CN111484274A - 一种高速公路修补料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高速公路修补料的制备方法，包括以下步骤：S1选取原料；S2流体状物Ⅰ制备；S3流体状物Ⅱ制备；S4流体状物Ⅲ制备；S5粗制的修补料制备；S6修补料制备；本发明的有益效果是：采用环氧树脂充当支撑骨架，填充料作为基质，利用有机粘接剂，以及聚丙烯酸钠吸附，同时导热金属粉，达到高纯度，延长使用寿命；利用抗氧化剂作为间隔材料，低速旋转和高速旋转配合，做前期准备；通过羧甲基纤维素盐，产生粘接能力，作为稠化剂均匀填充；利用废弃机油，为粘接做前期准备；通过聚丙烯酸钠，达到高纯度；利用恒定转速和恒定升温搅拌，达到纯度；利用二氧化碳，既能冲击去除，又能混合均匀；利用恒定转速的顺、逆时针搅拌，实现高纯度。

Description

一种高速公路修补料的制备方法
技术领域
本发明涉及公路修补材料领域，具体是一种高速公路修补料的制备方法。
背景技术
高速公路，简称高速路，是指专供汽车高速行驶的公路；截至2018年12月28日，中国高速公路总里程已达14万千米，位居全球第一；公路在长期使用过程中，由于温度的变化、路面材料的收缩与徐变以及荷载与冻融等因素的作用，行车道往往会产生不同程度的破损，尤其在高速公路上，高速旋转的轮胎摩擦路面时候，当出现坑洼时候，极易导致安全事故，同时高速公路由于其通行的必要性，因此修补阶段需要时间短，同时修补料的耐温差和成型柔韧性都有很高的要求；目前，路面修补料包括沥青混合料和水泥混凝土(具有较好的抗压性能和抗折性能)，沥青混合料主要采用热拌沥青混合料，由于水泥混凝土在干燥地区也需要2-3d干燥成型，并且修补阶段采用的水泥混凝土料需要根据实地情况更改配料，但是水泥混凝土受气候温差的影响较大，因此当修补配方比例存在差误，极易引起短时间内修补路面的损坏；而使用沥青混合料作为修补料的时候，普通沥青(热拌沥青混合料包括普通沥青混合料和改性沥青混合料)的加热温度不得低于150℃，改性沥青的加热温度不得低于160℃，并且都需要特殊装备交替使用，才能充分的沥青混合料混合均匀，并且普通沥青的加热温度不得低于150℃，改性沥青的加热温度不得低于160℃，使用起来具有一定的局限性。
如发明为快速施工公路修补料及其制备方法和使用方法(申请号：CN201410194661.2)涉及路面修补材料技术领域，是一种快速施工公路修补料及其制备方法和使用方法，快速施工公路修补料按下述步骤得到：向加热后的环氧树脂中依序加入所需要量的邻苯二甲酸二丁酯、丙酮、填料和乙二胺并搅拌均匀后得到快速施工公路修补料。虽然采用了环氧树脂中与邻苯二甲酸二丁酯、丙酮以及乙二胺混合后的材料，既具有普通水泥混凝土的抗压强度和抗折强度，又具有成型时间短和摊铺温度低的优点，降低了现场施工的温度要求，简化了施工工艺；但是采用的邻苯二甲酸二丁酯以及环氧树脂在高速公路的高冲击、高载荷的环境下，需要一定的粘接能力，使修补的路面缝隙能粘接牢固，进而防止瞬时的高冲击使修补的路面出现“起皱”现象，危急行车安全；同时上述申请的修补料虽然能快速的修补路面，但是修补料中的制作杂质也会影响修补料的纯净程度，当修补料出现纯度不够时，容易导致在高速冲击下，修补后的路面出现碎裂详细，导致行车安全。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高速公路修补料的制备方法，以至少达到快速粘接成型以及高纯度的目的。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种高速公路修补料的制备方法，包括以下步骤：
