态，但其黏度较大，试验时发现聚氨酯和基质沥青在低于120 ℃的条件下不易搅拌均匀，且结合以上分析，不管是制备20%或者是40%的聚氨酯改性沥青，其搅拌温度的合理值为120 ℃，这也说明了制备工艺中提出的搅拌温度的正确性.搅拌时间同样是制备改性沥青的一个重要工艺参数，由于聚氨酯具有荧光效应，故利用荧光显微镜观测搅拌了一定时长的样品，通过荧光照片观测其搅拌均匀程度，从而确定最佳的搅拌时间.试验在搅拌温度为120 ℃条件下进行，搅拌速率为6 000 r/min，分别获取了20%和40%掺量的聚氨酯改性沥青各搅拌10，15，20 min时的荧光照片，通过荧光照片分析确定了最佳的搅拌时间.图3～4为20%和40%掺量的聚氨酯改性沥青荧光照片.根据图3～4，10，20 min的搅拌时间均未搅拌均匀，出现了不同程度的结团现象.搅拌10 min出现聚氨酯和基质沥青混合不均匀是因为搅拌时间太短，不足以使二者混合均匀.而搅拌20 min出现结团现象说明搅拌时间太长，部分聚氨酯已经固化，聚成团出现在基质沥青中.并且，较含40%聚氨酯改性沥青，含20%聚氨酯搅拌15 min更充分，这说明如果聚氨酯用量较大，需要适当延长搅拌时间，以使介质更均匀分散.综上，聚氨酯改性沥青适宜的搅拌时间为15 min，此时聚氨酯能够均匀地混合在基质沥青中，形成聚氨酯改性沥青，这也同时验证了制备工艺中采用15 min搅拌时间的合理性.聚氨酯改性沥青混合料养生条件包含养生温度和养生时间，其强度的形成中有很大部分来自于聚氨酯的固化，而聚氨酯在环境温度越高的条件下固化速率越快，混合料达到标准要求强度所需的时间也就越短，但是，相关资料显示如果聚氨酯固化速率过快，则固化物结构不够致密，这会使混合料的最终强度低于预期值，不能够最大化地发挥聚氨酯的功能.并且，前述在120 ℃的搅拌温度条件下，随着时间的延长聚氨酯能够在制备的改性沥青中均匀存在且平稳地固化，因此，采用120 ℃作为聚氨酯改性沥青混合料的养生温度.对于聚氨酯改性沥青混合料，其养生时间可等同于聚氨酯固化完成所需的时间，而聚氨酯固化完成的直接体现就是混合料具有了较高的力学强度，因此在养生温度为120 ℃的条件下，可通过混合料的力学强度的大小来衡量混合料的养生时间是否足够.本次试验应用上述AC-13型级配的沥青混合料，通过成型马歇尔试件，分别测定含20%和40%的聚氨酯改性沥青混合料其马歇尔稳定度与养生时间之间的关系，以确定合理的养生时间.试验测定结果见图5.由图5可知，在120 ℃的养生温度条件下，两种不同掺量的聚氨酯改性沥青混合料其马歇尔动稳定度指标值在成型之后的48 h内上升速度很快，20%和40%聚氨酯改性沥青混合料的强度平均增长率分别达到了0.50和0.92 kN/h，48 h后二者的动稳定度均有一定程度的下降，且逐渐趋于平稳，这说明聚氨酯在成型之后的48 h之内已经完成了固化，混合料的力学强度已经达到最大值，此时可进行试件的指标测试试验，因此，聚氨酯改性沥青混合料的养生时间确定为48 h.试验时，首先采用轮碾成型机成型车辙试件，然后在国标车辙仪上测定其动稳定度指标，以反映聚氨酯改性沥青混合料的高温性能.试验动稳定度结果见表4.