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  瀝青路面受交通荷載增加和苛刻氣候條件等影響，服務(wù)質(zhì)量和使用壽命受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。為了滿足現(xiàn)代交通的需求，聚合物改性瀝青是提高瀝青路面性能的最有效的方法之一。聚乙烯因其價(jià)格低廉、性能優(yōu)異而被選為瀝青改性劑。在瀝青中引入聚乙烯可以提高瀝青抗永久變形和疲勞的能力。然而，聚乙烯改性瀝青儲存穩(wěn)定性差，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。具有良好儲存穩(wěn)定性的聚乙烯改性瀝青的制備仍然具有挑戰(zhàn)性。

  長安大學(xué)顏錄科教授和中科院化學(xué)所李化毅副研究員合作，設(shè)計(jì)了一種通過在聚乙烯鏈末端添加官能團(tuán)來提高聚乙烯改性瀝青儲存穩(wěn)定性的策略。本文合成了一種低分子量端氨基聚乙烯（NPE），并將其用于改性瀝青（圖1）。端氨基聚乙烯分子上的極性基團(tuán)可與瀝青中酸性物質(zhì)反應(yīng)，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。且添加相同質(zhì)量的改性劑，由于端氨基聚乙烯的分子量較小，NPE改性瀝青中氨基的占比較高，從而使其具有優(yōu)異的貯存穩(wěn)定性。具體而言，添加3 wt%和5 wt% NPE的改性瀝青，頂部與底部軟化點(diǎn)之差分別低至1.1°C和0.4°C（表1）。

圖1. 端氨基聚乙烯改性瀝青示意圖。

  端氨基聚乙烯的加入降低了基質(zhì)瀝青的針入度（圖2A），提高了低溫延展性（圖2B），表明NPE改善了基質(zhì)瀝青的低溫性能與硬度。通過動態(tài)剪切流變儀和應(yīng)力蠕變恢復(fù)測試說明了NPE的加入對基質(zhì)瀝青流變性的改善（圖2C,D,E），瀝青的剛度，彈性以及抗車轍性能得到提高。熒光顯微鏡圖像證實(shí)了NPE在瀝青中均勻分散（圖2F）。他們的工作表明，降低PE分子量同時(shí)加入極性集團(tuán)的策略成功地提高了PE改性瀝青的儲存穩(wěn)定性同時(shí)兼具良好的路面性能。這項(xiàng)工作將為PE在瀝青中的儲存穩(wěn)定性提供進(jìn)一步的指導(dǎo)。

表1. 改性瀝青頂部與底部軟化點(diǎn)差

圖2.（A）瀝青針入度，（B）瀝青延度，（C）瀝青復(fù)合模量（D）瀝青相位角，（E）瀝青不可恢復(fù)蠕變?nèi)崃�，（F）瀝青熒光顯微鏡圖

  該工作以“Facile synthesis of polyethylene-modified asphalt by chain end-functionalization”為題發(fā)表在Composites Communications上。長安大學(xué)研究生李孟茹為第一作者，顏錄科教授、叢培良教授和中科院化學(xué)所李化毅副研究員為共同通訊作者。該研究工作得到長安大學(xué)中央高校項(xiàng)目和陜西省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目的支持。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.coco.2022.101088