CN112521054B - 一种耐磨防滑坡道材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及耐磨材料领域，尤其涉及一种耐磨防滑坡道材料及其制备方法。该溶剂材料由以下质量份的原料组成：乳化沥青30‑40份、树脂混合纤维50‑80份、橡胶15‑25份、定型剂10‑15份、基料36‑55份；本发明耐磨防滑坡道材料可以防止实际使用中因为热膨胀导致坡道中表面形变或者产生裂缝，而且对于路面基体具有强大的附着力、粘接强度，强化自身屏蔽效果，有效保证路面使用。

Description

一种耐磨防滑坡道材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及耐磨材料领域，尤其涉及一种耐磨防滑坡道材料及其制备方法。

背景技术

现在，全国高速公路、国道、省道、县道、乡道及村道等各级道路的修建大规模增加，为民众的生活和工作带来了极大的便利。但是因为地形地势变化，路面并不一定水平，需要根据实际情况作出一定的坡度，这就导致坡道行驶的稳定性带来隐患，会出现滑动及磨损加剧等问题。当前技术中针对这种路面滑动磨损的研究较多，比如专利号为CN201611069998.6的一种抗滑降雨雾沥青路面材料及其制备方法，通过沥青碎石、水泥、矿粉、石灰岩、陶粒、中砂、乳化剂、抑烟剂、固化剂、填料和水制成，能够提高路面的防滑性能和降雨雾效果，减少行车的安全隐患，但是其材料凝结方式单一，对于摩擦带来的温度变化导致路面稳定性降低；又如专利号为CN201710167985.0一种高耐磨静音防滑超薄层地坪面层涂料，采用固化剂、耐磨骨料和树脂基料，使得涂料方便施工，具有耐磨、防滑、降低噪音、快速固化、低VOC、环保无毒的特点，但是其功能多样却在耐磨上并没有最大化材料效果，导致主要功能延伸不足。所以针对当前的使用环境提供针对性的耐磨材料极为必要。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供了一种耐磨防滑坡道材料及其制备方法，该溶剂材料由以下质量份的原料组成：

乳化沥青30-40份、树脂混合纤维50-80份、橡胶15-25份、定型剂10-15份、基料36-55份；所述乳化沥青由质量比为（100-120）:（3-5）:（4-8）:（0.5-0.8）的沥青、甜菜碱、木质素氨、氧化石墨烯制备而成；所述树脂混合纤维由质量比为（13-16）:（7-9）:1的聚苯醚纤维和聚苯硫醚纤维、硫酸钙晶须混合而成；所述橡胶由质量比为（3-5）:（0.5-1）的聚氨酯橡胶、硅橡胶混合而成；所述定型剂由质量比（1-3）:（0.5-2）:9的N-十二烷基-β-氨基丙酸、聚丙烯酰胺、松香甘油酯混合而成；所述基料由质量比为（30-55）:（15-25）:（1-3）:（0.1-0.3）:（0.1-0.2）大理石、石灰石、硅酸铝纤维、二硼化钛纤维、碳化硅纤维混合而成。

优选的，所述大理石的细度为1-2mm。

优选的，所述石灰石的细度为1-2mm。

优选的，所述硅酸铝纤维的细度为0.1-0.2mm。

优选的，所述二硼化钛纤维的细度为300-500nm。

优选的，所述碳化硅纤维的细度为300-500nm。

本发明所述的耐磨防滑坡道材料，制备方法如下：

（1）制备乳化沥青

将沥青、氧化石墨烯混合，加热至融化，搅拌60-100min，加入甜菜碱、木质素氨，继续搅拌20-30min即可；

（2）橡胶混炼

将聚氨酯橡胶、硅橡胶混合放入真空加热炉中，加热融化，搅拌3-5h，备用；

（3）溶剂混炼

将以上两个步骤的产物混合，先加入定型剂搅拌20-30min，然后加入树脂混合纤维、基料搅拌均匀即可。

本发明的有益效果：

本发明通过使用氧化石墨烯，利用其特殊的表面性能与层状结构，稳定沥青组分，其含氧基团的引入不仅使得氧化石墨烯具有化学稳定性，而且提供更多的石墨烯与沥青的有效结合点，强化两者之间的连接。氧化石墨烯与沥青、木质素氨的复合材料组成的前驱物与支撑载体，易功能化，可控性高。在后续基料中大理石、石灰石、硅酸铝纤维、二硼化钛纤维、碳化硅纤维复合过程中，可以提供大的比表面积有效分散附着材料，防止团聚，利用其本身的二维结构直接穿插到沥青与树脂分子链之间，既能收束材料，又能使得材料保证一定的缓冲弹性，防止实际使用中因为热膨胀导致坡道中表面形变或者产生裂缝。

