CN106495649A - 一种净化空气的道路涂层 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种净化空气的道路涂层，所述道路涂层材料，由以下按照重量份的原料组成：硅藻泥35‑45份、碳酸锆铵3‑7份、纳米氧化锌15‑23份、四氢糠醇11‑19份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺5‑12份、环烷酸锌1‑3份。本发明以硅藻泥为主要原料，利用四氢糠醇处理后再与经椰子油脂肪酸二乙醇酰胺处理的纳米氧化锌混合，再经环烷酸锌、碳酸锆铵相互作用后制得的道路涂层材料具有良好的抗滑性能、抗车辙能力和高温稳定性能，同时能够有效吸附空气中的PM2.5，对吸收温室气体CO2也有一定效果，显著改善道路环境。本发明制备工艺简单，生产成本低，延长道路的使用寿命，适于工业化生产。

Description

一种净化空气的道路涂层
技术领域
本发明涉及环保材料技术领域，具体是一种净化空气的道路涂层。
背景技术
空气污染，又称为大气污染，按照国际标准化组织（ISO）的定义，空气污染通常是指:由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人类的舒适、健康和福利或环境的现象。大气污染物对人体的危害是多方面的，主要表现是呼吸道疾病与生理机能障碍，以及眼鼻等粘膜组织受到刺激而患病。大气中污染物的浓度很高时，会造成急性污染中毒，或使病状恶化，甚至在几天内夺去几千人的生命。其实，即使大气中污染物浓度不高，但人体成年累月呼吸这种污染了的空气，也会引起慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿及肺癌等疾病。
细颗粒物指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5 微米的颗粒物。它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质（例如，重金属、微生物等），且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。汽车工业的飞速发展和能源消耗及环境危害之间的矛盾在全国各大城市日益凸显，在机动车保有量大、使用频率高的城市和城市群，机动车尾气排放对PM2.5浓度上升影响很大。如果能有效利用公路空间，制备一种可吸附空气中细颗粒物的道路涂层材料，可有效降低公路周围由于汽车尾气等所产生的PM2.5，从而可有效缓解PM2.5所带来的各种不利影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有良好的抗滑性能、抗车辙能力和高温稳定性能同时能够有效吸附空气中的PM2.5、CO2的净化空气的道路涂层及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种净化空气的道路涂层，由以下按照重量份的原料组成：硅藻泥35-45份、碳酸锆铵3-7份、纳米氧化锌15-23份、四氢糠醇11-19份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺5-12份、环烷酸锌1-3份。
作为本发明进一步的方案：所述净化空气的道路涂层，由以下按照重量份的原料组成：硅藻泥38-42份、碳酸锆铵4-6份、纳米氧化锌17-21份、四氢糠醇13-17份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺7-10份、环烷酸锌1.5-2.5份。
作为本发明进一步的方案：所述净化空气的道路涂层，由以下按照重量份的原料组成：硅藻泥40份、碳酸锆铵5份、纳米氧化锌19份、四氢糠醇15份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺8份、环烷酸锌2份。
本发明另一目的是提供一种净化空气的道路涂层的制备方法，由以下步骤组成：
1）将四氢糠醇与其质量4.1倍的去离子水混合，制得四氢糠醇溶液；将椰子油脂肪酸二乙醇酰胺与其质量1.2倍的去离子水混合，制得椰子油脂肪酸二乙醇酰胺溶液；
