《Journal of Cleaner Production》：Innovative valorization of low molecular weight lignin/SBS composite modifier for sustainable pavement construction: Antioxidant and rheological evolution during long-term aging
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•强调了低分子量木质素在延缓聚合物改性沥青老化方面的潜力。•展示了低分子量木质素/SBS复合改性剂的抗氧化能力。•涵盖了低分子量木质素熔融聚合物用于沥青改性的流变学特性。•建立了精确的流变回归模型，用于评估改性沥青的老化程度。引言得益于其卓越的粘结性和防水性能，沥青已成为高等
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强调了低分子量木质素在延缓聚合物改性沥青老化方面的潜力。
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展示了低分子量木质素/SBS复合改性剂的抗氧化能力。
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涵盖了低分子量木质素熔融聚合物用于沥青改性的流变学特性。
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建立了精确的流变回归模型，用于评估改性沥青的老化程度。
引言
得益于其卓越的粘结性和防水性能，沥青已成为高等级路面工程中最广泛使用的粘结材料，并在现代交通基础设施中占据核心地位（Bruneau等，2023）。然而，全球高等级路面普遍面临着交通基础设施老化这一共同挑战（Jahangiri等，2025）。在这一阶段，路面中的沥青粘结材料受到热氧老化、交通荷载和气候变化等因素的影响，导致萜烯组分分子极性增大和芳构化程度提高，从而破坏沥青胶体体系的化学稳定性，使其在服役过程中易于产生开裂（Madeira等，2021、2022）。鉴于此，开发聚合物改性沥青粘结材料是应对上述问题的关键措施之一，因为聚合物可以有效提升沥青路面的性能和抗老化能力（Chowdhury等，2026；Gurjar等，2025）。
在已用于沥青改性的众多聚合物中，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）三嵌段共聚物因其能够抑制沥青老化并平衡高低温性能而受到广泛关注（Malinowski，2026；Pipintakos等，2025）。据报告，这些性能改善归因于SBS聚合物在吸收基质沥青轻质组分后发生溶胀，从而形成稳定的网络结构（Zhu等，2025）。尽管实验室研究强调了SBS改性沥青粘结剂（SMB）中网络交联结构的稳定性，但老化会导致SBS聚合物降解和粘结材料氧化，进而造成沥青路面性能劣化（Xing等，2020）。因此，众多研究致力于防止SMB老化，甚至对老化SMB进行再生（Han等，2022；Niu等，2026）。然而，老化SMB的再生涉及沥青胶体体系的恢复和三维交联网络的重建，这使得常规再生剂难以达到预期效果。此外，从工程应用的角度来看，使用抗氧化剂延缓SMB老化并延长其服役时间，待达到服务极限后再进行再生，可能是一种更为经济环保的策略（Zhu等，2025）。
在此背景下，全球抗氧化剂研究联盟对常见抗氧化剂的效能开展了一系列研究。结果表明，针叶木质素降低了沥青中羰基的含量。此外，这些研究指出，目前该领域的认知仍然有限，亟需进一步针对木质素抗氧化剂开展流变学和化学力学方面的研究（Adwani等，2023；Hu等，2026）。除此之外，鉴于母木质素对沥青抗老化性能的改善有限，一些研究提出对木质素进行改性以实现增值应用（Sun等，2025；Wang等，2026）。然而，需要注意的是，由于其高分子量、高分散性和杂质组分，其固有的抗氧化潜力尚未得到充分发掘。特别是研究发现，木质素的抗氧化能力在不同分子量组分间存在显著差异，低分子量（LMW）组分相比高分子量组分表现出更好的抗氧化潜力（Tagami等，2019）。因此，有必要对木质素的低分子量组分进行分级提取，这将拓展木质素抗氧化剂的应用范围。
