一种包含修复剂的聚吡咯/聚偏二氟乙烯复合导电中空纤维制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于沥青自修复的包含修复剂的聚吡咯/聚偏二氟乙烯复合导电中空纤维制备方法。目前，用于沥青路面自修复方面的复合材料多为包含修复剂的微胶囊。这些工艺复杂、产量不高，以及其包含的修复剂的量很少的缺点。本发明专利技术在制备好的包含修复剂的聚偏二氟乙烯中空纤维的基础上，在其表面采用化学聚合方法原位合成聚吡咯。并形成一层导电层，从而形成包含修复剂的导电的中空纤维。聚吡咯原位合成在中空纤维表面，增加了中空纤维的导电导热性，将热诱导修复和添加修复剂修复同时运用在沥青自修复中。该导电中空纤维具有导电导热性、稳定性、大的包含修复剂的容量，优良的强度。本制备方法工艺简单，不需要复杂的的反应和苛刻的反应条件，可操作性强。

A preparation method of Polypyrrole / polyvinylidene fluoride composite conductive hollow fiber containing repairing agent

【技术实现步骤摘要】
一种包含修复剂的聚吡咯/聚偏二氟乙烯复合导电中空纤维制备方法
本专利技术涉及用于沥青路面自修复
，尤其涉及一种包含修复剂的聚吡咯/聚偏二氟乙烯导电复合中空纤维及其制备方法。技术背景近十几年来，沥青材质的公路路面具有平整无接缝的表面、铺筑后开放交通快、行车振动小、噪音低等优点，在市政道路和等级高的公路中得到越来越广泛的应用。然而，由于环境因素和负载的影响，长期服役的沥青公路路面会因沥青老化产生车辙、裂缝、松散、坑槽等病害，导致交通运输的安全性和高效性以及社会经济的发展都出现严重影响，另外随着社会不断发展，交通运输任务日益繁重，因此而产生的恶性循环将不断增大。所以沥青公路的养护及其服役过程中存在的问题也引起了国家的高度重视。怎样延长沥青公路的使用寿命，降低沥青路面的维护成本则变得更具有意义和挑战。目前，沥青路面常用的维护方法有很多，如有雾封层法、稀浆封层法、微表处法、碎石封层法、裂缝填封法、修复剂喷涂法、沥青混凝土加铺层法以及热再生法。但这些方法都存在着一些不足，像修复效率不高导致反复修复或者修复的深度不够没多长时间就有出现严重的病害。最终的结果是资源消耗大，维护成本高和显著的影响道路通行。沥青本身就是一种由多种物质混合在一起组成的复杂的高分子材料。遵从高分子运动规律、时温等效原理和应力松弛原理。而且它也是一种黏合剂，具有一定的自修复性能。在非荷载期间，如果沥青混泥土的路面出现的微裂纹的尺寸小于某一个阈值时就会自动愈合，并使其的强度和模量得到一定的恢复。但是温度过低或者沥青混泥土中的微裂纹的尺度阈值过大时沥青就很难实现自主修复。为了克服上述的问题，研究者们报道了两种最有效的实现沥青自修复的方法：电感应加热法和外加添加剂法。电感应加热法的原理是：将导电纤维和导电填充介质埋入沥青基体材料，通过感应电流产生的焦耳热使周边的沥青处去黏流态，沥青渗入到微裂缝中，重新冷却凝固使微裂纹消失。并且加热的温度越高，模量和强度的回复率也越大。但是当温度低于110℃时，不会导致沥青中油份的散失避免了原有沥青的老化。文献表明，电磁感应加热可以起到六次以上的修复愈合效果。从而大幅度延长其服役年限。沥青老化的本质是因为沥青在使用过程中，沥青中的油性小分子的挥发，氧化，分子链发的断裂以及分子之间发生缩聚反应等，从而使其粘弹性降低。所以必须通过补充相应的损失消失的部分或者相同功效的成分，从而恢复沥青最初的性能。之前的工作，一种包含修复剂的聚偏二氟乙烯中空纤维被成功制备。它具有简单的生产工艺，优异的疏水性，高的热稳定性，大的容量。