CN110015866A - 一种具有降解汽车尾气的路面材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有降解汽车尾气的路面材料及其制备方法，本发明方法是利用全新制备的一种粉末材料与水、水泥、标准砂等制成水泥胶砂，然后与石油沥青混合制备得到，该材料具有优异的吸附能力，可以迅速吸附汽车尾气并进行降解(包括一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物等)，有效防治汽车尾气污染。

Description

一种具有降解汽车尾气的路面材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及环保材料技术领域，特别是涉及一种具有降解汽车尾气的路面材料及其制备方法。
背景技术
近年来随着经济发展和国民收入增高，汽车保有量急剧增加。汽车为日常生活带来便利的同时也带来了严重的汽车尾气污染，其已经成为大气污染的主要来源之一。汽车尾气中含有大量有害物质，包括一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物以及固体悬浮颗粒等。
目前对于汽车尾气通常采用预防治理和净化，也就是在尾气排出车外之前进行治理，对于尾气排出至车外后的治理技术研究相对较少。实际上，汽车通常向车体的后下方排出尾气，尾气将会直接接触到公路路面，倘若利用路面材料实现对尾气的处理，比如吸附、降解等，则无疑可以非常便利地降低汽车尾气带来的环境污染。
专利CN102173692B公开了一种具有吸附固化汽车尾气中CO2功能的混凝土路面材料，采用水泥、钢渣粉、赤泥、玄武岩碎石、纤维等在常温下加水混合拌制而成，各组分均具有较强的与二氧化碳发生碳化反应的能力，作为公路面层材料，可以大量吸附和固化汽车尾气排放的二氧化碳，有效减少汽车向大气排放的二氧化碳量。但是，该技术一方面仅仅针对二氧化碳这一种汽车尾气，另一方面吸附存在吸附饱和的问题，其如何实现持续、循环使用成为制约瓶颈。
专利CN102895875B公开了一种降解路面汽车尾气的可见光催化复合粉的制备方法，通过将Ag-TiO2复合入废轮胎胶粉表面，拓展了尾气路面降解的环境光源范围或波段，能解决隧道、地下停车场等弱可见光环境中的光催化降解尾气问题，并能大幅提高尾气在隧道中的降解效率。一方面，该技术也仅仅对尾气中的氮氧化物进行降解处理，另一方面不可避免地会有大量汽车尾气无法接触降解即迅速逸至大气中，尾气处理效果有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有降解汽车尾气的路面材料及其制备方法，该路面材料可以迅速吸附汽车尾气并进行降解，有效防治汽车尾气污染。
为实现上述目的，本发明是通过如下方案实现的：
一种具有降解汽车尾气的路面材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)首先将碳纤维预制体与纳米氧化亚铜混合，之后真空高温烧结，然后与聚氨酯树脂高温熔融混合制成浆料，再喷丝制成纤维材料，备用；
(2)在搅拌条件下将钛酸四丁酯缓慢倒入第一部分无水乙醇中，制得前体溶液；然后将氯化铝、去离子水、第二部分无水乙醇以及冰醋酸混合制成悬浊液；之后将上述悬浊液缓慢滴入到所述前体溶液中，搅拌15～20分钟，得到改性二氧化钛溶胶，备用；
(3)将步骤(1)所得纤维材料加入到步骤(2)所得改性二氧化钛溶胶中，缓慢搅拌2～3小时，混合均匀，然后真空负压浸渍30～45分钟，静置5～8小时后采用抽滤装置滤去多余溶胶，再于150～180℃下反应2～3小时，然后加热至500～600℃煅烧1～2小时，冷却得到粉末材料；
(4)将水、水泥、标准砂和步骤(3)所得粉末材料搅拌混合，600～800r/min球磨5～6小时，得到水泥胶砂；
