CN101703889B - 一种胶粉负载型路面汽车尾气降解复合材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种胶粉负载型路面汽车尾气降解复合材料的制备方法。所述制备方法为橡胶胶粉、具有光催化功能的二氧化钛粉末、偶联剂三种材料的复合方法。本发明借助橡胶胶粉的巨大比表面积特点，使其既能最大程度地附着、承载二氧化钛粉末，又能充分吸附、聚集路面上方的汽车尾气。因此，本发明既能有效保护和充分发挥二氧化钛的光催化功能，又能提高二氧化钛对路面汽车尾气的降解效率；同时，由于胶粉的高弹性和偶联剂的作用，可使相应产品具有较好的抗轮胎碾压、耐雨水冲刷性能，可延长光催化剂的使用寿命。本发明使用范围包括沥青混凝土、水泥混凝土路面，以及隧道、涵洞等需要降解汽车尾气的交通设施表面。

Description

一种胶粉负载型路面汽车尾气降解复合材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种胶粉负载型路面汽车尾气降解复合材料的制备方法，属于道路交通环境治理领域。

背景技术

由于城市道路两旁高楼林立，空气水平流速较低，使得大量汽车尾气聚集在城市道路上方空间，难以稀释或降解，对行人及周边居民的健康形成威胁。虽然国家出台了相关的汽车尾气排放标准，但是，目前随着交通运载工具数量的急剧上升，所产生的大量汽车尾气污染，正在使城市空气质量进一步恶化。

汽车尾气在城市道路环境的聚集，一方面严重危害市民的健康，另一方面，也为高效降解提供了最佳机会。目前，在以“光催化原理”降解汽车尾气的材料中，二氧化钛粉末由于原理明确、施工简单且不会产生二次污染，已成为主要的开发应用对象。但是，由于二氧化钛降解汽车尾气的效率主要取决于阳光、尾气浓度、温度和湿度，特别是依赖于尾气与催化剂的表面接触程度，因此，目前光催化剂在道路路面领域的应用一直面临着如下困难：

1、二氧化钛等光催化剂属于表面作用原理，然而，在目前的汽车尾气光催化降解技术及专利中，二氧化钛通常被混合在沥青、水泥或树脂等基质中，使二氧化钛很难与尾气充分接触，导致光催化剂的降解效率较低。

例如：中国发明专利03131764.2号给出了一种《具有降解汽车尾气功能的沥青及其制备工艺》，其尾气降解材料是将占沥青质量5～15％的纳米二氧化钛粉掺入150～180℃的沥青中并以不低于4000转/分的速度搅拌直至分散均匀。该材料的特点是借助于阴离子表面活性剂对纳米二氧化钛进行表面改性，使其在沥青中能够充分分散，进而提高材料的光催化性能。但是，由于二氧化钛粉体几乎完全被分散和包覆于沥青中，应用于路面后，二氧化钛粉体很难与阳光充分接触，破坏了二氧化钛的表面作用原理，因此，其尾气降解效率受到很大的限制。

而在专利《一种汽车尾气降解材料及其应用》中(中国发明专利200710144762.9号)，发明人将纳米二氧化钛光触媒和粘结剂按1～2∶20的重量比，分别采用“喷涂法”或“散布法”应用于路面进行汽车尾气降解。其中，“喷涂法”的特征是将二氧化钛与粘结剂充分混合后喷涂于路面，二氧化钛仍然处于被包覆状态，不利于光催化降解；而“散布法”虽然先将粘结剂涂于路面，然后将二氧化钛粉末散布于粘结剂表面，导致降解效果明显提高，但是“散布法”不仅路面“单位面积”分散的二氧化钛质量少，而且，由于粉体与粘结剂属于表面粘结，牢度低，易产生浪费。

2、城市路面上方的汽车尾气，虽然聚集在路面的近表面，但是，绝大部分的尾气无法被聚集在二氧化钛粉体附近，无法与催化剂充分接触反应，从而导致路面催化剂的催化降解效率不高。如果能将道路上方的尾气尽可能地吸附到路表面，使道路表面的尾气产生聚集态，将会大大提高汽车尾气的降解净化效率。

本发明以橡胶胶粉为载体，借助胶粉的巨大比表面积，不仅能大量吸附路面上方的汽车尾气，充分提高光催化剂的降解效率，而且，借助胶粉巨大的表面存储能力，最大限度地在三维空间负载光催化剂颗粒，提高光催化剂的降解效率。同时，利用偶联剂将二氧化钛粉末粘结在胶粉表面，还可以增强光催化材料的使用耐久性。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提出一种胶粉负载型路面汽车尾气降解复合材料的制备方法，利用此方法制备的复合材料应用于路面后，可以大大提高对汽车尾气的降解效率，净化城市环境。