S1选取质量份数为40-60份的填充料，10-15份的有机粘接剂，10-15份的聚丙烯酸钠，20-30份的环氧树脂，3-8份的抗氧化剂以及5-10份的导热金属粉；
S2将S1中的环氧树脂与聚丙烯酸钠共同加热至胶泥状混合物，在得到的胶泥状混合物中继续添加抗氧化剂，搅拌5-6min后，得到流体状物Ⅰ；
S3将流体状物Ⅰ中添加填充料，边搅拌加热，得到混合均匀的流体状物Ⅱ；
S4将得到的流体状物Ⅱ加入有机粘接剂，边搅拌边降温，得到流体状物Ⅲ；
S5将得到流体状物Ⅲ中加入导热金属粉，同时继续边搅拌边降低温度，搅拌完成后，按照每5m2的表面积内设置一个出气口，采用鼓泡法，得到粗制的修补料；
S6将粗制的修补料置于过滤筛中过滤，得到的流体再经过高温搅拌，即得到所述的修补料。
优选的，为了进一步实现快速粘接，所述的填充料包括废弃的塑料垃圾燃烧后的残渣颗粒以及石英砂颗粒，通过按照重量比2:1.5的石英砂颗粒与残渣颗粒，在搅拌器中填充均匀后，以5r/min低速旋转5min后，再以50r/min旋转10min，期间每隔2min添加抗氧化剂2ml；利用抗氧化剂作为填充料的残渣颗粒与石英砂颗粒的间隔材料，同时利用低速旋转和高速旋转配合的方式，使残渣颗粒能充分与石英砂颗粒充分混合均匀，进而为后续的有机粘接剂的粘接做前期准备。
优选的，为了进一步实现快速粘接并且粘接牢固，所述的有机粘接剂采用羧甲基纤维素盐为基料的粘接剂；通过羧甲基纤维素盐的粘接剂，特别是采用羧甲基纤维素钠得到的粘接剂，在水解中，分离出的羧甲基纤维素基团能与环氧树脂这类有机材料形成交联的纤维网络，进而产生较强的粘接能力，同时可以作为稠化剂，利用水解的水量消耗，增加流体状物Ⅱ的稠化程度，使其能均匀的填充修补路段，并且羧甲基纤维素钠有一定的乳化作用，可在一定程度乳化油脂，降低制备器械的润滑机油杂质的影响，进而既能实现快速牢固粘接又能实现纯化修补料的作用。
优选的，为了进一步实现快速牢固粘接，所述的抗氧化剂为含有2,6-二叔丁基对甲酚的废弃的机油；所述的废弃机油采用2,6-二叔丁基对甲酚含量为0.5％-1.5％范围内的汽轮机油或液压油；利用含有2,6-二叔丁基对甲酚的废弃的机油，既利用废弃机油中添加的抗氧剂作为有机粘接剂与环氧树脂的保护剂，同时机油的润滑作用使填充料能迅速形成均一的流体状物，为有机粘接的粘接做前期准备。
优选的，为了进一步实现聚丙烯酸钠和环氧树脂的稳定，达到高纯度的，所述的共同加热为将环氧树脂水浴加热到70℃，随后边搅拌边加入聚丙烯酸钠，经过20r/min顺时针搅拌5min后，再逆时针搅拌3min；通过聚丙烯酸钠上羧基的静电相斥作用，使得曲绕的聚合物链伸展，促成具有吸附性的功能团外露到表面上来，此时功能团能与环氧树脂产生絮凝中的“架桥”现象而使环氧树脂稳定存在，为后续的填充料和粘接剂以环氧树脂骨架为主体而充分混合铺垫，同时聚丙烯酸钠也能吸附环氧树脂中的杂质而沉淀下来，达到高纯度的目的。
优选的，为了进一步实现填充料与流体状物Ⅰ的混合均匀而达到高纯度的目的，所述的边搅拌边加热为顺时针15r/min的搅拌8min，再逆时针15r/min的搅拌8min，搅拌同时以升温速率2℃/min升温，升温至90℃后以恒定温度搅拌；利用恒定转速和恒定升温搅拌的方式，防止过快的搅拌转速和较快的升温，导致聚丙烯酸钠与环氧树脂之间的絮凝出现扰乱，进而影响产品纯度。