(5)将石油沥青加热至150～200℃，置于胶体磨中，然后加入步骤(4)所得水泥胶砂，于3000～4000r/分钟的剪切速度下剪切混合3～5小时，即得到所述具有降解汽车尾气的路面材料。
优选的，步骤(1)中，碳纤维预制体、纳米氧化亚铜和聚氨酯树脂的质量比为1：0.1～0.2：4～5。
优选的，步骤(1)中，所述碳纤维预制体是将碳纤维经细编穿刺而得；所述碳纤维进一步优选为T300或T700宇航级。
优选的，步骤(1)中，碳纤维预制体与纳米氧化亚铜的混合方法为：在研磨机中以1000～1200转/分钟的搅拌速度进行共混30～40分钟。
优选的，步骤(1)中，真空高温烧结的工艺条件为：真空炉中，1100～1200℃烧结5～6小时。
优选的，步骤(1)中，高温熔融混合的工艺条件为：混合加热至熔融态，保持熔融状态超声波分散30～40分钟。
优选的，步骤(1)中，喷丝的工艺条件为：浆料经循环管道送至纺丝机，通过计量泵计量，然后经过滤器、连接管进入喷丝头，喷丝头上规律分布有6000～20000个孔眼，孔径为0.03～0.06mm，经喷丝板孔眼压出形成原液细流，压力为5～10MPa，最后凝固浴得到纤维。
进一步优选的，所述原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固浴中的凝固剂向原液细流渗透，使得原液细流达到临界浓度，在凝固浴中析出得到纤维。
进一步优选的，所述凝固浴为凝固剂质量含量5～10％的水浴，凝固剂选自CaCl2·2H2O、CaSO4·2H2O、MgCl2·H2O中的任一种。
优选的，步骤(2)中，利用30～40分钟将钛酸四丁酯倒入无水乙醇中；利用20～30分钟将悬浊液滴入前体溶液。投料过快会影响孔隙形成，最终影响产品的吸附和降解性能。
优选的，步骤(2)中，钛酸四丁酯、第一部分无水乙醇、氯化铝、去离子水、第二部分无水乙醇、冰醋酸的质量体积比为20～25mL:25～30mL:1g:5～6mL:20～22mL:18～20mL。
优选的，步骤(3)中，纤维材料与改性二氧化钛溶胶的质量比为1：7～9。
优选的，步骤(4)中，水、水泥、标准砂和粉末材料的质量比为1：2.1～2.2：5～5.2：0.02～0.03。
另外，本发明还要求保护由上述制备方法制备得到的一种具有降解汽车尾气的路面材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明的路面材料是利用全新制备的一种粉末材料与水、水泥、标准砂等制成水泥胶砂，然后与石油沥青混合制备得到，它具有优异的吸附能力，可以迅速吸附汽车尾气并进行降解(包括一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物等)，有效防治汽车尾气污染；
(2)本发明先以碳纤维预制体、纳米氧化亚铜和聚氨酯树脂为原料制成纤维材料，比表面积大，具有优异的吸附性能；以钛酸四丁酯、氯化铝等为原料制备得到改性二氧化钛溶胶；将纤维材料加入改性二氧化钛溶胶中，加热处理过程中实现铝掺杂，孔隙丰富，促进电子流转，促进光催化降解；
(3)本发明纤维材料布满微孔，对气体具有良好的吸附能力，可以快速吸附汽车尾气；同时，纤维材料中的纳米氧化亚铜与改性二氧化钛溶胶中引入的氯化铝协同起到催化作用，促进氮氧化物和碳氢化合物的降解，有效防治汽车尾气污染；
(4)本发明中碳纤维预制体与纳米氧化亚铜混合烧结过程中，纳米氧化亚铜均匀填充至碳纤维预制体的空隙中，在熔融聚氨酯树脂的作用下，促进纤维材料的均匀化制备，保证最终产品的吸附降解性能。而且，在纤维材料的制备过程中对碳纤维本身具备的吸附能力进一步获得优化强化。
具体实施方式
下面将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
