以二维蒙脱石纳米片/硬脂酸为填料的路面降温涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了以二维蒙脱石纳米片/硬脂酸为填料的路面降温涂料及其制备方法，提供了一种简易且能大规模剥离蒙脱石的方法，利用剥离获得的二维蒙脱石纳米片表面带负电、端面带正电的特性，将硬脂酸包覆，制备高潜热的相变储能复合材料，将其应用于路面涂料方面，防止路面因高温导致的车辙、老化等现象，制备出一种路面降温涂料，为降低路面温度和减轻热岛效应提供了新的研究思路。提供了新的研究思路。

【技术实现步骤摘要】
以二维蒙脱石纳米片/硬脂酸为填料的路面降温涂料及其制备方法


[0001]本专利技术属于材料工程和道路工程
，涉及一种路面降温涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]沥青路面由于具有吸热和蓄热的特性，夏季日间被加热到70℃以上。高温会导致道路损坏率提高、引起城市热岛效应、改变城市环境及增加夏季制冷能耗等。降低热岛效应对沥青路面影响的有效途径包括增加道路的渗透性、添加高热容材料、添加热反射材料或使用热电技术。值得注意的是，相变储能材料因为具有良好的耐久性，储热性能，不受颜色影响能够被加入到路面体系中以冷却路面和减少热岛效应而受到研究者的青睐。
[0003]相变储能材料(PCM)在特定温度或温度范围(相变温度)内发生物质相态的变化，起到存储与释放能量的作用。但相变过程存在热导率低和泄漏等问题，限制了在路面降温涂料方面的应用。
[0004]为了解决上述问题，研究人员利用载体材料对储能分子进行包覆和封装。其中蒙脱石(Mt)具有天然的层状结构和较大的比表面积，可以抑制储能分子进入其层间域，增强载体材料与储能分子之间的作用力，使Mt成为载体材料的首选。然而，Mt不仅封装了储能分子以防止其泄漏，而且还限制了储能分子本身的性能。通过机械搅拌、超声等方法，可以剥离Mt的层状结构，形成二维蒙脱石纳米片(2DMt)。粒径减小，二维尺度变薄，这增强了Mt对储能分子的吸附，最终提高了储能分子的负载能力，这样可以提高复合材料的蓄热性能和热稳定性。虽然上述方法能提高Mt的把频率程度，破坏Mt的片层结构，但是无法获得高径厚比纳米片的制备，而且效率低，无法实现对Mt大规模有效剥离，导致储能复合材料的蓄热性能已达到瓶颈，难以提高。
[0005]此外，现在技术中制备的路面降温涂料由于在高温下承受载荷的作用，会产生变形，长时间的影响，导致路面降温涂料不能永久恢复。
[0006]由于上述原因，亟需对路面降温涂料的原料及其制备方法进一步改善，研究一种抗变形能力强、能实现路面降温涂料。

