聚氨酯改性沥青的性能相关研究
聚氨酯改性沥青的抗老化特性研究
聚氨酯改性沥青的抗老化特性研究
王新刚;张振波
【期刊名称】《新型建筑材料》
【年(卷),期】2024(51)1
【摘要】通过旋转薄膜烘箱加热试验(RTFOT)和压力老化试验(PAV)模拟沥青中长期老化过程,结合动态剪切流变、弯曲梁流变试验和傅里叶变换红外光谱,分析聚氨酯改性沥青的基本性能、流变特性及老化机理。
结果表明:与5%SBS改性沥青相比,30%聚氨酯改性沥青老化后性能损失较小,热稳定性较好;聚氨酯改性沥青高温性能与SBS改性沥青相当;聚氨酯使得基质沥青复数模量中弹性成分显著增多,其疲劳性能与SBS改性沥青相当;聚氨酯可显著改善基质沥青的低温流变性能,聚氨酯改性沥青比SBS改性沥青具有更好的低温性能;PAV老化后聚氨酯改性沥青中的羰基、羟基和羧基化合物明显增多,聚氨酯材料PAV老化后羰基/苯环比值显著增大。
【总页数】4页(P74-77)
【作者】王新刚;张振波
【作者单位】陕西西公院工程试验检测有限公司;陕西省交通环境监测中心站有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU535
【相关文献】
1.多聚磷酸复合SBS改性沥青流变性能及抗老化特性
2.聚氨酯接缝材料力学特性与抗老化性能研究
3.聚氨酯改性沥青的流变特性及路用性能研究
4.纳米TiO_(2)/玄武岩纤维复合改性沥青抗老化性能研究
5.有机化蛭石/SBS复合改性沥青流变及抗老化性能研究
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聚酯纤维改性沥青混合料试验及应用研究
聚酯纤维改性沥青混合料试验及应用研究摘要：沥青作为道路建设的传统材料，由于其易于施工和经济性，一直是道路建设的主要选择。
然而，随着交通量的增加和车辆重量的提升，传统沥青材料面临着高温稳定性不足、低温裂缝和老化等问题。
近年来，改性沥青的研究和应用日益受到关注，尤其是聚酯纤维改性沥青。
聚酯纤维因其独特的物理和化学特性，被认为是提升沥青性能的有效材料。
本文致力于探讨聚酯纤维改性沥青混合料的性能特点及其在道路建设和维护中的实际应用，旨在为提高道路材料的性能和延长道路使用寿命提供新的解决方案。
关键词：聚酯纤维；改性沥青；混合料；试验；应用途径引言：聚酯纤维作为改性剂在改性沥青中的引入，是基于提升沥青混合料性能的需求。
制备聚酯纤维改性沥青时，选择合适的聚酯纤维和基础沥青至关重要。
聚酯纤维应具备高强度、良好的耐热性和抗化学腐蚀性，以确保改性沥青混合料的性能优化。
基础沥青的选择则依赖于其粘度、软化点和渗透度，以保证混合料的稳定性和适应性。
一、聚酯纤维改性沥青的发展历程（一）早期沥青的使用和局限性沥青作在早期道路建设中的使用历史悠久。
起初，沥青因其优异的粘合性和防水特性而被广泛应用于路面铺设。
随着现代交通条件的发展和车辆重量的增加，沥青的若干局限性逐渐显现，对其应用范围和效果构成了显著制约。
高温条件下，沥青会变软，导致路面出现车辙和流动现象，尤其是在炎热地区和高交通负荷的情况下尤为明显，而寒冷环境下，沥青会变得脆硬，容易产生裂缝，影响道路的平整性和安全性，还可能随着温度变化和车辆荷载的作用逐渐扩大，增加道路维护的难度和成本。
此外，若长期暴露在紫外线和氧化环境下，沥青会逐渐硬化和脆化，进而影响其性能和使用寿命，这一问题尤其在高交通密度和强紫外线照射的地区更为突出。
（二）聚酯纤维的初步应用聚酯纤维的发展历程始于20世纪初，标志着高分子化学领域的一项重大突破。
其研发起源于对更高效、更经济的合成纤维材料的需求，旨在替代或补充传统的天然纤维，如棉和羊毛。
聚氨酯-环氧树脂复合改性沥青混合料的研究
公 路 工 程
Ｈｉ ｇ ｈ ｗａ ｙ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｖｏ １ ． ３ ８，Ｎｏ ． ２