优选的，为了进一步实现快速牢固粘接，所述的边搅拌边降温为顺时针10r/min的搅拌5min，再逆时针10r/min的搅拌5min，搅拌同时以降温速率4℃/min升温，降温至60℃后以恒定温度搅；利用恒定转速和恒定升温搅拌的方式，防止快速转动或快速降温，导致产品出现过量沉淀或者有机粘接剂出现不稳定而影响有机粘接剂的牢固程度。
优选的，为了进一步实现高纯度的目的，所述的鼓泡法为在流速为2m/s条件下，孔径为1m的出气管均匀出气，同时出气管位于流体状物的底面下5cm的深度，出气为二氧化碳气体，带出的气体杂质由气体收集器收集；利用二氧化碳作为提纯方式，同时辅以恒定气流速度，在恒定气流下，所用原料中的油脂之类的密度较低的杂质能被二氧化碳气泡冲击，而与修补料分离，同时气泡又打开了修补料内部的空气通道，相当于搅拌的方式，既能利用气泡冲击使杂质漂浮去除，同时又能使修补料混合均匀。
优选的，为了进一步实现高纯度的目的，所述的高温搅拌为在50℃的条件下，顺时针20r/min的搅拌4min，再逆时针20r/min的搅拌4min；利用恒定转速的顺、逆时针搅拌的方式，使经过气泡法除杂的修补料能充分混合均匀，防止分层导致修补料分布不均，实现高纯度的目的。
本发明的有益效果是：
1.采用环氧树脂充当支撑骨架，填充料作为基质基础，利用有机粘接剂提供的粘接力，以及聚丙烯酸钠提供的吸附作用，实现有机粘接剂的快粘接成型，同时导热金属粉埋设在修补料中，即增加了修补料的整体强度，同时金属粉中的金属离子能促进聚丙烯酸钠的吸附基团快速成型，达到高纯度的目的，并且导热金属粉能在修补完毕的公路上提供导热性能，使修补的路面散热能力加强，延长修补路面的使用寿命。
2.利用抗氧化剂作为填充料的残渣颗粒与石英砂颗粒的间隔材料，同时利用低速旋转和高速旋转配合的方式，使残渣颗粒能充分与石英砂颗粒充分混合均匀，进而为后续的有机粘接剂的粘接做前期准备。
3.通过羧甲基纤维素盐的粘接剂，特别是采用羧甲基纤维素钠得到的粘接剂，在水解中，分离出的羧甲基纤维素基团能与环氧树脂这类有机材料形成交联的纤维网络，进而产生较强的粘接能力，同时可以作为稠化剂，利用水解的水量消耗，增加流体状物Ⅱ的稠化程度，使其能均匀的填充修补路段，并且羧甲基纤维素钠有一定的乳化作用，可在一定程度乳化油脂，降低制备器械的润滑机油杂质的影响，进而既能实现快速牢固粘接又能实现纯化修补料的作用。
4.利用含有2,6-二叔丁基对甲酚的废弃的机油，既利用废弃机油中添加的抗氧剂作为有机粘接剂与环氧树脂的保护剂，同时机油的润滑作用使填充料能迅速形成均一的流体状物，为有机粘接的粘接做前期准备。
5.通过聚丙烯酸钠上羧基的静电相斥作用，使得曲绕的聚合物链伸展，促成具有吸附性的功能团外露到表面上来，此时功能团能与环氧树脂产生絮凝中的“架桥”现象而使环氧树脂稳定存在，为后续的填充料和粘接剂以环氧树脂骨架为主体而充分混合铺垫，同时聚丙烯酸钠也能吸附环氧树脂中的杂质而沉淀下来，达到高纯度的目的。
6.利用恒定转速和恒定升温搅拌的方式，防止过快的搅拌转速和较快的升温，导致聚丙烯酸钠与环氧树脂之间的絮凝出现扰乱，进而影响产品纯度。
7.利用二氧化碳作为提纯方式，同时辅以恒定气流速度，在恒定气流下，所用原料中的油脂之类的密度较低的杂质能被二氧化碳气泡冲击，而与修补料分离，同时气泡又打开了修补料内部的空气通道，相当于搅拌的方式，既能利用气泡冲击使杂质漂浮去除，同时又能使修补料混合均匀。
8.利用恒定转速的顺、逆时针搅拌的方式，使经过气泡法除杂的修补料能充分混合均匀，防止分层导致修补料分布不均，实现高纯度的目的。
