聚氨酯改性沥青的发展研究综述
聚氨酯涂料文献综述
水性聚氨酯涂料的改性及其应用进展应化0803 李杨080105082Abstract: The development history of waterborne polyurethane was summarized in this paper. The modified methods including epoxy resin modification, silicone modification, fluorine modification, acrylate modification, nano material modification and research progress were mainly introduced. The application fields of waterborne polyurethane such as wood coatings, paper coatings, leather finishing agents, automotive coatings and so on were described. The domestic development direction of water-borne polyurethane was also pointed out.水性聚氨酯(WPU)是一类可在水中分散溶胀的聚合物,因其中的挥发性有机物含量低,在工业水性漆、建筑涂料、水性胶黏剂等领域有很大的发展和应用空间[1-3]。
WPU不但保留了传统的溶剂型聚氨酯优良性能,如良好的柔韧性、耐低温性和耐疲劳性等,而且还具有环保、节能、安全可靠、使用方便等优点。
近5年来,世界水性聚氨酯分散体(PUD)消费保持6. 3%以上的年均增速,约为全球GDP 增速的2倍,而2005年我国的PUD消费量达到4. 1万吨, 2006年达到5. 5万吨, 2007年突破7. 0万吨,近3年我国PUD消费量年均增长率超过15%。
改性聚氨酯用于高速公路沥青路面裂缝修复的应用研究
0 前言 高速公路沥青路面产生开裂的原因， 除车辆超载
和路面自身质量差等个别情况外， 多数属于路面下路 基局部薄弱造成的，如水泥稳定基层松动开裂、填土不 均或碾压不密实等。 路面开裂有一个发展过程[1]：首先 由于基层局部薄弱， 在重载车作用下混凝土路面局部 产生微裂缝；如果路基薄弱部位没有得到及时加固，在 荷载反复作用下微裂缝将进一步扩大， 成为地表水渗 入的通道，使路基软化或冲走基料，从而引起路面的进 一步下沉开裂，造成恶性循环。 因此， 对路基薄弱部位 及时进行封闭加固，可阻止路面裂缝的发展，避免路基 的进一步损坏。
试件受拉后破坏界面 破坏面均在胶结层内 破坏面均在胶结层内
备注 粘结剂内不加填料及水
粘结剂内加填料及水
些。 2 施工工艺
参 考 国 家 的 有 关 规 范 及 相 关 单 位 的 施 工 经 验 [4]， 根 据现场的施工资料总结了以下施工要点。
（1）资料的收集 灌浆前应对裂缝情况进行相应的调查， 并记录裂 缝走向、缝宽等，收集图片资料。 有条件时可用地质雷 达在要加固的车道上进行两道或三道探测， 以了解路 面及路基情况。 处理后也可以再次用地质雷达在加固 的车道上在相同的地方进行两道或三道探测， 以检测 路面及路基的处理效果。 （2）配合比的确认 根据施工环境及当地的材料供应情况， 选择适当 的聚氨酯和固化剂填料， 并根据沥青裂缝的大小与深 度配制不同强度和流动度的路面封闭材料和注浆材料 的配合比。 （3）埋管及清孔 首先进行裂缝表面的清理，根据裂缝走向、缝长定 好孔位，利用工程钻进行钻孔取芯，将打好的孔清理干 净，埋入注浆管。 根据现场刨开的路槽情况，若发现路 面裂缝与水稳层或路基裂缝不在同一垂直面上， 则在 引孔埋管阶段应做到引孔的深度应达到水稳层而埋管 要采用浅部埋设方式， 以保证水稳层及沥青层注浆液 均能饱满。 注浆管埋设到位后，用专用 的聚氨酯封闭材 料对注浆管四周进行封闭。钻孔间距视裂缝宽度而定， 一般在 50~100cm 之间，每条缝至少钻两个孔。
聚氨酯材料在路面工程中的应用进展
聚氨酯材料在路面工程中的应用进展摘要聚氨酯是一种新型的路面铺装胶结材料。
为推动聚氨酯在路面工程中的应用，基于文献中的试验数据，对国内外最新研究内容进行了总结。
从聚氨酯与沥青的相容性、沥青性能试验和水对聚氨酯改性沥青性能的影响等方面探讨了聚氨酯改性沥青的性能。
从高温车辙试验、低温弯曲小梁试验和水稳定性试验等方面探讨了聚氨酯改性沥青混合料和多孔隙聚氨酯碎石混合料的路用性能，并研究了聚氨酯橡胶颗粒混合料的除冰性能、吸声减振性能。
综述分析表明:聚氨酯可降低沥青的针入度值，提高沥青的延度值和软化点。
动态剪切流变试验和弯曲蠕变劲度试验结果表明:聚氨酯可提高沥青的高温和低温性能;在聚氨酯改性沥青制备过程中加入适量的水可使沥青间氢键更加牢固，沥青的性能得到改善。
路用性能试验表明:聚氨酯改性沥青混合料的动稳定度优异，低温性能也得到了改善，但水稳定性能一般;多孔隙聚氨酯碎石混合料的高温性能、水-热性能和抗疲劳能力较好，但水稳定性和抗滑性能需要提高;随着聚氨酯掺量的增加，聚氨酯橡胶颗粒混合料的动稳定度、劈裂荷载、残留稳定度增加，飞散损失值下降;因聚氨酯和橡胶颗粒具有一定的弹性，聚氨酯橡胶颗粒混合料的除冰性能、吸声和减振性能优越。
最后，对今后研究方向给出了一些建议。
引言聚氨基甲酸酯(简称聚氨酯polyurethane，PU)是一种新型的高分子合成材料。
1937年，德国的O.Bayer等在勒沃库森的I.G.Farben实验室研发出来，现已成为世界上6大合成材料之一。
聚氨酯胶结料具有黏结力强、性能稳定、能耗低等优点，目前已应用于家具、地毯衬垫、汽车内饰件、包装材料、涂料、密封胶、胶黏剂和弹性体等领域。
且聚氨酯可常温拌和，其化学组分、分子结构和宏观性能具有极大的调控阈值[1-3]，为铺面材料一直追求的“基于性能的材料设计方法”提供了物质基础和理论空间。
再者，聚氨酯混合料作为一种以聚氨酯为胶结料的新型路面铺装材料，具有更好的耐久性、高温稳定性等路用性能，可以大幅减少养护维修频率与费用。
聚氨酯胶结料在道路工程中的研究现状及建议
聚氨酯胶结料在道路工程中的研究现状及建议摘要：聚氨基甲酸酯（简称聚氨酯，PU）研发于1937年，是近些年来常用的高分子合成材料，被评为世界六大合成材料之一。
聚氨酯胶结料在具体应用时能表现出较强的稳定性和粘结力，同时能耗相对较低，在汽车内饰、胶黏剂、弹性体及密封胶等多个领域中都有广泛应用。
同时，聚氨酯能够在常温条件下拌和得到，其分子结构和化学组分可灵活调整，进而得到所需的宏观性能，这也为铺面材料“基于性能的材料设计方法”提供了进一步研究的空间。
此外，作为一种以聚氨酯为胶结料的新型路面铺装材料，聚氨酯混合料应用时能够表现出良好的高温稳定性和耐久性，可有效降低路面工程养护成本。
关键词：聚氨酯胶结料；道路工程；现状；建议1聚氨酯的性质聚氨酯是一种常见的高分子材料，具有很强的物理性质和化学性质。
它的主要成分是聚氨酯醚或聚氨酯酯，这两种聚合物都是由异氰酸酯和醇或酸的反应形成的。
聚氨酯的性质决定了它在许多不同领域的广泛应用。
首先，聚氨酯的物理性质非常优越。
它具有良好的耐磨损性和强度，这使得它成为制造各种耐用产品的理想材料。
例如，聚氨酯可以用于制造汽车座椅、家具、运动器材等。
此外，聚氨酯的弹性非常好，可以用于制造高弹性材料，如弹性体、弹簧等。
其次，聚氨酯的化学性质也非常出色。
它具有优异的耐化学腐蚀性能，可以在各种化学环境中使用。
例如，聚氨酯可以用于制造油管、管道等。
此外，聚氨酯还具有优异的阻燃性能，可以用于制造防火材料，如防火涂料、防火板等。
最后，聚氨酯还具有良好的加工性能。
它可以通过注塑、挤出、压延等多种加工方式制成各种形状的产品。
同时，聚氨酯还可以与其他材料混合使用，以获得更优异的性能。
2聚氨酯改性沥青相关试验研究2.1聚氨酯与沥青的相容性聚氨酯改性沥青是一种常用的路面材料，其性能优异，但改性效果受多方面影响。
其中，聚氨酯和沥青之间的相容性是影响改性效果的重要因素。
为了提高聚氨酯改性沥青的改性效果，研究人员使用了MOCA作为相容剂，并对混合料进行了离析试验。
聚氨酯改性沥青的性能相关研究
聚氨酯改性沥青的性能相关研究摘要：聚氨酯（PU）是一种以异氰酸酯和多元醇为主要原料的高分子聚合物，具有高弹性、高强度、高硬度、高耐磨性、耐腐蚀等特性，被广泛应用于交通、建筑和化工等领域。
聚氨酯改性沥青是一种由有机树脂和无机填料共同组成的混合材料，有机树脂部分主要包括聚醚型聚氨酯（PEU）和聚酯型聚氨酯（PBAT）。
聚氨酯改性沥青具有较好的综合性能，主要表现在：具有较好的低温性能；能有效改善沥青混合料的高温稳定性；同时还具有良好的抗疲劳性能，能够有效提高路面使用寿命。
关键词：聚氨酯；改性沥青；性能研究近年来，随着我国公路建设的快速发展，沥青路面已成为我国公路建设中最重要的路面类型之一。
虽然聚氨酯改性沥青具有优异的低温抗裂性、高温稳定性和耐老化性能，但是由于其不具有良好的弹性和柔性，不能满足沥青路面对柔性路用材料的要求【1】。
目前，国内外有许多关于聚氨酯改性沥青相关研究报道，但仍存在一些问题亟待解决，因此深入研究聚氨酯改性沥青性能具有重要意义。
