CN102911601B - 自调温路面涂层材料的制备方法及使用方法 - Google Patents

自调温路面涂层材料的制备方法及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种自调温路面涂层材料的制备方法及使用方法。目前关于调节路面温度、缓解城市热岛效应的方法抗水损害能力不好阻断了热量向路面结构内部的传递，导致路面内部温度差异较大，容易使路面产生温缩裂缝，降低路面耐久性能。本发明将五氧化二钒粉末、草酸以及铬盐、钨酸盐或氟化铵，放入去离子水中充分搅拌，完全反应后烘干；在380℃的真空条件下热分解得到二氧化钒及其掺杂物纳米粉体；将纳米粉体材料加入到阳离子乳化沥青中，依次加入水性环氧树脂、固化剂和水，得到自调温路面涂层材料。本发明在夏季可降低路面温度5～10℃，冬季可提高路面温度5～10℃，施工方式简单，不需要进行其他后续处理，适合于各种等级公路的应用。

Description

自调温路面涂层材料的制备方法及使用方法
技术领域
    本发明涉及一种路面涂层材料，具体涉及一种自调温路面涂层材料的制备方法及使用方法。
背景技术
城市热岛效应的加剧，严重影响了人们的正常工作和身体健康。在引起热岛效应的诸多因素中，城市道路中的沥青路面由于沥青混合料的热容量和其不透水性成为导致城市热岛效应的一个主因。目前，关于调节路面温度、缓解城市热岛效应的方法多种多样，但是各有各的缺点，如透水式路面和保水式路面抗水损害能力不好，路面耐久性较差；热阻式路面阻断了热量向路面结构内部的传递，导致路面内部温度差异较大，容易使路面产生温缩裂缝，降低路面耐久性能。因此，如何降低夏季路面温度，减缓城市热岛效应是每个道路工作者必须面临的难点。
二氧化钒是一种具有相变性质的金属氧化物，其相变温度为68℃，相变前后晶体结构的变化使得其产生对红外光由投射向反射的可逆转变，自调温路面涂层就是利用二氧化钒这种通过相变能够引起红外光透射率改变的特性，达到调节路面温度的效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种能调节路面温度、缓解城市热岛效应的自调温路面涂层材料的制备方法及使用方法。
本发明所采用的技术方案是：
自调温路面涂层材料的制备方法，其特征在于：
由以下步骤实现：
步骤一：取80～95重量份的五氧化二钒粉末、80～95重量份的草酸以及1～5重量份的钨酸盐或氟化铵，放入150～300重量份的去离子水中，在150～200℃温度下充分搅拌，直至三者完全反应，然后将溶液烘干；
步骤二：将步骤一所得材料在380℃的真空条件下热分解得到二氧化钒及其掺杂物纳米粉体；
步骤三：称取20～40重量份的由步骤二所得到的纳米粉体材料加入到10～20重量份的乳化沥青中，然后依次加入10～30重量份的水性环氧树脂、10～30重量份的固化剂和10～40重量份的水，得到自调温路面涂层材料。
步骤一中，钨酸盐选自钨酸钠、钨酸钙、钨酸胺。
步骤三中，乳化沥青为阳离子乳化沥青，是由沥青、阳离子乳化剂和水通过正相乳化法制成的；
其中，阳离子乳化剂为MQK阳离子沥青乳化剂或BE-3阳离子乳化沥青乳化剂；
步骤三中，水性环氧树脂是利用环氧树脂、非离子乳化剂和水通过反相乳化法制备而成的；
其中，非离子乳化剂为聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯。
步骤三中，固化剂选自改性胺类固化剂中的HB-8180、水性环氧固化剂1900或LJ910，或选自脂肪酸类固化剂中的三乙烯四胺或二乙烯三胺。
自调温路面涂层材料的使用方法，其特征在于：
由以下步骤实现：
步骤一：清洁、干燥路面，覆盖路面的标志标线；
步骤二：将自调温涂层材料搅拌均匀后加入到具有均匀喷洒功能的洒布机中；
步骤三：根据路面宽度调整洒布车的喷洒宽度，按照预定的路线和洒布量进行喷洒；对于洒布车洒布不均匀的地方，及时进行人工处理，洒布量为0.3～0.6kg/m2；
步骤四：封闭交通养生3～8小时后开放交通。
    本发明具有以下优点：
本发明所涉及的自调温路面涂层材料采用二氧化钒及其掺杂物纳米粉体本身具有的特性主动调节路面温度，当夏季环境温度高于二氧化钒及其掺杂物纳米粉体的相变温度时，涂层就会反射太阳红外光，降低路面温度5～10℃；当冬季环境温度低于二氧化钒及其掺杂物纳米粉体的相变温度时，太阳红外光透过涂层提高路面温度5～10℃，从而达到主动调节路面温度的目的。自调温涂层材料的施工方式简单，不需要进行其他后续处理，适合于各种等级公路的应用。
