本研究工作利用低温等离子体处理多壁碳纳米管(MWNTs)，设计开发了低温等离子体改性MWNTs复合再生剂，并以此对老化沥青进行再生处理。通过XPS和SEM对低温等离子体改性MWNTs的化学成分和分散性及其与基体的相容性进行分析，探讨了低温等离子体改性MWNTs的作用机制。利用FTIR和TG对再生沥青胶结料的组分、热稳定性和耐老化性进行研究。最后采用针入度、软化点、延度测试对沥青再生效果及综合性能进行了评估。结果表明:低温等离子体改性MWNTs能够在其表面引入大量的含氧官能团，有效解决了MWNTs与基质沥青存在的界面问题，提高了MWNTs的分散性及MWNTs与沥青基体的结合力，使再生沥青的力学性能大幅提高。同时，MWNTs能够吸附再生剂中的部分油分，起到缓释作用，较好地克服了传统再生剂由于油分快速流失所导致的胶结料迅速老化的问题。因此，该技术在提高再生胶结料综合性能的同时也有效地改善了其抗老化性能。