本文采用熔融工艺制备不溶性硫磺（IS），探讨了引发剂过硫酸铵饱和水溶液用量、稳定剂碘的四氯化碳饱和溶液用量、反应温度和反应时间等因素对产品IS含量及稳定性的影响，通过正交实验设计找出了制备IS的最优条件组合：使用含0.05％碘的四氯化碳饱和溶液为稳定剂，恒温220℃，反应20min；以线型SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）与星型SBS的四氯化碳溶液为引发剂制备IS，能显著提高IS含量，含线型SBS的复合引发剂比加入含星型SBS的复合引发剂所得IS含量高2％～3％；考察淬冷液温度对IS含量及稳定性影响，分别为它们建立一元线性回归模型，结果表明：随着淬冷液温度下降，IS含量及稳定性增加，淬冷液温度与IS含量及稳定性之间均呈线性负相关性；通过差示扫描量热法和X-射线衍射法分析产品的热稳定性，进一步证实本文制备IS具有高温稳定性。在改性沥青工艺中，以改性沥青软化点为实验指标，采用单因素分析法与正交实验法考察IS用量、改性温度、共混时间和H₃PO₄加入量等条件对改性沥青软化点的影响，得到最佳改性工艺：共混温度为170℃、改性剂IS用量为6％、磷酸添加量为2.0mL／100g沥青、共混时间为20min；通过扫描电子显微镜、红外光谱和差示扫描量热法等微观试验对IS在沥青中的存在形态、作用机理进行分析，认为IS以不规则形状的微小颗粒均匀稳定的分散在沥青中，并与基质沥青形成化学交联，与沥青形成稳定的整体，从而能很好的改善沥青的耐热温度。磷酸的加入能明显改善IS与沥青的相容性。