聚乙二醇自融雪復(fù)合相變材料改性瀝青及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于自融雪技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚乙二醇自融雪復(fù)合相變材料改性瀝 青及其制備方法，是一種具有可融冰雪功能的路面材料，材料依靠本身特性即可融化冰雪， 防止路面結(jié)冰。 技術(shù)背景
[0002] 路面積雪、結(jié)冰將影響道路交通暢行及車輛運(yùn)營安全，特別是城市道路縱坡較大 的路段，如高架道路上下匝道，經(jīng)常因?yàn)橄卵┯绊戃囕v正常行駛。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，我國冬季40% 的交通事故是由于道路積雪結(jié)冰導(dǎo)致的，給社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成巨大損失。目前常用的除雪方法 主要分為以下三種： 1、 人工清除法：效率低，工作條件差，影響交通，耗時(shí)耗力，容易造成路面損傷； 2、 機(jī)械清除法：費(fèi)用昂貴，主要是撒鹽類融雪劑除雪，其極易降低瀝青對于集料的粘附 能力，造成鋼筋嚴(yán)重銹蝕，影響橋梁結(jié)構(gòu)物的強(qiáng)度和使用壽命，對路面耐久性能及環(huán)境影響 較大； 3、 電能融雪法：融雪及時(shí)，無需中斷交通、綠色環(huán)保，但材料成分復(fù)雜、制備操作繁瑣、 成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供了一種聚乙二醇自融雪復(fù)合相變材料改性瀝青及其制備方法，這種新 的復(fù)合相變材料改性瀝青可以通過自身特性在路面結(jié)冰的狀態(tài)下自行融化路面上的冰雪， 解決現(xiàn)有除雪技術(shù)效率低、影響交通、制備及操作過程復(fù)雜、費(fèi)用昂貴的技術(shù)問題；還解決 現(xiàn)有技術(shù)需要對路面反復(fù)凍融導(dǎo)致路面發(fā)生凍融破壞、現(xiàn)有撒鹽除冰雪措施對路面以及鋼 筋水泥的腐蝕及大型運(yùn)輸車輛為防滑在輪胎上安裝防滑鏈對路面的損傷以及機(jī)械除雪設(shè) 施對路面的損傷問題。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下： 一種聚乙二醇自融雪復(fù)合相變材料改性瀝青，其特征在于，其配方組分及各組分的重 量份配比如下： 基質(zhì)瀝青 83. 5~90份； 聚乙二醇 9. 35~15. 4份； 膨潤土 0. 62~1. 03份； 插層劑 0. 03~0. 07份； 水 1~2份； 其中，優(yōu)選重量份配比為： 基質(zhì)瀝青 87份； 聚乙二醇 12. 14份； 膨潤土 0. 81份； 插層劑 0. 05份； 水 1. 5份； 更優(yōu)選的，所述基質(zhì)瀝青為石油瀝青和天然瀝青混合制備而成的瀝青。
[0005] 優(yōu)選的，所述聚乙二醇為固體高分子聚乙二醇。
[0006] 優(yōu)選的，所述膨潤土為研磨過200目篩的納米有機(jī)膨潤土。
[0007] 優(yōu)選的，所述插層劑為烷基季銨鹽插層劑和CTMB插層劑中的一種或兩種的混 合。
[0008] 本發(fā)明還提供上述聚乙二醇-膨潤土自融雪復(fù)合相變材料改性瀝青的制備方法， 其特征在于，包括如下步驟： 步驟一、在膨潤土中添加插層劑制成納米有機(jī)膨潤土； 步驟二、依據(jù)配方中各組分的重量份配比稱取或量取各組分材料； 步驟三、將稱取的聚乙二醇置于混料容器中，將燒杯置于水浴中加熱至聚乙二醇融 化； 步驟四、將稱取的納米有機(jī)膨潤土緩慢加入燒杯中，邊加邊緩慢攪拌，待完全加入后， 快速攪拌20~40 min，所得到的混合物即為聚乙二醇-膨潤土復(fù)合相變材料； 步驟五、去除基質(zhì)瀝青表面的雜質(zhì)，將其加熱到140°C~150°C ; 步驟六、將步驟四制得的聚乙二醇-膨潤土復(fù)合相變材料緩慢加入步驟五的基質(zhì)瀝青 中，人工攪拌使兩者融合均勻，攪拌時(shí)保持加熱，直至混合物溫度達(dá)到160°C~170°C ; 步驟七、維持160°C~170°C溫度不變，高速攪拌30~60min，即制得聚乙二醇自融雪復(fù) 合相變材料改性瀝青。
[0009] 其中，所述步驟一中，膨潤土制成納米有機(jī)膨潤土的具體方法為：首先將膨潤土分 散于水中，攪拌加熱升溫至70°C~90°C后加入占膨潤土質(zhì)量5%的插層劑，保持溫度不變充 分?jǐn)嚢鐸h~3h，冷卻至室溫，過濾，用0. lmol/L的AgN03檢驗(yàn)氯離子含量，直至氯離子全部 消耗完，然后將無氯離子的混合料在100°C烘箱中烘干，研磨過200目，即可制得納米有機(jī) 膨潤土。