将它埋在沥青基体材料中，它能向老化的沥青区域输送一些油性分子通过微裂纹刺破中空纤维引发，最终修复老化的沥青。导电聚合物如聚苯胺，聚吡咯和聚噻吩已大量用于制备材料表面的导电层。在这三种导电聚合物中，聚吡咯拥有紧密的刚性结构，和弱碱性阴离子交换基团，并且很容易就可以在化学或电化学条件下发生氧化形成聚合反应。与其他导电聚合物相比，聚吡咯具有良好的环境稳定性和较高的电导率。此外，聚吡咯作为导电层可以很容易地沉积在中空表面或孔内以制备导电层。综上所述，考虑结合这三种优点，制备一种包含修复剂的聚吡咯/聚偏二氟乙烯导电复合中空纤维。它能通过空腔中流出的修复剂去补充沥青中损失的成分，又可以通过导电加热的方法达到使周围的沥青处于黏流态，从而渗透进微裂纹中，待冷却后重新凝固是裂纹愈合。这样避免了沥青由于多次反复加热而使小分子散失导致的老化，又高效的修复了老化的沥青，延长沥青路面的服役寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的之一为了解决上述沥青路面出现的微裂纹的修复、愈合时间以及提高修复效率等技术问题，而提供了一种包含修复剂的聚吡咯/聚偏二氟乙烯导电复合中空纤维，所制得的包含修复剂的导电复合中空纤维具有优异的导电性、力学性、热稳定性、大的储存容量等特点。本专利技术的目的之二在于提供上述的一种包含修复剂的聚吡咯/聚偏二氟乙烯复合中空纤维的制备方法，该制备方法工艺简单。本专利技术的技术方案一种包含修复剂的聚吡咯/聚偏二氟乙烯复合中空纤维，即以包含修复剂的聚偏二氟乙烯复合中空纤维基底的支撑层，通过化学聚合一层聚吡咯，从而制备含修复剂的聚吡咯/聚偏二氟乙烯复合中空纤维。上述的一种包含修复剂的聚吡咯/聚偏二氟乙烯导电复合中空纤维的制备方法，具体包括如下步骤：(1)用干-湿法制备包含修复剂的聚偏二氟乙烯中空纤维将聚偏二氟乙烯加入到有机溶剂中，在60℃下加热搅拌8h形成均一的铸膜液。将铸膜液放在真空烘箱中真空脱泡24h，然后将铸膜液放入纺丝机的储藏罐中保持60℃。足量的修复剂被储存在内凝固浴储藏罐中保持温度为70℃。铸膜液和修复剂在喷丝头被挤出进入外凝固中至有机溶剂完全去除，得到包含修复剂的聚偏二氟乙烯中空纤维。最后用剪刀将包含修复剂的中空纤维剪成3cm长，用热封机将中空纤维小管两端热封，得到小段的包含修复剂的聚偏二氟乙烯中空纤维。(2)化学方法聚合聚吡咯层配置一定浓度的吡咯溶液和氧化剂介质溶液，先将步骤(1)中得到的包含修复剂的聚偏二氟乙烯中空纤维浸没到配置好的吡咯溶液中一段时间，得到了覆盖了吡咯单体的聚偏二氟乙烯中空纤维，之后，再将其迅速浸没到氧化剂介质溶液中一段时间。当浸没到氧化剂介质溶液中后，吡咯单体在包含修复剂的聚偏二氟乙烯中空纤维外表面上发生聚合反应，形成一层聚吡咯导电层，之后，将其放在蒸馏水中浸泡12h以上，从而去除其外表面多余的吡咯单体和氧化剂，得到包含修复剂的聚吡咯/聚偏二氟乙烯导电复合中空纤维。本专利技术的有益技术效果为：本专利技术的一种包含修复剂的聚吡咯/聚偏二氟乙烯导电复合中空纤维，由于制备过程中聚偏二氟乙烯优良的机械性能、疏水性能和稳定性能，聚吡咯优异的导电性能和聚吡咯和基体中空纤维强的吸附性能有机的结合起来。通过表面液相沉积的方法成功制备包含修复剂的聚吡咯/聚偏二氟乙烯导电复合中空纤维。另外通过改变制备过程中聚偏二氟乙烯的浓度、吡咯溶液和氧化剂溶液的浓度、以及吡咯和氧化剂发生聚合反应的时间可以对聚偏二氟乙烯中空纤维的机械性能进行调控，以及导电层导电性的调节。从而提高沥青修复的能力。本专利技术的一种包含修复剂的聚吡咯/聚偏二氟乙烯导电中空纤维保留了包含聚偏二氟乙烯优良的机械强度、热稳定、多孔结构以及渗透性。