一种压电式沥青胶砂路面发电材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种压电式沥青胶砂路面发电材料及其制备方法，由质量百分数为10～20％的沥青胶结料、55～70％的集料、2～6％的矿粉、6～10％的压电微粉、10～25％的增塑剂及2～7％的增容剂组成，该路面发电材料的柔韧性及抗冲击性能较好，并且路面的发电性能优良，同时制备方法简单。

A piezoelectric asphalt rubber sand pavement power generation material and its preparation method

The invention discloses a piezoelectric type asphalt mortar pavement generating material and a preparation method thereof, the mass percentage is between 10 and 20% of the 55 asphalt aggregate, 70% ~ 2 ~ 6%, 6 ~ 10% powder piezoelectric powder, 10 ~ 25% and 2 ~ 7% plasticizer the compatibilizer, the road surface power material flexibility and good anti impact performance, power performance and pavement quality, and simple preparation method.

【技术实现步骤摘要】
一种压电式沥青胶砂路面发电材料及其制备方法
本专利技术属于绿色交通能源材料领域，涉及一种压电式沥青胶砂路面发电材料及其制备方法。
技术介绍
路面发电材料是指一种植入沥青路面结构层，借助行车荷载作用并通过能量收集转换装置产生电量的新型功能材料，其主要为压电材料。压电材料是一种能量转换材料，具有良好的正压电效应，很小体积的压电装置能产生相当功率的电能。压电材料作为能量转换材料最初被用于电子行业，近年来在交通领域也采用压电器件将机械能转换成电能加以利用。将压电材料植入沥青路面发电是利用车轮挤压压电材料中的微晶体使其产生电量，当大量微晶体被植入沥青面层之间，在行车荷载作用下便可产生巨大的电量。传统压电材料是以聚合物作为基体，通过添加陶瓷等无机纳米粒子复合而成，这类材料具有良好的电荷储存能力，但柔韧性和抗冲击性能较差，在行车荷载作用下易发生脆裂，破坏其微晶体结构，最终导致沥青路面发电性能的失效。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种压电式沥青胶砂路面发电材料及其制备方法，该路面发电材料的柔韧性及抗冲击性能较好，并且路面的发电性能优良，同时制备方法简单。为达到上述目的，本专利技术所述的压电式沥青胶砂路面发电材料由质量百分数为10～20％的沥青胶结料、55～70％的集料、2～6％的矿粉、6～10％的压电微粉、10～25％的增塑剂及2～7％的增容剂组成。所述沥青胶结料为岩沥青，沥青胶结料的软化点大于等于150℃，沥青胶结料的针入度为30～50dmm。集料为片麻岩，集料的最大公称粒径小于等于4.75mm。矿粉为片麻岩磨细矿粉。压电微粉由质量份数为15～30份的锆钛酸铅、20～60份的尼龙11及20～40份的聚偏氟乙烯组成。增塑剂由质量份数为10～40份的邻苯二甲酸二异辛酯及35～85份的乙烯-醋酸乙烯共聚物组成。增容剂为马来酸酐。本专利技术所述的压电式沥青胶砂路面发电材料的制备方法包括以下步骤：1)称取沥青胶结料、集料、矿粉、压电微粉、增塑剂及增容剂，再将取沥青胶结料加热后倒入混合容器中，然后向混合容器中加入锆钛酸铅及尼龙11，保温后进行搅拌；2)向混合容器中加入增塑剂，再进行搅拌；3)向混合容器中加入聚偏氟乙烯及增容剂，再进行搅拌；4)将矿粉加入到预热后的沥青混合料拌合锅中，搅拌后再将混合容器中的物料倒入到沥青混合料拌合锅中，搅拌后加入矿粉，然后再进行搅拌，得压电式沥青胶砂路面发电材料。步骤1)中将取沥青胶结料加热至200～240℃后倒入混合容器；步骤1)中保温的时间为5-10min；步骤1)中搅拌的具体操作为；在油浴温度为200～240℃的条件下，以1500～2000rpm的转速搅拌15～30min；步骤2)中搅拌的具体操作为：在油浴温度为200～240℃的条件下，以1000～1500rpm的转速搅拌10～30min；步骤3)中搅拌的具体操作为：在1000～1500rpm的转速下搅拌10～30min；步骤4)的具体操作为：将矿粉加入到预热温度为200～220℃的沥青混合料拌合锅中，搅拌10～20s后再将混合容器中的物料倒入沥青混合料拌合锅中，搅拌60～90s后加入矿粉，然后再搅拌40～60s，得压电式沥青胶砂路面发电材料。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的压电式沥青胶砂路面发电材料由沥青胶结料、集料、矿粉、压电微粉、增塑剂及增容剂组成，其中，沥青胶结料的压电常数较高，压电微粉填充在集料的间隙中，通过集料颗粒间的相互嵌挤将行车荷载传递至压电微粉，从而将机械能转换为电能，以提高沥青路面发电性能，同时提高路面发电材料的柔韧性、抗冲击性能及电荷储存能力，并且通过路面的发电，能够产生良好的社会经济效益，为道路交通提供一种经济环保的绿色能源。并且在制备时，只需要将各原料按顺序进行加热及搅拌，即可得到压电式沥青胶砂路面发电材料，制备方法简单，成本低，适用于大范围的推广及应用。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步详细描述，以下是对本专利技术的解释而不是限定。实施例一本专利技术所述的压电式沥青胶砂路面发电材料由沥青胶结料、集料、矿粉、压电微粉、增塑剂及增容剂组成。所述沥青胶结料为岩沥青。集料为片麻岩。矿粉为片麻岩磨细矿粉。压电微粉由锆钛酸铅、尼龙11及聚偏氟乙烯组成。增塑剂由邻苯二甲酸二异辛酯及乙烯-醋酸乙烯共聚物组成；增容剂为马来酸酐。其中，岩沥青、片麻岩、矿粉、锆钛酸铅、尼龙11、聚偏氟乙烯、邻苯二甲酸二异辛酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物及马来酸酐的质量分别为150g、550g、20g、24.5g、32.76g、32.76g、28.84g、101.14g及60g；本专利技术所述的压电式沥青胶砂路面发电材料的制备方法包括以下步骤：1)称取沥青胶结料、集料、矿粉、压电微粉、增塑剂及增容剂，再将取沥青胶结料加热后倒入混合容器中，然后向混合容器中加入锆钛酸铅及尼龙11，保温后进行搅拌；2)向混合容器中加入增塑剂，再进行搅拌；3)向混合容器中加入聚偏氟乙烯及增容剂，再进行搅拌；4)将矿粉加入到预热后的沥青混合料拌合锅中，搅拌后再将混合容器中的物料倒入到沥青混合料拌合锅中，搅拌后加入矿粉，然后再进行搅拌，得压电式沥青胶砂路面发电材料。步骤1)中将取沥青胶结料加热至200℃后倒入混合容器；步骤1)中保温的时间为8min；步骤1)中搅拌的具体操作为；在油浴温度为220℃的条件下，以1800rpm的转速搅拌20min；步骤2)中搅拌的具体操作为：在油浴温度为220℃的条件下，以1200rpm的转速搅拌15min；步骤3)中搅拌的具体操作为：在1200rpm的转速下搅拌15min；步骤4)的具体操作为：将矿粉加入到预热温度为200℃的沥青混合料拌合锅中，搅拌15s后再将混合容器中的物料倒入沥青混合料拌合锅中，搅拌60s后加入矿粉，然后再搅拌60s，得压电式沥青胶砂路面发电材料。将本实施例制备的压电式沥青胶砂路面发电材料的压电应变常数采用中国科学院声学研究所生产的ZJ-3A型准静态d33测量仪进行测量，测量频率为110Hz。测试之前，将压电式沥青胶砂路面发电材料试样制成直径为16mm、厚度为5mm的圆片，并将其放置在100℃的硅油油浴中，施加10kV/mm左右的直流电场，整个加压过程为60s，极化好的样品室温下放置24h，然后再测试样品的压电性能，测试要求样品表面平整，厚度均匀。测试结果显示，本实施例制备的压电式沥青胶砂路面发电材料的压电常数达到27，表明该样品具有优良的机械能-电能转换效率。实施例二本专利技术所述的压电式沥青胶砂路面发电材料由沥青胶结料、集料、矿粉、压电微粉、增塑剂及增容剂组成。所述沥青胶结料为岩沥青。集料为片麻岩。矿粉为片麻岩磨细矿粉。压电微粉由锆钛酸铅、尼龙11及聚偏氟乙烯组成。增塑剂由邻苯二甲酸二异辛酯及乙烯-醋酸乙烯共聚物组成。增容剂为马来酸酐。其中，岩沥青、片麻岩、矿粉、锆钛酸铅、尼龙11、聚偏氟乙烯、邻苯二甲酸二异辛酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物及马来酸酐的质量分别为120g、650g、20g、18.37g、32.34g、19.29g、32g、68g及40g；本专利技术所述的压电式沥青胶砂路面发电材料的制备方法包括以下步骤：1)称取沥青胶结料、集料、矿粉、压电微粉、增塑剂及增容剂，再将取沥青胶结料加热后倒入混合容本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电式沥青胶砂路面发电材料，其特征在于，由质量百分数为10～20％的沥青胶结料、55～70％的集料、2～6％的矿粉、6～10％的压电微粉、10～25％的增塑剂及2～7％的增容剂组成。

