1、多聚磷酸改性劑的制備與生產(chǎn) 

      針對(duì)傳統(tǒng)聚合物改性瀝青主要采用物理共混方式實(shí)現(xiàn)改性劑與瀝青共融，未發(fā)生明顯化學(xué)反應(yīng)，存在改性劑摻量大、制備工藝復(fù)雜、熱貯穩(wěn)定性差等弊端，以化學(xué)改性作為研究思路，采用多聚磷酸(Polyphosphoric Acid，PPA）對(duì)瀝青進(jìn)行改性已引起諸多研究人員的關(guān)注。PPA是一種含有磷酸根的有機(jī)短鏈低聚物，常溫狀態(tài)下為無(wú)色透明黏稠狀液體，具有腐蝕性，通常采用H₃PO₄加熱脫水縮合制備而成。商用PPA通常是不同低聚物的混合體，同時(shí)包含磷酸（H₃PO₄）、焦磷酸（H₄P₂O₇）、三磷酸（H₅P₃O₁₀）等低聚物，依據(jù)磷酸含量的百分比被劃分為105％、110％、115％等多個(gè)等級(jí)。不同磷酸含量的PPA中的磷酸鏈重復(fù)單元數(shù)目不同，通常使用越高等級(jí)PPA制備的改性瀝青黏度越大。 

2、多聚磷酸改性瀝青性能 

      利用PPA對(duì)瀝青進(jìn)行化學(xué)改性，最初始于20世紀(jì)70年代，并于90年代在美國(guó)率先被應(yīng)用至實(shí)際工程之中。PPA改性瀝青因其突出的改性效果得到更為廣泛的關(guān)注，并陸續(xù)有海內(nèi)外學(xué)者對(duì)其膠漿及混合料的力學(xué)性能和使用性能開展了大量研究。中國(guó)研究成果的大量出現(xiàn)始于本世紀(jì)初期，基于常規(guī)評(píng)價(jià)指標(biāo)與Superpave性能評(píng)價(jià)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果，PPA改性后瀝青及其混合料的高溫性能、抗老化性能以及儲(chǔ)存穩(wěn)定性等得到顯著改善，但其低溫性能尚未能獲得一致性結(jié)論。就低溫延度（5℃和10℃）這一基礎(chǔ)物理性能而言，PPA的加入致使延度產(chǎn)生顯著降低。付力強(qiáng)等開展的直接拉伸試驗(yàn)結(jié)果表明，采用PPA改性后，瀝青膠結(jié)料低溫性能得到了提升。曹衛(wèi)東等開展的低溫小梁彎曲蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果表明，PPA改性后瀝青的低溫性能略有下降。董剛開展的測(cè)力延度試驗(yàn)結(jié)果表明，較低摻量PPA對(duì)瀝青低溫性能的影響程度較小；高摻量PPA改性瀝青韌性比出現(xiàn)明顯降低，低溫性能變差。Kodrat等開展的低溫條件下雙邊缺口拉伸試驗(yàn)結(jié)果表明，PPA對(duì)脆性斷裂性能的影響不顯著；但進(jìn)一步考察室溫條件下的斷裂性能發(fā)現(xiàn)，盡管PPA改性瀝青相對(duì)基質(zhì)瀝青的斷裂基本功增加，但屈服應(yīng)力的增速變大，這一結(jié)果可能會(huì)對(duì)材料的長(zhǎng)期疲勞性能產(chǎn)生負(fù)面影響。Baldino等采用動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀對(duì)PPA改性瀝青的低溫流變性能進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示PPA能夠降低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（T_g）。上述研究結(jié)果顯示出了PPA改性瀝青低溫性能的復(fù)雜性，強(qiáng)調(diào)了PPA改性瀝青的低溫評(píng)價(jià)指標(biāo)及其適用性有待做進(jìn)一步的明確。

3、多聚磷酸改性瀝青混合料性能

 就PPA改性瀝青混合料性能而言，PPA的加入致使混合料高溫性能獲得明顯改善，但低溫性能和水穩(wěn)定性能產(chǎn)生了明顯劣化。劉紅瑛等對(duì)PPA改性瀝青及其混合料低溫性能評(píng)價(jià)指標(biāo)的合理性進(jìn)行了分析，指出PPA改性瀝青混合料的凍斷溫度高于基質(zhì)瀝青。曹曉娟等采用半圓彎拉試驗(yàn)證明了PPA的摻入對(duì)混合料低溫性能有明顯負(fù)面影響。張銘銘對(duì)PPA混合料開展的低溫彎曲試驗(yàn)證明PPA會(huì)使混合料的破壞應(yīng)變降低。Zegeye等采用間接拉伸試驗(yàn)、半圓彎拉試驗(yàn)和圓盤拉伸試驗(yàn)分析了溫度、空隙率和長(zhǎng)期老化等對(duì)PPA改性瀝青混合料低溫?cái)嗔研阅艿挠绊懀Y(jié)果表明PPA改性瀝青混合物的抗裂性能低于SES改性瀝青混合料。針對(duì)這一狀況，后續(xù)有大批學(xué)者采用復(fù)配改性方案對(duì)其低溫性能進(jìn)行了改善。研究結(jié)果證明，結(jié)合了SBS,SBR和膠粉等聚合物的PPA復(fù)合改性瀝青低溫性能得到顯著提升，并已成為當(dāng)前PPA改性瀝青領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。不僅如此，PPA改性瀝青混合料在水穩(wěn)定性方面同樣存在不足，付力強(qiáng)、王欽勝等開展的凍融劈裂試驗(yàn)表明，PPA的加入降低了混合料的水穩(wěn)定性，但同時(shí)提出能夠采用消石灰、抗剝落劑等對(duì)其水穩(wěn)定性進(jìn)行有效改善。