Ａｐ ｒ． ， ２ ０ １ ３
聚氨酯 一 环 氧树 脂 复 合 改性 沥 青 混合 料 的研 究
ｐ ｈ ａ ｈ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ． Ｂｙ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ Ｍａ ｒ ｓ ｈ ａ ｌ ｌ ， ｈ ｉ ｇ ｈ— ｌ ｏ ｗ ｔ ｅ ｍｐｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ， ａ ｎ ｄ ｆ ａ ｔ ｉ ｇ ｕ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｐ ｏ ｌ ｙ －
陈利东 ， 李 璐， 郝增 恒
４ ０ １ ３ ３ ６ ） （ 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 。
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。
聚氨酯改性沥青混合料路用性能研究
括石 灰岩 和玄 武岩 ，粗 级配使 用 玄武 岩 ，细级配 使 用石 灰 岩 ，矿 粉 选 择 用 石 灰 岩 矿 粉 。 同 时 按 照
《 公路工程集料试验规程》 （ Ｊ Ｔ Ｇ Ｅ ４ ２ — ２ ０ ０ ５ ）要求 ，
对 矿料 的各 项指 标进 行测 试 ，其 试 验 结果 如 表 ３～
并深 入探讨 其 路用方 面 的性能 是研究 学 者面 临 的重
采 用东莞 泰 和沥 青 有 限公 司生 产 的埃 索 ７ ０ ＃ Ａ 级 基质沥青 和 ７ ０ ＃ Ｓ Ｂ Ｓ — Ｉ — Ｄ改性沥青 。其各项技术 指
标都满足施工规范要求，测试结果见表 １ 和表 ２ 。
表１ ７ ０ ＃Ａ 级 基 质 沥 青
０ 引 言
据 不完 全统 计 ，截止 到 ２ ０ １ ６年 １ ２月 ，我 国公 路建设 完成 投 资 １ ５ ８ ９ ３亿 元 ，同 比增 长 ６ ． ５ ％ 。沥
青路 面在这 些新 建公 路 中的所 占比例 越来 越大 ，但
大课题 。本文将聚氨酯材料加人到沥青 中制备聚氨 酯 改性 沥青 ，以期 可 以获得 良好 的路 用性 能和使 用
本试 验研究 选 用 Ａ Ｃ一 １ ３矿 料 级 配 ，通 过 马 歇
尔试验得出的体积参数进一步优化矿料级配，且满 足规范 要求 的沥青混 合料 级 配范 围 。具 体矿 料级 配
见 图 １所示 。
取值 ，定 ５ 个试验油石 比： ４ ． ５ ％、４ ． ８ ％ 、５ ． １ ％、
５ ． ４ ％ 、５ ． ７ ％ ，进行 马 氏试验 。分别 测试 出混合 料 试件 的体 积参 数 指 标 ，最 终 确 定 出最 佳 油 石 比为
夏季 高 温条 件下 ，测定 路 面在 车辆 荷载 下 ，混合 料 抵抗 永 久变形 的能力 ，以动稳定 度 指标来 评 价其 高
道路用聚氨酯改性沥青的制备工艺研究
道路用聚氨酯改性沥青的制备工艺研究最近，随着我国社会经济的发展和技术的进步，道路系统是社会发展所不可或缺的重要基础设施。
道路完善与发展，至关重要。
聚氨酯改性沥青作为一种抗渗漏、降低抗滑移性能的改善剂，在道路建设中得到了广泛的应用，对道路的经久耐用和安全可靠性有着重要的意义。
聚氨酯改性沥青是聚氨酯分子链接修饰普通沥青油，是一种具有良好性能的新型道路沥青。
它可以有效地提高沥青的抗渗性能，提高抗水凝胶性能，降低抗滑移性能，缩短施工周期，改善路面质量，提高耐用性，并且可以更有效地使用资源，节约能源。
制备聚氨酯改性沥青的工艺是建造优质的道路的关键一步。
聚氨酯改性沥青的制备包括原料准备，改性剂加工，聚氨酯改性沥青的加工，聚氨酯改性沥青的试验，聚氨酯改性沥青的贮存和运输等几个步骤。