一种具有降解汽车尾气路面材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)碳纤维预制体与纳米氧化亚铜混合后，真空高温烧结，然后与聚氨酯树脂高温熔融混合制成浆料，喷丝制成纤维材料，备用；
(2)搅拌条件下将钛酸四丁酯缓慢倒入第一部分无水乙醇中，得前体溶液；氯化铝、去离子水、第二部分无水乙醇以及冰醋酸混合制成悬浊液；将悬浊液缓慢滴入前体溶液中，搅拌15分钟，得到改性二氧化钛溶胶；
(3)步骤(1)所得纤维材料加入到步骤(2)所得改性二氧化钛溶胶中，缓慢搅拌2小时，混合均匀，真空负压浸渍30分钟，静置5小时后采用抽滤装置滤去多余溶胶，150℃反应2小时，然后加热至500℃煅烧1小时，冷却得到粉末材料；
(4)水、水泥、标准砂和步骤(3)所得粉末材料搅拌混合，600r/min球磨5小时，得到水泥胶砂；
(5)石油沥青加热至150℃，置于胶体磨中，加入步骤(4)所得水泥胶砂，3000r/分钟的剪切速度下，剪切混合3小时，得到一种具有降解汽车尾气的路面材料。
其中，步骤(1)中，碳纤维预制体、纳米氧化亚铜和聚氨酯树脂的质量比为1：0.1：4。碳纤维预制体是将碳纤维经细编穿刺而得。碳纤维预制体与纳米氧化亚铜的混合方法为：在研磨机中以1000转/分钟的搅拌速度进行共混30分钟。真空高温烧结的工艺条件为：真空炉中，1100℃烧结5小时。高温熔融混合的工艺条件为：混合加热至熔融态，保持熔融状态超声波分散30分钟。喷丝的工艺条件为：浆料经循环管道送至纺丝机，通过计量泵计量，然后经过滤器、连接管进入喷丝头，喷丝头上规律分布有6000个孔眼，孔径为0.03mm，经喷丝板孔眼压出形成原液细流，压力为5MPa，最后凝固浴得到纤维。原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固浴中的凝固剂向原液细流渗透，使得原液细流达到临界浓度，在凝固浴中析出得到纤维。凝固浴为凝固剂质量含量5％的水浴，凝固剂为CaCl2·2H2O。
步骤(2)中，利用30分钟将钛酸四丁酯倒入无水乙醇中；利用20分钟将悬浊液滴入前体溶液；利用20～30分钟将悬浊液滴入前体溶液。钛酸四丁酯、第一部分无水乙醇、氯化铝、去离子水、第二部分无水乙醇、冰醋酸的质量体积比为20mL:25mL:1g:5mL:20mL:18mL。
步骤(3)中，纤维材料与改性二氧化钛溶胶的质量比为1：7。
步骤(4)中，水、水泥、标准砂和粉末材料的质量比为1：2.1：5：0.02。
实施例2
一种具有降解汽车尾气路面材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)碳纤维预制体与纳米氧化亚铜混合后，真空高温烧结，然后与聚氨酯树脂高温熔融混合制成浆料，喷丝制成纤维材料，备用；
(2)搅拌条件下将钛酸四丁酯缓慢倒入第一部分无水乙醇中，得前体溶液；氯化铝、去离子水、第二部分无水乙醇以及冰醋酸混合制成悬浊液；将悬浊液缓慢滴入前体溶液中，搅拌20分钟，得到改性二氧化钛溶胶；
(3)步骤(1)所得纤维材料加入到步骤(2)所得改性二氧化钛溶胶中，缓慢搅拌3小时，混合均匀，真空负压浸渍45分钟，静置8小时后采用抽滤装置滤去多余溶胶，180℃反应3小时，然后加热至600℃煅烧2小时，冷却得到粉末材料；
(4)水、水泥、标准砂和步骤(3)所得粉末材料搅拌混合，800r/min球磨6小时，得到水泥胶砂；
(5)石油沥青加热至200℃，置于胶体磨中，加入步骤(4)所得水泥胶砂，4000r/分钟的剪切速度下，剪切混合5小时，得到一种具有降解汽车尾气的路面材料。