技术实现思路

[0007]为了克服上述问题，本专利技术人对路面降温涂料进行了锐意研究，研究出以二维蒙脱石纳米片/硬脂酸为填料的路面降温涂料及其制备方法，采用剪切剥离、循环冷冻
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解冻剥离和超声剥离相结合的方法实现了二维蒙脱石纳米片的大规模剥离，通过熔融搅拌法将硬脂酸包覆，实现了对有机相变材料超高的负载量与巨大的潜热容，进一步将其作为填料应用于路面涂料方面，防止路面因高温导致的车辙、老化等现象，制备出一种路面降温涂料，为降低路面温度和减轻热岛效应提供了新的研究思路，从而完成了本专利技术。
[0008]具体来说，本专利技术的目的在于提供以下方面：
[0009]第一方面，提供一种路面降温涂料，由包括以下重量份的原料制得：1～30份相变储能复合材料，70～95份丙烯酸树脂、1～5份润湿剂、0.5～3份分散剂、0.1～2份消泡剂和0.6～5份悬浮剂。
[0010]第二方面，提供一种路面降温涂料的制备方法，所述方法包括：
[0011]步骤1，制备相变储能复合材料；
[0012]步骤2，将相变储能复合材料与丙烯酸树脂、润湿剂、分散剂、消泡剂和悬浮剂的混合乳液混合，经搅拌制得所述路面降温涂料。
[0013]第三方面，提供一种相变储能复合材料的制备方法，所述方法包括：
[0014]步骤Ⅰ，剥离蒙脱石，获得二维蒙脱石纳米片；
[0015]步骤Ⅱ，将二维蒙脱石纳米片与有机相变材料混合，之后进行离心分离、冷冻干燥处理。
[0016]本专利技术所具有的有益效果包括：
[0017](1)本专利技术采用剪切剥离、循环冷冻
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解冻剥离和超声剥离相结合的方法实现了二维蒙脱石纳米片的大规模剥离，剥离后二维蒙脱石纳米片的厚径比达到了(0.125～0.15)：1。
[0018](2)本专利技术提供的相变储能复合材料，通过二维蒙脱石纳米片将有机相变材料包覆，不仅防止了有机相变材料的泄露，而且保证了有机相变材料在多次吸热/放热测试中的循环稳定性，同时实现了对有机相变材料超高的负载量与巨大的潜热容。
[0019](3)本专利技术提供的路面降温涂料的制备方法，原料相变储能复合材料、水性丙烯酸乳液、润湿剂、分散剂、消泡剂和悬浮剂之间相互作用，最终获得的路面降温涂料BPN达到70。
[0020](4)本专利技术提供的路面降温涂料的制备方法，将制备的高蓄热相变储能复合材料添加到涂料体系中，形成路面降温涂料，能够有效降低路面温度，为降低路面温度和减轻热岛效应提供了新的研究思路。
附图说明
[0021]图1示出本专利技术二维蒙脱石纳米片自组装原理图；
[0022]图2示出实施例1中蒙脱石和相变储能复合材料Zeta电位图；
[0023]图3
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A示出实施例1中剥离二维蒙脱石纳米片AFM表征；
[0024]图3
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B示出根据图3
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A获得的二维蒙脱石纳米片尺寸图；
[0025]图4示出实施例1中相变储能复合材料TEM图；
[0026]图5示出实施例1中相变储能复合材料粒径分析图；
[0027]图6示出实施例1中相变储能复合材料DSC图；
[0028]图7示出实施例1中硬脂酸DSC图；
[0029]图8示出实验例1中路面降温涂料表面温度随时间变化曲线对比图；
[0030]图9示出实验例3中相变储能复合材料循环稳定性曲线图。
具体实施方式
[0031]下面通过附图和实施例对本专利技术进一步详细说明。通过这些说明，本专利技术的特点
和优点将变得更为清楚明确。
[0032]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0033]第一方面，本专利技术目的在于提供一种路面降温涂料，由包括以下重量份的原料制得：1～30份相变储能复合材料，70～95份丙烯酸树脂、1～5份润湿剂、0.5～3份分散剂、0.1～2份消泡剂和0.6～5份悬浮剂。
[0034]在本专利技术中，所述相变储能复合材料具有良好的循环稳定性，其相变温度为20～100℃，进一步为40～80℃；相变焓为
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240～
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200J/g，进一步为
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225～
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220J/g，例如
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221.6J/g；所述相变储能复合材料为纳米颗粒状，其颗粒尺寸为180～300nm，优选为200～250nm。
[0035]进一步地，所述相变储能复合材料包括黏土矿物和有机相变材料，黏土矿物包覆有机相变材料，形成“卡房式”结构，防止有机相变材料泄露，如图1所示。
[0036]在本专利技术中，相变储能复合材料中黏土矿物与有机相变材料的重量比为(20～60)：1，优选为(30～5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种路面降温涂料，其特征在于，由包括以下重量份的原料制得：1～30份相变储能复合材料，70～95份丙烯酸树脂、1～5份润湿剂、0.5～3份分散剂、0.1～2份消泡剂和0.6～5份悬浮剂。2.根据权利要求1所述的路面降温涂料，其特征在于，所述相变储能复合材料的相变温度为20～100℃，相变焓为
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240～
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200J/g；进一步地，所述相变储能复合材料为纳米颗粒状，其颗粒尺寸为180～300nm，优选为200～250nm。3.根据权利要求1或2所述的路面降温涂料，其特征在于，所述相变储能复合材料包括黏土矿物和有机相变材料，黏土矿物包覆有机相变材料；进一步地，所述黏土矿物与有机相变材料的重量比为(20～60)：1。4.根据权利要求3所述的路面降温涂料，其特征在于，所述黏土矿物选自高岭土、蛭石、硅藻土、海泡石、蒙脱石、珍珠岩、凹凸棒石中的任意一种，优选为具有层状结构的蛭石、高岭土或蒙脱石，更优选为蒙脱石，最优选为二维蒙脱石纳米材料。5.根据权利要求4所述的路面降温涂料，其特征在于，将蒙脱石加入水中，形成蒙脱石悬浮液，之后进行剪切剥离，再进行循环冷冻/解冻剥离，最后进行超声剥离，获得二维蒙脱石纳米材料。6.根据权利要求3所述的路面降温涂料，其特征在于，所述有机相变材料为链烷烃或非链烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴丽梅，刘庆欣，王晔，唐宁，王晴，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：发明
国别省市：