2）将硅藻泥粉碎、过150目筛，与四氢糠醇溶液混合，置入聚四氟乙烯反应釜中并在108℃的温度下密封加热搅拌68-70min，然后降至58℃制得混合物A；
3）将纳米氧化锌与椰子油脂肪酸二乙醇酰胺溶液混合，在88℃的温度下搅拌处理40min，制得混合物B；
4）将混合物A与混合物B混合，在58℃的温度下边搅拌边滴加环烷酸锌，然后升温至65℃边搅拌边滴加碳酸锆铵，再微波处理25min，微波功率为600W，降至室温即得道路涂层材料。
本发明另一目的是提供所述道路涂层材料在空气净化处理中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明以硅藻泥为主要原料，利用四氢糠醇处理后再与经椰子油脂肪酸二乙醇酰胺处理的纳米氧化锌混合，再经环烷酸锌、碳酸锆铵相互作用后制得的道路涂层材料具有良好的抗滑性能、抗车辙能力和高温稳定性能，同时能够有效吸附空气中的PM2.5，可显著降低公路周围由于汽车尾气等所产生的PM2.5，从而有效缓解PM2.5所带来的各种不利影响，对吸收温室气体CO2也有一定效果，显著改善道路环境。本发明制备工艺简单，采用原料少，原料无毒无害，且原料取材广泛，施工工艺简单、生产成本低，延长道路的使用寿命，极适于工业化生产，对提高路面使用品质和保护环境具有重大社会效益。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种净化空气的道路涂层，由以下按照重量份的原料组成：硅藻泥35份、碳酸锆铵3份、纳米氧化锌15份、四氢糠醇11份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺5份、环烷酸锌1份。
将四氢糠醇与其质量4.1倍的去离子水混合，制得四氢糠醇溶液；将椰子油脂肪酸二乙醇酰胺与其质量1.2倍的去离子水混合，制得椰子油脂肪酸二乙醇酰胺溶液。将硅藻泥粉碎、过150目筛，与四氢糠醇溶液混合，置入聚四氟乙烯反应釜中并在108℃的温度下密封加热搅拌68min，然后降至58℃制得混合物A。将纳米氧化锌与椰子油脂肪酸二乙醇酰胺溶液混合，在88℃的温度下搅拌处理40min，制得混合物B。将混合物A与混合物B混合，在58℃的温度下边搅拌边滴加环烷酸锌，然后升温至65℃边搅拌边滴加碳酸锆铵，再微波处理25min，微波功率为600W，降至室温即得道路涂层材料。
实施例2
本发明实施例中，一种净化空气的道路涂层，由以下按照重量份的原料组成：硅藻泥45份、碳酸锆铵7份、纳米氧化锌23份、四氢糠醇19份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺12份、环烷酸锌3份。
将四氢糠醇与其质量4.1倍的去离子水混合，制得四氢糠醇溶液；将椰子油脂肪酸二乙醇酰胺与其质量1.2倍的去离子水混合，制得椰子油脂肪酸二乙醇酰胺溶液。将硅藻泥粉碎、过150目筛，与四氢糠醇溶液混合，置入聚四氟乙烯反应釜中并在108℃的温度下密封加热搅拌70min，然后降至58℃制得混合物A。将纳米氧化锌与椰子油脂肪酸二乙醇酰胺溶液混合，在88℃的温度下搅拌处理40min，制得混合物B。将混合物A与混合物B混合，在58℃的温度下边搅拌边滴加环烷酸锌，然后升温至65℃边搅拌边滴加碳酸锆铵，再微波处理25min，微波功率为600W，降至室温即得道路涂层材料。
实施例3
本发明实施例中，一种净化空气的道路涂层，由以下按照重量份的原料组成：硅藻泥38份、碳酸锆铵4份、纳米氧化锌17份、四氢糠醇13份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺7份、环烷酸锌1.5份。
将四氢糠醇与其质量4.1倍的去离子水混合，制得四氢糠醇溶液；将椰子油脂肪酸二乙醇酰胺与其质量1.2倍的去离子水混合，制得椰子油脂肪酸二乙醇酰胺溶液。将硅藻泥粉碎、过150目筛，与四氢糠醇溶液混合，置入聚四氟乙烯反应釜中并在108℃的温度下密封加热搅拌69min，然后降至58℃制得混合物A。将纳米氧化锌与椰子油脂肪酸二乙醇酰胺溶液混合，在88℃的温度下搅拌处理40min，制得混合物B。将混合物A与混合物B混合，在58℃的温度下边搅拌边滴加环烷酸锌，然后升温至65℃边搅拌边滴加碳酸锆铵，再微波处理25min，微波功率为600W，降至室温即得道路涂层材料。