一、基本概述低温下其粘度增加，弹性恢复能力提高，同时使沥青混合料的高温稳定性提高；PU树脂具有优良的抗老化和抗疲劳性能；PU树脂加入到沥青中还具有降低沥青混合料成本、提高路面耐久性等优点。
聚氨酯改性沥青不仅能改善沥青材料的高温稳定性、低温抗裂性、耐老化性，而且还能有效地防止和延缓沥青路面早期损坏，延长路面使用寿命。
目前，国内外对聚氨酯改性沥青的研究主要集中在以下几个方面：通过试验确定聚氨酯改性沥青中PU树脂含量；通过改变有机树脂类型确定PU树脂含量；通过改变无机填料种类确定聚氨酯改性沥青中无机填料含量；通过改变有机树脂类型确定PU树脂含量；通过分析聚氨酯改性沥青中各指标变化情况，对其性能进行评价【2】。
二、研究内容聚氨酯改性沥青的性能评价指标主要包括：粘度、软化点、渗入度、延度、弹性恢复等指标。
研究发现，粘度是聚氨酯改性沥青最重要的性能指标，随着温度的升高，粘度增加；软化点随温度的升高而降低，当温度达到160℃时，软化点低于180℃；弹性恢复随温度的升高而降低。
聚氨酯涂料文献综述
聚氨酯涂料文献综述水性聚氨酯涂料的改性及其应用进展应化0803 李杨080105082Abstract: The development history of waterborne polyurethane was summarized in this paper. The modified methods including epoxy resin modification, silicone modification, fluorine modification, acrylate modification, nano material modification and research progress were mainly introduced. The application fields of waterborne polyurethane such as wood coatings, paper coatings, leather finishing agents, automotive coatings and so on were described. The domestic development direction of water-borne polyurethane was also pointed out.水性聚氨酯(WPU)是一类可在水中分散溶胀的聚合物,因其中的挥发性有机物含量低,在工业水性漆、建筑涂料、水性胶黏剂等领域有很大的发展和应用空间[1-3]。
WPU不但保留了传统的溶剂型聚氨酯优良性能,如良好的柔韧性、耐低温性和耐疲劳性等,而且还具有环保、节能、安全可靠、使用方便等优点。
近5年来,世界水性聚氨酯分散体(PUD)消费保持6. 3%以上的年均增速,约为全球GDP 增速的2倍,而2005年我国的PUD消费量达到4. 1万吨, 2006年达到5. 5万吨, 2007年突破7. 0万吨,近3年我国PUD消费量年均增长率超过15%。
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］。
热固性聚氨酯改性沥青桥面铺装材料制备及性能研究
第 54 卷第 7 期2023 年 7 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.7Jul. 2023热固性聚氨酯改性沥青桥面铺装材料制备及性能研究杨帆1，丛林1，龚红仁1，袁俊杰2，史佳晨1，侯毓栋1(1. 同济大学 道路与交通工程教育部重点实验室，上海，201804；2. 同济大学 先进土木工程材料教育部重点实验室，上海，201804)摘要：为研究热固性聚氨酯改性沥青(TPUA)桥面铺装材料的制备及性能变化规律，基于响应曲面法，以桥面铺装性能最优为目标，并结合层次分析法对TPUA 混合料的制备工艺进行优化；对比SBS 沥青和环氧沥青混合料，对不同改性剂掺量下的TPUA 混合料进行综合性能分析。
研究结果表明：在恒温养护条件下，TPUA 混合料强度随时间的变化过程满足指数增长关系，且温度对于TPUA 混合料的强度形成具有促进作用；在PU 改性剂掺量超过30%后，TPUA 混合料具有比传统SBS 沥青混合料更加优异的力学性能、水稳定性和高温抗变形性能；此外，在室温下，TPUA 混合料具有比环氧沥青和SBS 沥青混合料更优异的抗断裂性能；TPUA 混合料的低温最大弯拉应变能够达到8 000με，且低温断裂能为对比组混合料的3倍以上，具有优异的低温柔韧性。
关键词：热固性聚氨酯；改性沥青；桥面铺装；响应曲面法；路用性能中图分类号：U414 文献标志码：A 开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7207（2023）07-2841-12Preparation and performance research of thermosetting polyurethane modified asphalt bridge deck pavement materialsYANG Fan 1, CONG Lin 1, GONG Hongren 1, YUAN Junjie 2, SHI Jiachen 1, HOU Yudong 1(1. The Key Laboratory of Road and Traffic Engineering, Ministry of Education, Tongji University,Shanghai 201804, China;2. The Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials, Ministry of Education, Tongji University,Shanghai 201804, China)收稿日期： 2022 −08 −11； 修回日期： 2022 −10 −11基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(52178433，52008311，51878499)；中央高校基本科研业务费资助项目(22120200447，22120220120)；国家留学基金委资助项目(202106260113)；上海市科委科研计划项目(21ZR1465700，19DZ1204200)；上海市交委科研计划项目(JT2021-KY-014) (Projects(52178433, 52008311, 51878499) supported by the National Natural Science Foundation of China; Projects(22120200447, 22120220120) supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities; Project(202106260113) supported by the China Scholarship Council; Projects (21ZR1465700, 19DZ1204200) supported by the Science and Technology Commission of Shanghai Municipality; Project (JT2021-KY-014) supported by the Shanghai Municipal Transportation Commission)通信作者：丛林，博士，教授，从事高性能聚合物改性沥青及其铺装材料、道路结构与新材料等研究；E-mail ：******************.cnDOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.028引用格式： 杨帆, 丛林, 龚红仁, 等. 热固性聚氨酯改性沥青桥面铺装材料制备及性能研究[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(7): 2841−2852.Citation: Y ANG Fan, CONG Lin, GONG Hongren, et al. Preparation and performance research of thermosetting polyurethane modified asphalt bridge deck pavement materials[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2023, 54(7): 2841−2852.