由表4可知，改性剂的加入均能明显提高混合料的高温性能，其中聚氨酯改性剂对混合料高温性能的改善最显著，并且随聚氨酯含量的增大，混合料高温性能将会提高.究其原因，聚氨酯分子结构中含有较多极性强的低聚物多元醇软段，固化后，这些软段可赋予基质沥青良好的力学性能，从而促使沥青混合料良好的高温抗车辙性能.综上，聚氨酯改性沥青混合料具有良好的高温稳定性.用来评价沥青混合料低温性能的试验方法较多，诸如低温小梁弯曲试验、直接拉伸试验、间接拉伸试验和三点弯曲J积分试验.选择试验方法时需要结合实际试验条件、试验实现的难易程度以及试验结果的准确性等综合考虑，本次试验采用低温小梁弯曲试验评价沥青混合料的低温抗裂性能，试件尺寸符合规范要求.五种沥青混合料的低温弯曲试验结果见表5.由表5可知，改性沥青不同程度地增加了混合料的低温抗裂性能，其中40%聚氨酯改性沥青混合料的低温性能最优.通过分析低温性能增长趋势，发现随着聚氨酯添加量的增多，改性沥青混合料的低温性能提升的也越大，同时发现，三种聚氨酯改性沥青混合料的低温性能均优于3%SBS改性沥青混合料.综上，聚氨酯改性沥青混合料同时具有良好的低温抗裂性能.为了保证沥青混合料的抗水损害能力，需要对其水稳定性进行分析，本次试验采用浸水马歇尔试验分别评价五种混合料的水稳定性.试验时，首先分别成型五种混合料的标准马歇尔试件各两组，每组四个试件，待养生完成后，分别将各混合料的两组试件均置于60 ℃恒温水槽中，一组恒温30 min，另一组恒温48 h，分别测试马歇尔稳定度，并计算浸水残留稳定度，以评价混合料的水稳定性.试验结果见表6.由表6可知，五种不同混合料的水稳定性均可满足相关技术要求，3%SBS改性沥青混合料的水稳定性最优，SBS改性剂的加入提高了混合料的水稳定性.而20%，30%和40%聚氨酯改性沥青混合料的水稳定性较基质沥青混合料均有不同程度的降低，20%聚氨酯改性沥青混合料降低的程度最大，这说明聚氨酯改性剂的加入对混合料抗水损害性能不利.实际使用时，需要采取添加抗剥落剂等措施以保证聚氨酯改性沥青混合料的抗水损害性能.1) 通过布氏黏度和荧光显微镜照片分析，聚氨酯改性沥青制备时的搅拌温度和时间分别确定为120 ℃和10 min.2) 通过马歇尔稳定度指标和养护时间的关系曲线分析，聚氨酯改性沥青混合料的养护温度和时间分别为120 ℃和48 h.3) 较基质和3%SBS改性沥青混合料，聚氨酯改性沥青混合料的高低温性能均有显著提高，但其抗水损害性能有不同程度的降低，实际使用时需要采取添加抗剥落剂等技术措施以确保聚氨酯改性沥青混合料的抗水损害性能.【相关文献】[1] 侯全均,乔峰.基质沥青与SBS改性剂对改性沥青性能影响浅析[J].公路交通科技(应用技术版),2013(11):69-70.[2] 张永辉.SBS改性沥青和橡胶粉改性沥青机理及路用性能研究[D].西安：长安大学,2015.[3] 孙艳娜,李立寒.几种改性沥青粘弹性与高温性能的评价与分析[J].公路工程,2008(4):79-83.[4] ZHANG R, WANG H N, GAO J F, et al. 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改性沥青技术及生产工艺方案介绍