【技术特征摘要】
1.一种压电式沥青胶砂路面发电材料，其特征在于，由质量百分数为10～20％的沥青胶结料、55～70％的集料、2～6％的矿粉、6～10％的压电微粉、10～25％的增塑剂及2～7％的增容剂组成。2.根据权利要求1所述的压电式沥青胶砂路面发电材料，其特征在于，所述沥青胶结料为岩沥青，沥青胶结料的软化点大于等于150℃，沥青胶结料的针入度为30～50dmm。3.根据权利要求1所述的压电式沥青胶砂路面发电材料，其特征在于，集料为片麻岩，集料的最大公称粒径小于等于4.75mm。4.根据权利要求1所述的压电式沥青胶砂路面发电材料，其特征在于，矿粉为片麻岩磨细矿粉。5.根据权利要求1所述的压电式沥青胶砂路面发电材料，其特征在于，压电微粉由质量份数为15～30份的锆钛酸铅、20～60份的尼龙11及20～40份的聚偏氟乙烯组成。6.根据权利要求1所述的压电式沥青胶砂路面发电材料，其特征在于，增塑剂由质量份数为10～40份的邻苯二甲酸二异辛酯及35～85份的乙烯-醋酸乙烯共聚物组成。7.根据权利要求1所述的压电式沥青胶砂路面发电材料，其特征在于，增容剂为马来酸酐。8.一种权利要求5所述的压电式沥青胶砂路面发电材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)称取沥青胶结料、集料、矿粉、压电微粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：李蕊，郭琦琪，朱存贞，张久鹏，裴建中，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61