一种石墨烯改性包覆抗凝冰剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种石墨烯改性包覆抗凝冰剂及其制备方法，该抗凝冰剂由粒芯、内包覆层以及外包覆层组成，所述粒芯的组成成分及重量份数如下：金属氯盐、有机醋酸盐以及辅料，所述内包覆层由以下百分含量的原料制备而成：石墨烯有机分散液、缓冲凝胶剂、增容剂以及硅烷偶联剂，所述外包覆层的组成成分及重量份数如下：高渗透性材料、聚烯烃弹性体、固化剂、醋酸钙镁、硬质沥青；本发明专利技术在基本不改变沥青混合料配比和施工工艺的前提下，具有主动抵抗和去除冰雪的能力；内包覆层通过石墨烯有机分散液的改性添加，使沥青路面具备夏天高温不软化、冬天低温不硬化和开裂功能，可有效延长路面使用寿命。寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯改性包覆抗凝冰剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及融雪材料
，具体来说是涉及一种石墨烯改性包覆抗凝冰剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着技术的进步和经济发展的需求，保障车辆在道路上的行车安全和舒适性是交通领域非常重要的组成部分。在我国西北地区冬季等寒冷季节，在降雪天往往会造成道路大面积存在积雪、结冰等情况的发生，对行车安全及道路通行能力造成了很大的影响，且运维保障往往需要付出较大的人力成本，因此，研发高效的抗凝冰融雪技术具有较大的应用意义。
[0003]目前，现阶段采用的除雪化冰方式主要包括物理法和化学法；物理法主要包括人工除雪和机械除雪，物理法往往劳动强度较大且效率较低，对于积雪下已结冰路段往往效果较差；化学法主要采用各类融雪剂来达到融雪化冰的目的，如传统外撒盐类融雪剂会对路面造成腐蚀及道路两旁绿植的破坏；现有氯盐类抗凝冰材料在疏水性及蓄盐能力方面表现较差，盐份流失较快、使用寿命较低。

技术实现思路

[0004]基于此，本专利技术的目的是为了提供一种具备夏天高温不软化、冬天低温不硬化和开裂且具有主动抵抗和去除冰雪的能力的石墨烯改性包覆抗凝冰剂及其制备方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种石墨烯改性包覆抗凝冰剂，其特征在于，该抗凝冰剂由粒芯、内包覆层以及外包覆层组成，其中，所述粒芯的组成成分及重量份数如下：金属氯盐30
‑
45份、有机醋酸盐45
‑
60份以及辅料10
‑
20份，所述内包覆层由以下百分含量的原料制备而成：石墨烯水性分散液85%
‑
90%、缓冲凝胶剂5%
‑
10%、增容剂2%
‑
5%以及硅烷偶联剂1%
‑
4%，所述外包覆层的组成成分及重量份数如下：高渗透性材料25
‑
35份、聚烯烃弹性体3
‑
6份、固化剂3
‑
6份、醋酸钙镁3
‑
5份、、硬质沥青50
‑
60份。
[0006]作为优选的技术方案，所述金属氯盐包括氯化铁、氯化钙、氯化镁、氯化锰中任一种或者多种的组合。
[0007]作为优选的技术方案，所述有机醋酸盐包括醋酸钙、醋酸镁、醋酸钠、醋酸钾、醋酸氢钠、醋酸氢钾中任一种或者多种的组合。
[0008]作为优选的技术方案，所述辅料包括高炉矿渣微粉、硅灰微粉、硅藻土、粉煤灰中的至少一种。
[0009]作为优选的技术方案，所述石墨烯有机分散液由石墨烯粉料、有机溶剂以及表面活性剂制备而成，所述表面活性剂浓度为6mg/mL
‑
8mg/mL。
[0010]作为优选的技术方案，所述表面活性剂为三元复配表面活性剂，所述表面活性剂由固含量分别为1.5%TW80、2%PVP以及1.5%SDBS复配而成、其三元复配吸光度为1.116，电位
值为
‑
33.25mV，所述有机溶剂为NMP溶剂，所述石墨烯粉料由可膨胀石墨与纯水经物理法制备而成。
[0011]作为优选的技术方案，所述缓冲凝胶剂由羧酸减水剂、有机硅季铵盐、缓蚀剂以及壳聚糖水凝胶混制而成。
[0012]作为优选的技术方案，所述高渗透性材料包括石英砂、硅藻土、膨胀珍珠岩中任一种或者多种的组合，所述固化剂为六羟甲基三聚氰胺或六羟甲基三聚氰胺中的一种。
[0013]一种石墨烯改性包覆抗凝冰剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：取金属氯盐、有机醋酸盐及辅料依次溶于水中混合，混合液在40
‑
60℃温度下搅拌、剪切10
‑
20min后烘干，进而筛制粒径在0.5
‑
1mm分布的粒芯；S2：在转速1500
‑
2000r/min、加热温度80
‑
120℃的条件下，将缓冲凝胶剂加热呈熔融状态，并依次加入增容剂及硅烷偶联剂搅拌混合，得胶状混合物；将转速下调至800
‑
1000r/min、温度调节至40
‑
60℃条件下，逐次加入石墨烯有机分散液，待混合均匀后加入S1中粒芯，干燥后筛制粒径在2
‑