首先，原料准备包括聚氨酯类原料、抗磨损添加剂、矿粉、柔性剂、沥青油和着色剂等。
其次，改性剂处理是制备聚氨酯改性沥青的关键技术。
将改性剂和沥青油混合搅拌，保持一定的温度和搅拌时间，以便聚氨酯改性沥青可以充分发挥最佳的性能。
第三，聚氨酯改性沥青加工是采用熔化沥青的方法进行的，也就是利用有机改性剂和石油沥青的相容性，使改性剂在石油沥青中充分溶解，以达到聚氨酯改性沥青的加工。
第四，聚氨酯改性沥青的试验是必不可少的要求，要对其密实度、粘结性、抗水凝胶性、抗滑移性能等进行测试，确保聚氨酯改性沥青的质量合格。
最后，聚氨酯改性沥青的贮存和运输也是一项重要的工作，要求贮存室具有良好的通风、保温、湿度控制等功能，并且要加强贮存管理，以便在必要时能及时运输，避免损坏。
以上就是聚氨酯改性沥青的制备工艺的简要介绍，它是一种新型的沥青改性剂，具有很好的耐久性、抗渗性能和抗滑移性能，可以有效改善道路质量，延长道路使用寿命。
因此，研究聚氨酯改性沥青的制备工艺具有重要的意义。
在实践中，可以对原料进行选择，改变改性剂添加量，调整搅拌温度和时间，以便进一步实现聚氨酯改性沥青制备的理想性能，为道路建设提供优质的道路系统，更好地满足社会的需求。
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。
聚氨酯改性及性能研究
上海交通大学硕士学位论文聚氨酯改性及性能研究姓名：陈炜申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：王新灵;李肇强20070126聚氨酯改性及性能研究摘要聚氨酯具有优良的耐磨性能、韧性、及高抗冲性等，不仅是一类用途广泛的工程材料，而且还是涂料中重要的基材。
不过，用传统原料和方法制备的聚氨酯基材的耐热性较弱，因而限制了它在涂料中的进一步应用。
通过共聚的方式将耐热性基团及刚性基团引入到聚氨酯主链中去，是改善聚氨酯基材耐热性能及机械性能的重要方法。
本研究分别从硬段和软段两个方面对聚氨酯进行了改性。
首先合成了一种含氟芳族二醚胺，并以此为扩链（交联）剂，制备了聚氨酯改性基材，并对其结构和性能进行了讨论。
此外，将有机硅引入聚氨酯分子主链中，从软段的角度对聚氨酯基材进行了改性。
具体研究内容如下：1. 以含氟二苯醚二胺为扩链交联剂制备聚氨酯改性基材用两步法合成了一种新型含氟芳香族二醚胺BAFP，并用红外光谱、核磁共振、元素分析等方法对其结构进行了分析验证。
分别以BAFP和传统的3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯基甲烷（MOCA）为扩链交联剂，采取相同的反应条件，用预聚体法制备了两种聚氨酯基材FPUU和MPUU。
热重分析的结果表明，FPUU基材的热分解稳定性高于MPUU，这应该是由于氟原子和较多芳醚环的引入，使得聚氨酯基材分子之间的内聚能变大，所以热分解稳定性较好。
由拉伸测试的结果可知FPUU基材的拉伸强度和硬度高于MPUU，但断裂伸长率相差不大。
此外由红外光谱和差示扫描量热分析的结果可知，FPUU软硬两相微区的相容性相对较大，硬段微区尺寸较小，数量较多，于是硬段能够更加均匀地分散在软段微区中。
而由此也可以推断，FPUU基材的微相混容程度比MPUU高，可能是F原子的引入使得两相间的作用力增大的缘故。
2. 有机硅改性聚氨酯基材的研究用碳羟基封端的聚二甲基硅氧烷（PDMS）和聚四氢呋喃二醇组成混合聚醚，采取本体聚合的方法，将有机硅链段引入到了聚氨酯主链中。
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]。
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
