一种基于碳纤维高导热改性沥青混合料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于碳纤维高导热改性沥青混合料及其制备方法。本发明专利技术包括三维导热料、苯乙烯单体、二乙烯苯、引发剂、环氧树脂、羧基硅油、环氧沥青、矿物纤维、集料。本发明专利技术制得的沥青混合料，避免了普通碳纤维只能在固定方向上导热的缺点，进一步加强了沥青混合料的导热性能。本发明专利技术在高速电子辐照和引发剂过硫酸钾的协同作用下快速发生聚合生成的聚苯乙烯分子链与环氧树脂分子链之间发生缠绕，进而在沥青混合料体系内形成稳定的分子网络结构；本发明专利技术制得的沥青混合料导热绝缘性好、力学性能优异，不易发生漏电现象，安全性高，稳定性好，静置不易出现分层、沉淀现象，非常具有实用性。非常具有实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于碳纤维高导热改性沥青混合料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及沥青
，具体为一种基于碳纤维高导热改性沥青混合料及其制备方法。

技术介绍

[0002]沥青混合料主要是由矿料、沥青结合料经过搅拌混合形成的混合物，被广泛应用于我国的各类道路铺设；使用沥青混合料铺设形成的路面光滑平整，减震降噪性能好，行车感舒适，安全性高，非常受到人们的欢迎。
[0003]沥青路面虽然在常温环境下具有较高的安全性，但在天气寒冷的情况下，路面很容易出现积雪和结冰问题，路面上的积雪和结冰会严重降低沥青路面的抗滑能力，如果不及时处理掉路面的积雪和结冰，极易导致交通安全问题，影响正常的交通秩序，对公民的人身安全和财产安全造成巨大威胁。
[0004]目前我国解决路面积雪和结冰问题的方式主要有撒融雪剂、机械铲雪、热力融冰、电力融冰等；其中，撒融雪剂方法容易产生腐蚀道路设施，加速路面老化，污染地下水源等问题；机械铲雪方法中使用的破冰机容易对路面造成损伤，后期路面修复费用大，铲雪效率低；路面热力融冰、电力融冰技术是通过在路面内部安装地热管、电热丝等发热装置将热能传递到路面从而对路面冰雪进行融化；该方法融雪效率高，且不会对路面设施和路面结构造成损害，具有非常广阔的应用前景。
[0005]然而普通的沥青混合料导热效果差，对热量的利用率不高，很容易造成电力、热力的资源浪费，加大政府和人民的经济压力；为了降低能源损耗率，提升沥青路面的融雪效率，研究者们考虑在沥青混合料中添加碳纳米管、碳纤维等物质来增强沥青混合料的导热性能；然而碳纳米管、碳纤维等物质属于一维纳米结构的物质，虽然具有一定的导热性能，但是这类物质结构细长，导热效率存在各向异性，即在指定方向上具有较高的导热性，而在其他方向上导热性能很差；直接将其引入到沥青混合料中制成的沥青路面能源损耗率依旧较高，并且碳纤维、碳纳米管具有较优异的导电性能，一旦路面内部的发热装置出现漏电情况，极易对路面上的行人造成触电的危险，降低路面安全性能。
[0006]因此，人们亟需一种导热效率高，安全性高的沥青混合料及其制备方法来解决上述背景中提出的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种基于碳纤维高导热改性沥青混合料及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0008]一种基于碳纤维高导热改性沥青混合料，所述各原料组分如下：以重量份计，三维导热料80
‑
120份、苯乙烯单体50
‑
60份、二乙烯苯50
‑
60份、引发剂10
‑
15份、环氧树脂100
‑
200份、羧基硅油70
‑
80份、环氧沥青200
‑
300份、矿物纤维80
‑
100份、集料60
‑
90份。所述引发剂为过硫酸钾。
[0009]进一步的，所述三维导热料包括各原料组分如下：以重量份计，改性碳纤维80
‑
90份、氨烃基硅烷偶联剂20
‑
30份、三维碳氮化硼纳米粉20
‑
30份、环氧烃基硅烷偶联剂20
‑
30份。
[0010]进一步的，所述巯基硅烷偶联剂为γ
‑
巯丙基三甲氧基硅烷、α
‑
巯甲基三乙氧基硅烷中的一种或多种；所述环氧烃基硅烷偶联剂为3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、2
‑
(3,4
‑
环氧己烷)乙基三甲氧基硅烷、3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种或多种；所述氨烃基硅烷偶联剂为3
‑
(2
‑
氨基乙基氨基)丙基甲基二甲基硅烷、3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
[0011]进一步的，所述改性碳纤维包括各原料组分如下：以重量份计，碳纤维100
‑
200份、聚氨酯乳液30
‑
50份、巯基硅烷偶联剂60
‑
80份、六水合氯化铝60
‑
70份、六水合氯化镁60
‑
70份、聚乙二醇50
‑
90份、氨水100
‑
120份。
[0012]进一步的，所述聚乙二醇分子量为1200