其中，步骤(1)中，碳纤维预制体、纳米氧化亚铜和聚氨酯树脂的质量比为1：0.2：5。碳纤维预制体是将碳纤维经细编穿刺而得。碳纤维预制体与纳米氧化亚铜的混合方法为：在研磨机中以1200转/分钟的搅拌速度进行共混40分钟。真空高温烧结的工艺条件为：真空炉中，1200℃烧结6小时。高温熔融混合的工艺条件为：混合加热至熔融态，保持熔融状态超声波分散40分钟。喷丝的工艺条件为：浆料经循环管道送至纺丝机，通过计量泵计量，然后经过滤器、连接管进入喷丝头，喷丝头上规律分布有20000个孔眼，孔径为0.06mm，经喷丝板孔眼压出形成原液细流，压力为10MPa，最后凝固浴得到纤维。原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固浴中的凝固剂向原液细流渗透，使得原液细流达到临界浓度，在凝固浴中析出得到纤维。凝固浴为凝固剂质量含量10％的水浴，凝固剂为CaSO4·2H2O。
步骤(2)中，利用40分钟将钛酸四丁酯倒入无水乙醇中；利用30分钟将悬浊液滴入前体溶液。钛酸四丁酯、第一部分无水乙醇、氯化铝、去离子水、第二部分无水乙醇、冰醋酸的质量体积比为25mL:30mL:1g:6mL:22mL:20mL。
步骤(3)中，纤维材料与改性二氧化钛溶胶的质量比为1：9。
步骤(4)中，水、水泥、标准砂和粉末材料的质量比为1：2.2：5.2：0.03。
实施例3
一种具有降解汽车尾气路面材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)碳纤维预制体与纳米氧化亚铜混合后，真空高温烧结，然后与聚氨酯树脂高温熔融混合制成浆料，喷丝制成纤维材料，备用；
(2)搅拌条件下将钛酸四丁酯缓慢倒入第一部分无水乙醇中，得前体溶液；氯化铝、去离子水、第二部分无水乙醇以及冰醋酸混合制成悬浊液；将悬浊液缓慢滴入前体溶液中，搅拌15分钟，得到改性二氧化钛溶胶；
(3)步骤(1)所得纤维材料加入到步骤(2)所得改性二氧化钛溶胶中，缓慢搅拌3小时，混合均匀，真空负压浸渍30分钟，静置8小时后采用抽滤装置滤去多余溶胶，150℃反应3小时，然后加热至500℃煅烧2小时，冷却得到粉末材料；
(4)水、水泥、标准砂和步骤(3)所得粉末材料搅拌混合，600r/min球磨6小时，得到水泥胶砂；
(5)石油沥青加热至150℃，置于胶体磨中，加入步骤(4)所得水泥胶砂，4000r/分钟的剪切速度下，剪切混合3小时，得到一种具有降解汽车尾气的路面材料。
其中，步骤(1)中，碳纤维预制体、纳米氧化亚铜和聚氨酯树脂的质量比为1：0.2：4。碳纤维预制体是将碳纤维经细编穿刺而得。碳纤维预制体与纳米氧化亚铜的混合方法为：在研磨机中以1200转/分钟的搅拌速度进行共混30分钟。真空高温烧结的工艺条件为：真空炉中，1200℃烧结5小时。高温熔融混合的工艺条件为：混合加热至熔融态，保持熔融状态超声波分散40分钟。喷丝的工艺条件为：浆料经循环管道送至纺丝机，通过计量泵计量，然后经过滤器、连接管进入喷丝头，喷丝头上规律分布有6000个孔眼，孔径为0.06mm，经喷丝板孔眼压出形成原液细流，压力为5MPa，最后凝固浴得到纤维。原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固浴中的凝固剂向原液细流渗透，使得原液细流达到临界浓度，在凝固浴中析出得到纤维。凝固浴为凝固剂质量含量10％的水浴，凝固剂为MgCl2·H2O。
步骤(2)中，利用30分钟将钛酸四丁酯倒入无水乙醇中；利用20分钟将悬浊液滴入前体溶液。钛酸四丁酯、第一部分无水乙醇、氯化铝、去离子水、第二部分无水乙醇、冰醋酸的质量体积比为25mL:25mL:1g:6mL:20mL:20mL。
步骤(3)中，纤维材料与改性二氧化钛溶胶的质量比为1：9。
步骤(4)中，水、水泥、标准砂和粉末材料的质量比为1：2.1：5.2：0.02。
实施例4