3mm分布的内包覆颗粒；S3：将S2中内包覆颗粒与聚烯烃弹性体、固化剂、醋酸钙镁在有机溶剂的条件下混合，得预混料；将硬质沥青熔化并掺入高渗透性材料，待搅拌均匀后灌入预混料中，干燥后造粒即得二次包覆石墨烯改性包覆抗凝冰剂。
[0014]作为优选的技术方案，所述S3中经二次包覆所得的石墨烯改性抗凝冰剂粒径分布在4
‑
5mm。
[0015]本专利技术的有益效果为：1、在基本不改变沥青混合料配比和施工工艺的前提下，具有主动抵抗和去除冰雪的能力，做到小雪即化，大雪不结冰功能；2、内包覆层通过石墨烯分散液的改性添加，使沥青路面具备夏天高温不软化、冬天低温不硬化和开裂功能，可有效延长路面使用寿命。3、氯盐和非氯盐的合理化配比以及通过缓释凝胶剂包覆粒芯，在不弱化融雪能力的同时，降低自有氯离子的含量，进而延缓因氯离子的释放对路面造成的腐蚀能力，提高路面的服役寿命。
实施方式
[0016]为使本专利技术所实现的技术手段、达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例进行详细说明，说明如下：
实施例
[0017]一种石墨烯改性包覆抗凝冰剂，该抗凝冰剂由粒芯、内包覆层以及外包覆层组成，其中，粒芯的组成成分及重量份数如下：金属氯盐30份、有机醋酸盐60份以及辅料10份，内包覆层由以下百分含量的原料制备而成：石墨烯有机分散液90%、缓冲凝胶剂5%、增容剂4%以及硅烷偶联剂1%，外包覆层的组成成分及重量份数如下：高渗透性材料25份、聚烯烃弹性体5份、固化剂6份、醋酸钙镁4份、、硬质沥青60份。
[0018]在本实施例中，石墨烯有机分散液由石墨烯粉料、有机溶剂以及表面活性剂制备而成，表面活性剂浓度为8mg/mL。
[0019]一种石墨烯改性包覆抗凝冰剂的制备方法，包括如下步骤：S1：取金属氯盐、有机醋酸盐及辅料依次溶于水中混合，混合液在40℃温度下搅
拌、剪切10min后烘干，进而筛制粒径在0.5
‑
1mm分布的粒芯；S2：在转速1500r/min、加热温度80℃的条件下，将缓冲凝胶剂加热呈熔融状态，并依次加入增容剂及硅烷偶联剂搅拌混合，得胶状混合物；将转速下调至800r/min、温度调节至40℃条件下，逐次加入石墨烯有机分散液，待混合均匀后加入S1中粒芯，干燥后筛制粒径在2
‑
3mm分布的内包覆颗粒；S3：将S2中内包覆颗粒与聚烯烃弹性体、固化剂、醋酸钙镁在有机溶剂的条件下混合，得预混料；将硬质沥青熔化并掺入高渗透性材料，待搅拌均匀后灌入预混料中，干燥后造粒即得二次包覆石墨烯改性包覆抗凝冰剂。
实施例
[0020]一种石墨烯改性包覆抗凝冰剂，该抗凝冰剂由粒芯、内包覆层以及外包覆层组成，其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯改性包覆抗凝冰剂，其特征在于，该抗凝冰剂由粒芯、内包覆层以及外包覆层组成，其中，所述粒芯的组成成分及重量份数如下：金属氯盐30
‑
45份、有机醋酸盐45
‑
60份以及辅料10
‑
20份，所述内包覆层由以下百分含量的原料制备而成：石墨烯有机分散液85%
‑
90%、缓冲凝胶剂5%
‑
10%、增容剂2%
‑
5%以及硅烷偶联剂1%
‑
4%，所述外包覆层的组成成分及重量份数如下：高渗透性材料25
‑
35份、聚烯烃弹性体3
‑
6份、固化剂3
‑
6份、醋酸钙镁3
‑
5份、、硬质沥青50
‑
60份。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性包覆抗凝冰剂，其特征在于：所述金属氯盐包括氯化铁、氯化钙、氯化镁、氯化锰中任一种或者多种的组合。3.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性包覆抗凝冰剂，其特征在于：所述有机醋酸盐包括醋酸钙、醋酸镁、醋酸钠、醋酸钾、醋酸氢钠、醋酸氢钾中任一种或者多种的组合。4.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性包覆抗凝冰剂，其特征在于：所述辅料包括高炉矿渣微粉、硅灰微粉、硅藻土、粉煤灰中的至少一种。5.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性包覆抗凝冰剂，其特征在于：所述石墨烯有机分散液由石墨烯粉料、有机溶剂以及表面活性剂制备而成，所述表面活性剂浓度为6mg/mL
‑
8mg/mL。6.根据权利要求5所述的一种石墨烯改性包覆抗凝冰剂，其特征在于：所述表面活性剂为三元复配表面活性剂，所述表面活性剂由固含量分别为1.5%TW80、2%PVP以及1.5%SDBS复配而成、其三元复配吸光度为1.116，电位值为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘彦军，武建军，安晓君，周超，王自枭，季卫康，
申请(专利权)人：宁夏墨工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：