4、多聚磷酸改性瀝青改性機(jī)理

       關(guān)于多聚磷酸改性瀝青機(jī)理，陸續(xù)有學(xué)者采用化學(xué)組分分析、熱分析、凝膠滲透色譜分析、原子力顯微鏡觀察以及分子模擬等手段開展了研究。目前主流觀點(diǎn)是認(rèn)為瀝青中活性基團(tuán)能夠與PPA發(fā)生成鹽和酯化反應(yīng)，促使瀝青組分在形式上、數(shù)量及分散狀態(tài)上發(fā)生轉(zhuǎn)變，從而幫助構(gòu)建內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，改善材料的彈性行為。但需要特別注意的是，PPA的改性作用取決于瀝青的化學(xué)成分和瀝青油源，PPA與不同基質(zhì)瀝青的適用性存在較大的差異，這很有可能會(huì)導(dǎo)致PPA改性瀝青之間呈現(xiàn)不同的力學(xué)行為，實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)性能之間亦有可能出現(xiàn)互相矛盾的結(jié)果。

5、多聚磷酸改性瀝青與傳統(tǒng)聚合物改性瀝青對(duì)比分析

       對(duì)比PPA改性瀝青與傳統(tǒng)SBS等聚合物改性瀝青可知，在改性工藝方面，傳統(tǒng)聚合物改性瀝青以高速剪切制備方法為主，以保證聚合物能夠獲得充分的細(xì)化、分散和溶脹，從而保證改性瀝青形成良好的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。PPA因其液體的形態(tài)在進(jìn)行改性瀝青的制備時(shí)可不必使用膠體磨等裝置，生產(chǎn)工藝相對(duì)傳統(tǒng)聚合物改性瀝青明顯簡(jiǎn)化，但是時(shí)間作為化學(xué)改性的關(guān)鍵影響因素，對(duì)PPA改性瀝青性能有著顯著影響。在改性機(jī)理層面，傳統(tǒng)聚合物改性瀝青以物理改性為主，制備過(guò)程中發(fā)生大分子的纏繞、交聯(lián)，從而使得瀝青材料的空間結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯變化。PPA改性瀝青以化學(xué)改性為主，PPA與瀝青分子產(chǎn)生分子層面的交聯(lián)，瀝青分子的主烴鏈長(zhǎng)度、芳烴縮合度以及取代芳烴結(jié)構(gòu)等也會(huì)產(chǎn)生變化，同時(shí)伴以新物質(zhì)的生成，從而促使改性瀝青稠度與硬度得以提升。復(fù)合改性瀝青因其多采用SBS，SBR和膠粉等聚合物和PPA復(fù)合制備而成，其改性機(jī)理和制備工藝更為復(fù)雜，改性瀝青性能的影響因素也相應(yīng)增多。

6、多聚磷酸改性瀝青技術(shù)發(fā)展展望
       總之，PPA因其良好的改性效果和較低的出產(chǎn)價(jià)格備受關(guān)注，PPA改性瀝青盡管展現(xiàn)出了優(yōu)異的高溫性能(抗老化性能以及儲(chǔ)存穩(wěn)定性，但用于瀝青改性的PPA質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)和使用方法尚不統(tǒng)一，PPA改性瀝青膠漿及其混合料的低溫性能和水穩(wěn)定性能仍存有不足，這些在一定程度上限制了PPA改性瀝青的推廣和應(yīng)用。盡管復(fù)合改性方案能夠有效規(guī)避上述問(wèn)題，并已成為當(dāng)前研究與應(yīng)用的主流。但是，復(fù)合改性方案在生產(chǎn)工藝(技術(shù)要求以及施工方法方面有其自身的特殊性，因此有必要對(duì)復(fù)合改性的制備工藝及技術(shù)性能做進(jìn)一步深入研究。與此同時(shí)，PPA改性瀝青的潛在改性與硬化機(jī)制仍有待進(jìn)一步的明確，PPA與基質(zhì)瀝青的適用性有待做更為深入的研究，PPA-基質(zhì)瀝青-聚合物之間的配伍關(guān)系有待做更詳細(xì)的闡釋，以期更好地指導(dǎo)PPA改性瀝青的制備與生產(chǎn)。

（文章來(lái)源：工程機(jī)械科技創(chuàng)新服務(wù)平臺(tái)）