一种具有降解汽车尾气路面材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)碳纤维预制体与纳米氧化亚铜混合后，真空高温烧结，然后与聚氨酯树脂高温熔融混合制成浆料，喷丝制成纤维材料，备用；
(2)搅拌条件下将钛酸四丁酯缓慢倒入第一部分无水乙醇中，得前体溶液；氯化铝、去离子水、第二部分无水乙醇以及冰醋酸混合制成悬浊液；将悬浊液缓慢滴入前体溶液中，搅拌20分钟，得到改性二氧化钛溶胶；
(3)步骤(1)所得纤维材料加入到步骤(2)所得改性二氧化钛溶胶中，缓慢搅拌2小时，混合均匀，真空负压浸渍45分钟，静置5小时后采用抽滤装置滤去多余溶胶，180℃反应2小时，然后加热至600℃煅烧1小时，冷却得到粉末材料；
(4)水、水泥、标准砂和步骤(3)所得粉末材料搅拌混合，800r/min球磨5小时，得到水泥胶砂；
(5)石油沥青加热至200℃，置于胶体磨中，加入步骤(4)所得水泥胶砂，3000r/分钟的剪切速度下，剪切混合5小时，得到一种具有降解汽车尾气的路面材料。
其中，步骤(1)中，碳纤维预制体、纳米氧化亚铜和聚氨酯树脂的质量比为1：0.1：5。碳纤维预制体是将碳纤维经细编穿刺而得。碳纤维预制体与纳米氧化亚铜的混合方法为：在研磨机中以1000转/分钟的搅拌速度进行共混40分钟。真空高温烧结的工艺条件为：真空炉中，1100℃烧结6小时。高温熔融混合的工艺条件为：混合加热至熔融态，保持熔融状态超声波分散30分钟。喷丝的工艺条件为：浆料经循环管道送至纺丝机，通过计量泵计量，然后经过滤器、连接管进入喷丝头，喷丝头上规律分布有20000个孔眼，孔径为0.03mm，经喷丝板孔眼压出形成原液细流，压力为10MPa，最后凝固浴得到纤维。原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固浴中的凝固剂向原液细流渗透，使得原液细流达到临界浓度，在凝固浴中析出得到纤维。凝固浴为凝固剂质量含量5％的水浴，凝固剂为CaCl2·2H2O。
步骤(2)中，利用40分钟将钛酸四丁酯倒入无水乙醇中；利用30分钟将悬浊液滴入前体溶液。钛酸四丁酯、第一部分无水乙醇、氯化铝、去离子水、第二部分无水乙醇、冰醋酸的质量体积比为20mL:30mL:1g:5mL:22mL:18mL。
步骤(3)中，纤维材料与改性二氧化钛溶胶的质量比为1：7。
步骤(4)中，水、水泥、标准砂和粉末材料的质量比为1：2.2：5：0.03。
实施例5
一种具有降解汽车尾气路面材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)碳纤维预制体与纳米氧化亚铜混合后，真空高温烧结，然后与聚氨酯树脂高温熔融混合制成浆料，喷丝制成纤维材料，备用；
(2)搅拌条件下将钛酸四丁酯缓慢倒入第一部分无水乙醇中，得前体溶液；氯化铝、去离子水、第二部分无水乙醇以及冰醋酸混合制成悬浊液；将悬浊液缓慢滴入前体溶液中，搅拌18分钟，得到改性二氧化钛溶胶；
(3)步骤(1)所得纤维材料加入到步骤(2)所得改性二氧化钛溶胶中，缓慢搅拌2小时，混合均匀，真空负压浸渍40分钟，静置6小时后采用抽滤装置滤去多余溶胶，160℃反应2小时，然后加热至550℃煅烧2小时，冷却得到粉末材料；
(4)水、水泥、标准砂和步骤(3)所得粉末材料搅拌混合，700r/min球磨5小时，得到水泥胶砂；
(5)石油沥青加热至180℃，置于胶体磨中，加入步骤(4)所得水泥胶砂，3000r/分钟的剪切速度下，剪切混合4小时，得到一种具有降解汽车尾气的路面材料。