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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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European Polymer Journal,2016,85:26-37.[12] 陈利东,李璐,郝增恒.聚氨酯-环氧树脂复合改性沥青混合料的研究[J].公路工程,2013(2):214-218.[13] 中华人民共和国交通运输部.公路工程沥青及沥青混合料试验规程:JTG E20-2011[S].北京:人民交通出版社,2011.[14] 翁汉元.聚氨酯工业发展状况和“十二五”发展规划建议简介[C].石化高端产品及化工新材料发展机会分析研讨会文集，中国石油和石化工程研究会，青岛，2011.[15] 中华人民共和国交通运输部.公路工程集料试验规程：JTG E42-2005[S].北京:人民交通出版社,2005.。
探究聚氨酯材料在路面工程中的应用进展
探究聚氨酯材料在路面工程中的应用进展摘要：聚氨酯属于一种新型的路面铺装胶结材料。
为了确保该材料在路面工程当中可以发挥出最大的价值，在充分结合相关试验数据的基础上，对国内外最新研究内容加以整合。
从聚氨酯与沥青的相容性、沥青弯曲蠕变劲度试验等诸多方面分析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，同时还分析了聚氨酯橡胶颗粒混合料的声学和减振性能。
结合相关结果显示，聚氨酯改性沥青混合料的动稳定度明显，且吸声和减振性能优越，存在着较强的使用价值。
关键词：聚氨酯材料；路面工程；应用进展引言聚氨酯制品像防水密封材料、软泡等，在我国生产与生活当中得到了广泛的使用。
在最近几年里，我国各行各业均得到了前所未有的进步，同时也带动了路面工程建设用材料的更新迭代，而聚氨酯材料以其独一无二的优势在路面工程建设中备受关注，现阶段已应用在防水密封、弹性减震等诸多方面，然而针对路面工程这个大市场而言，新的应用还有待于被开发。
鉴于此，从以下几个方面紧紧围绕着聚氨酯材料在路面工程中的应用进展展开论述。
1聚氨酯改性沥青及沥青混合料1.1相容性聚氨酯和沥青之间的相容性会对改性效果带来影响，这是由于聚氨酯的介电常数不小于3.6，且沥青的介电常数在2.6~3.0的范围内。
结合相关实践调查可知，班孝义这位研究学者将MOCA当作相容剂，借助于离析试验表征聚氨酯和沥青之间的相容性，并得到了与之相匹配的结果。
对该结果进行分析后，可以得知：当掺量是2%时，改性沥青的离析程度处于最小状态，其值不大于规范要求，从侧面反映出了聚氨酯改性沥青存在着较强的稳定性。
1.2沥青弯曲蠕变劲度试验班孝义这位研究学者经过相关实验发现，当温度分别是－12℃与－18℃时，那么这个时候PU改性沥青的蠕变速率m值要比基质沥青的蠕变速率m值高出一些，PU改性沥青的劲度模量S值要比基质沥青的劲度模量S值低一些，所得结果请看图1所示。
对图1进行分析之后，可以得知：其中聚醚型的改性效果最好。
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。
道路用聚氨酯改性沥青的性能研究
道路用聚氨酯改性沥青的性能研究
刘颖;辛星
【期刊名称】《石油沥青》
【年(卷),期】2015(029)001
【摘要】对聚氨酯改性沥青性能进行了研究,并且将部分指标与SBS改性沥青进行了对比.首先进行了聚氨酯改性沥青胶结料的性能试验,结果表明,聚氨酯改性沥青具有优异的储存稳定性、耐高温、耐老化,满足高模量沥青的基本要求.然后进行了聚氨酯改性沥青混合料的路用性能试验,结果表明,混合料的高温性能和水稳定性均得到了显著提高.最后进行了聚氨酯改性沥青的改性机理探究,结果表明,聚氨酯改性沥青是一种反应型聚合物改性沥青.