实施例4
本发明实施例中，一种净化空气的道路涂层，由以下按照重量份的原料组成：硅藻泥42份、碳酸锆铵6份、纳米氧化锌21份、四氢糠醇17份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺10份、环烷酸锌2.5份。
将四氢糠醇与其质量4.1倍的去离子水混合，制得四氢糠醇溶液；将椰子油脂肪酸二乙醇酰胺与其质量1.2倍的去离子水混合，制得椰子油脂肪酸二乙醇酰胺溶液。将硅藻泥粉碎、过150目筛，与四氢糠醇溶液混合，置入聚四氟乙烯反应釜中并在108℃的温度下密封加热搅拌69min，然后降至58℃制得混合物A。将纳米氧化锌与椰子油脂肪酸二乙醇酰胺溶液混合，在88℃的温度下搅拌处理40min，制得混合物B。将混合物A与混合物B混合，在58℃的温度下边搅拌边滴加环烷酸锌，然后升温至65℃边搅拌边滴加碳酸锆铵，再微波处理25min，微波功率为600W，降至室温即得道路涂层材料。
实施例5
本发明实施例中，一种净化空气的道路涂层，由以下按照重量份的原料组成：硅藻泥40份、碳酸锆铵5份、纳米氧化锌19份、四氢糠醇15份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺8份、环烷酸锌2份。
将四氢糠醇与其质量4.1倍的去离子水混合，制得四氢糠醇溶液；将椰子油脂肪酸二乙醇酰胺与其质量1.2倍的去离子水混合，制得椰子油脂肪酸二乙醇酰胺溶液。将硅藻泥粉碎、过150目筛，与四氢糠醇溶液混合，置入聚四氟乙烯反应釜中并在108℃的温度下密封加热搅拌69min，然后降至58℃制得混合物A。将纳米氧化锌与椰子油脂肪酸二乙醇酰胺溶液混合，在88℃的温度下搅拌处理40min，制得混合物B。将混合物A与混合物B混合，在58℃的温度下边搅拌边滴加环烷酸锌，然后升温至65℃边搅拌边滴加碳酸锆铵，再微波处理25min，微波功率为600W，降至室温即得道路涂层材料。
对比例1
除不含有四氢糠醇外，其原料含量及制备过程与实施例5一致。
对比例2
除不含有环烷酸锌外，其原料含量及制备过程与实施例5一致。
对比例3
除不含有四氢糠醇以及环烷酸锌外，其原料含量及制备过程与实施例5一致。
实施例6 基于构造深度的路面抗滑性能研究
将本发明道路涂层材料涂刷于道路表面，然后采用铺砂法对涂刷有道路涂层材料的道路表面的构造深度进行测定，以此来确定基于构造深度的路面抗滑性能，试验结果见表1。
表1基于构造深度的路面抗滑性能测试结果
涂刷前构造深度（mm） 涂刷后构造深度（mm） 平均降低值（mm）
实施例1 0.81 0.70 0.11
实施例2 0.82 0.71 0.11
实施例3 0.79 0.73 0.06
实施例4 0.78 0.73 0.05
实施例5 0.79 0.75 0.04
对比例1 0.79 0.30 0.49
对比例2 0.81 0.35 0.46
对比例3 0.82 0.30 0.52
从表1可以看出，涂刷有本发明实施例1-5道路涂层材料的道路表面构造深度虽然有所降低，但是降低值较小(最大为0.11mm，最小为0.05mm)，基本满足标准《公路工程质量检验评定标准》(JTGF801-2012)对构造深度的要求。而涂刷有本发明对比例1-3道路涂层材料的道路表面构造深度降低明显(降低值0.45mm)。由此可知，在道路涂层材料中仅添加四氢糠醇或环烷酸锌进行处理，其效果并不显著。只有四氢糠醇以及环烷酸锌的组合处理才可以形成良好的抗滑性能。
实施例7 基于抗车辙试验的高温稳定性能研究
采用沥青混凝土成型车辙板，车辙板尺寸为长30cm，宽30cm，高5cm，然后将本发明道路涂层材料涂刷于车辙板表面，之后利用车辙仪对车辙板的动稳定度进行采集，对表面状况进行观察，评价涂层路面抗车辙能力和高温稳定性能。抗车辙试验结果如表2所示。
表2基于抗车辙试验的高温稳定性能测试结果
涂刷前动稳定度（次/mm） 涂刷后动稳定度（次/mm） 增长幅度（%）
实施例1 3105 8204 62.2
实施例2 3126 8563 63.5
实施例3 3116 8834 64.7
实施例4 3128 9072 65.5
实施例5 3152 9246 65.9
对比例1 3321 4832 31.3
对比例2 3275 5158 36.5
对比例3 3215 4670 31.2