第 54 卷中南大学学报(自然科学版)Abstract:To study the preparation and performance change law of thermosetting polyurethane modified asphalt (TPUA) bridge deck pavement materials, based on the response surface method, aiming at the optimal performance of bridge deck pavement, and combined with the analytic hierarchy process, the preparation processof TPUA mixture for bridge deck pavement was optimized. The comprehensive performance of the TPUA mixture with different modifier dosage was analyzed by comparing the SBS asphalt and epoxy asphalt mixture. The results show that the change process of TPUA mixture strength with time conforms to the exponential growth under the condition of constant temperature curing. Temperature can promote the strength formation of the TPUA mixture. When the dosage of the PU modifier exceeds 30%, the TPUA mixture has better mechanical properties, water stability and high-temperature deformation resistance than those of the SBS asphalt mixture. In addition, the TPUA mixture has better fracture resistance than that of epoxy asphalt and SBS asphalt mixture at room temperature. At low temperature, the maximum flexural tensile strain of the TPUA mixture can reach 8 000με, andits low-temperature fracture energy is more than 3 times of the control groups. TPUA mixture has excellent low-temperature flexibility.Key words: thermosetting polyurethane; modified asphalt; bridge deck pavement; response surface method; pavement performance桥面铺装作为桥梁的重要组成结构，起到了分散车辆荷载、防止雨水浸入和减小车轮对桥面板直接磨耗的作用[1−2]。
浅谈改性沥青的发展现状及应用前景
浅谈改性沥青的发展现状及应用前景作者：杨森来源：《中国化工贸易·下旬刊》2017年第02期摘要：改性沥青的研究与应用已经走过了近百年的历史，随着我国公路交通量的与日俱增，对沥青路面及其原材料的稳定性、抗裂性、耐久性等提出了更高的要求。
实践证明，选择合适的添加剂，对沥青进行改性后铺设的路面，较之普通沥青路面具有更为良好的耐久性、杭磨性、高温不软化、低温不开裂等特性。
本文分析了改性沥青在我国的发展现状，探讨了改性沥青的应用前景。
关键词：改性沥青；发展现状；应用前景1 改性沥青的分类改性沥青是指通过往沥青中掺加“橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其它填料等外掺剂（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到改善”，而制成的沥青结合料。
为了确保改性剂与基质沥青能够良好的混容，往往还需要在改性沥青中加人一定量的分散剂和稳定剂。
目前，国内外采用的改性剂主要有4大类：①橡胶改性类：天然胶、合成胶。
如天然橡胶（NR）、丁苯橡胶（BBR}，氯丁橡胶（CR）、丁二烯橡胶（BR）、乙丙橡胶（ EPDM ）、废旧的汽车轮胎等；②热塑性弹性体：各种类型的嵌段共聚物。
如苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物（SBS）、苯乙烯一异二烯一苯乙烯嵌段共聚物（SIS）；③树脂类：包括热塑性树脂（如聚乙烯PE，聚丙烯、无规聚丙烯、聚乙氯烯（PVC）、乙烯一醋酸乙烯共聚物EVA等）与热固性树脂（如酚醛树脂、环氧树脂等）；④矿物质类：如硫磺、碳黑、石棉纤维等。
2 我国改性沥青发展现状总结我国改性沥青的研究与应用情况，主要表现为以下几个特点：①我国关于改性沥青的研究工作起步较早，基本上是与国际同步的。
我国现有的几种改性沥青的质量水平基本上与国际上用同类型改性剂的改性沥青大体相当，因此加工方式的难易成为国内改性沥青与同类国际产品竞争的主要方面，而在这一方面我国与欧美国家存在较大的差距。
②我国的改性沥青研究工作主要停留在实验室与试验路上，而且各项研究工作几乎都是由各高等院校、科研院所独立完成的，缺乏像美国SHRP那样的大型系统工程。
聚氨酯改性沥青及其混合料性能研究
（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 １．１ ｇ／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。
Ｎ ＥＷ ＢＵｌ ＬＤｌＮＧ Ｍ ＡＴＥＲＩＡＬＳ
·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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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。
聚氨酯改性沥青研究现状及发展趋势
２０１９，Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．１１㊀ｗｗｗ．ｍａｔｅｒ⁃ｒｅｐ．ｃｏｍ㊀ｎａｉｓｈｅｎｇｇｕｏ＠１２６．ｃｏｍＤＯＩ：１０ １１８９６／ｃｌｄｂ １８０９００１１㊀㊀基金项目：国家自然科学基金（５１３０８０８４）；中央高校基本科研业务费专项资金（３１３２０１７０２９）；辽宁省自然科学基金（２０１８０５５０１７３）㊀ＴｈｉｓｗｏｒｋｗａｓｆｉｎａｎｃｉａｌｌｙｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（５１３０８０８４），ｔｈｅＦｕｎｄａｍｅｎｔａｌＲｅｓｅａｒｃｈＦｕｎｄｓｆｏｒｔｈｅＣｅｎｔｒａｌＵｎｉ⁃ｖｅｒｓｉｔｉｅｓ（３１３２０１７０２９），ｔｈｅＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＬｉａｏｎｉｎｇｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ（２０１８０５５０１７３）．聚氨酯改性沥青研究现状及发展趋势金㊀鑫１ ，郭乃胜１，，尤占平２，谭忆秋３１㊀大连海事大学交通运输工程学院，大连１１６０２６２㊀密歇根理工大学土木与环境工程系，密歇根霍顿ＭＩ４９９３１３㊀哈尔滨工业大学交通科学与工程学院，哈尔滨１５００９０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㊁延长沥青路面的使用寿命方面取得了非常显著的效果㊂尽管它的发展已有近百年历史，但当前传统的聚合物改性沥青在生产㊁贮存以及性能上仍不尽人意㊂因此，亟须寻求一种可有效弥补上述缺陷的新型沥青改性剂㊂聚氨酯（Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ，ＰＵ）从２０世纪６０年代后期开始实现规模化工业生产以来，在全世界范围内已被广泛应用在涂料㊁密封胶㊁弹性体等领域㊂聚氨酯自身结构优势突出，使其有别于目前市场上常用的聚合物沥青改性剂㊂遗憾的是将聚氨酯应用于沥青改性方面的研究报道相对较少，如何进一步发掘其优点并加以充分利用，以弥补当前对高性能沥青路面的迫切需求，是道路工作者所面临的重大挑战㊂然而，近１０年来，国内外的研究重点均集中于聚氨酯改性沥青制备工艺优化与混合料配合比设计，尽管已取得一定成果，但并未对其宏观性能与微细观结构之间的关联性进行深入研究㊂从２０１６年开始，部分研究者开始尝试利用生物基聚氨酯或热塑性聚氨酯再生材料对沥青进行改性，但其路用性能仍待进一步深入研究㊂值得强调的是，并非所有种类的沥青均适宜采用同一种改性剂和制备工艺以达到理想的改性效果，因此聚氨酯改性剂在使用前需要充分地分析其成分㊂此外，聚氨酯改性沥青尚缺乏一套系统科学的评价体系㊂截至目前，国内外在该领域取得的主要研究成果如下：（１）聚氨酯中的异氰酸根可改善沥青的硬度及弹性；（２）聚氨酯与传统聚合物改性