一种兼具自应力破冰与相变融雪功能的沥青路用橡胶材料及其制备方法技术

技术编号：41287007 阅读：8 留言：0更新日期：2024-05-11 09:35

本发明专利技术公开了一种兼具自应力破冰与相变融雪功能的沥青路用橡胶材料及其制备方法，先以正十四烷为相变芯材制备了稳定水包油乳液，然后通过KH550改性，促进石墨烯与乙烯基MQ硅树脂产生交联，再利用原位乳液聚合法使预聚物在水包油乳液表面进行水解缩聚，制备改性氧化石墨烯‑乙烯基MQ硅树脂复合壁材相变微胶囊；乙烯基MQ硅树脂通过表面带有的活性乙烯基基团与橡胶的交联剂含氢硅油发生交联反应，从而达到补强作用，有效改善硅橡胶的粘弹性与应力应变行为，制得兼具良好弹性与相变储能功能的沥青路用橡胶材料，将其以骨料的形式掺入到沥青混合料中，可使沥青路面具备自应力破冰与相变融冰复合抑冰功能，有效改善道路积雪与结冰问题。

全部详细技术资料下载

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于道路工程破冰融雪，具体涉及一种兼具自应力破冰与相变融雪功能的沥青路用橡胶材料及其制备方法。

技术介绍

1、冬季低温环境下，沥青路面易出现积雪、结冰现象，导致路面抗滑性性能大幅度降低，极易影响道路交通畅行及车辆运营安全。根据调查显示：沥青路面在正常运营状态下的附着系数为0.6，而表面被冰雪覆盖情况下的附着系数仅为0.15。现阶段，道路冰雪可通过主动抑制路面结冰技术去除，包括热致融冰雪路面与自应力弹性路面。

2、热致融冰雪路面可通过向沥青混合料中添加相变蓄冷材料实现。相变蓄冷材料在沥青路面温度降低时可放出热量，起到延缓路面结冰的作用。通过制备相变微胶囊，可有效防止相变材料泄露，与道路材料直接接触，影响道路使用性能。而现有低温相变微胶囊在使用时融雪效率低，同时在外部荷载作用下易出现变形、破碎，造成相变材料损失。

3、自应力弹性路面主要通过向沥青混合料中添加如橡胶颗粒类具有高弹的材料实现。在外部荷载作用下，弹性材料发生较大变形，破碎路面冰层，从而起到抑制路面结冰的作用。但弹性材料添加过多会使混合料出现耐久性下降、难成型问题，且破冰效果受限于冰层厚度，过厚无法产生裂纹及剥落。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种兼具自应力破冰与相变融雪功能的沥青路用橡胶材料及其制备方法，该橡胶材料的基体为加成型液体硅橡胶，填料为改性氧化石墨烯-乙烯基mq硅树脂复合壁材相变微胶囊，兼具自应力破冰与相变融雪功能，有效改善道路积雪与结冰问题。

<p>2、为了实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：

3、一种兼具自应力破冰与相变融雪功能的沥青路用橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：

4、(1)将正十四烷与表面活性剂搅拌均匀形成油相；将聚乙烯醇于水中溶解均匀形成水相；将油相缓慢加入水相中，并加入氯化钠，形成分散均匀的水包油芯材乳液；

5、(2)将kh550、无水乙醇、水和氧化石墨烯混合，加热条件下充分搅拌均匀，得到改性氧化石墨烯分散液；

6、(3)将四甲基二乙烯基二硅氧烷、无水乙醇和水混合，加热条件下充分搅拌均匀，再依次加入六甲基二硅氧烷、正硅酸乙酯和步骤(2)的改性氧化石墨烯分散液，得到含改性氧化石墨烯的预聚物溶液；

7、(4)将步骤(1)的水包油芯材乳液和步骤(3)的含改性氧化石墨烯的预聚物溶液混合，并滴加盐酸调节ph为5-6，加热条件下充分聚合得到改性氧化石墨烯-乙烯基mq硅树脂复合壁材相变微胶囊；

8、(5)将步骤(4)的改性氧化石墨烯-乙烯基mq硅树脂复合壁材相变微胶囊和乙烯基硅油混合，充分搅拌均匀，作为a组分；将含氢硅油、抑制剂和催化剂混合，充分搅拌均匀，作为b组分；将a组分和b组分混合，充分搅拌均匀，干燥后得到橡胶材料。

9、进一步地，步骤(1)中，正十四烷、表面活性剂、聚乙烯醇、水和氯化钠的质量比为20-25：1.3-1.6：1.2-1.5：100-150：1.3:1.7，所述表面活性剂为span-40、span-60、span-80中任意一种与tween-40、tween-60、tween-80中任意一种复配而成，且表面活性剂hlb值为11.2-11.8。

10、进一步地，步骤(2)中，kh550、无水乙醇、水和氧化石墨烯的质量比为1.5-2：6.5-7.5：0.6-1.2：0.1-0.5，加热的温度为60-70℃。

11、进一步地，步骤(3)中，四甲基二乙烯基二硅氧烷、无水乙醇和水的质量比为2.5-3.2：8-12：25-30；加热的温度为40-45℃；六甲基二硅氧烷、正硅酸乙酯和改性氧化石墨烯分散液的质量比为9-12：10-20：7-9。

12、进一步地，步骤(4)中，水包油芯材乳液和含改性氧化石墨烯的预聚物溶液的质量比为1-1.25：1，加热的温度为60-75℃。

13、进一步地，步骤(5)中，改性氧化石墨烯-乙烯基mq硅树脂复合壁材相变微胶囊和乙烯基硅油的质量比为10-30：10-55，所述乙烯基硅油为端乙烯基聚二甲基硅氧烷中粘度为300-5000mpa·s中的一种。