附图说明
    图1为马歇尔试件表面的温度状况图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明所涉及的自调温路面涂层材料的制备方法，由以下步骤实现：
步骤一：取80～95重量份的五氧化二钒粉末、80～95重量份的草酸以及1～5重量份的钨酸盐或氟化铵，放入150～300重量份的去离子水中，在150～200℃温度下充分搅拌，直至三者完全反应，然后将溶液烘干。
其中，钨酸盐选自钨酸钠、钨酸钙、钨酸胺。
步骤二：将步骤一所得材料在380℃的真空条件下热分解得到二氧化钒及其掺杂物纳米粉体。
步骤三：称取20～40重量份的由步骤二所得到的纳米粉体材料加入到10～20重量份的乳化沥青中，然后依次加入10～30重量份的水性环氧树脂、10～30重量份的固化剂和10～40重量份的水，得到自调温路面涂层材料。
所述的乳化沥青为阳离子乳化沥青，是由沥青、阳离子乳化剂和水通过正相乳化法制成的；其中，阳离子乳化剂为MQK阳离子沥青乳化剂或BE-3阳离子乳化沥青乳化剂。
所述的水性环氧树脂是利用环氧树脂、非离子乳化剂和水通过反相乳化法制备而成的；其中，非离子乳化剂为聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯。
所述的固化剂选自改性胺类固化剂中的HB-8180、水性环氧固化剂1900或LJ910，或选自脂肪酸类固化剂中的三乙烯四胺或二乙烯三胺。
实施例1：
步骤一：取80重量份的五氧化二钒粉末、80重量份的草酸以及1重量份的钨酸盐，放入150重量份的去离子水中，在150℃温度下充分搅拌，直至三者完全反应，然后将溶液烘干。
其中，钨酸盐为钨酸钠。
步骤二：将步骤一所得材料在380℃的真空条件下热分解得到二氧化钒及其掺杂物纳米粉体。
步骤三：称取20重量份的由步骤二所得到的纳米粉体材料加入到10重量份的乳化沥青中，然后依次加入10重量份的水性环氧树脂、10重量份的固化剂和10重量份的水，得到自调温路面涂层材料。
所述的乳化沥青为阳离子乳化沥青，是由沥青、阳离子乳化剂和水通过正相乳化法制成的；其中，阳离子乳化剂为MQK阳离子沥青乳化剂。
所述的水性环氧树脂是利用环氧树脂、非离子乳化剂和水通过反相乳化法制备而成的；其中，非离子乳化剂为聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯。
所述的固化剂为改性胺类固化剂中的HB-8180。
实施例2：
步骤一：取85重量份的五氧化二钒粉末、85重量份的草酸以及2重量份的钨酸盐，放入200重量份的去离子水中，在165℃温度下充分搅拌，直至三者完全反应，然后将溶液烘干。
其中，钨酸盐为钨酸钙。
步骤二：将步骤一所得材料在380℃的真空条件下热分解得到二氧化钒及其掺杂物纳米粉体。
步骤三：称取30重量份的由步骤二所得到的纳米粉体材料加入到15重量份的乳化沥青中，然后依次加入20重量份的水性环氧树脂、20重量份的固化剂和20重量份的水，得到自调温路面涂层材料。
所述的乳化沥青为阳离子乳化沥青，是由沥青、阳离子乳化剂和水通过正相乳化法制成的；其中，阳离子乳化剂为MQK阳离子沥青乳化剂。
所述的水性环氧树脂是利用环氧树脂、非离子乳化剂和水通过反相乳化法制备而成的；其中，非离子乳化剂为聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯。
所述的固化剂为水性环氧固化剂1900。
实施例3：
步骤一：取90重量份的五氧化二钒粉末、90重量份的草酸以及4重量份的氟化铵，放入250重量份的去离子水中，在180℃温度下充分搅拌，直至三者完全反应，然后将溶液烘干。
其中，钨酸盐为钨酸胺。
步骤二：将步骤一所得材料在380℃的真空条件下热分解得到二氧化钒及其掺杂物纳米粉体。
步骤三：称取30重量份的由步骤二所得到的纳米粉体材料加入到15重量份的乳化沥青中，然后依次加入20重量份的水性环氧树脂、20重量份的固化剂和30重量份的水，得到自调温路面涂层材料。
所述的乳化沥青为阳离子乳化沥青，是由沥青、阳离子乳化剂和水通过正相乳化法制成的；其中，阳离子乳化剂为BE-3阳离子乳化沥青乳化剂。
所述的水性环氧树脂是利用环氧树脂、非离子乳化剂和水通过反相乳化法制备而成的；其中，非离子乳化剂为聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯。
