柴玉婷

（寧夏公路勘察設(shè)計院有限責(zé)任公司， 寧夏 銀川 750011）

聚合物改性瀝青由于具有良好的高低溫性能，尤其是其混合料抗車轍能力較好，被普遍應(yīng)用于公路工程。但是，聚合物改性瀝青又存在著熱儲存穩(wěn)定性差，在存儲和使用過程中易發(fā)生降解或離析等不足。而納米材料改性瀝青以獨特的納米效應(yīng)改善瀝青的各項性能，如高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗疲勞性、摩擦性能（防滑性能）、抗老化性等。研究人員便考慮將納米材料和聚合物結(jié)合來改善瀝青的性能。因此，納米粒子／聚合物改性瀝青便成為瀝青材料研究的熱點和前沿，它正在成為交通材料研究和應(yīng)用的新的經(jīng)濟(jì)增長點。本文將對納米粒子／聚合物改性瀝青的研究狀況和進(jìn)展進(jìn)行綜述，同時總結(jié)規(guī)律，歸納出納米粒子／聚合物改性瀝青的基本制備方法，并對這一領(lǐng)域的研究前景進(jìn)行深刻展望。

1 納米粒子／聚合物改性瀝青研究現(xiàn)狀

納米粒子／聚合物改性瀝青是在聚合物改性瀝青的基礎(chǔ)上，通過進(jìn)一步加入無機納米顆粒，其目的在于進(jìn)一步提高聚合物改性瀝青各項指標(biāo)。常用的聚合物有 SBS、SBR、PE 等。常用的納米改性材料有納米ZnO、納米TiO2、納米CaCO3、納米Fe3O4、納米SiO2、納米硅酸鹽、碳納米管等材料。

1.1 納米ZnO/聚合物復(fù)合改性瀝青

肖鵬［1］等人研究表明納米ZnO/SBS改性瀝青可以充分發(fā)揮納米ZnO比表面積大，表面自由能大和分散效果好等特點，使SBS在瀝青中分散更均勻，改性瀝青的宏觀綜合性能也得到了大幅度的提高。楊晨光［2］等采用攪拌和高速剪切法制得的納米ZnO/橡膠粉改性瀝青可以很好發(fā)揮納米ZnO的特點，改善橡膠粉在瀝青中的分散效果,從而明顯的改善了改性瀝青的各項性能(特別是高低溫性能)。

1.2 納米 SiO2/聚合物復(fù)合改性瀝青

孔德勝［3］等研究結(jié)果表明納米SiO2/POE顯著提高了基質(zhì)瀝青的軟化點、粘度和延度，降低了針入度。SiO2/POE復(fù)合改性瀝青混合料具有優(yōu)良的抗車轍能力、低溫抗裂、耐疲勞及水穩(wěn)定等性能。王迪［4］等指出，納米SiO2/POE復(fù)合改性瀝青可以充分發(fā)揮納米顆粒和POE兩種材料優(yōu)良的改性效果，大幅提升道路石油瀝青的高低溫和耐老化等路用性能。

1.3 納米CaCO3 /聚合物復(fù)合改性瀝青

趙寶?。?］等研究結(jié)果表明，納米CaCO3/SBR復(fù)合改性瀝青具有良好的高溫性能和低溫性能，加入納米CaCO3有效改善了SBR在基質(zhì)瀝青中的分散效果，提高了SBR與瀝青界面相的結(jié)合能力。孫培［6］等研究表明納米CaCO3/SBR復(fù)合改性瀝能明顯改善瀝青的軟化點、當(dāng)量軟化點、粘度、抗車轍因子等性能；CaCO3/SBR復(fù)合改性瀝青混合料的動穩(wěn)定度、流變次數(shù)Fn、流變時間Ft等也得到了明顯的提高。

1.4 納米TiO2 /SBS復(fù)合改性瀝青

葉超［7］等人研制得到的 TiO2/SBS復(fù)合改性瀝青高溫性能較好，且納米 TiO2復(fù)合改性瀝青混合料的抗車轍因子變大，疲勞因子變化很小。陳正偉［8］等人發(fā)現(xiàn)復(fù)合改性瀝青與基質(zhì)瀝青相比具有很強的高溫抗車轍能力，在溫度達(dá)到88℃時仍能滿足規(guī)范的要求,低溫性能有明顯提高，抗老化性能也有顯著提高。

1.5 碳納米管/SBS復(fù)合改性瀝青

肖學(xué)良［9］等表示，碳管可以提高SBS改性瀝青的軟化點、黏度,提升高溫流變性能和抗紫外老化性能，而對延度和低溫蠕變性能基本無影響。張曉航［10］發(fā)現(xiàn)碳納米管/橡膠對瀝青的針入度、軟化點、黏度改善效果明顯；碳納米管/橡膠改性瀝青的抗車轍因子更高，相位角更小，在剪切荷載作用下具備更多的彈性成分；碳納米管/橡膠對瀝青高溫性能的提升更為顯著。

1.6 納米層狀硅酸鹽／SBS復(fù)合改性瀝青

唐新德［11］等人研究結(jié)果顯示，在瀝青中加人納米蒙脫土／SBS復(fù)合材料不但明顯改善瀝青的韌性、強度與熱穩(wěn)定性，而且保持了瀝青剛性和強度。郭乃勝［12］研究結(jié)果表明，添加NOMMT既增強SBS改性瀝青的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性，也顯著提高其抗老化性能。

1.7 納米硫/SBS復(fù)合改性瀝青

李宇軒［13］等發(fā)現(xiàn)納米硫能改善 SBS改性瀝青的高溫性能，當(dāng)納米硫摻量為0.1%時，線型SBS改性瀝青軟化點可提高13.1%，星型SBS改性瀝青軟化點可提高23.4%；納米硫/SBS復(fù)合改性瀝青的拌和溫度和壓實溫度較普通SBS改性瀝青提高5℃-10℃。

2 納米粒子/聚合物改性瀝青的制備

目前改性瀝青的改性方法有很多，如母體法、剪切法、溶劑法等。文獻(xiàn)中常見的納米粒子/聚合物改性瀝青的制備方法是采用先機械攪拌再高速剪切的方法進(jìn)行改性瀝青的制備。具體為，首先將基質(zhì)瀝青加熱150 ℃左右，加入適量的聚合物改性劑溶脹一定時間，使其充分溶脹；然后在一定的剪切速率下下高速剪切一定時間，接著加入納米顆粒剪切一定時間；最后在150-170℃條件下發(fā)育1-2h即得到目標(biāo)納米粒子/聚合物改性瀝青。不同的聚合物和納米粒子具體操作過程中有差異。

3 納米粒子／聚合物改性瀝青的研究展望

進(jìn)一步系統(tǒng)探究納米材料與聚合物改性瀝青的方法和反應(yīng)機理，以求提升瀝青及瀝青混合料的性能。深入開展納米材料／高分子復(fù)合改性瀝青的工程應(yīng)用性研究，以提高復(fù)合瀝青的路用性能。