其中，步骤(1)中，碳纤维预制体、纳米氧化亚铜和聚氨酯树脂的质量比为1：0.15：4.5。碳纤维预制体是将碳纤维经细编穿刺而得。碳纤维预制体与纳米氧化亚铜的混合方法为：在研磨机中以1100转/分钟的搅拌速度进行共混35分钟。真空高温烧结的工艺条件为：真空炉中，1150℃烧结5小时。高温熔融混合的工艺条件为：混合加热至熔融态，保持熔融状态超声波分散35分钟。喷丝的工艺条件为：浆料经循环管道送至纺丝机，通过计量泵计量，然后经过滤器、连接管进入喷丝头，喷丝头上规律分布有10000个孔眼，孔径为0.05mm，经喷丝板孔眼压出形成原液细流，压力为8MPa，最后凝固浴得到纤维。原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固浴中的凝固剂向原液细流渗透，使得原液细流达到临界浓度，在凝固浴中析出得到纤维。凝固浴为凝固剂质量含量8％的水浴，凝固剂为CaSO4·2H2O。
步骤(2)中，利用35分钟将钛酸四丁酯倒入无水乙醇中；利用25分钟将悬浊液滴入前体溶液。钛酸四丁酯、第一部分无水乙醇、氯化铝、去离子水、第二部分无水乙醇、冰醋酸的质量体积比为22mL:28mL:1g:6mL:21mL:19mL。
步骤(3)中，纤维材料与改性二氧化钛溶胶的质量比为1：8。
步骤(4)中，水、水泥、标准砂和粉末材料的质量比为1：2.2：5.1：0.02。
对比例1
一种路面材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)碳纤维预制体与聚氨酯树脂高温熔融混合制成浆料，喷丝制成纤维材料，备用；
(2)搅拌条件下将钛酸四丁酯缓慢倒入第一部分无水乙醇中，得前体溶液；氯化铝、去离子水、第二部分无水乙醇以及冰醋酸混合制成悬浊液；将悬浊液缓慢滴入前体溶液中，搅拌18分钟，得到改性二氧化钛溶胶；
(3)步骤(1)所得纤维材料加入到步骤(2)所得改性二氧化钛溶胶中，缓慢搅拌2小时，混合均匀，真空负压浸渍40分钟，静置6小时后采用抽滤装置滤去多余溶胶，160℃反应2小时，然后加热至550℃煅烧2小时，冷却得到粉末材料；
(4)水、水泥、标准砂和步骤(3)所得粉末材料搅拌混合，700r/min球磨5小时，得到水泥胶砂；
(5)石油沥青加热至180℃，置于胶体磨中，加入步骤(4)所得水泥胶砂，3000r/分钟的剪切速度下，剪切混合4小时，得到一种具有降解汽车尾气的路面材料。
其中，步骤(1)中，碳纤维预制体和聚氨酯树脂的质量比为1.15：4.5。碳纤维预制体是将碳纤维经细编穿刺而得。高温熔融混合的工艺条件为：混合加热至熔融态，保持熔融状态超声波分散35分钟。喷丝的工艺条件为：浆料经循环管道送至纺丝机，通过计量泵计量，然后经过滤器、连接管进入喷丝头，喷丝头上规律分布有10000个孔眼，孔径为0.05mm，经喷丝板孔眼压出形成原液细流，压力为8MPa，最后凝固浴得到纤维。原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固浴中的凝固剂向原液细流渗透，使得原液细流达到临界浓度，在凝固浴中析出得到纤维。凝固浴为凝固剂质量含量8％的水浴，凝固剂为CaSO4·2H2O。
步骤(2)中，利用35分钟将钛酸四丁酯倒入无水乙醇中；利用25分钟将悬浊液滴入前体溶液。钛酸四丁酯、第一部分无水乙醇、氯化铝、去离子水、第二部分无水乙醇、冰醋酸的质量体积比为22mL:28mL:1g:6mL:21mL:19mL。
步骤(3)中，纤维材料与改性二氧化钛溶胶的质量比为1：8。
步骤(4)中，水、水泥、标准砂和粉末材料的质量比为1：2.2：5.1：0.02。
对比例2
一种路面材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)碳纤维预制体与纳米氧化亚铜混合后，真空高温烧结，然后与聚氨酯树脂高温熔融混合制成浆料，喷丝制成纤维材料，备用；
(2)搅拌条件下将钛酸四丁酯缓慢倒入第一部分无水乙醇中，得前体溶液；去离子水、第二部分无水乙醇以及冰醋酸混合制成悬浊液；将悬浊液缓慢滴入前体溶液中，搅拌18分钟，得到改性二氧化钛溶胶；