[0010] 本發(fā)明改性瀝青自融雪的原理是：本發(fā)明組分中膨潤土為吸附材料，其具有層狀 結(jié)構(gòu)，在水中易于分散膨脹，且具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)；聚乙二醇作為相變儲(chǔ)能材料，通過熱 融溶液浸滲工藝將聚乙二醇吸附進(jìn)膨潤土中，制備成聚乙二醇-膨潤土復(fù)合相變材料，作 為一種能源材料，在其物相變化過程中，可從環(huán)境中吸收熱(冷）量或向環(huán)境中放出熱量，從 而達(dá)到能量儲(chǔ)存和釋放及調(diào)節(jié)能量需求和供給失配的目的，相變儲(chǔ)能的原理是利用物質(zhì)在 物態(tài)變化（固一液，固一汽或汽一液）時(shí)，將吸收環(huán)境的熱(冷）量，并在需要的時(shí)向環(huán)境放 出熱(冷）量，相變過程中伴有能量的吸收或釋放，這部分能量稱為相變潛熱。同時(shí)在升溫 階段，由于相變材料需要吸收潛熱發(fā)生相變，能夠起到熱量緩沖和過熱保護(hù)的作用，可以防 止溫度上升過高、過快，減少溫度沖擊，避免對瀝青混凝土的力學(xué)性能和耐久性產(chǎn)生不良影 響。本發(fā)明中聚乙二醇具有儲(chǔ)能性好、物化性穩(wěn)定、熱功能性好、相變溫度可調(diào)及可加工成 定形等優(yōu)點(diǎn)，白天溫度較高時(shí)可吸收日光的輻射儲(chǔ)能，晚上溫度較低時(shí)放出熱量，起到調(diào)溫 均溫的作用，從而可以在冰雪天達(dá)到融解冰雪的效果。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢在于： 1、具有自融雪功能：本發(fā)明聚乙二醇-膨潤土復(fù)合相變材料中從路面材料入手，使材 料自身帶有除冰雪的能力，免去了人工或機(jī)械操作。聚乙二醇作為相變材料可以在溫度較 高時(shí)吸收熱能，低溫時(shí)釋放能量從而可以在冰雪天地達(dá)到融解冰雪的效果，無需預(yù)埋電纜， 操作簡單，有效緩解行人車輛在冰雪路面行走困難的問題，保障生命財(cái)產(chǎn)安全； 2、 配方簡單、制作方便、融雪成本低：本發(fā)明組成成分只需要基質(zhì)瀝青，以及聚乙二醇、 膨潤土、插層劑等少量化學(xué)物質(zhì)即可達(dá)到制作自融雪路面的目的，這些材料獲取途徑簡單 并且成本不高，制作過程簡便明了，可以廣泛推廣應(yīng)用； 3、 不對結(jié)構(gòu)造成機(jī)械損傷和耐久性耗損：普通除冰雪措施以機(jī)械除冰雪和化學(xué)鹽類除 冰雪為主，但這兩種措施易對路面及結(jié)構(gòu)構(gòu)件造成機(jī)械或化學(xué)腐蝕損傷，本發(fā)明使路面自 身具備了除冰雪功能，無需借助外部措施進(jìn)行除冰雪操作，從而避免機(jī)械、化學(xué)腐蝕對路面 損傷的發(fā)生； 4、 減少路面的凍融破壞損傷：在北方或高原地區(qū)地基以及路面容易發(fā)生凍融現(xiàn)象，從 而造成更嚴(yán)重的凍融破壞，本發(fā)明路面自身具備了除冰雪功能，可有效減緩凍融現(xiàn)象的發(fā) 生，始終保持相對平衡的狀態(tài)。
【附圖說明】
[0012] 圖1為復(fù)合相變材料改性瀝青的生產(chǎn)工藝流程。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0014] 實(shí)施例1 聚乙二醇自融雪復(fù)合相變材料改性瀝青的優(yōu)選重量份配比如下： 基質(zhì)瀝青 87份； 聚乙二醇 12. 14份； 膨潤土 0. 81份； 插層劑 0. 05份； 水 1. 5份； 實(shí)施例2 聚乙二醇自融雪復(fù)合相變材料改性瀝青的優(yōu)選重量份配比如下： 基質(zhì)瀝青 83. 8份； 聚乙二醇 15. 4份； 膨潤土 0. 76份； 插層劑 0. 04份； 水 1. 5份； 實(shí)施例3 聚乙二醇自融雪復(fù)合相變材料改性瀝青的優(yōu)選重量份配比如下： 基質(zhì)瀝青 89. 4份； 聚乙二醇 9. 53份； 膨潤土 1. 〇份； 插層劑 ο. 07份； 水 2份； 實(shí)施例4 聚乙二醇自融雪復(fù)合相變材料改性瀝青的優(yōu)選重量份配比如下： 基質(zhì)瀝青 85份； 聚乙二醇 14. 35份； 膨潤土 〇. 62份； 插層劑 0. 03份； 水 1份； 實(shí)施例5 聚乙二醇自融雪復(fù)合相變材料改性瀝青的優(yōu)選重量份配比如下： 基質(zhì)瀝青 90份； 聚乙二醇 9. 35份； 膨潤土 〇. 62份； 插層劑 0. 03份； 水 1份； 上述五個(gè)實(shí)施例中，基質(zhì)瀝青為石油瀝青摻入少量天然瀝青的基質(zhì)瀝青，聚乙二醇為 固體高分子聚乙二醇。所述膨潤土為200目的納米有機(jī)膨潤土，其含量為7%，即有機(jī)膨潤土 與聚乙二醇質(zhì)量比為7%。所