石墨烯氧化物与聚氨酯复合改性沥青技术助力道路性能提升

现代科技为沥青道路铺设带来全新突破。来自华北水利水电大学与合作单位的研究团队近期发表了一篇论文，详细探讨了石墨烯氧化物（GO）与聚氨酯（PU）复合改性技术对沥青材料性能的提升。这项研究结合了高科技材料的化学与物理特性，为沥青道路的高低温稳定性和抗老化性能提供了创新性解决方案。

研究背景：道路材料新需求

随着中国高速公路总里程突破600万公里，传统沥青材料的性能已经难以满足道路使用需求。SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）作为目前常见的改性剂，虽有较好的高低温稳定性，但也存在聚合物分层和老化问题。为克服这些技术瓶颈，研究团队选择石墨烯氧化物和聚氨酯作为复合改性剂，通过化学和物理手段实现对沥青材料的改性。

技术亮点：石墨烯与聚氨酯的协同作用

研究表明，GO与PU的复合改性能够显著提升沥青的高低温性能和抗老化能力。主要成果包括：

1.       抗老化性能提升：复合改性沥青的残留针入度提高了14.4%，延伸性保留率提高45%，软化点增幅降低3.1℃，表现出优异的抗老化性能。

2.       高温稳定性增强：在46℃到82℃范围内，复合改性沥青的复合模量显著提升，其车辙稳定性较传统PU改性沥青提高28.9%，有效抵抗高温变形。

3.       低温抗裂性能优化：在-12℃至-24℃范围内，复合改性沥青的低温弯曲强度和柔性大幅改善，其低温模量降低31.2%，展现出更好的抗裂性能。

4.       耐疲劳性增强：相比PU改性沥青，复合改性沥青的疲劳寿命提高了21.3%。

实验过程：系统性测试与优化

研究团队采用高剪切设备制备GO/PU复合改性沥青，优化了石墨烯与聚氨酯的掺量、剪切时间和温度等参数。通过正交实验，确定了最佳配方：GO含量0.06%，PU含量12%，剪切时间60分钟，剪切温度155℃。

随后，团队开展了一系列性能测试，包括动态剪切流变测试、低温弯曲流变测试、多应力恢复蠕变测试等，全面评估了复合改性沥青的力学性能和道路性能。

未来展望：环保与高性能兼顾

研究结果显示，GO/PU复合改性技术不仅提高了沥青的性能，还兼具环保优势。石墨烯氧化物的独特物理结构和聚氨酯的化学反应性相结合，形成稳定的网络结构，有效解决了传统PU改性沥青的分层问题。团队成员表示，该技术未来有望广泛应用于高性能道路建设，助力绿色低碳发展。

通过这项开创性的研究，中国道路建设科技正向着更高效、更环保的方向迈进。

研究团队与来源

本研究由华北水利水电大学土木与交通工程学院主导，联合河南省交通工程固废资源化利用技术创新中心等单位共同完成。研究成果已发表于《科学报告》，并获得多项技术指标的验证。