(3)步骤(1)所得纤维材料加入到步骤(2)所得改性二氧化钛溶胶中，缓慢搅拌2小时，混合均匀，真空负压浸渍40分钟，静置6小时后采用抽滤装置滤去多余溶胶，160℃反应2小时，然后加热至550℃煅烧2小时，冷却得到粉末材料；
(4)水、水泥、标准砂和步骤(3)所得粉末材料搅拌混合，700r/min球磨5小时，得到水泥胶砂；
(5)石油沥青加热至180℃，置于胶体磨中，加入步骤(4)所得水泥胶砂，3000r/分钟的剪切速度下，剪切混合4小时，得到一种具有降解汽车尾气的路面材料。
其中，步骤(1)中，碳纤维预制体、纳米氧化亚铜和聚氨酯树脂的质量比为1：0.15：4.5。碳纤维预制体是将碳纤维经细编穿刺而得。碳纤维预制体与纳米氧化亚铜的混合方法为：在研磨机中以1100转/分钟的搅拌速度进行共混35分钟。真空高温烧结的工艺条件为：真空炉中，1150℃烧结5小时。高温熔融混合的工艺条件为：混合加热至熔融态，保持熔融状态超声波分散35分钟。喷丝的工艺条件为：浆料经循环管道送至纺丝机，通过计量泵计量，然后经过滤器、连接管进入喷丝头，喷丝头上规律分布有10000个孔眼，孔径为0.05mm，经喷丝板孔眼压出形成原液细流，压力为8MPa，最后凝固浴得到纤维。原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固浴中的凝固剂向原液细流渗透，使得原液细流达到临界浓度，在凝固浴中析出得到纤维。凝固浴为凝固剂质量含量8％的水浴，凝固剂为CaSO4·2H2O。
步骤(2)中，利用35分钟将钛酸四丁酯倒入无水乙醇中；利用25分钟将悬浊液滴入前体溶液。钛酸四丁酯、第一部分无水乙醇、去离子水、第二部分无水乙醇、冰醋酸的质量体积比为22mL:28mL:6mL:21mL:19mL。
步骤(3)中，纤维材料与改性二氧化钛溶胶的质量比为1：8。
步骤(4)中，水、水泥、标准砂和粉末材料的质量比为1：2.2：5.1：0.02。
对比例3
一种路面材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)碳纤维，备用；
(2)搅拌条件下将钛酸四丁酯缓慢倒入第一部分无水乙醇中，得前体溶液；氯化铝、去离子水、第二部分无水乙醇以及冰醋酸混合制成悬浊液；将悬浊液缓慢滴入前体溶液中，搅拌18分钟，得到改性二氧化钛溶胶；
(3)步骤(1)的碳纤维加入到步骤(2)所得改性二氧化钛溶胶中，缓慢搅拌2小时，混合均匀，真空负压浸渍40分钟，静置6小时后采用抽滤装置滤去多余溶胶，160℃反应2小时，然后加热至550℃煅烧2小时，冷却得到粉末材料；
(4)水、水泥、标准砂和步骤(3)所得粉末材料搅拌混合，700r/min球磨5小时，得到水泥胶砂；
(5)石油沥青加热至180℃，置于胶体磨中，加入步骤(4)所得水泥胶砂，3000r/分钟的剪切速度下，剪切混合4小时，得到一种具有降解汽车尾气的路面材料。
其中，步骤(2)中，利用35分钟将钛酸四丁酯倒入无水乙醇中；利用25分钟将悬浊液滴入前体溶液。钛酸四丁酯、第一部分无水乙醇、氯化铝、去离子水、第二部分无水乙醇、冰醋酸的质量体积比为22mL:28mL:1g:6mL:21mL:19mL。
步骤(3)中，碳纤维与改性二氧化钛溶胶的质量比为1：8。
步骤(4)中，水、水泥、标准砂和粉末材料的质量比为1：2.2：5.1：0.02。
对上述实施例和对比例所制备的路面材料的性能进行测定，具体如下：
分别铺设实施例1～5或对比例1～3的路面材料进行汽车尾气处理试验，铺设厚度均为10cm，考察汽车尾气吸附降解情况，吸附降解率＝(初始浓度-5分钟后浓度)/初始浓度×100％，取样地点为离地5cm处，结果见表1。
表1.汽车尾气处理试验