【总页数】6页(P48-53)
【作者】刘颖;辛星
【作者单位】山东省公路工程技术研究中心有限公司,济南250200;山东省公路工程技术研究中心有限公司,济南250200
【正文语种】中文
【相关文献】
1.聚氨酯改性沥青的制备及混合料路用性能评价 [J], 李彩霞
2.聚氨酯改性沥青混合料路用性能研究 [J], 曾保国
3.道路用聚氨酯改性沥青的制备工艺探讨 [J], 李夏
4.隧道路面温拌硅藻土-SBS复合改性沥青路用性能试验研究 [J], 吴庆云;王晓东
5.聚氨酯复配改性沥青混合料路用性能评价 [J], 刘锦锋
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环保型聚氨酯改性沥青的制备及性能研究
环保型聚氨酯改性沥青的制备及性能研究
俞颖皓
【期刊名称】《中国港湾建设》
【年(卷),期】2024(44)1
【摘要】为了探究环保型聚氨酯(EPU)在改性沥青中的适用性,以聚碳酸酯二醇(PCDL)为软段,二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和丁二醇(BDO)为硬段通过原位聚合
法制备EPU改性沥青。
红外光谱分析用于分析EPU改性沥青的化学结构;针入度、软化点、延度和黏度用来评价所制备改性沥青的物理性能;以软化点差来评价改性
沥青的相容性;动态剪切流变试验用来探究改性沥青的高温流变性能;差示扫描量热
试验及弯曲流变仪试验被用来探究改性沥青在低温下的蠕变机理。
结果表明EPU
分子在沥青中会与沥青分子反应生成交联结构,EPU的加入能有效提高沥青的物理
性能及高温性能,且相容性较好。
EPU具有更低的玻璃化转变温度,因此EPU对沥
青的低温性能也表现出优异的提升效果。
研究能为生产EPU改性沥青提供新的思路。
【总页数】7页(P73-78)
【作者】俞颖皓
【作者单位】中城乡生态环保工程有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U654
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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。
综合考虑粘度、软化点、弹性恢
复等指标，采用5℃延度指标来评价聚氨酯改性沥青的高温稳定性。
为了更好地
评价聚氨酯改性沥青及其复合改性沥青性能，采用多种高分子聚合物与聚氨酯进
行复合改性沥青，分析聚氨酯改性沥青和高分子聚合物复合改性沥青的性能特点，为今后进一步研究聚氨酯改性沥青提供参考。
聚氨酯改性沥青是以普通沥青为基础，加入聚氨酯的改性剂，改变其物理性
能的一种新型沥青制品。
这种改性后的沥青比未改性的原始沥青具有更高的延度、拉伸率和抗冻特性，其吸附性和散热性也大大提高，可克服气候变化、受温度影
响小等特点，是具有很好的可调性和耐磨性的新型沥青制品【3】。
随着PCL用量
的增加，聚氨酯改性沥青粘度降低，软化点升高；随着PPG用量的增加，聚氨酯
改性沥青针入度降低、延度升高、软化点降低。
当PCL用量为40%时，聚氨酯改
性沥青具有较好的综合性能。
将不同比例的聚氨酯和不同分子量的聚合物进行复
合改性后，采用动态剪切流变试验（DSR）对其进行性能评价。
结果表明，随着
聚氨酯用量的增加，聚氨酯改性沥青粘度增加，而弹性恢复下降；当PCL用量为30%时，聚氨酯改性沥青弹性恢复最好。
采用DSR评价聚氨酯与高分子聚合物的