具体实施方式
下面进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
所述的环氧树脂选用NPSN-901X75的双酚A型环氧树脂；
所述的有机粘接剂采用CMC羧甲基纤维素钠粘接剂；
所述的抗氧化剂选用2,6-二叔丁基对甲酚含量为0.5％-1.5％范围内回收的汽轮机油或液压油；
所述的导热金属粉为废弃金属产品研磨成的导热金属粉。
实施例1
一种高速公路修补料的制备方法，包括以下步骤：
S1选取质量份数为50份的填充料，13份的有机粘接剂，12份的聚丙烯酸钠，25份的环氧树脂，5份的抗氧化剂以及7份的导热金属粉；所述的填充料包括废弃的塑料垃圾燃烧后的残渣颗粒以及石英砂颗粒，通过按照重量比2:1.5的石英砂颗粒与残渣颗粒，在搅拌器中填充均匀后，以5r/min低速旋转5min后，再以50r/min旋转10min，期间每隔2min添加抗氧化剂2ml；利用抗氧化剂作为填充料的残渣颗粒与石英砂颗粒的间隔材料，同时利用低速旋转和高速旋转配合的方式，使残渣颗粒能充分与石英砂颗粒充分混合均匀，进而为后续的有机粘接剂的粘接做前期准备；
所述的有机粘接剂采用羧甲基纤维素盐为基料的粘接剂；通过羧甲基纤维素盐的粘接剂，特别是采用羧甲基纤维素钠得到的粘接剂，在水解中，分离出的羧甲基纤维素基团能与环氧树脂这类有机材料形成交联的纤维网络，进而产生较强的粘接能力，同时可以作为稠化剂，利用水解的水量消耗，增加流体状物Ⅱ的稠化程度，使其能均匀的填充修补路段，并且羧甲基纤维素钠有一定的乳化作用，可在一定程度乳化油脂，降低制备器械的润滑机油杂质的影响，进而既能实现快速牢固粘接又能实现纯化修补料的作用；
所述的抗氧化剂为含有2,6-二叔丁基对甲酚的废弃的机油；所述的废弃机油采用2,6-二叔丁基对甲酚含量为1.0％的汽轮机油或液压油；利用含有2,6-二叔丁基对甲酚的废弃的机油，既利用废弃机油中添加的抗氧剂作为有机粘接剂与环氧树脂的保护剂，同时机油的润滑作用使填充料能迅速形成均一的流体状物，为有机粘接的粘接做前期准备；
S2将S1中的环氧树脂与聚丙烯酸钠共同加热至胶泥状混合物，在得到的胶泥状混合物中继续添加抗氧化剂，搅拌5-6min后，得到流体状物Ⅰ；所述的共同加热为将环氧树脂水浴加热到70℃，随后边搅拌边加入聚丙烯酸钠，经过20r/min顺时针搅拌5min后，再逆时针搅拌3min；通过聚丙烯酸钠上羧基的静电相斥作用，使得曲绕的聚合物链伸展，促成具有吸附性的功能团外露到表面上来，此时功能团能与环氧树脂产生絮凝中的“架桥”现象而使环氧树脂稳定存在，为后续的填充料和粘接剂以环氧树脂骨架为主体而充分混合铺垫，同时聚丙烯酸钠也能吸附环氧树脂中的杂质而沉淀下来，达到高纯度的目的；
S3将流体状物Ⅰ中添加填充料，边搅拌加热，得到混合均匀的流体状物Ⅱ；所述的边搅拌边加热为顺时针15r/min的搅拌8min，再逆时针15r/min的搅拌8min，搅拌同时以升温速率2℃/min升温，升温至90℃后以恒定温度搅拌；利用恒定转速和恒定升温搅拌的方式，防止过快的搅拌转速和较快的升温，导致聚丙烯酸钠与环氧树脂之间的絮凝出现扰乱，进而影响产品纯度；
S4将得到的流体状物Ⅱ加入有机粘接剂，边搅拌边降温，得到流体状物Ⅲ；所述的边搅拌边降温为顺时针10r/min的搅拌5min，再逆时针10r/min的搅拌5min，搅拌同时以降温速率4℃/min升温，降温至60℃后以恒定温度搅；利用恒定转速和恒定升温搅拌的方式，防止快速转动或快速降温，导致产品出现过量沉淀或者有机粘接剂出现不稳定而影响有机粘接剂的牢固程度；
