柴玉婷

（宁夏公路勘察设计院有限责任公司， 宁夏 银川 750011）

聚合物改性沥青由于具有良好的高低温性能，尤其是其混合料抗车辙能力较好，被普遍应用于公路工程。但是，聚合物改性沥青又存在着热储存稳定性差，在存储和使用过程中易发生降解或离析等不足。而纳米材料改性沥青以独特的纳米效应改善沥青的各项性能，如高温稳定性、低温抗裂性、抗疲劳性、摩擦性能（防滑性能）、抗老化性等。研究人员便考虑将纳米材料和聚合物结合来改善沥青的性能。因此，纳米粒子／聚合物改性沥青便成为沥青材料研究的热点和前沿，它正在成为交通材料研究和应用的新的经济增长点。本文将对纳米粒子／聚合物改性沥青的研究状况和进展进行综述，同时总结规律，归纳出纳米粒子／聚合物改性沥青的基本制备方法，并对这一领域的研究前景进行深刻展望。

1 纳米粒子／聚合物改性沥青研究现状

纳米粒子／聚合物改性沥青是在聚合物改性沥青的基础上，通过进一步加入无机纳米颗粒，其目的在于进一步提高聚合物改性沥青各项指标。常用的聚合物有 SBS、SBR、PE 等。常用的纳米改性材料有纳米ZnO、纳米TiO2、纳米CaCO3、纳米Fe3O4、纳米SiO2、纳米硅酸盐、碳纳米管等材料。

1.1 纳米ZnO/聚合物复合改性沥青

肖鹏［1］等人研究表明纳米ZnO/SBS改性沥青可以充分发挥纳米ZnO比表面积大，表面自由能大和分散效果好等特点，使SBS在沥青中分散更均匀，改性沥青的宏观综合性能也得到了大幅度的提高。杨晨光［2］等采用搅拌和高速剪切法制得的纳米ZnO/橡胶粉改性沥青可以很好发挥纳米ZnO的特点，改善橡胶粉在沥青中的分散效果,从而明显的改善了改性沥青的各项性能(特别是高低温性能)。

1.2 纳米 SiO2/聚合物复合改性沥青

孔德胜［3］等研究结果表明纳米SiO2/POE显著提高了基质沥青的软化点、粘度和延度，降低了针入度。SiO2/POE复合改性沥青混合料具有优良的抗车辙能力、低温抗裂、耐疲劳及水稳定等性能。王迪［4］等指出，纳米SiO2/POE复合改性沥青可以充分发挥纳米颗粒和POE两种材料优良的改性效果，大幅提升道路石油沥青的高低温和耐老化等路用性能。

1.3 纳米CaCO3 /聚合物复合改性沥青

赵宝俊［5］等研究结果表明，纳米CaCO3/SBR复合改性沥青具有良好的高温性能和低温性能，加入纳米CaCO3有效改善了SBR在基质沥青中的分散效果，提高了SBR与沥青界面相的结合能力。孙培［6］等研究表明纳米CaCO3/SBR复合改性沥能明显改善沥青的软化点、当量软化点、粘度、抗车辙因子等性能；CaCO3/SBR复合改性沥青混合料的动稳定度、流变次数Fn、流变时间Ft等也得到了明显的提高。

1.4 纳米TiO2 /SBS复合改性沥青

叶超［7］等人研制得到的 TiO2/SBS复合改性沥青高温性能较好，且纳米 TiO2复合改性沥青混合料的抗车辙因子变大，疲劳因子变化很小。陈正伟［8］等人发现复合改性沥青与基质沥青相比具有很强的高温抗车辙能力，在温度达到88℃时仍能满足规范的要求,低温性能有明显提高，抗老化性能也有显著提高。

1.5 碳纳米管/SBS复合改性沥青

肖学良［9］等表示，碳管可以提高SBS改性沥青的软化点、黏度,提升高温流变性能和抗紫外老化性能，而对延度和低温蠕变性能基本无影响。张晓航［10］发现碳纳米管/橡胶对沥青的针入度、软化点、黏度改善效果明显；碳纳米管/橡胶改性沥青的抗车辙因子更高，相位角更小，在剪切荷载作用下具备更多的弹性成分；碳纳米管/橡胶对沥青高温性能的提升更为显著。

1.6 纳米层状硅酸盐／SBS复合改性沥青

唐新德［11］等人研究结果显示，在沥青中加人纳米蒙脱土／SBS复合材料不但明显改善沥青的韧性、强度与热稳定性，而且保持了沥青刚性和强度。郭乃胜［12］研究结果表明，添加NOMMT既增强SBS改性沥青的高温稳定性和低温抗裂性，也显著提高其抗老化性能。

1.7 纳米硫/SBS复合改性沥青

李宇轩［13］等发现纳米硫能改善 SBS改性沥青的高温性能，当纳米硫掺量为0.1%时，线型SBS改性沥青软化点可提高13.1%，星型SBS改性沥青软化点可提高23.4%；纳米硫/SBS复合改性沥青的拌和温度和压实温度较普通SBS改性沥青提高5℃-10℃。

2 纳米粒子/聚合物改性沥青的制备

目前改性沥青的改性方法有很多，如母体法、剪切法、溶剂法等。文献中常见的纳米粒子/聚合物改性沥青的制备方法是采用先机械搅拌再高速剪切的方法进行改性沥青的制备。具体为，首先将基质沥青加热150 ℃左右，加入适量的聚合物改性剂溶胀一定时间，使其充分溶胀；然后在一定的剪切速率下下高速剪切一定时间，接着加入纳米颗粒剪切一定时间；最后在150-170℃条件下发育1-2h即得到目标纳米粒子/聚合物改性沥青。不同的聚合物和纳米粒子具体操作过程中有差异。

3 纳米粒子／聚合物改性沥青的研究展望

进一步系统探究纳米材料与聚合物改性沥青的方法和反应机理，以求提升沥青及沥青混合料的性能。深入开展纳米材料／高分子复合改性沥青的工程应用性研究，以提高复合沥青的路用性能。