剂或纳米材料复配改性沥青的制备方法为剪切共混法，剪切时间与剪切速率对改性沥青性能的影响较小，剪切温度对聚氨酯改性沥青高温㊁低温性能与弹性恢复的影响较大；（３）从宏观性能和微观结构两个角度解释了聚氨酯改性沥青的相容性和力学性能优异的原因；（４）聚氨酯改性剂的粒径对沥青乳化以及发泡程度有重要影响；（５）混合料优化设计研究发现，聚氨酯改性沥青混合料除水稳性能外的其他性能均超过规范中规定的技术要求；（６）生物基聚氨酯㊁热塑性聚氨酯再生材料等均可以提升沥青的性能㊂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，包括聚氨酯材料的概述及选择㊁聚氨酯改性沥青的改性机理㊁聚氨酯改性沥青的流变和微观特性，并分别从防水工程㊁路用工程㊁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㊂最后，提出目前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㊂关键词㊀㊀改性沥青㊀聚氨酯㊀聚合物㊀弹性体中图分类号：Ｕ４１４㊀㊀文献标识码：ＡＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＴｒｅｎｄｓｏｆＰｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅＭｏｄｉｆｉｅｄＡｓｐｈａｌｔＪＩＮＸｉｎ１，ＧＵＯＮａｉｓｈｅｎｇ１，，ＹＯＵＺｈａｎｐｉｎｇ２，ＴＡＮＹｉｑｉｕ３１㊀ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＤａｌｉａｎＭａｒｉｔｉｍｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２６２㊀ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｉｖｉｌａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＭｉｃｈｉｇａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＨｏｕｇｈｔｏｎＭＩ４９９３１，Ｍｉｃｈｉｇａｎ，ＵＳＡ３㊀ＳｃｈｏｏｌｏｆＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５００９０Ｓｉｎｃｅｔｈｅｅｍｅｒｇｅｎｃｅｏｆｐｏｌｙｍｅｒｍｏｄｉｆｉｅｄａｓｐｈａｌｔｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｉｔｓｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｖｅｂｅｅｎｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙｏｐｔｉｍｉｚｅｄ，ｔｈｅｐｏｌｙｍｅｒｍｏｄｉｆｉｅｄａｓｐｈａｌｔｈａｖｅａｃｈｉｅｖｅｄｒｅｍａｒｋａｂｌｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｔｒａｆｆｉｃｃｏｍｆｏｒｔａｎｄｐｒｏｌｏｎｇｉｎｇｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｏｆａｓｐｈａｌｔｐａｖｅ⁃ｍｅｎｔ．Ａｌｔｈｏｕｇｈｐｏｌｙｍｅｒｍｏｄｉｆｉｅｄａｓｐｈａｌｔｈａｖｅｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｏｒｎｅａｒｌｙ１００ｙｅａｒｓ，ｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｓｔｏｒａｇｅａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｐｏｌｙ⁃ｍｅｒｍｏｄｉｆｉｅｄａｓｐｈａｌｔａｒｅｓｔｉｌｌｕｎｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｉｓｕｒｇｅｎｔｔｏｆｉｎｄａｎｅｗａｓｐｈａｌｔｍｏｄｉｆｉｅｒｗｈｉｃｈｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｍａｋｅｕｐｆｏｒｔｈｅｄｅｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓｍｅｎｔｉｏｎｅｄａｂｏｖｅ．Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｂｅｇａｎｔｏｉｍｐｌｅｍｅｎｔｌａｒｇｅ⁃ｓｃａｌｅｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅｌａｔｅ１９６０ｓ，ａｎｄｉｔｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｃｏａｔｉｎｇ，ｓｅａｌａｎｔ，ｅｌａｓｔｏｍｅｒａｎｄｏｔｈｅｒｆｉｅｌｄｓａｌｌｏｖｅｒｔｈｅｗｏｒｌｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇａｄｖａｎｔａｇｅｓｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ，ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｉｓｏｂｖｉｏｕｓｌｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｍｏｔｈｅｒｐｏｌｙｍｅｒｍｏｄｉｆｉｅｒｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅｍａｒｋｅｔ．Ｕｎｆｏｒｔｕｎａｔｅｌｙ，ｆｅｗｓｔｕｄｉｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｒｅｐｏｒｔｅｄｏｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｉｎａｓｐｈａｌｔｍｏｄｉｆｉｃａ⁃ｔｉｏｎ，ｈｏｗｔｏｆｕｌｌｙｅｘｐｌｏｒｅｉｔｓａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｍａｋｅｕｓｅｏｆｉｔ，ｓｏａｓｔｏｍｅｅｔｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｕｒｇｅｎｔｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｆｏｒｈｉｇｈ⁃ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｓｐｈａｌｔｐａｖｅｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈｈａｓｂｅｃｏｍｅａｍａｊｏｒｃｈａｌｌｅｎｇｅｔｏｒｏａｄｗｏｒｋｅｒｓ．㊀Ｉｎｒｅｃｅｎｔｔｅｎｙｅａｒｓ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｈａｖｅｆｏｃｕｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｍｏｄｉｆｉｅｄａｓｐｈａｌｔａｎｄｉｔｓｍｉｘｔｕｒｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ，ａｎｄｓｏｍｅａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓｈａｖｅｂｅｅｎｍａｄｅ，ｂｕｔｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆａｓｐｈａｌｔａｎｄｔｈｅｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａｓｐｈａｌｔｈａｓｎｏｔｂｅｅｎｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｓｉｎｃｅ２０１６，ｓｏｍｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓｈａｖｅｓｔａｒｔｅｄｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆａｓ⁃ｐｈａｌｔｂｙｕｓｉｎｇｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｏｒｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｒｅｇｅｎｅｒａｔｅｄｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ，ｔｈｅｒｏａｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｉｔｎｅｅｄｔｏｂｅｆｕｒｔｈｅｒｖｅｒｉｆｉｅｄ．