S5将得到流体状物Ⅲ中加入导热金属粉，同时继续边搅拌边降低温度，搅拌完成后，按照每5m2的表面积内设置一个出气口，采用鼓泡法，得到粗制的修补料；所述的鼓泡法为在流速为2m/s条件下，孔径为1m的出气管均匀出气，同时出气管位于流体状物的底面下5cm的深度，出气为二氧化碳气体，带出的气体杂质由气体收集器收集；利用二氧化碳作为提纯方式，同时辅以恒定气流速度，在恒定气流下，所用原料中的油脂之类的密度较低的杂质能被二氧化碳气泡冲击，而与修补料分离，同时气泡又打开了修补料内部的空气通道，相当于搅拌的方式，既能利用气泡冲击使杂质漂浮去除，同时又能使修补料混合均匀；
S6将粗制的修补料置于过滤筛中过滤，得到的流体再经过高温搅拌，即得到所述的修补料；所述的高温搅拌为在50℃的条件下，顺时针20r/min的搅拌4min，再逆时针20r/min的搅拌4min；利用恒定转速的顺、逆时针搅拌的方式，使经过气泡法除杂的修补料能充分混合均匀，防止分层导致修补料分布不均，实现高纯度的目的。
实施例2
采用质量份数为40份的填充料，10份的有机粘接剂，10份的聚丙烯酸钠，20份的环氧树脂，3份的抗氧化剂以及5份的导热金属粉；其中抗氧化剂采用2,6-二叔丁基对甲酚含量为0.5％的汽轮机油或液压油，其他配方及步骤同实施例1。
实施例3
采用质量份数为60份的填充料，15份的有机粘接剂，15份的聚丙烯酸钠，30份的环氧树脂，8份的抗氧化剂以及10份的导热金属粉；其中抗氧化剂采用2,6-二叔丁基对甲酚含量为1.5％的汽轮机油或液压油，其他配方及步骤同实施例1。
对比例1
不添加聚丙烯酸钠，将聚丙烯酸钠替换成常见的石炭灰，其余配方及步骤同实施例1。
对比例2
不添加有机粘接剂，其余配方及步骤同实施例1。
对比例3
不添加抗氧化剂，改为添加润滑油，其余配方及步骤同实施例1。
对比例4
不采用顺、逆时针的旋转搅拌方式，直接顺时针搅拌，其余配方及步骤同实施例1。
对比例5
升温采用直接加热升温，降温也采用直接降温方式，不采用恒定速率升降方式，其余配方及步骤同实施例1。
对比例6
采用如背景技术中的速施工公路修补料及其制备方法和使用方法中的修补料。
将各个实施例及对比例得到的修补料，均匀铺摊在同一干净平整的路面上，统计成型的时间；统计成型后整体2m2的1dm厚度涂层的抗压轻度与抗折强度；同时统计制备产品的流动度和纯度，得到表1数据。
表1各个实施例及对比例的修补情况表
类别 成型时间h 抗压强度Mpa 抗折强度Mpa 流动度mm 纯度％
实施例1 ≤2.2 57.8 18.5 ＜2.1 92
实施例2 ≤2.4 56.6 18.3 ＜2.3 91
实施例3 ≤2.3 55.4 18.6 ＜1.9 89
对比例1 ≤3.3 33.4 8.3 ＜3.8 78
对比例2 ≤5.6 36.7 5.4 ＜5.4 81
对比例3 ≤2.6 53.1 12.6 ＜2.6 85
对比例4 ≤2.6 50.6 18.1 ＜2.5 90
对比例5 ≤2.7 48.7 17.8 ＜2.7 90
对比例6 ≤3.5 43.1 9.0 ＜4.5 84
