【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于路面材料，具体涉及一种充电储能路面材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、沥青混合料土作为一种典型的路面材料，具有成本低廉、原材料来源丰富、平整度优异、施工机械化程度高以及行车舒适等优势，得以广泛应用于道路基础设施建设。随着基础设施逐渐向“多功能化”和“智能化”方向发展，实现“智能道路”和“智慧道路”的需求日益紧迫和有必要。近年来，大量研究者通过普通沥青混合料中掺加碳纤维、石墨、碳纳米管以及石墨烯等导电相制备导电沥青混合料，从而开发诱导加热自修复沥青混合料、自融雪除冰沥青混合料、自感知沥青混合料以及具有储能充电功能的沥青混合料。其中，就储能充电功能的沥青混合料而言，其可以取代传统的以化石燃料为基础的储能方式；此外，虽然利用太阳能、风能和潮汐波等可再生能源生产电能，可以减少能源需求和能源生产之间的不平衡，然而，当前电池技术中使用的矿物前体的稀缺性阻碍了能量存储的大规模实际应用，迫使寻找廉价且易于获得的原材料以开发高容量的超级电容器。基于此，亟需开发一种智能路面材料，将其赋予充电储能功能，以推动“智能道路”和“智慧道路”的发展。
技术实现思路
1、为解决上述全部或部分技术问题，本专利技术提供以下技术方案：
2、本专利技术的目的之一在于提供一种充电储能路面材料的制备方法，所述制备方法包括：
3、提供导电骨料，所述导电骨料包括原始骨料及形成在所述原始骨料表面的导电薄膜，所述导电薄膜包括碳纳米管和聚合物；
4、使所述导电骨料和导电碳纤维均匀混
5、对所述导电骨料-碳纤维复合材料进行加热处理，然后与经过加热处理的沥青、填料进行混合搅拌处理，得到所述充电储能路面材料。
6、通过上述方法制备得到的充电储能路面材料具有良好的电学性能，为传统沥青混合料路面材料赋予了充电储能功能，基于其制备得到的导电沥青混凝土电极或超级电容器有望推动和实现“智能路面”的愿景。
7、在部分实施例中，所述导电骨料的制备方法包括：将碳纳米管分散液与聚合物溶液均匀混合，得到导电聚合物浆料；使所述导电聚合物浆料均匀沉积在所述原始骨料表面，并进行翻拌、干燥处理，得到所述导电骨料。所述聚合物溶液至少能够用于增加导电聚合物浆料沉积在骨料表面的粘附性。
8、进一步的，所述碳纳米管分散液的配制方法包括：将碳纳米管分散于分散剂中，然后再进行细胞粉碎分散处理，得到所述碳纳米管分散液。该技术方案的有益效果在于，分散剂结合细胞粉碎分散处理的方式能够得到高质量碳纳米管分散液。
9、更进一步的，所述分散剂包括聚苯乙烯磺酸水溶液，其中聚苯乙烯磺酸的含量为2.5-3.0wt％。根据本专利技术的专利技术人的实践发现，表面活性剂(即聚苯乙烯磺酸水溶液)结合物理分散(即细胞粉碎分散)法是目前制备高质量碳纳米管分散液的较优方案，采用聚苯乙烯磺酸结合细胞粉碎分散的方法处理得到的碳纳米管分散液在原始骨料表面沉积时，更易于获得均匀、以及电导率和力学性能优异的导电薄膜，进而获得导电性能优异的导电骨料。
10、更进一步的，所述细胞粉碎分散处理包括：将碳纳米管分散于分散剂中后，先搅拌1～3min，然后使用细胞粉碎机在70-100w的功率下持续处理800-1000分钟，细胞粉碎机设置为工作1-2秒停止1-2秒，在处理过程中使所述碳纳米管分散液处于25-30℃的温度条件下，得到所述碳纳米管分散液。
11、在一些典型的实施案例中，配制质量分数为2.5-3.0wt％的聚苯乙烯磺酸水溶液作为分散剂，并以所述聚苯乙烯磺酸水溶液作为溶剂，碳纳米管作为溶质，配制质量分数为5-10wt％的碳纳米管分散液；所述碳纳米管分散液先手拌1-3min后，再使用细胞粉碎机在70-100w的功率下持续处理800-1000分钟，细胞粉碎机设置为工作1-2秒停止1-2秒，并使用冰浴避免其温度升高；最终得到高质量碳纳米管分散液。
12、在部分实施例中，所述碳纳米管分散液包括多壁碳纳米管。例如为自中国先锋纳米公司购买的多壁碳纳米管。
13、在部分实施例中，所述多壁碳纳米管的直径为20-30nm，和/或，长度为0.5-2μm，和/或，纯度为95％以上，和/或，电导率为120-150s/cm。
14、在部分实施例中，所述碳纳米管分散液中碳纳米管的含量为5-10wt％。
15、在部分实施例中，所述聚合物溶液中的聚合物包括聚丙烯酸。该技术方案的有益效果在于，碳纳米管与聚丙烯酸复合生成的一维碳纳米管@聚丙烯酸复合材料相比于二维导电材料更容易形成彼此搭接良好的导电网络结构，以获得更优异的导电性能，进而能够使得到超级电容器的性能更优异；且聚丙烯酸能够增加所述复合材料与骨料的粘附性。
16、在部分实施例中，所述聚合物溶液包括固含量为45-50％的聚丙烯酸溶液。
17、在部分实施例中，所述碳纳米管分散液与聚丙烯酸溶液的质量比为3∶1-5∶1，从而获得力学性能和电导性能优异的导电聚合物浆料。
18、在部分实施例中，所述导电聚合物浆料与所述原始骨料的体积比为2∶1-3∶1，以便导电聚合物浆料能够完全覆盖表面，在骨料表面形成优异的导电薄膜。
