基于物化空间交联结构的SBS‒PRM复合改性沥青

基于SBS改性剂和聚氨酯前驱体化学改性剂(polyurethane⁃precursor chemical modifier,PRM)潜在的物理化学空间交联特性,制备了SBS‒PRM复合改性沥青。通过三大指标(针入度、软化点、延度)、动力黏度明确复合改性沥青的高黏特征;采用频率扫描试验、多应力蠕变恢复试验、线性振幅扫描试验以及弯曲梁流变试验研究了改性沥青的流变特性;利用傅里叶变换红外光谱、原子力显微镜和荧光显微镜解释了SBS‒PRM物理化学复合改性机理;最后验证了沥青混合料性能。结果表明,PRM通过化学反应改变了沥青分子结构并提升SBS与沥青的相容性,形成了空间交联结构增强沥青的黏度、抵抗高温永久变形、低温开裂和疲劳破坏的性能;利用SBS‒PRM复合改性沥青制备的SMA‒13混合料具有良好的高温抗车辙、低温抗裂、抗水损性能。

聚氨酯前驱体基化学改性沥青及其改性机理

环保耐久材料的研究与应用对实现道路工程可持续发展具有重大的意义,采用以异氰酸酯为活性官能团的聚氨酯前驱体基反应型改性剂(PRM)制备改性沥青在环境保护和性能提升方面展现出了显著价值。采用"微观-介观-宏观"的跨尺度表征方法,对PRM改性机制进行了详细分析。通过与SBS改性沥青进行对照,评价了PRM改性沥青的流变学性能和抗热氧老化性能,明确了PRM改性沥青混合料的路用性能。研究结果表明:PRM改性过程存在明显化学变化,依托于改性过程中生成的氨基甲酸酯和脲等官能团,能够在沥青内部建立基于沥青质组分的共价交联网络结构。这一过程不仅促使沥青组分发生选择性聚集和沥青质重新构型,同时增大了沥青的表面自由能,从而获得更加稳定的内部结构。PRM改性沥青较基质沥青温度敏感性有所降低,展现出了良好的抵抗高温永久变形、抵抗疲劳破坏、抵抗低温开裂和抵抗热氧老化的能力。与SBS改性沥青相比,PRM在提升沥青高温性能、抗疲劳性能和抗热氧老化性能方面具有明显优势,并有望将改性沥青生产温度降低至140℃~150℃。结合沥青混合料路用性能测试结果,2.5%改性剂掺量PRM改性沥青混合料展现了与4%改性剂掺量SBS改性沥青混合料相当的低温性能、更好的高温性能和水稳定性能,PRM在提升沥青混合料路用性能方面具有显著优势。