Ｉｔ ｓｗｏｒｔｈｎｏｔｉｃｉｎｇｔｈａｔ，ｎｏｔａｌｌｋｉｎｄｓｏｆａｓｐｈａｌｔｃａｎｕｓｅｔｈｅｓａｍｅｐｏｌｙｍｅｒｍｏｄｉｆｉｅｒａｎｄｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｓａｍｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔ．Ｔｈｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆｐｏｌｙｍｅｒｍｏｄｉｆｉｅｒｉｓｎｏｔｏｎｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆａｓｐｈａｌｔ，ｂｕｔａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｍｏｄｉｆｉｅｒａｄｄｅｄ．Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌｌｙ，ｔｈｅｒｅｉｓａｌａｃｋｏｆａｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｎｄｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｅｖａｌｕａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｆｏｒｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｍｏｄｉｆｉｅｄａｓｐｈａｌｔ．㊀Ｕｎｔｉｌｎｏｗ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｃａｎｂｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄａｓｆｏｌｌｏｗｓ．（ⅰ）Ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｓｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｅｌａｓｔｉｃｉｔｙｏｆａｓｐｈａｌｔ；（ⅱ）ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｃａｎｂｅｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｐｏｌｙｍｅｒｍｏｄｉｆｉｅｒｏｒｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓｔｏｍｏｄｉｆｙｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｍｏｄｉｆｉｅｄａｓｐｈａｌｔ，ｗｈｉｃｈｗａｓｐｒｅ⁃ｐａｒｅｄｂｙｓｈｅａｒｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｓｈｅａｒｔｉｍｅａｎｄｓｈｅａｒｒａｔｅｓｈｏｗｌｉｔｔｌｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｍｏｄｉｆｉｅｄａｓｐｈａｌｔ，ａｎｄｔｈｅｓｈｅａｒｔｅｍ⁃ｐｅｒａｔｕｒｅｐｅｒｆｏｒｍｇｒｅａｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｈｉｇｈａｎｄｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｅｌａｓｔｉｃｒｅｃｏｖｅｒｙｏｆｍｏｄｉｆｉｅｄａｓｐｈａｌｔ；（ⅲ）ｔｈｅｒｅａｓｏｎｓｏｆｇｏｏｄｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｍｏｄｉｆｉｅｄａｓｐｈａｌｔｗｅｒｅｅｘｐｌａｉｎｅｄｆｒｏｍｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，（ⅳ）ｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｏｆｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｍｏｄｉｆｉｅｒｈａｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｅｍｕｌｓｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｆｏａｍｉｎｇｄｅｇｒｅｅｏｆａｓｐｈａｌｔ；（ⅴ）ｉｎｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆａｓｐｈａｌｔｍｉｘｔｕｒｅ，ｉｔｗａｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｒｏａｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｍｏｄｉｆｉｅｄａｓｐｈａｌｔｍｉｘｔｕｒｅｆａｒｅｘｃｅｅｄｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｓｐｅｃｉｆｉｅｄｉｎｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｅｘｃｅｐｔｗａｔｅｒｓｔａｂｉｌｉｔｙ；（ⅵ）ｔｈｅｃｒｅｅｐｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙｏｆｃａｓｔｏｒｏｉｌ⁃ｂａｓｅｄｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｍｏｄｉｆｉｅｄａｓｐｈａｌｔｄｅｃｒｅａｓｅｄｓｉｇｎｉｆｉ⁃ｃａｎｔｌｙｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈａｔｏｆｍａｔｒｉｘａｓｐｈａｌｔ，ａｎｄｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｍｏｄｉｆｉｅｒｐｌａｙｅｄａｔｏｕｇｈｅｎｉｎｇａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｒｏｌｅ．Ｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆａｓｐｈａｌｔｃａｎｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｕｓｉｎｇｂｉｏｌｏｇｉｃｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅａｎｄｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｒｅｇｅｎｅｒａｔｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓ．６８６３㊀Ｔｈｉｓｒｅｖｉｅｗｍａｉｎｌｙｓｕｍｍａｒｉｚｅｓａｒｅｔｒｏｓｐｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｆｆｏｒｔｓｗｉｔｈｒｅｓｐｅｃｔｔｏｔｈｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｍｏｄｉｆｉｅｄａｓｐｈａｌｔ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅ⁃ｒｉｓｔｉｃｓｏｆｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ，ｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｍｏｄｉｆｉｅｒ，ｔｈｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｍｏｄｉｆｉｅｄａｓｐｈａｌｔ，ｔｈｅｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｍｏｄｉｆｉｅｄａｓｐｈａｌｔ，ｐｒａｃｔｉｃａｌｕｓｅｏｆｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｍｏｄｉｆｉｅｄａｓｐｈａｌｔｉｓｒｅｖｉｅｗｅｄｆｒｏｍｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｉｎｇｅｎｇｉｎｅｅ⁃ｒｉｎｇ，ｒｏａｄｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｒｅｃｙｃｌｉｎｇ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈａｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ，ａｌｓｏ，ｔｈｅｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅ⁃ｌｏｐｍｅｎｔｏｆｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｍｏｄｉｆｉｅｄａｓｐｈａｌｔｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀㊀ｍｏｄｉｆｉｅｄａｓｐｈａｌｔ，ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ，ｐｏｌｙｍｅｒ，ｅｌａｓｔｏｍｅｒ０㊀引言普通道路石油沥青受限于其自身化学组成和结构，严重影响了其作为混合料胶结料时的使用效果㊂近１０年来，随着我国公路沥青路面的承载负担加重，沥青路面发生车辙㊁龟裂㊁网裂等病害的频率增加，这严重影响了我国公路的服役性能和可持续发展［１⁃２］㊂基于上述状况，传统的道路石油沥青很难满足目前公路的建设要求㊂与此同时，一些有特殊要求的路面，例如高速收费口路面㊁机场跑道㊁透水路面㊁钢桥面㊁恶劣地理环境的路面等，对沥青路面的路用性能提出了更严苛的要求㊂为了能够有效应对上述沥青路面所面临的问题，提高沥青路面的通行质量和使用寿命，研究者们对道路石油沥青开展了物化改性研究，以期得到整体提升沥青路面使用性能的技术，即聚合物改性沥青技术［３］㊂我国‘公路沥青路面施工技术规范“（ＪＴＧＦ４０⁃２００４）［４］中对改性沥青的定义为： 掺加橡胶㊁树脂㊁高分子聚合物㊁天然沥青㊁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 ㊂聚合物改性沥青技术最早可追溯到１９世纪初期，英国Ｗｈｉｔｉｎｇ提出了橡胶改性沥青技术［５］㊂在１９２０年，法国人修筑了橡胶改性沥青路面［６］㊂１９３６年荷兰人铺筑的从阿姆斯特丹至海牙的橡胶沥青路面在二战期间经受住了繁重的军事运输考验，且该路面被成功地使用了１９年㊂英国于１９３７年也铺设了掺有废旧橡胶轮胎粉粒的碾压式沥青混凝土作为表面磨耗层，这种磨耗层被使用了２２年㊂据不完全统计，１９４３年之前有关聚合物改性沥青技术公开发表的专利和论文有１１６篇［７］㊂日本㊁美国从２０世纪５０年代开始相继开展了聚合物改性沥青的工作，虽然较欧洲起步略晚，但它们的聚合物改性沥青技术发展最快，目前处于世界领先水平㊂我国从２０世纪８０年代开始探索道路改性沥青，但是应用的改性剂品种有限，且未能形成完备的改性技术和规模生产㊂因此，在过去的很长一段时间内高等级公路的建设中都采用进口沥青，这一方面增加了公路的建设成本，另一方面对我国丰富的石油沥青资源也是巨大的浪费㊂近年来，国内虽然在聚合物改性沥青技术研究上取得了一定的成果，并实现了部分成果的转化应用，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㊁溶胀㊁分散性［８⁃９］㊂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㊂聚氨酯是一种正在蓬勃兴起的有机高分子材料，采用聚氨酯作为沥青改性剂得到的改性沥青无论是耐久性能或是弹性恢复能力等均要强于传统聚合物改性剂得到的改性沥青㊂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使得沥青路面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［１０］㊂这将极大地延长沥青路面的使用寿命，并且能够有效提升道路的使用品质㊂聚氨酯改性沥青的研究不仅丰富了我国改性沥青的品种，而且在延长道路使用寿命的同时降低了公路的运营维修成本，提高了沥青路面的行车舒适度等㊂鉴于上述优点，对聚氨酯改性沥青进行系统且全面的研究将具有重要的理论意义和实用价值㊂因此，本文简要介绍了聚氨酯改性剂，综述了目前聚氨酯改性沥青的改性机理㊁性能评价以及应用情况，最后对聚氨酯改性沥青的发展趋势进行了展望，为聚氨酯改性沥青在我国的研究与应用提供参考㊂１㊀聚氨酯改性剂在１８４９年，德国化学家Ｗｕｒｔｚ最先采用硫酸烷基酯与氰酸钾反应制备了脂族异氰酸酯㊂随后的第二年，德国化学家Ｈｏｆｆｍａｎ采用二苯基草酰胺成功地合成出苯基异氰酸酯㊂但是，直到１９３７年，德国法本公司的Ｂａｙｅｒ博士才首次利用异氰酸酯合成出聚氨酯［１１⁃１３］㊂从２０世纪６０年代后期开始，聚氨酯材料在德国逐渐实现了工业化生产，而从２０世纪８０年代开始，聚氨酯材料才开始在全世界范围高速发展㊂聚氨酯的全称为聚氨基甲酸酯，是主链上含有重复氨基甲酸酯基团（⁃ＮＨＣＯＯ⁃）的大分子化合物的统称㊂聚氨酯是多元醇（包括二元醇）和多异氰酸酯（包括二异氰酸酯）等的反应产物［１４⁃１５］㊂聚氨酯材料的多样化㊁高性能离不开助剂的帮助㊂助剂用量虽少，但对聚氨酯材料的结构和性能起到关键性作用㊂由此可看出，聚氨酯是由主原料和助剂构成，为了便于了解聚氨酯材料，通常把聚氨酯的主原料和助剂进行如下分类［１６］：主原料按化学成分可分为多异氰酸酯㊁聚酯多元醇㊁聚醚多元醇等；助剂的品种很多，从功能上分为催化剂㊁扩链剂㊁交联剂（固化剂）㊁紫外吸收剂㊁偶联剂等㊂聚氨酯材料的制品配方灵活㊁产品形式丰富㊁性能优异，主要有弹性体㊁发泡材料㊁涂料㊁胶黏剂㊁防水材料以及铺装材料等产品形式，被广泛应用于交通运输㊁土木建筑㊁医疗等领域［１７⁃２２］㊂尽管聚氨酯性能优异，但将其作为沥青改性剂必须考虑下列影响因素：与沥青的相容性㊁贮存稳定性和经济性㊂鉴于聚氨酯材料突出的性能，将其与基质沥青发生化学反应，从而有效地提升沥青的性能㊂由于受篇幅限制，本文将不对所有种类的聚氨酯材料进行赘述，仅对聚氨酯弹性体进行简要介绍㊂聚氨酯弹性体是聚氨酯中比较特殊的一大类，其原材料品种丰富，配方多样，可调范围广，同时是兼具橡胶与塑料两类材料优点的有机高分子材料［２３］，又因其具有耐油性㊁耐腐蚀性等优点，若将其用于制备改性沥青，可以显著地提高基质沥青的耐高温㊁低温性能以及解决局部抗老化等问题㊂李伟［２４］研究发现，弹性体是比橡胶用途更广泛的一类高分子材料，但是这种比较是相对的㊂各国标准中，弹性７８６３聚氨酯改性沥青研究现状及发展趋势／金㊀鑫等体和橡胶两词的定义并无特别明确的区别㊂所谓弹性体是指玻璃化温度低于室温，断裂伸长率大于５０％，撤除外力后复原性优异的高分子材料㊂聚氨酯弹性体的硬度范围宽（低至邵尔Ａ１０以下的低模量橡胶，高至邵尔Ｄ９０的高抗冲击弹性体材料），弹性模量可高达数百兆帕，比其他橡胶的弹性模量（０．２ １０ＭＰａ）高㊂聚氨酯弹性体较橡胶具有更高的硬度和弹性模量，其弹性模量上限几乎覆盖塑料［２５］㊂聚氨酯弹性体这一优异性能主要得益于它的分子结构㊂聚氨酯弹性体是嵌段聚合物，主要由软段端的二元醇（视为长链）与硬段端的二异氰酸酯（视为短链）和扩链剂共聚而成㊂软㊁硬段种类的选择及其用量对材料的力学强度㊁结晶度等均有影响㊂究其原因为聚酯型聚氨酯中聚酯基团的内聚能比脂肪烃和聚醚基团高［２６］㊂若将聚氨酯弹性体用作沥青的改性剂，首先应该考虑其与沥青的相容性这一重要因素，因为即便是相同的改性剂对同一牌号不同厂家的两种基质沥青的改性效果也可能会截然不同㊂研究发现，改性剂在沥青中呈现网状结构时，其改性效果最明显［２７⁃２９］㊂余建平［３０］采用加合法制备出官能度为２．５ ４．０的多异氰酸酯，并将其与单官能度的活性氢类物质反应，可获得官能度为１．５ ２．５的加合物，其毒性低㊁耐水性好㊁相容性和稳定性均得以改善㊂依据石油沥青的成分可以推断聚氨酯弹性体在石油沥青中的存在方式将是细分布而不是完全相容，因为二者存在表面张力㊁黏度和分子量等差异，所以其不能完全溶胀并扩散于沥青中㊂因此，可以利用聚氨酯预聚体与石油沥青反应产生的氢键来提高改性沥青分子间的作用力，通过调节聚氨酯弹性体的分子量可提高改性沥青的力学性能㊂采用聚氨酯弹性体对石油沥青进行改性的优点有：贮存温度低㊁加工过程耗能少㊁经济效益优㊂于瑞恩［３１］通过原位聚合法制备出氧化石墨烯／聚氨酯复合材料，基于胶体理论和高分子化学原理，揭示了沥青复配的改性机理㊂他们还采用最大密度曲线级配理论，设计了ＡＣ⁃１３型密实沥青混合料，运用胡克定律和修正的尼尔森流变学等模型分析了沥青混合料的低温弯曲变形㊁常温应力⁃应变非线性黏弹特性㊁蠕变行为及载荷作用频率与路面变形的关系，根据混合料的组织结构及破坏机理阐述了聚合物复配纳米材料在沥青中的改性作用，提出了对生产应用有指导意义的配方及制备方法㊂综上所述，可推测聚氨酯弹性体通过与石油沥青中的胶质发生化学反应产生的氢键来提高改性石油沥青分子间的作用力，进而通过调节聚氨酯弹性体的分子量来提高改性沥青的力学性能指标㊂由此可以看出，聚氨酯弹性体是一种较理想的石油沥青改性剂㊂２㊀聚氨酯改性沥青的机理及性能评价２．