由表1可知，实施例1～5对汽车尾气具有较好的吸附降解效果。而对比例1-对比例3对各种尾气的吸附降解效果均明显变差。
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 (10)

1.一种具有降解汽车尾气路面材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)首先将碳纤维预制体与纳米氧化亚铜混合，之后真空高温烧结，然后与聚氨酯树脂高温熔融混合制成浆料，再喷丝制成纤维材料，备用；
(2)在搅拌条件下将钛酸四丁酯缓慢倒入第一部分无水乙醇中，制得前体溶液；然后将氯化铝、去离子水、第二部分无水乙醇以及冰醋酸混合制成悬浊液；之后将上述悬浊液缓慢滴入到所述前体溶液中，搅拌15～20分钟，得到改性二氧化钛溶胶，备用；
(3)将步骤(1)所得纤维材料加入到步骤(2)所得改性二氧化钛溶胶中，缓慢搅拌2～3小时，混合均匀，然后真空负压浸渍30～45分钟，静置5～8小时后采用抽滤装置滤去多余溶胶，再于150～180℃下反应2～3小时，然后加热至500～600℃煅烧1～2小时，冷却得到粉末材料；
(4)将水、水泥、标准砂和步骤(3)所得粉末材料搅拌混合，600～800r/min球磨5～6小时，得到水泥胶砂；
(5)将石油沥青加热至150～200℃，置于胶体磨中，然后加入步骤(4)所得水泥胶砂，于3000～4000r/分钟的剪切速度下剪切混合3～5小时，即得到所述具有降解汽车尾气的路面材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，碳纤维预制体、纳米氧化亚铜和聚氨酯树脂的质量比为1：0.1～0.2：4～5。
3.根据权利要求1-2任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碳纤维预制体是将碳纤维经细编穿刺而得；所述碳纤维进一步优选为T300或T700宇航级。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，碳纤维预制体与纳米氧化亚铜的混合方法为：在研磨机中以1000～1200转/分钟的搅拌速度进行共混30～40分钟。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，真空高温烧结的工艺条件为：在真空炉中，将混合物于1100～1200℃烧结5～6小时。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，高温熔融混合的工艺条件为：将混合物加热至熔融态，之后保持熔融状态超声波分散30～40分钟。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，喷丝的工艺条件为：将浆料经循环管道送至纺丝机，通过计量泵计量，然后经过滤器、连接管进入喷丝头，喷丝头上规律分布有6000～20000个孔眼，孔径为0.03～0.06mm，经喷丝板孔眼压出形成原液细流，压力为5～10MPa，最后凝固浴得到纤维。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，钛酸四丁酯、第一部分无水乙醇、氯化铝、去离子水、第二部分无水乙醇、冰醋酸的质量体积比为20～25mL:25～30mL:1g:5～6mL:20～22mL:18～20mL。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，纤维材料与改性二氧化钛溶胶的质量比为1：7～9。
10.根据权利要求1～9中任一项所述制备方法制备得到的一种具有降解汽车尾气的路面材料。
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