随着我国交通运输体系的迅猛发展,道路养护和修善的问题日益受到关注。阳离子沥青乳液凭借其施工温度低、低VOC、成本低廉和优异的粘结性等优点被广泛应用于道路施工过程中,而决定沥青乳液品质的关键因素是乳化剂。因此,设计、合成新型阳离子沥青乳化剂一直是高性能沥青乳液的研究热点。本文首先合成了一种含有环氧官能团的季铵盐中间体,然后使用该中间体对两种天然生物大分子进行接枝改性,成功制备了两种改性大分子阳离子沥青乳化剂。通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、核磁共振氢谱（1H-NMR）对改性前后的生物大分子进行了结构表征,同时利用热失重分析（TGA）测试了生物大分子改性前后的热稳定性;此外,通过Wilhelmy法测试了不同条件下的乳化剂溶液的表面张力,并探究了温度和p H对乳化剂表面活性的影响;对所制备的沥青乳液的粒径、Zeta电位、表观粘度和稳定性进行了表征,同时根据行业规程对沥青乳液的工业参数进行了测试。以环氧氯丙烷和N,N-二甲基十八烷基胺为原料合成中间体2,3-环氧丙基二甲基十八烷基氯化铵（M）,并利用中间体M对壳聚糖（CTS）进行接枝改性,成功制备了改性壳聚糖（MCTS）阳离子沥青乳化剂。MCTS表面活性的测试结果表明,所制备的乳化剂具有优异的表面活性,并且cmc和γcmc均随着温度的升高而降低。同时,MCTS对沥青有很好的乳化效果,所制备的乳液质地细腻呈现茶褐色。不同乳化剂用量的沥青乳液的粒径范围为1.4～2.4μm,且所有乳液的Zeta电位均大于+30 m V。以中间体M为改性剂对羟乙基纤维素（HEC）进行接枝改性,制备了阳离子改性羟乙基纤维素（CMHEC）沥青乳化剂。CMHEC表面活性的测试结果表明,随着CMHEC溶液的p H值不断降低,CMHEC的表面活性不断增强。同时,CMHEC的乳化能力非常强,用量仅为乳液质量的0.2wt%便可达到很好的乳化效果。乳液的粒径随着乳化剂用量的增大而减小,而粘度和稳定性均相应增加。随着乳化剂溶液的p H从5降至1,乳液的粒径和粘度呈现先减小后增加的趋势,Zeta电位则出现先增大后减小的现象,而乳液的稳定性则受粒径、粘度和Zeta电位的共同影响。