从表2可以看出，本发明道路涂层材料能够使道路路面的动稳定度显著提高，增强了路面的高温稳定性能，这主要是由于涂层材料具有一定的抗车辙性能，在轮载作用下与路面形成整体受力体系，通过自身的强度分担了一定的车辆荷载作用，在一定程度上减少了作用在路面上的直接荷载，减小了车辙深度，从而提高了路面的动稳定度。由对比例1-3可知，在道路涂层材料中仅添加四氢糠醇或环烷酸锌，其效果并不显著。只有四氢糠醇与环烷酸锌的组合处理才可以形成良好的高温稳定性能。
实施例8 PM2.5吸附性能研究
采用沥青混凝土成型车辙板，车辙板尺寸为长30cm，宽30cm，高5cm，分别将涂刷有道路涂层材料的车辙板与未涂刷任何道路涂层材料的空白对照车辙板均放置于密闭的PM2.5分析设备中，通入PM2.5，经过一段时间后，采用PM2.5分析仪测试设备中PM2.5浓度的变化，从而分析本发明道路涂层材料吸附PM2.5的功效，试验结果如表3所示。
表3 PM2.5吸附性能测试结果
吸附前（μg/mm3） 吸附后（μg/mm3） 吸附率（%）
实施例1 85 22 74.1
实施例2 89 20 77.5
实施例3 90 16 82.2
实施例4 92 15 83.7
实施例5 91 13 85.7
对比例1 88 66 25
对比例2 90 73 18.9
对比例3 92 60 34.8
空白组 90 88 2.2
从表3可以看出，未涂刷本发明道路涂层材料的车辙板基本不具有吸附PM2.5的功效，而涂刷道路涂层材料的车辙板能有效的吸附PM2.5，吸附率在74.4％～85.7％之间，表明了本发明道路涂层材料吸附空气中PM2.5的效果显著。由对比例1-3可知，在道路涂层材料中仅添加四氢糠醇或环烷酸锌，其效果并不显著。只有四氢糠醇与环烷酸锌的组合才可以形成良好的PM2.5吸附性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种净化空气的道路涂层，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：硅藻泥35-45份、碳酸锆铵3-7份、纳米氧化锌15-23份、四氢糠醇11-19份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺5-12份、环烷酸锌1-3份。
2.根据权利要求1所述的净化空气的道路涂层，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：硅藻泥38-42份、碳酸锆铵4-6份、纳米氧化锌17-21份、四氢糠醇13-17份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺7-10份、环烷酸锌1.5-2.5份。
3.根据权利要求1所述的净化空气的道路涂层，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：硅藻泥40份、碳酸锆铵5份、纳米氧化锌19份、四氢糠醇15份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺8份、环烷酸锌2份。
4.一种如权利要求1-3任一所述的净化空气的道路涂层的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：
1）将四氢糠醇与其质量4.1倍的去离子水混合，制得四氢糠醇溶液；将椰子油脂肪酸二乙醇酰胺与其质量1.2倍的去离子水混合，制得椰子油脂肪酸二乙醇酰胺溶液；
2）将硅藻泥粉碎、过150目筛，与四氢糠醇溶液混合，置入聚四氟乙烯反应釜中并在108℃的温度下密封加热搅拌68-70min，然后降至58℃制得混合物A；
3）将纳米氧化锌与椰子油脂肪酸二乙醇酰胺溶液混合，在88℃的温度下搅拌处理40min，制得混合物B；
4）将混合物A与混合物B混合，在58℃的温度下边搅拌边滴加环烷酸锌，然后升温至65℃边搅拌边滴加碳酸锆铵，再微波处理25min，微波功率为600W，降至室温即得道路涂层材料。
5.如权利要求1-3任一所述的道路涂层材料在空气净化处理中的应用。
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