１㊀聚氨酯改性沥青的机理由于沥青的成分复杂，完全弄清聚合物改性沥青的改性机理难度很大㊂现阶段较多研究都是依据聚合物改性沥青的试验现象来推测其的改性机理，而通过改性沥青的微观结构表征数据对机理进行推测的研究较少㊂随着人们对沥青成分认识的不断深入，针对聚合物改性沥青机理的认识也会不断深入［３２⁃３３］㊂目前，关于聚氨酯改性沥青机理的深入研究报道较少㊂众所周知，沥青的种类并不是单一的，在道路建筑中最常用的沥青主要是石油沥青和煤沥青，其次是天然沥青㊂通常，我国将道路石油沥青的成分分为四组：饱和酚（少量极性分子和环烷环）㊁环烷芳香酚㊁胶质（极性芳香烃）㊁沥青质［３４⁃３６］㊂如图１所示，这种组分的划分有利于研究沥青的特性㊂道路石油沥青中包含少量的氧㊁硫和氮的高度缩合芳香环及带有若干环烷环㊁数目和长度不等的烷侧链［３７⁃４０］，其主要化学组成如图２所示㊂通过对目前几大类别的沥青组成成分及应用价值等综合因素进行深入分析发现，聚氨酯适于改性石油沥青㊂图１㊀沥青四组分分子的模拟Ｆｉｇ．１㊀Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｍｏｄｅｌｏｆｆｏｕｒｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆａｓｐｈａｌｔ㊀㊀由沥青中存在的官能团和异氰酸酯与特征官能团的反应化学式［２５］推断，异氰酸酯主要与沥青质中的酚㊁酸酐㊁羧酸发生化学反应㊂异氰酸酯与酚的反应活性较低㊂这是因为苯基为吸电８８６３材料导报（Ａ），２０１９，３３（１１）：３６８６⁃３６９４子基㊂该生成物在常温下是稳定的，但当温度达１５０ħ时便开始分解为原来的异氰酸酯和酚，反应方程式如图３ａ所示㊂图２㊀沥青中存在的官能团［４０］Ｆｉｇ．２㊀Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐｓｏｆａｓｐｈａｌｔ［４０］图３㊀（ａ）异氰酸酯与酚的反应［２５］；（ｂ）异氰酸酯与羧酸的反应［２５］；（ｃ）异氰酸酯与酸酐的反应［２５］Ｆｉｇ．３㊀（ａ）Ｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｉｓｏｃｙａｎａｔｅａｎｄｐｈｅｎｏｌｉｃ［２５］；（ｂ）ｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｉｓｏｃｙａｎａｔｅａｎｄｃａｒｂｏｘｙｌｉｃａｃｉｄ［２５］；（ｃ）ｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｉｓｏｃｙａ⁃ｎａｔｅａｎｄａｎｈｙｄｒｉｄｅ［２５］㊀㊀脂族异氰酸酯与脂族羧酸反应先生成不稳定的酸酐，然后分解成酰胺和二氧化碳，但异氰酸酯和羧酸中只要有一种是芳香族，则最终生成物是脲㊁羧酐和二氧化碳㊂反应方程式如图３ｂ所示㊂异氰酸酯也能与酸酐反应，生成酰亚胺，反应方程式如图３ｃ所示㊂Ｐａｒｔａｌ［４１］采用含有低分子量的异氰基功能基团的聚合物对沥青进行了改性㊂研究发现：沥青胶质的性质强烈地影响了以异氰酸为基础的活性聚合物改性沥青样品的最终性能；证实了沥青中的水和游离异氰酸酯之间能发生反应，产生脲并释放二氧化碳；沥青改性的程度取决于聚氨酯中异氰酸酯及助剂的反应性和聚氨酯的微观结构㊂异氰酸酯亦可与石油沥青中的氮原子㊁氧原子基团及含有氢原子的基团发生反应，形成氢键㊂陈大俊等［４２］研究发现，聚氨酯弹性体中的氢键主要形成于硬段，且氢键作用符合Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ型的温度依赖性，氢键越多，范德华力越强，材料的强度也越高，耐磨性变好㊂赵孝彬等［４３］研究发现，随着分子量的增加，聚氨酯材料的拉伸强度㊁撕裂强度和硬度增加，这是由于微相分离提高了聚氨酯硬段的结晶度，降低了软段的玻璃化温度，从而提高了弹性体的强度㊁硬度及伸长率㊂２．２㊀聚氨酯改性沥青性能的评价国内外仍未对聚氨酯改性沥青的性能建立起一套系统完整的评价体系，因此可参照国内外对聚合物改性沥青性能的评价方法（主要包括流变特性和微观结构［４４］）来评价聚氨酯改性沥青体系㊂目前，我国针对聚合物改性沥青的性能评价还依赖于传统的 三大指标 ，即根据测试结果的变化程度来判断是否达到对基质沥青的预期改性效果㊂该方法的优势在于操作简便㊁测试费用低廉，缺点是对改性沥青结合料的关键工作范围性能反映不足，很难掌握温度与负荷时间的最佳作用规律［４５］㊂沥青作为一种典型的具有流变特性的材料，单纯依靠传统性能评价，无法全面地表征其在路面使用过程中所出现的高温㊁低温性状，因此，美国公路战略研究计划（ＳＨＲＰ）提出的规范能够很大程度地弥补传统评价方法的不足㊂２．２．１㊀流变特性借鉴美国ＳＨＲＰ的研究成果是我国道路工程领域开始真正关注应用流变学方法分析沥青特性的开端㊂ＳＨＲＰ最突出的特点是沥青的各项指标与各路用性能直接相关，并最终将其转化为工程技术标准中的指标体系［４６⁃５０］㊂２０世纪９０年９８６３聚氨酯改性沥青研究现状及发展趋势／金㊀鑫等代初，我国沥青路面材料研究人员从工程的角度出发，结合流变学的方法㊁手段来研究沥青与沥青混合料的路用性能，相关研究取得了较大进展，但仍未能够成为制定我国相关工程技术标准的主要依据㊂沥青的流变特性取决于温度和时间㊂Ｉｍ等［５１］研究发现，在相同的测试条件下，聚氨酯改性沥青较普通基质沥青具有更优的测试性能，此外，聚氨酯改性沥青的性能取决于固化前的１ｈ之内㊂Ｃｕａｄｒｉ等［５２］研究发现，聚氨酯与沥青的反应是由异氰酸酯（⁃ＮＣＯ⁃）所引起的，⁃ＮＣＯ⁃首先与沥青中含有活性氢原子的功能基团发生化学反应，这些功能基团通常存在于沥青胶质中，这种对位反应还可以通过添加水来降低改性沥青的黏度，此外，他们还分析了聚氨酯分子量和异氰酸酯含量对聚氨酯沥青流变特性的影响㊂Ｓｉｎｇｈ等［５３］证实了聚氨酯改性沥青中⁃ＯＨ和⁃ＮＨ等基团发生化学反应，通过差示扫描量热（ＤＳＣ）和动态剪切流变（ＤＳＲ）试验测试发现，在低温下改性沥青几乎不存在相分离，流变曲线进一步表明聚氨酯的加入有效地改善了沥青的硬度及弹性㊂曾俐豪等［５４］通过正交试验极差和方差的分析发现对车辙因子（Ｇ∗／ｓｉｎδ）的影响由大到小排序为：聚氨酯掺量＞剪切温度＞剪切速率＞剪切时间，聚氨酯掺量与剪切温度的影响显著㊂夏磊等［５５］分别制备了１０％ ３０％的蓖麻油基聚氨酯改性沥青，试验结果表明，蓖麻油基聚氨酯的掺量越大，其高温性能越好㊂当蓖麻油基聚氨酯掺量为３０％㊁ＰＧ高温等级为８８ħ时，聚氨酯改性沥青的Ｇ∗／ｓｉｎδ为１．４４ｋＰａ，经老化后Ｇ∗／ｓｉｎδȡ２．２ｋＰａ，由此可知，该聚氨酯改性沥青具有良好的高温抗车辙性能㊂在美国北部和加拿大以及北欧国家，沥青路面的低温开裂是普遍存在的现象㊂单独采用弯曲梁流变（ＢＢＲ）试验评价改性沥青的低温性能会出现一定偏差［５６⁃５８］㊂目前，ＢＢＲ和直接拉伸（ＤＴ）试验被同时使用来评价改性沥青的低温开裂性能［５９］㊂范腾等［６０］应用ＤＳＲ和ＢＢＲ对聚氨酯／胶粉复合改性沥青的高温㊁低温性能进行评价，结果表明，聚氨酯／胶粉复合改性沥青的抗车辙因子是基质沥青的２倍，在－１６ħ时，其劲度模量（Ｓ）和蠕变速率（ｍ）符合规范要求㊂Ｂａｈｉａ等［６１］通过系统的试验研究认为，不同改性沥青的ＢＢＲ和ＤＴ试验结果差别不明显，因此该方法有待进一步探究㊂卜鑫德等［６２］通过对聚氨酯／环氧树脂复合改性沥青的ＤＴ试验结果分析发现，随着聚氨酯掺量的增加，复合改性沥青的拉伸强度缓慢下降，且强度值大于１．５ＭＰａ，符合技术规范要求；此外，路用性能试验结果表明，聚氨酯掺量达到３０％时，聚氨酯／环氧树脂复合改性沥青混合料的最大弯拉应变较基质沥青提升了１．５倍，说明聚氨酯的添加能够显著提高聚氨酯／环氧树脂复合改性沥青的低温抗裂性能㊂２．２．２㊀微观特性尽管美国的ＳＨＲＰ规范较常规指标检测有了突破性进步，但仍不完善㊂ＳＨＲＰ规范在研究与使用过程中忽略了沥青与沥青混合料微观结构对宏观性能的影响，未能揭示材料实际变形以及破坏的内在机制，从而无法从根本上解决沥青路面早期破坏问题㊂因此，针对沥青与沥青混合料的微细观结构及其与宏观性能方面的关系研究已经成为热点㊂高分子微观形貌分析设备作为ＳＨＲＰ规范的辅助方法，可以使研究者掌握改性沥青与沥青混合料内部微观物理与化学变化规律对沥青与沥青混合料性能影响的关系，以进一步提高改性沥青路用性能评价方法的准确性㊂国内外针对聚氨酯改性沥青的微观特性研究较少，为此，在该方面可以借鉴已有的聚合物改性沥青微观形貌分析研究成果㊂舒睿［６３］通过布氏黏度和荧光显微镜的表征结果确定了聚氨酯改性沥青的拌和温度为１２０ħ，拌和时间为１０ｍｉｎ㊂通过凝胶渗透色谱（ＧＰＣ）试验不仅可以测得聚合物的分子量，还可以参考ＧＰＣ图谱来分析评价改性沥青的性能［６４⁃６５］㊂王艳等［６６］采用凝胶色谱分别对聚氨酯预聚体及添加甲苯二异氰酸酯（ＴＤＩ）三聚体的聚氨酯预聚体产品进行了测试，对ＴＤＩ三聚体的合成过程进行了跟踪分析㊂据文献［６７］报道，按改性沥青的淋出时间将ＨＰ⁃ＧＰＣ谱图分为三等分：小分子区（ＳＭＳ）㊁中分子区（ＭＭＳ）㊁大分子区（ＬＭＳ）㊂一些研究人员［６８⁃６９］证实了ＬＭＳ含量与沥青质含量相关㊂另有研究发现，ＳＭＳ含量增加会影响沥青的温度敏感性［７０］㊂近年来，研究者将ＨＰ⁃ＧＰＣ谱图进行了八等分，建立了更加精确的数学模型，得出常规三大指标与ＨＰ⁃ＧＰＣ谱图参数的数学关系，并将此分析方法应用于聚氨酯改性沥青技术上，以分析其对温度敏感性和车辙的影响［７１］㊂利用ＤＳＣ试验可以从能量变化的角度考察温度变化对沥青组分的影响［７２］㊂改性沥青吸收峰的大小与位置能反映改性沥青的成分组成的微观特性，吸收峰越大，说明改性沥青在该温度区间发生化学反应的组分越多，吸收峰面积越大，其热稳定性越差［７３］㊂同时ＤＳＣ试验还可以测定出改性沥青的玻璃化转变温度（Ｔｇ）［７４］㊂Ｓｉｎｇｈ等［７５］通过ＤＳＣ试验测试得到聚氨酯改性沥青的玻璃化转变温度接近－１５ħ㊂韩继成［７６］利用ＤＳＣ试验分析ＰＵ乳化沥青的玻璃化转变温度，结果表明，ＰＵ改性韩国ＳＫ沥青的玻璃化转变温度升高了２．