复合改性效果。
三、研究方法
（1）基于三大指标评价聚氨酯改性沥青性能。
首先，针对聚氨酯改性沥青
的三大指标评价，由于不同类型的聚氨酯改性沥青具有不同的性能，因此需要选
取不同类型聚氨酯改性沥青进行性能评价。
（2）针对聚氨酯改性沥青与高分子
聚合物复合改性沥青的协同效应，需要选取不同类型的复合改性剂进行研究。
最后，针对复合改性剂与橡胶类、石油树脂类改性剂的协同效应研究，需要选取不
同类型的橡胶类进行研究。
在聚氨酯改性沥青材料模型的构建过程中，需要分析
其分子链结构，以便能够更好地模拟其性能。
通常情况下，采用傅里叶红外光谱
仪（FTIR）、差示扫描量热仪（DSC）、热重分析仪（TGA）等设备来分析聚氨酯
改性沥青分子链结构及性能【4】。
傅里叶红外光谱仪（FTIR）可以测定橡胶、沥
青及高分子聚合物的官能团结构，热重分析仪可以测定高分子聚合物及橡胶的热
分解温度、质量损失等热学参数。
差示扫描量热仪（DSC）可以测定聚氨酯改性
沥青在不同温度下的粘度，通过绘制曲线来计算其高温粘度。
（3）基于性能指
标分析聚氨酯改性沥青与高分子聚合物复合改性沥青性能。
例如，为了研究聚氨酯、橡胶类、石油树脂类改性剂对复合改性沥青性能的影响，需要分别选择三种
不同类型的改性剂进行研究。
根据材料模型分析结果，可以发现不同类型的聚氨
酯改性沥青都存在共同特征，因此需要确定其共同特征后再进行研究。
例如，橡
胶类和石油树脂类改性剂可以将聚氨酯改性沥青与橡胶类、石油树脂类改性剂进
行协同效应研究；橡胶类改性剂和石油树脂类改性剂可以将聚氨酯改性沥青与橡
胶类进行协同效应研究；橡胶类改性剂和石油树脂类改性剂可以将聚氨酯改性沥
青与橡胶类进行协同效应研究。
因此，需要确定不同类型的偶联剂、高分子聚合物、橡胶类、石油树脂等改性剂与聚氨酯的协同效应【5】。
四、结果与分析
通过以上分析，聚氨酯改性沥青的综合性能指标均得到了有效改善，主要表
现在：（1）软化点从120℃提高至130℃，粘度从6300Pa·s提高至6600Pa·s，粘度指数从5.76提高至7.08;（2）低温延度从25.8cm提高至51.3cm，低温延
度得到明显改善；（3）高温抗车辙能力得到明显增强；（4）软化点、粘度和粘
度指数随着聚氨酯掺量的增加而增加，软化点上升幅度大于粘度和粘度指数的变
化幅度，这与聚氨酯改性沥青的高温性能及改性机理有关；（5）聚氨酯改性沥
青的储存稳定性优于SBS改性沥青。
其中，PBAT含量为30%时，聚氨酯改性沥青
储存稳定性最好，且PBAT含量越高，其储存稳定性越好；（6）耐老化性能方面：随着PBAT含量的增加，聚氨酯改性沥青耐老化性能逐渐增加。
当PBAT含量为50%时，聚氨酯改性沥青耐老化性能最佳。
实际上发现，随着PBAT含量增加，聚氨
酯改性沥青的各项指标都呈增长趋势。
在一定范围内（如10%～30%），随着
PBAT含量的增加，各项指标均呈增长趋势。
五、结语
通过对比，聚氨酯改性沥青的高温稳定性和低温抗裂性都得到了显著提高，而随着聚氨酯掺量的增加，软化点上升，延度下降。
这主要是由于聚氨酯改性沥青中沥青含量较高，且含有较多的异氰酸酯基团。
将聚氨酯加入沥青中进行改性后，制备的沥青样品的软化点、针入度均有提高，延度显著增加。
与其他类型改性沥青相比，聚氨酯改性沥青具有较好的环保性能和低成本优势，是一种极具发展潜力的沥青改性剂。
参考文献
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