‑
1600；所述聚氨酯乳液质量分数为0.2％
‑
0.8％；所述碳纤维长度为1
‑
90nm；所述三维碳氮化硼纳米粉直径为2
‑
4μm。
[0013]一种基于碳纤维高导热改性沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：
[0014]S1.活化碳纤维：
[0015]a.将碳纤维进行等离子体处理，得纤维A；
[0016]b.将纤维A置于聚氨酯乳液中浸渍，取出干燥得活化碳纤维；
[0017]S2.制备改性碳纤维：
[0018]a.低压条件下，将巯基硅烷偶联剂置于乙醇溶液中搅拌分散，加入活化碳纤维搅拌，抽滤洗涤干燥得到纤维B；
[0019]b.低压条件下，将六水合氯化铝、六水合氯化镁置于去离子水中搅拌分散，加入聚乙二醇、纤维B超声分散，得物料A；
[0020]c.将物料A滴入到氨水溶液中，调节pH值，陈化，抽滤洗涤干燥得物料B；
[0021]d.将物料B煅烧，取出，得改性碳纤维；
[0022]S3.合成三维导热料：
[0023]a.将氨烃基硅烷偶联剂置于乙醇溶液中搅拌分散，加入三维碳氮化硼纳米粉，继续超声分散，抽滤，得物料C；
[0024]b.将环氧烃基硅烷偶联剂置于乙醇溶液中搅拌分散，加入改性碳纤维超声分散，抽滤得物料D；
[0025]c.将物料C、物料D混合均匀，加入乙醇溶液，球磨，干燥得三维导热料；
[0026]S4.制备沥青混合料：
[0027]a.将三维导热料、苯乙烯单体、二乙烯苯混合均匀，搅拌，加入引发剂，继续搅拌，得物料E；
[0028]b.向物料E中依次加入环氧树脂、羧基硅油、环氧沥青、矿物纤维、集料，搅拌均匀，高速剪切，得沥青混合料。
[0029]具体包括以下步骤：
[0030]S1.活化碳纤维：
[0031]a.将碳纤维进行等离子体处理，得纤维A；
[0032]b.将纤维A置于质量分数为0.2％
‑
0.8％的聚氨酯乳液中浸渍20
‑
30min，取出干燥
得活化碳纤维；
[0033]将纤维A置于聚氨酯乳液中浸渍20
‑
30min，取出干燥得活化碳纤维；
[0034]在氩/氧混合气氛围下进行等离子体处理一方面可以减少空气中的杂质气体对反应造成的影响，另一方面可以在碳纤维上引入大量的含氧基团，增加碳纤维的活性，为后续反应提供反应位点。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于碳纤维高导热改性沥青混合料，其特征在于：所述各原料组分如下：以重量份计，三维导热料80
‑
120份、苯乙烯单体50
‑
60份、二乙烯苯50
‑
60份、引发剂10
‑
15份、环氧树脂100
‑
200份、羧基硅油70
‑
80份、环氧沥青200
‑
300份、矿物纤维80
‑
100份、集料60
‑
90份。2.根据权利要求1所述的一种基于碳纤维高导热改性沥青混合料，其特征在于：所述三维导热料包括各原料组分如下：以重量份计，改性碳纤维80
‑
90份、氨烃基硅烷偶联剂20
‑
30份、三维碳氮化硼纳米粉20
‑
30份、环氧烃基硅烷偶联剂20
‑
30份。3.根据权利要求2所述的一种基于碳纤维高导热改性沥青混合料，其特征在于：所述改性碳纤维包括各原料组分如下：以重量份计，碳纤维100
‑
200份、聚氨酯乳液30
‑
50份、巯基硅烷偶联剂60
‑
80份、六水合氯化铝60
‑
70份、六水合氯化镁60
‑
70份、聚乙二醇50
‑
90份、氨水100
‑
120份。4.根据权利要求3所述的一种基于碳纤维高导热改性沥青混合料，其特征在于：所述聚乙二醇分子量为1200
‑
1600；所述聚氨酯乳液质量分数为0.2％
‑
0.8％；所述碳纤维长度为1
‑
90nm。5.一种基于碳纤维高导热改性沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.活化碳纤维：a.将碳纤维进行等离子体处理，得纤维A；b.将纤维A置于聚氨酯乳液中浸渍，取出干燥得活化碳纤维；S2.制备改性碳纤维：a.低压条件下，将巯基硅烷偶联剂置于乙醇溶液中搅拌分散，加入活化碳纤维搅拌，抽滤洗涤干燥得到纤维B；b.低压条件下，将六水合氯化铝、六水合氯化镁置于去离子水中搅拌分散，加入聚乙二醇、纤维B超声分散，得物料A；c.将物料A滴入到氨水溶液中，调节pH值，陈化，抽滤洗涤干燥得物料B；d.将物料B煅烧，取出，得改性碳纤维；S3.合成三维导热料：a.将氨烃基硅烷偶联剂置于乙醇溶液中搅拌分散，加入三维碳氮化硼纳米粉，继续超声分散，抽滤，得物料C；b.将环氧烃基硅烷偶联剂置于乙醇溶液中搅拌分散，加入改性碳纤维超声分散，抽滤得物料D；c.将物料C、物料D混合均匀，加入乙醇溶液，球磨，干燥得三维导热料；S4.制备沥青混合料：a.将三维导热料、苯乙烯单体、二乙烯苯混合均匀，搅拌，加入引发剂，继续搅拌，得物料E；b.向物料E中依次加入环氧树脂、羧基硅油、环氧沥青、矿物纤维、集料，搅拌均匀，高速剪切，得沥青混合料。6.根据权利要求5所述的一种基于碳纤维高导热改性...

【专利技术属性】
技术研发人员：何理，
申请(专利权)人：何理，
类型：发明
国别省市：