上述所得的包含修复剂的聚吡咯/聚偏二氟乙烯导电复合中空纤维的渗透能力适当降低化，但具有优异的导电性，复合导电中空纤维电阻值为50-90kΩ/cm。附图说明图1为包含修复剂的聚吡咯/聚偏二氟乙烯导电中空纤维的过程示意图。图2为包含修复剂的聚吡咯/聚偏二氟乙烯导电中空纤维的过程示意图。图3为实例1中制备的包含修复剂的聚偏二氟乙烯中空纤维放大6000倍的外表面环境扫描电子显微镜图像。图4为实例2中制备的聚吡咯/聚偏二氟乙烯中空纤维放大3500倍的表面扫描电子显微镜图像。图5为实例3中制备的聚吡咯放大4000倍的表面扫描电子显微镜图像。图6为制备的包含油性修复剂的聚偏二氟乙烯中空纤维、包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包含修复剂的聚吡咯/聚偏二氟乙烯的中空纤维及其制备方法，其特征在于包括如下步骤：/n(1)用干-湿法制备包含修复剂的聚偏二氟乙烯中空纤维/n将聚偏二氟乙烯加入到有机溶剂中，在60℃下加热搅拌8h形成均一的铸膜液。将铸膜液放在真空烘箱中真空脱泡24h，然后将铸膜液放入纺丝机的储藏罐中保持60℃。足量的修复剂被储存在内凝固浴储藏罐中保持温度为70℃。铸膜液和修复剂在喷丝头被挤出进入外凝固中至有机溶剂完全去除，得到包含修复剂的聚偏二氟乙烯中空纤维。最后用剪刀将包含修复剂的中空纤维剪成3cm长，用热封机将中空纤维小管两端热封，得到小段的包含修复剂的聚偏二氟乙烯中空纤维。/n(2)化学方法聚合聚吡咯层/n配置一定浓度的吡咯溶液和氧化剂介质溶液，先将步骤(1)中得到的包含修复剂的聚偏二氟乙烯中空纤维浸没到配置好的吡咯溶液中一段时间，得到了覆盖了吡咯单体的聚偏二氟乙烯中空纤维，之后，再将其迅速浸没到氧化剂介质溶液中一段时间。当浸没到氧化剂介质溶液中后，吡咯单体在包含修复剂的聚偏二氟乙烯中空纤维外表面上发生聚合反应，形成一层聚吡咯导电层，之后，将其放在蒸馏水中浸泡12h以上，从而去除其外表面多余的吡咯单体和氧化剂，得到包含修复剂的聚吡咯/聚偏二氟乙烯导电复合中空纤维。/n...

【技术特征摘要】
1.一种包含修复剂的聚吡咯/聚偏二氟乙烯的中空纤维及其制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)用干-湿法制备包含修复剂的聚偏二氟乙烯中空纤维
将聚偏二氟乙烯加入到有机溶剂中，在60℃下加热搅拌8h形成均一的铸膜液。将铸膜液放在真空烘箱中真空脱泡24h，然后将铸膜液放入纺丝机的储藏罐中保持60℃。足量的修复剂被储存在内凝固浴储藏罐中保持温度为70℃。铸膜液和修复剂在喷丝头被挤出进入外凝固中至有机溶剂完全去除，得到包含修复剂的聚偏二氟乙烯中空纤维。最后用剪刀将包含修复剂的中空纤维剪成3cm长，用热封机将中空纤维小管两端热封，得到小段的包含修复剂的聚偏二氟乙烯中空纤维。
(2)化学方法聚合聚吡咯层
配置一定浓度的吡咯溶液和氧化剂介质溶液，先将步骤(1)中得到的包含修复剂的聚偏二氟乙烯中空纤维浸没到配置好的吡咯溶液中一段时间，得到了覆盖了吡咯单体的聚偏二氟乙烯中空纤维，之后，再将其迅速浸没到氧化剂介质溶液中一段时间。当浸没到氧化剂介质溶液中后，吡咯单体在包含修复剂的聚偏二氟乙烯中空纤维外表面上发生聚合反应，形成一层聚吡咯导电层，之后，将其放在蒸馏水中浸泡12h以上，从而去除其外表面多余的吡咯单体和氧化剂，得到包含修复剂的聚吡咯/聚偏二氟乙烯导电复合中空纤维。


2.根据权利要求1所述的步骤(1)，其特征在于，溶剂可选为N-N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏峻峰，张小龙，郭岩东，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12