回到路面工程领域，一些研究人员认识到不同木质素组分会影响其在沥青中的抗氧化性能（Li等，2023）。例如，Li等（2025b）通过调整乙醇与水的比例将木质素磺酸钠分为五个组分（F1-F5）用于沥青改性。结果表明，F4组分与沥青的相容性更好，且老化后流变参数的变化最小。在此基础上，Zhou等（2025）评估了负载层状双氢氧化物（LDHs）不同组分的抗氧化性能，发现F4组分改善了LDHs在沥青中的分散性，实现了协同抗老化效果。虽然该方法提高了木质素的纯度并增强了其与LDHs的协同效应，但乙醇/水分级纯化工艺难以直接分离出抗氧化性能更优的组分，且其与其他改性剂的相容性仍有待研究。针对路面研究中遇到的这些问题，木质素增值利用的一个关键方面是获得抗氧化能力最优的组分并增强其与其他材料的相容性，特别是与聚合物复合材料（Wu等，2024）。这一点至关重要，因为它决定了木质素抗氧化能力在复合体系中的有效性。
为增强木质素与聚合物之间的相容性以及复合体系的抗氧化性能，双螺杆挤出技术和低分子量组分分级可能是最具前景的途径（Xia等，2026；Yan等，2024；Zhang等，2024b）。一方面，双螺杆技术加工时间短且降解风险低；另一方面，使用有机溶剂被认为是一种更环保的木质素分级方法（Sadeghifar和Ragauskas，2020）。尽管关于木质素及其聚合物衍生物的研究是一个动态发展的领域，但在这些复合材料用于沥青改性方面仍存在研究空白（Kemefa等，2026）。
基于上述前提，本研究系统研究了来源于两种来源的低分子量木质素在沥青路面中作为复合改性剂的应用。整体研究涵盖三个层面：木质素、复合改性剂和改性粘结材料。具体而言，首先采用凝胶渗透色谱（GPC）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）验证低分子量木质素的分级效果。结合DPPH试验和Folin-Ciocalteu（FC）法，确定抗氧化能力的提升程度。随后，利用扫描电子显微镜（SEM）和氧化诱导时间（OIT）表征木质素在SBS基体中的分散状态及其抗氧化能力。最后，基于不同老化阶段的流变性能评估抗老化性能，并利用主成分分析（PCA）建立改性粘结材料老化程度分析的回归模型。总体而言，本研究旨在通过多尺度研究为延长路面使用寿命提供可持续途径。
章节摘要
材料
本研究采用未老化的70#沥青（60/80号针入度）作为改性沥青生产的原液沥青。SBS聚合物改性剂（YH-791 E）购自中国石化湖南石化有限公司。所用木质素样品通过针叶工艺分别从Eucalyptus platyphylla（硬木木质素，HKL）和Pinus massoniana Lamb（软木木质素，SKL）中提取，灰分含量分别为1.4%和5.4%，由临邑飞森生物质材料有限公司提供。详细
分子量表征
图3(a和b)分别展示了各木质素的分子量分布和数据结果。从图3(a)的色谱图可以清楚地观察到，通过乙酸乙酯提取获得的木质素GPC曲线向低分子量方向移动，分子量分布更窄。具体而言，LHK和LSK的重均分子量分别为1036 g/mol和1575 g/mol，相比
结论与建议
本研究开发并验证了木质素/SBS复合改性剂，为可持续发展框架下生物聚合物改性沥青路面提供了一条切实可行的途径。在所研究的针叶木质素中，使用有机溶剂乙酸乙酯进行分级提取可显著降低木质素的分子量和多分散性，提高自由基清除能力和总酚含量。基于热化学和微观形态表征，
CRediT作者贡献声明
Wang Luyue：撰写—审稿与编辑，撰写—初稿，可视化，数据整理，概念构思。Song Shijie：撰写—审稿与编辑，撰写—初稿，概念构思。Wang Jiaqing：撰写—审稿与编辑，可视化，调查研究。Wang Ning：验证，软件。Zhao Yao：撰写—审稿与编辑，监督指导。Zhou Xin：撰写—审稿与编辑。Li Qiang：撰写—审稿与编辑，监督指导，项目管理，方法学，经费资助
利益冲突声明
作者声明，不存在可能影响本文工作的已知竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本研究受国家自然科学基金（项目编号：52378452）；江苏省研究生研究与科技创新计划（项目编号：KYCX25_1449）；江苏省333高层次人才计划（第六期）资助。
Wang Luyue|Song Shijie|Wang Jiaqing|Wang Ning|Zhao Yao|Zhou Xin|Li Qiang