所述的固化剂为水性环氧固化剂LJ910。
实施例4：
步骤一：取95重量份的五氧化二钒粉末、95重量份的草酸以及5重量份的氟化铵，放入300重量份的去离子水中，在200℃温度下充分搅拌，直至三者完全反应，然后将溶液烘干。
步骤二：将步骤一所得材料在380℃的真空条件下热分解得到二氧化钒及其掺杂物纳米粉体。
步骤三：称取40重量份的由步骤二所得到的纳米粉体材料加入到20重量份的乳化沥青中，然后依次加入30重量份的水性环氧树脂、30重量份的固化剂和40重量份的水，得到自调温路面涂层材料。
所述的乳化沥青为阳离子乳化沥青，是由沥青、阳离子乳化剂和水通过正相乳化法制成的；其中，阳离子乳化剂为BE-3阳离子乳化沥青乳化剂。
所述的水性环氧树脂是利用环氧树脂、非离子乳化剂和水通过反相乳化法制备而成的；其中，非离子乳化剂为聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯。
所述的固化剂为脂肪酸类固化剂中的三乙烯四胺。
实施例5：
步骤一：取95重量份的五氧化二钒粉末、95重量份的草酸以及5重量份的氟化铵，放入300重量份的去离子水中，在200℃温度下充分搅拌，直至三者完全反应，然后将溶液烘干。
步骤二：将步骤一所得材料在380℃的真空条件下热分解得到二氧化钒及其掺杂物纳米粉体。
步骤三：称取40重量份的由步骤二所得到的纳米粉体材料加入到20重量份的乳化沥青中，然后依次加入30重量份的水性环氧树脂、30重量份的固化剂和40重量份的水，得到自调温路面涂层材料。
所述的乳化沥青为阳离子乳化沥青，是由沥青、阳离子乳化剂和水通过正相乳化法制成的；其中，阳离子乳化剂为BE-3阳离子乳化沥青乳化剂。
所述的水性环氧树脂是利用环氧树脂、非离子乳化剂和水通过反相乳化法制备而成的；其中，非离子乳化剂为聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯。
所述的固化剂为脂肪酸类固化剂中的二乙烯三胺。
本发明所涉及的自调温路面涂层材料的使用方法，由以下步骤实现：
步骤一：清洁、干燥路面，覆盖路面的标志标线；
步骤二：将自调温涂层材料搅拌均匀后加入到具有均匀喷洒功能的洒布机中；
步骤三：根据路面宽度调整洒布车的喷洒宽度，按照预定的路线和洒布量进行喷洒；对于洒布车洒布不均匀的地方，及时进行人工处理，洒布量为0.3～0.6kg/m2；
步骤四：封闭交通养生3～8小时后开放交通。
将本发明所涉及的涂层材料涂抹在马歇尔试件上，待涂层试件固化后置于室外，利用温度记录仪记录不同时间点下试件的表面的温度状况，具体参见图1所示。从图中可以很明显的看出涂有涂层的试件表面温度比不涂涂层的试件温度低5℃左右。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.自调温路面涂层材料的制备方法，其特征在于：
由以下步骤实现：
步骤一：取80～95重量份的五氧化二钒粉末、80～95重量份的草酸以及1～5重量份的钨酸盐或氟化铵，放入150～300重量份的去离子水中，在150～200℃温度下充分搅拌，直至三者完全反应，然后将溶液烘干；
步骤二：将步骤一所得材料在380℃的真空条件下热分解得到二氧化钒及其掺杂物纳米粉体；
步骤三：称取20～40重量份的由步骤二所得到的纳米粉体材料加入到10～20重量份的乳化沥青中，然后依次加入10～30重量份的水性环氧树脂、10～30重量份的固化剂和10～40重量份的水，得到自调温路面涂层材料；
步骤一中，钨酸盐选自钨酸钠、钨酸钙、钨酸铵。
2.根据权利要求1所述的自调温路面涂层材料的制备方法，其特征在于：
步骤三中，乳化沥青为阳离子乳化沥青，是由沥青、阳离子乳化剂和水通过正相乳化法制成的；
其中，阳离子乳化剂为MQK阳离子沥青乳化剂或BE-3阳离子乳化沥青乳化剂。
3.根据权利要求2所述的自调温路面涂层材料的制备方法，其特征在于：
步骤三中，水性环氧树脂是利用环氧树脂、非离子乳化剂和水通过反相乳化法制备而成的；
其中，非离子乳化剂为聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯。
4.根据权利要求3所述的自调温路面涂层材料的制备方法，其特征在于：
步骤三中，固化剂选自改性胺类固化剂中的HB-8180、水性环氧固化剂1900或LJ910，或选自脂肪酸类固化剂中的三乙烯四胺或二乙烯三胺。
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