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近年来,纳米粘土逐渐成为改性沥青研究热点。纳米粘土具有独特的层状结构,且原料易得、价格低廉,用于改性沥青可大幅提升沥青的物理性能和抗老化性能。纳米粘土物理改性沥青一般是通过高速剪切使其分散于沥青中,但其在储存、运输和应用中容易发生改性剂团聚,从而影响其路用性能。而化学改性剂则可以较好地解决以上问题。本文采用具有活性-NCO基团的三种二异氰酸酯(如:异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)等)对纳米粘土(包括无机蒙脱土(Na-MMT)、有机蒙脱土(OMMT)和膨胀蛭石(EVMT)等)进行有机改性。并将改性后的纳米粘土作为化学改性剂,采用熔融共混法制备得到二异氰酸酯/纳米粘土改性沥青材料。考察了二异氰酸酯种类和反应温度对改性纳米粘土的影响,采用FT-IR、XRD、SEM和TG对改性纳米粘土进行了表征,结果表明:对于改性Na-MMT,IPDI改性效果最佳,适宜的反应温度为85℃,此条件下,IPDI一端的-NCO与层间-OH反应而保留另一端-NCO,得到的IPDI-HMMT-85的层间距由1.51 nm增至1.95 nm;对于改性OMMT,HMDI改性效果最佳,适宜反应温度为80℃,制备得到HMDI-OMMT-80,片层上接枝有-NCO,层间距由2.08 nm增至2.42 nm;对于改性EVMT,HMDI改性效果最佳,适宜反应温度为80℃,制备得到的HMDI-EVMT-80并未接枝上-NCO,层间距由1.00 nm增至1.48 nm。进一步通过FT-IR、XRD、软化点、针入度、离析实验、UV老化试验和TG等对二异氰酸酯/纳米粘土改性沥青材料的结构和性能进行了研究,结果表明:接枝上-NCO的IPDI-HMMT-85和HMDI-OMMT-80能与沥青分子中的羟基反应生成氨基甲酸酯,实现对沥青的化学改性,形成剥离型结构,而HMDI-EVMT-80则与沥青物理共混,形成插层型结构。研究改性沥青性能发现化学改性沥青优于物理改性沥青。IPDI-HMMT-85、HMDI-OMMT-80和HMDI-EVMT-80改性沥青的离析软化点差值均小于2.2℃,储存稳定性优异;软化点最高可达62.2℃,UV老化后的质量改变率、软化点增量和残留针入度比的变化趋势均缓于未改性纳米粘土改性沥青,物理性能和UV老化性能大幅改善;起始分解温度分别由基质沥青的354℃提升至363℃、374℃和360℃,热稳定性显著提升。可见,改性纳米粘土对于沥青性能的提升明显优于未改性纳米粘土。