改性沥青技术及生产工艺介绍一、前言1、沥青传统意义上的沥青是由树脂包裹的沥青质分子团组成的胶体物质，它呈现出很强的油质状态（即石油质）。

胶体分为溶胶（主要指液态密度）和冻胶（主要指固体密度），这取决于其成分间的平衡状态。

对沥青来说，两种状态的平衡取决于沥青质和树脂间的相互作用，并受到外界温度的强烈影响。

事实上，沥青温度的升高打破了其冻胶状态，使沥青分子团演变成溶胶状态。

因而沥青的一个重要特性就是常温下呈现出固体或半固体，但随温度升高极易溶化。

这一显著的热敏感性是沥青的最重要的特征，也是其主要弱点。

事实上，沥青混合物应能够在全年不同的工作条件下保持其良好的性能。

显著的热敏感性妨碍了沥青混合物在高温和低温时呈现出良好的性能，因而必须改进沥青的特性以提高产品性能。

二十多年来，国际国内交通容量增长迅速，重型车辆在其中的比例也不断增长。

面对现在和将来的繁重的交通容量，使用传统材料、按传统方法设计的高速公路和机场跑道的沥青路面的寿命将不断降低。

为了提高沥青的产品性能，一个可行的方法就是选用某些高分子聚合体改变传统沥青的特性。

2、高分子聚合物现有的高分子聚合体种类繁多，特性各异，一般分为塑性体和弹性体。

同样工作温度下，其性能在很多方面都不同，特别是劲度、可变形性以及冲击强度。

图表-1显示了塑性体和高弹体代表性的应力应变特性。

图（一）很多高分子聚合体材料可以用来改变沥青的特性，下面我们举例说明：1、热塑（性）塑料（高弹体）：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（Styrene-Butatriene-Styrene，SBS）苯乙烯-丁二烯（Styrene-Butatriene，SB）苯乙烯基-丁二烯-苯乙烯（radical Styrene-Butatriene-Styrene，Rsbs）2、热塑（性）塑料（塑性体）乙烯-乙酸-乙烯脂（Ethylene-Vinyl-Acetate，EV A）乙烯-丙烯酸-甲酯（Ethylene-Methyl-Acrylate，EMA）聚乙烯（Polyethylene，PE）低密度聚乙烯（Low Density Polyethylene，LDPE）高密度聚乙烯（High Density Polyethylene，LDPE）3、乳胶氯丁橡胶（Polychloroprene）天然橡胶（Nature Rubber）4、脆性橡胶（Crumb Rubber）在某些应用实例中，几种高分子聚合体也可以一同使用来改变沥青性能（即复合改性）。

聚氨酯预聚物改性剂及改性沥青的制备

聚氨酯预聚物改性剂及改性沥青的制备摘要：本研究旨在开发一种绿色环保的聚氨酯沥青改性剂。

以蓖麻油，液化二苯基甲烷二异氰酸酯（液化MDI）为实验原料，丙酮为溶剂，磷酸为阻聚剂，合成了一种以-NCO封端的聚氨酯预聚物（C-PU）。

通过对合成的预聚物进行红外定性分析，调节合成过程中不同参数变化，确定了聚氨酯预聚物的制备工艺，分别制备出10-40%掺量的聚氨酯预聚物改性沥青。

实验结果表明：聚氨酯预聚物改性剂的加入使基质沥青的高低温性能均有所提升，尤其是高温性能，改性剂起到“加劲”和“增弹”作用，改性沥青的高温等级均有所提高，且掺量越大，等级越高。

关键词：蓖麻油；聚氨酯；改性沥青1 实验部分1.1 实验试剂与仪器本次实验所采用的正磷酸阻聚剂、液化MDI、脱水蓖麻油、丙酮、酚酞指示剂、溴甲酚绿指示剂、二正丁胺均采购与国药集团，双龙70#基质沥青来自于韩国，实验中所用的合成仪器有电子搅拌器，可调直流稳压电源，蛇形冷凝管，恒压滴液漏斗，分水器，四口烧瓶等，所用的主要表征设备有红外测试仪、沥青布式旋转粘度计、数显式沥青针入度测定仪、自动沥青软化点试验仪、以及凝胶渗透色谱仪。

1.2 预聚物改性剂的制备将蓖麻油于真空干燥箱中，110℃、0.1 MPa下真空脱水2~3小时，降温以备用。

取一定量的正磷酸（H3PO4）阻聚剂于四口瓶中，按异氰酸酯指数R加入一定配比的液化MDI，搅拌数分钟，常温在氮气的保护下，用滴液漏斗逐滴向四口瓶中滴加相应量的脱水蓖麻油，控制搅拌速度和滴加速度，滴加过程中体系粘度逐渐增大，按比例加入一定量丙酮溶剂调节反应继续进行，滴加完毕，继续反应一段时间制得以-NCO封端的聚氨酯预聚物，取样测试-NCO含量，脱气，出料备用。

1.3 聚氨酯预聚物改性沥青的制备将双龙70#基质沥青于140℃烘箱中烘3小时，将一定掺量的聚氨酯预聚物改性剂边剪切边缓慢加入基质沥青中，剪切机转速3000~5000 r/min，剪切温度为120~130℃，改性剂加入后再剪切50~70分钟，取样观察改性剂分散情况及剪切效果。