由表1可知，当采用质量份数为50份的填充料、13份的有机粘接剂，12份的聚丙烯酸钠，25份的环氧树脂、5份的抗氧化剂以及7份的导热金属粉组成的原料，同时采用2,6-二叔丁基对甲酚含量为1.0％的汽轮机油或液压油作为抗氧化剂，同时采用顺时针和逆时针结合的搅拌方式，结合恒定的升温速率或降温速率，得到的92％纯度的修补料，其成型时间不超过2.2h、抗压强度达到57.8Mpa、抗折强度18.5Mpa以及流动度小于2.1mm，证明了本发明的优越性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高速公路修补料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1选取质量份数为40-60份的填充料，10-15份的有机粘接剂，10-15份的聚丙烯酸钠，20-30份的环氧树脂，3-8份的抗氧化剂以及5-10份的导热金属粉；
S2将S1中的环氧树脂与聚丙烯酸钠共同加热至胶泥状混合物，在得到的胶泥状混合物中继续添加抗氧化剂，搅拌5-6min后，得到流体状物Ⅰ；
S3将流体状物Ⅰ中添加填充料，边搅拌加热，得到混合均匀的流体状物Ⅱ；
S4将得到的流体状物Ⅱ加入有机粘接剂，边搅拌边降温，得到流体状物Ⅲ；
S5将得到流体状物Ⅲ中加入导热金属粉，同时继续边搅拌边降低温度，搅拌完成后，按照每5m2的表面积内设置一个出气口，采用鼓泡法，得到粗制的修补料；
S6将粗制的修补料置于过滤筛中过滤，得到的流体再经过高温搅拌，即得到所述的修补料。
2.根据权利要求1所述的一种高速公路修补料的制备方法，其特征在于：所述的填充料包括废弃的塑料垃圾燃烧后的残渣颗粒以及石英砂颗粒，通过按照重量比2:1.5的石英砂颗粒与残渣颗粒，在搅拌器中填充均匀后，以5r/min低速旋转5min后，再以50r/min旋转10min，期间每隔2min添加抗氧化剂2ml。
3.根据权利要求1所述的一种高速公路修补料的制备方法，其特征在于：所述的有机粘接剂采用羧甲基纤维素盐为基料的粘接剂。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种高速公路修补料的制备方法，其特征在于：所述的抗氧化剂为含有2,6-二叔丁基对甲酚的废弃的机油。
5.根据权利要求4所述的一种高速公路修补料的制备方法，其特征在于：所述的废弃机油采用2,6-二叔丁基对甲酚含量为0.5％-1.5％范围内的汽轮机油或液压油。
6.根据权利要求1所述的一种高速公路修补料的制备方法，其特征在于：所述的共同加热为将环氧树脂水浴加热到70℃，随后边搅拌边加入聚丙烯酸钠，经过20r/min顺时针搅拌5min后，再逆时针搅拌3min。
7.根据权利要求1所述的一种高速公路修补料的制备方法，其特征在于：所述的边搅拌边加热为顺时针15r/min的搅拌8min，再逆时针15r/min的搅拌8min，搅拌同时以升温速率2℃/min升温，升温至90℃后以恒定温度搅拌。
8.根据权利要求1所述的一种高速公路修补料的制备方法，其特征在于：所述的边搅拌边降温为顺时针10r/min的搅拌5min，再逆时针10r/min的搅拌5min，搅拌同时以降温速率4℃/min升温，降温至60℃后以恒定温度搅。
9.根据权利要求1所述的一种高速公路修补料的制备方法，其特征在于：所述的鼓泡法为在流速为2m/s条件下，孔径为1m的出气管均匀出气，同时出气管位于流体状物的底面下5cm的深度，出气为二氧化碳气体，带出的气体杂质由气体收集器收集。
10.根据权利要求1所述的一种高速公路修补料的制备方法，其特征在于：所述的高温搅拌为在50℃的条件下，顺时针20r/min的搅拌4min，再逆时针20r/min的搅拌4min。
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