微胶囊在沥青中的适应性及其对流动性与自修复性能的增强机制研究

针对沥青路面微裂纹自修复能力不足的问题，研究人员通过优化尿素-甲醛树脂微胶囊制备工艺，获得高核芯含量（84.25%）、适宜粒径（51.41μm）的微胶囊，其热分解温度（230°C）和硬度（0.26 GPa）满足施工要求。通过频率扫描和多重间歇加载试验，证实微胶囊能降低沥青自修复阈值温度，最优掺量下（1wt%）显著提升自修复效率，为自修复路面材料设计提供新思路。

　　

沥青路面在车辆荷载与环境因素长期耦合作用下，不可避免地会产生微裂纹并逐渐扩展为宏观裂缝，严重影响道路服役寿命。尽管沥青本身具备一定自修复能力，但在低温或老化条件下这种能力显著下降。当前，诱导加热、纳米材料添加等技术虽能提升修复效果，但存在能耗高、成本大等问题。相比之下，微胶囊技术通过封装再生剂实现"主动修复"，成为更具潜力的解决方案。然而，微胶囊在沥青中的适应性、粒径优化及其对材料流变特性的影响机制尚不明确，亟需系统性研究。

针对上述问题，重庆交通大学的研究团队在《Journal of Industrial and Engineering Chemistry》发表论文，通过优化微胶囊制备工艺，结合流变学测试和新型加载试验设计，系统研究了微胶囊对沥青流动性和自修复性能的增强机制。研究采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析微胶囊化学结构，通过热重分析（TGA）和纳米压痕测试表征热稳定性与机械性能，利用动态剪切流变仪（DSR）开展频率扫描和多重间歇加载试验，模拟实际交通荷载条件评估自修复效率。

材料与结构表征
研究以尿素-甲醛树脂（UF）为壳材、葵花籽油为核材制备微胶囊。FT-IR分析证实微胶囊成功封装核材，特征峰显示壳材与核材无化学反应。优化乳化速率至1000 r/min时，获得粒径51.41μm、核芯含量84.25%的微胶囊，其热分解温度达230°C，硬度0.26 GPa，满足沥青混合料施工（通常<180°C）和服役要求。

微胶囊-沥青相容性
扫描电镜显示微胶囊在沥青中保持球形且分散均匀，无破裂或团聚。流变测试表明，破裂的微胶囊释放核材可提高沥青流动指数，使自修复阈值温度降低约5°C，显著促进低温下的裂纹愈合。

自修复性能评估
传统单次间歇加载试验显示0.7wt%掺量时修复效率最高，而创新的多重间歇加载试验（模拟实际交通的连续荷载-间歇循环）表明1wt%掺量效果最优。后者更真实反映微胶囊在动态荷载下的持续修复能力，修复效率比空白组提升40%以上。

该研究不仅明确了适用于沥青的微胶囊关键参数（粒径50-60μm、核芯含量>80%），还建立了量化微胶囊增强自修复效果的新方法。多重间歇加载试验的提出，弥补了传统评估方法与实际工况的差距。研究成果为自修复沥青路面材料的设计提供了理论依据和技术支撑，对延长道路寿命、降低维护成本具有重要意义。值得注意的是，微胶囊对沥青低温性能的影响仍需进一步研究，且大规模施工中的微胶囊分散均匀性控制是未来工程应用的挑战。