19、在部分实施例中，所述原始骨料包括天然骨料、再生骨料、玻璃骨料和钢渣骨料中的一种或多种。所述天然骨料包括但不限限于石灰岩、玄武岩、花岗岩等。本专利技术提供的制备方法几乎适用于粒径大于4.75mm任何原始骨料，具有普适性。
20、在部分实施例中，所述将碳纳米管分散液与聚合物溶液均匀混合具体包括：在常温下将所述碳纳米管分散液与聚合物溶液先在1000-1500rpm的转速条件下搅拌10-15min，然后再在4000-6000rpm的高速条件下搅拌15-20min，得到所述导电聚合物。
21、在部分实施例中，所述使所述导电聚合物浆料均匀沉积在所述原始骨料表面具体包括：将所述导电聚合物浆料均匀喷涂至所述原始骨料表面，反复喷涂3-5次，在喷涂过程中进行所述翻拌处理。本专利技术使用喷涂使导电浆料均匀沉积在骨料表面，与浸渍法相比之下，本工艺更高效、更便捷，获得的导电薄膜的均匀性、连续性更为良好。喷涂例如采用气刷喷涂。
22、在部分实施例中，所述干燥处理包括：在60-80℃的温度条件下干燥48-72h，使所述导电聚合物浆料在所述原始骨料表面形成所述导电薄膜。
23、在一些实施方案中，使用气刷将所述导电聚合物浆料均匀的喷涂至骨料表面，同时使用铲刀手动翻搅骨料，并再次使用气刷喷涂所述导电聚合物浆料，反复喷涂3-5次，直至导电聚合物浆料完全喷涂骨料表面；随后，将表面喷涂导电墨水的骨料在80℃烘箱中干燥48-72h，使导电聚合物浆料的水分完全挥发，从而在骨料表面形成一层致密导电薄膜，得到导电骨料。
24、在部分实施例中，所述使所述导电骨料和导电碳纤维均匀混合具体包括：将所述导电骨料与导电碳纤维混合后搅拌30～60s，然后喷洒本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种充电储能路面材料的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电骨料的制备方法包括：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管分散液的配制方法包括：将碳纳米管分散于分散剂中，然后再进行细胞粉碎分散处理，得到所述碳纳米管分散液；
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管分散液包括多壁碳纳米管，优选的，所述多壁碳纳米管的直径为20-30nm，和/或，长度为0.5-2μm，和/或，纯度为95％以上，和/或，电导率为120-150s/cm；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述使所述导电骨料和导电碳纤维均匀混合具体包括：将所述导电骨料与导电碳纤维混合后搅拌30～60s，然后喷洒水分继续混合60-120s，所述水分的喷洒量是所述导电骨料质量的1-2％，得到导电骨料-碳纤维复合材料；优选的，混合完成后，还包括将所述导电骨料-碳纤维复合材料在60-80℃的温度条件下干燥48-72h；
6.根据权利要求1～5任一项所述的制备方法得到的充电储能
7.权利要求6所述的充电储能路面材料在制备电极或电容器中的应用。
8.一种导电沥青混凝土电极，其特征在于：所述导电沥青混凝土电极包括权利要求6所述的充电储能路面材料；
9.一种双电层超级电容器，包括第一电极、第二电极、电解液和隔膜，其特征在于：所述第一电极和/或第二电极包括权利要求6所述的充电储能路面材料，或者，所述第一电极和/或第二电极为权利要求8所述的导电沥青混凝土电极。
10.根据权利要求9所述的双电层超级电容器，其特征在于：所述隔膜包括玻璃纤维膜；
...【技术特征摘要】
1.一种充电储能路面材料的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电骨料的制备方法包括：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管分散液的配制方法包括：将碳纳米管分散于分散剂中，然后再进行细胞粉碎分散处理，得到所述碳纳米管分散液；
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管分散液包括多壁碳纳米管，优选的，所述多壁碳纳米管的直径为20-30nm，和/或，长度为0.5-2μm，和/或，纯度为95％以上，和/或，电导率为120-150s/cm；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述使所述导电骨料和导电碳纤维均匀混合具体包括：将所述导电骨料与导电碳纤维混合后搅拌30～60s，然后喷洒水分继续混合60-120s，所述水分的...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢东，陈明慧，孙力，
申请(专利权)人：苏州固韧纳米材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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