技术方案：本发明的胶粉负载型路面汽车尾气降解复合材料的制备方法采用预处理法或直接混合法，借助偶联剂将具有光催化功能的二氧化钛粉末分散到橡胶胶粉表面，从而提高汽车尾气降解效率。

所述的预处理法为：首先将二氧化钛粉末、偶联剂、稀释剂混合、加热并搅拌；经充分分散后，再与胶粉混合、搅拌，待二氧化钛粉末与胶粉充分交联后，经干燥获得复合粉末，反应温度为70～90℃。

所述的直接混合法为：将二氧化钛粉末、胶粉、偶联剂、稀释剂直接混合并加热搅拌，发生交联后干燥获得复合粉末，反应温度为70～90℃。

连接二氧化钛与胶粉的偶联剂至少为硅系、钛系、铝系、铬系、锆系、锌系、钙系中的一种。

有益效果：

1、橡胶胶粉具有巨大的比表面，既易于吸附二氧化钛粉末，又易于吸附路面上方的汽车尾气，这一结构特点有利于充分发挥二氧化钛的光催化降解能力。

2、胶粉和二氧化钛两种物质经偶联剂处理后，通过物理或化学的方法交联起来，耐雨水冲刷，具有一定的附着强度和耐久性。

3、胶粉颗粒在与沥青或乳化沥青薄膜等胶结时，由于胶粉颗粒具有良好的弹性，不易嵌入路面，使得所负载的二氧化钛粉末能够充分暴露于空气中，可大大提高了二氧化钛的光催化降解效率。

具体实施方式

本发明所述的路面汽车尾气降解复合材料包括橡胶胶粉、二氧化钛粉末、偶联剂及稀释剂。所述的二氧化钛粉末具有光催化功能，根据二氧化钛粉末光催化降解效率与粒径的关系，二氧化钛粉末的粒径可以选择10nm～1μm；根据实际路面的粗糙程度，胶粉的粒径可以选择20～120目；偶联剂为硅系、钛系、铝系、铬系、锆系、锌系、钙系中的一种或几种的混合；稀释剂包括水、乙醇、异丙醇、机油、白油、溶剂油中的一种或几种。

本发明所设计的路面汽车尾气降解复合材料以二氧化钛粉末和胶粉为主(在路面的用量为二氧化钛0.16～16g/m²，胶粉100～800g/m²)，并辅以偶联剂(按二氧化钛质量的0.5％～3％)及适量稀释剂。

二氧化钛和胶粉的交联方法为预处理法或直接混合法。所述的预处理法是将二氧化钛经偶联剂、稀释剂在70～90℃的温度下预先处理，搅拌充分分散，然后将处理过的二氧化钛与胶粉共混并搅拌，使胶粉吸附二氧化钛，发生交联后干燥。所述的直接混合法是将二氧化钛粉末、胶粉、偶联剂、稀释剂混合，并在70～90℃的温度下搅拌，发生交联后干燥。

所制备的高效降解汽车尾气材料通过通过干粉喷洒、湿雾喷涂、浆液涂刷或滚刷的方式应用于路面。

Claims (1)

1.一种胶粉负载型路面汽车尾气降解复合材料的制备方法，其特征在于该方法采用预处理法或直接混合法，借助偶联剂将具有光催化功能的二氧化钛粉末分散到橡胶胶粉中，从而提高汽车尾气降解效率；

所述的预处理法为：首先将二氧化钛粉末、偶联剂、稀释剂混合、加热并搅拌；经充分分散后，再与胶粉混合、搅拌，待二氧化钛粉末与胶粉充分交联后，经干燥获得复合粉末，反应温度为70～90℃；

所述的直接混合法为：将二氧化钛粉末、胶粉、偶联剂、稀释剂直接混合并加热搅拌，发生交联后干燥获得复合粉末，反应温度为70～90℃；

其中，二氧化钛粉末的粒径选择10nm～1μm，胶粉的粒径选择20～120目；在路面的用量为：二氧化钛0.16～16g/m²，胶粉100～800g/m²，偶联剂为二氧化钛质量的0.5％～3％，

偶联剂为硅系、钛系、铝系、铬系、锆系、锌系、钙系中的一种或几种的混合；稀释剂为水、乙醇、异丙醇、机油、白油、溶剂油中的一种或几种。