７ħ㊁ＰＵ改性国创沥青的玻璃化转变温度升高了２．８ħ㊁ＰＵ改性克拉玛依沥青的玻璃化转变温度升高了４．７ħ，该结果与５ħ低温延度测试结果一致，说明ＰＵ改性沥青的低温抗裂性能变差㊂傅里叶红外光谱（ＦＴＩＲ）与传统的检测方法相比有着较大的优点，它是以图像和数据相结合的方式直观全面地呈现出沥青的氧化老化规律［７７⁃７８］㊂沥青在氧化过程中主要是酮（特征峰值：１７００ｃｍ－１）和亚砜（特征峰值：１０３０ｃｍ－１）这两种基团发生明显的变化㊂酮和砜的含量会打破原沥青胶体结构的稳定性［７９］，从而造成沥青的使用性能下降㊂因此，利用ＦＴＩＲ技术可以定性或半定量地测定出沥青老化特征官能团的变化，对研究沥青老化机理具有重要意义㊂Ｉｚｑｕｉｅｒｄｏ等［８０］探讨了聚四苯二苯甲烷二异氰酸酯（丙二醇）对沥青发泡产生的影响㊂利用水发泡所获得的泡沫聚氨酯改性沥青的流变特性和微观结构的研究发现，沥青改性程度与异氰酸酯的反应活性成正比，泡沫聚氨酯沥青的流变改性发生在发泡反应（加水）之后，随着化学凝胶结构的发展，其流变性能得到了显著增强㊂综上所述，迫切需要建立一套系统完整且对我国路用工程有指导意义的聚氨酯改性沥青的评价体系㊂为此，可以利０９６３材料导报（Ａ），２０１９，３３（１１）：３６８６⁃３６９４。
SBS改性沥青研究和发展现状
SBS改性沥青研究和发展现状发布时间：2023-07-21T07:16:29.199Z 来源：《科技潮》2023年14期作者：钱成多[导读] 石油沥青以原油炼制过程中的渣油为原料生产，其由多种化学成分组成，是十分复杂的混合物，在很长的一段时间里，石油沥青作为一种黏结材料被广泛地应用于路面铺筑作业[1]。
山东高速集团有限公司创新研究院山东济南 250098摘要：SBS可以同时改善沥青的高、低温性能，能延缓路面病害的发生，因而广泛用于道路工程。
本文简介了聚合物改性沥青的发展历史，并从SBS结构特征、SBS改性机理和改性沥青的相容性与稳定性三个方面详述了SBS改性沥青的研究和发展里程，为SBS改性沥青的研究与应用提供参考。
1 引言石油沥青以原油炼制过程中的渣油为原料生产，其由多种化学成分组成，是十分复杂的混合物，在很长的一段时间里，石油沥青作为一种黏结材料被广泛地应用于路面铺筑作业[1]。
然而，由于沥青自身组成的特点造成了其高温变软流淌，低温易脆裂，同时日益增加的单车载重和路段交通量对路面提出了更高的要求，普通石油沥青不再能够满足这些要求，这也是车辙、裂缝等路面病害出现的一个重要原因[2]。
因此，如何提高沥青的路用性能成了亟需解决的一个问题。
在众多改善沥青性能的手段中，通过向沥青中掺加某些高分子聚合物而对其改性的方法能够明显地改善沥青的高低温性能，通过这种方法生产的沥青材料称之为聚合物改性沥青[3]。
聚合物在沥青体系中得到有效的分散和充分的释放，将其自身优良的流变性能和力学特性传递给基质沥青，从而达到提升沥青路用性能，延长路面使用寿命的终极目标。
在种类繁多的聚合物改性剂中，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物（SBS）因其对沥青高低温性能优良的改善能力受到研究者的广泛关注，是目前应用最多的沥青改性剂[4]。
2 聚合物改性沥青的发展历史从开始提出到现在改性沥青已有很长的历史，第一个关于改性沥青的专利诞生于1873年，Samuel White申请了把1%的天然橡胶加入到沥青中对沥青改性的专利，法国人在1902年的时候开始用改性沥青铺筑了道路，英国人在1937年修筑完成了掺有橡胶的碾压式沥青混凝土作表面磨损层。
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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。
1聚氨酯改性沥青机理及其性能评价
目前，关于聚氨酯改性沥青机理的深入研究报道较少。
众所周知，沥青的种
类并不是单一的。
在道路建筑中最常用的沥青主要是石油沥青和煤沥青，其次是
天然沥青。
通常，我国将道路石油沥青分成四个组分，饱和酚（少量极性分子和
环烷环）、环烷芳香酚、胶质（极性芳香烃）、沥青质，其由少量的氧、硫和氮
的高度缩合芳香环及带有若干环烷环、数目和长度不等的烷侧链组成[2]。
通过对
目前几大类别的沥青组成成分及应用价值等综合因素进行深入分析发现，聚氨酯
适于改性石油沥青。
在国内外仍未对聚氨酯改性沥青技术建立起一套系统完整的评价体系，因此
可参照现行国内外对聚合物改性沥青的评价方法，主要包括：流变特性和微观结
构两方面。
目前，我国针对聚合物改性沥青的性能评价还依赖于传统的“三大指标”。
根据测试结果的变化程度来判断是否达到对基质沥青的预期改性效果[3]。
该方法的优势在于操作简便、测试费用低廉。
缺点是对改性沥青结合料的关键工
作范围性能反映不足，很难掌握温度与负荷时间的最佳作用规律。
沥青作为一种
典型的具有流变特性的材料，单纯依靠传统性能评价，无法全面地表征其在路面
使用过程中所出现的高、低温性状，因此，美国公路战略研究计划（SHRP）提出
的规范能够很大程度地弥补传统评价方法的不足。
2 聚氨酯改性沥青应用
2.1 防水工程
防水材料应用广泛，关系到民生问题，基本所有建筑都需要防水，如民房住宅、市政水道水渠、各种水利工程、道桥和各种地下工程等。
聚氨酯原材料丰富，可供选择的就有 20多种，再经过进一步的排列重组，可生产出不同性能的聚氨
酯改性沥青防水材料。
2.2 路用工程
2.2.1 裂缝修补
通常，施工人员对高速公路沥青路面出现的中小裂缝都是先采用表面防水封
闭的办法进行处理，假如在表面防水封闭没有发挥实质效果之后，可以对路面进
行开凿、回填路基薄弱部分，然后用沥青混凝土对其重新浇筑。
不过这个修复方
法有很多的缺点: 经济效率低、难操作、成本高，工期长，对交通的影响也比较大，可能以后还会出现重新开裂的情况[4]。
改性聚氨酯作为一种新型修复材料，
能够非常的有效修复、加固路面出现的裂缝，让路基的承载力得到提高，最大程
度降低了雨水的侵蚀。
但是改性聚氨酯可以对那些比较小的裂缝以及坑洞在一定
压力作用之下进行填充，配上适当的填料后其抗压强度甚至可以达到 10 MPa 之上，而且它的经济效益高，是一种理想的沥青路面裂缝修复材料。
2.2.2 沥青混合料胶结料
在作为沥青混合料的胶结料方面，Moran通过试验研究认为，沥青的贮存稳
定性及黏度可以通过促进异氰酸酯与沥青中与沥青中的羧酸反应来提高，以此证
明了聚氨酯改性沥青适宜作为铺路材料的胶结料。
翟洪金等开发了一种聚氨酯改
性沥青的制备方法，将沥青和丙烯醇在引发剂诱导作用下制备含羟基沥青，再和
异氰酸酯反应，制得的聚氨酯改性沥青的低温性能优良，能够用在寒冷地区的道
路铺筑，达到延长道路的使用寿命效果。
2.3 生物基与可循环再利用
聚氨酯凭借优异的性能已荣升为“第五大通用塑料”，但昂贵的价格限制了其
应用领域，因此，迫切需要在生物基与可循环再生领域进行开发，以便使其成为
未来路用沥青材料研究发展的新方向[5]。
目前，国外在聚氨酯改性沥青技术领域
研究相对系统，不但涉及了聚氨酯改性沥青技术，而且对生物基聚氨酯改性沥青
技术亦开展了系统的研究工作，同时在回收再利用方面也做了一定研究工作，但
其对聚氨酯改性沥青仍没有一整套系统的评价体系，因此使聚氨酯改性沥青的进
一步应用受到了限制。
而国内关于聚氨酯改性沥青研究缺乏系统性和足够的理论
深度，据目前的研究成果来看，还不足以为实际路用工程应用提供成熟可靠的技
术支持。
3总结
目前国内外针对聚氨酯改性沥青已经开展了相关的研究工作，但大部分集中
在表面浅显的定性描述，未就聚氨酯改性沥青微观结构的量化表征与实际路用性
能的影响相关联进行分析。
在聚氨酯原材料选择方面，应该做到未雨绸缪，用发
展眼光去发现与解决问题，面对石油资源的日益枯竭，应当从生物基与可循环再
利用方面入手，扩充聚氨酯改性剂原料的种类，丰富聚氨酯改性剂的品种。
总之，随着我国公路建设步伐的加快，对高性能、实用化沥青路面材料的迫切需求，必
将为聚氨酯改性沥青技术的发展提供了广阔的应用前景及发展空间。
参考文献
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[2] 麦灿强,张荣辉,黄健超,傅轶.橡胶与塑性胶粒复合改性沥青混合料试验研究[J].中外公路,2012,32(03):332-335.
[3] 田腾辉. 高弹性改性沥青混合料的路用性能与应用研究[D].山东大学,2010.
[4] 舒睿,张海燕,曹东伟,张新天.聚氨酯改性沥青混合料性能研究[J].公路交通科技(应用技术版),2015,11(12):142-144+161.
[5] 金鑫,郭乃胜,尤占平,谭忆秋.聚氨酯改性沥青研究现状及发展趋势[J/OL].材料导报,2019(19):1-24.。