14、进一步地，步骤(5)中，a组分和b组分的质量比为5-10：2-7。

15、进一步地，步骤(5)中，含氢硅油、抑制剂和催化剂的质量比为8-20：0.015-0.045：0.045-0.075，所述含氢硅油为端侧含氢硅油中含氢量为0.36％-1.65％中的一种；抑制剂为1-乙炔基-1-环乙醇、3-甲基-1-乙炔基-3-醇、2-甲基-3-丁炔基-2-醇中的任意一种或其组合；催化剂为铂催化剂、ok-pt-30、kp30中的任意一种或其组合。

16、进一步地，步骤(5)中，干燥的温度为55-70℃。

17、本专利技术还提供了上述制备方法制得的兼具自应力破冰与相变融雪功能的沥青路用橡胶材料。

18、本专利技术先以正十四烷为相变芯材制备了稳定水包油乳液，然后通过kh550改性剂与氧化石墨烯表面的羟基缩合反应增大层间距，促进石墨烯与乙烯基mq硅树脂产生交联，再利用原位乳液聚合法使含有改性氧化石墨烯的预聚物在水包油乳液表面进行水解缩聚，制备改性氧化石墨烯-乙烯基mq硅树脂复合壁材相变微胶囊；进一步地，乙烯基mq硅树脂通过硅树脂表面带有的活性乙烯基基团与橡胶的交联剂含氢硅油发生交联反应，形成网络交联点，以化学交联的方式固定在橡胶内部，增加了橡胶的交联密度，从而达到补强作用，有效改善硅橡胶的粘弹性与应力应变行为，最终制得兼具良好弹性与相变储能功能的沥青路用橡胶材料，将其以骨料的形式掺入到沥青混合料中，可使沥青路面具备自应力破冰与相变融冰复合抑冰功能，有效改善道路积雪与结冰问题。

19、本专利技术的优势在于：

20、(1)基于正十四烷在热拌沥青混合料中存在热分解严重的问题，本专利技术通过乙烯基mq硅树脂与加成型液体硅橡胶对其进行复合包覆，保证了沥青路用橡胶材料相变功能的高效稳定性。

21、(2)将改性氧化石墨烯-乙烯基mq硅树脂复合壁材相变微胶囊作为补强填料添加至加成型液体硅橡胶中，通过硅树脂表面带有的活性乙烯基基团与橡胶的交联剂含氢硅油发生交联反应，形成网络交联点，以化学交联的方式固定在橡胶内部，增加了橡胶的交联密度，从而达到补强作用，有效改善硅橡胶的粘弹性与应力应变行为，保证了沥青路用橡胶材料自应力破冰功能的长寿耐久性。

22、(3)基于氧化石墨烯难以均匀分散到橡胶高分子聚合物中，通过先对其进行共价功能化，再与乙烯基mq硅树脂复合生成囊壁包裹相变芯材，最后以微胶囊的形式添加至加成型液体硅橡胶中，保证了沥青路用橡胶材料导热路径的导热连续性。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种兼具自应力破冰与相变融雪功能的沥青路用橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，正十四烷、表面活性剂、聚乙烯醇、水和氯化钠的质量比为20-25：1.3-1.6：1.2-1.5：100-150：1.3:1.7，所述表面活性剂为Span-40、Span-60、Span-80中任意一种与Tween-40、Tween-60、Tween-80中任意一种复配而成，且表面活性剂HLB值为11.2-11.8。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，KH550、无水乙醇、水和氧化石墨烯的质量比为1.5-2：6.5-7.5：0.6-1.2：0.1-0.5，加热的温度为60-70℃。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，四甲基二乙烯基二硅氧烷、无水乙醇和水的质量比为2.5-3.2：8-12：25-30；加热的温度为40-45℃；六甲基二硅氧烷、正硅酸乙酯和改性氧化石墨烯分散液的质量比为9-12：10-20：7-9。

5.根据权利要求1所

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，改性氧化石墨烯-乙烯基MQ硅树脂复合壁材相变微胶囊和乙烯基硅油的质量比为10-30：10-55，所述乙烯基硅油为端乙烯基聚二甲基硅氧烷中粘度为300-5000mPa·s中的一种。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，A组分和B组分的质量比为5-10：2-7。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，含氢硅油、抑制剂和催化剂的质量比为8-20：0.015-0.045：0.045-0.075，所述含氢硅油为端侧含氢硅油中含氢量为0.36％-1.65％中的一种；抑制剂为1-乙炔基-1-环乙醇、3-甲基-1-乙炔基-3-醇、2-甲基-3-丁炔基-2-醇中的任意一种或其组合；催化剂为铂催化剂、OK-PT-30、KP30中的任意一种或其组合。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，干燥的温度为55-70℃。

10.权利要求1-9任一项所述的制备方法制得的兼具自应力破冰与相变融雪功能的沥青路用橡胶材料。

...

【技术特征摘要】

1.一种兼具自应力破冰与相变融雪功能的沥青路用橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，正十四烷、表面活性剂、聚乙烯醇、水和氯化钠的质量比为20-25：1.3-1.6：1.2-1.5：100-150：1.3:1.7，所述表面活性剂为span-40、span-60、span-80中任意一种与tween-40、tween-60、tween-80中任意一种复配而成，且表面活性剂hlb值为11.2-11.8。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，kh550、无水乙醇、水和氧化石墨烯的质量比为1.5-2：6.5-7.5：0.6-1.2：0.1-0.5，加热的温度为60-70℃。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，水包油芯材乳液和含改性氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：金娇，刘帅，文壮，高玉超，陈晖文，刘培，肖梦承，饶如意，宋战鹏，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人