本发明特定的树脂混合纤维，通过利用聚苯醚纤维和聚苯硫醚纤维的耐高温特性，可以直接与沥青、橡胶加工，简化生产流程，而且提高材料的抗高温效果，使得实际使用中树脂纤维均匀分散；此外，通过硫酸钙晶须的隔热作用，防止材料整体的温度同时升高。同时区域性为微观温度偏差，使得材料不同部位出现不同程度的膨胀，有效防止材料的整体收缩造成其他路面构成的位移产生缝隙，降低坡道的整体屏蔽效果，导致水分、空气的大量涌入引起坡道路面力学结构的崩溃，加速材料的离解造成耐磨性的急剧下降，提高本发明材料的抗盐、抗高温效果。

本发明通过使用硅酸铝纤维，增加材料的耐高温性，通过其热稳定性好、热传导率低、抗机械震动、富有弹性、隔声、电绝缘和化学稳定性好的特点，可以和树脂混合纤维形成协同作用，使得坡道使用中，车辆路人同行产生的摩擦、震动，环境中的酸碱盐腐蚀对材料的影响降到最低，避免车辆急剧行驶产生的震动导致地面破裂，提高材料的稳定性，使得持久使用中本发明的坡道溶剂材料都能保持良好的使用性能，降低维护保养程序。

本发明通过使用二硼化钛纤维，强化骨干支撑架构，提高材料在实际使用中的抗磨损效果，增加抗氧化能力，使得坡道使用中频繁摩擦也不会加速表面的剥落，显著提高沥青和橡胶的使用时间，有效避免材料因为沥青和橡胶的使用而导致硬度的明显降低，增加摩擦系数，提高防滑效果。

本发明通过使用碳化硅，提高本发明材料的化学性能稳定、降低热膨胀系数、提高耐磨性，可以延长坡道路面的使用寿命，耐热震，使得坡道路面在实际使用中及时遭遇意外事故如汽车自燃，也能有效保护路面。

具体实施方式

实施例1

一种耐磨防滑坡道材料，由以下质量份的原料组成：

乳化沥青30份、树脂混合纤维50份、橡胶15份、定型剂10份、基料36份；所述乳化沥青由质量比为100:3:4:0.5的沥青、甜菜碱、木质素氨、氧化石墨烯制备而成；所述树脂混合纤维由质量比为13:7:1的聚苯醚纤维和聚苯硫醚纤维、硫酸钙晶须混合而成；所述橡胶由质量比为3:0.5的聚氨酯橡胶、硅橡胶混合而成；所述定型剂由质量比1:0.5:9的N-十二烷基-β-氨基丙酸、聚丙烯酰胺、松香甘油酯混合而成；所述基料由质量比为30:15:1:0.1:0.1大理石、石灰石、硅酸铝纤维、二硼化钛纤维、碳化硅纤维混合而成；

所述大理石的细度为1mm；所述石灰石的细度为1mm；所述硅酸铝纤维的细度为0.1mm；所述二硼化钛纤维的细度为300nm、所述碳化硅纤维的细度为300nm。

本实施所述耐磨防滑坡道材料的制备方法为：

（1）制备乳化沥青

将沥青、氧化石墨烯混合，加热至融化，搅拌60min，加入甜菜碱、木质素氨，继续搅拌20min即可；

（2）橡胶混炼

将聚氨酯橡胶、硅橡胶混合放入真空加热炉中，加热融化，搅拌3h，备用；

（3）溶剂混炼

将以上两个步骤的产物混合，先加入定型剂搅拌20min，然后加入树脂混合纤维、基料搅拌均匀即可。

实施例2

一种耐磨防滑坡道材料，由以下质量份的原料组成：

乳化沥青40份、树脂混合纤维80份、橡胶25份、定型剂15份、基料55份；所述乳化沥青由质量比为120: 5: 8: 0.8的沥青、甜菜碱、木质素氨、氧化石墨烯制备而成；所述树脂混合纤维由质量比为16: 9:1的聚苯醚纤维和聚苯硫醚纤维、硫酸钙晶须混合而成；所述橡胶由质量比为5: 1的聚氨酯橡胶、硅橡胶混合而成；所述定型剂由质量比3: 2:9的N-十二烷基-β-氨基丙酸、聚丙烯酰胺、松香甘油酯混合而成；所述基料由质量比为55: 25: 3:0.3: 0.2大理石、石灰石、硅酸铝纤维、二硼化钛纤维、碳化硅纤维混合而成；

所述大理石的细度为2mm；所述石灰石的细度为2mm；所述硅酸铝纤维的细度为0.2mm；所述二硼化钛纤维的细度为500nm、所述碳化硅纤维的细度为500nm。

本实施所述耐磨防滑坡道材料的制备方法为：

（1）制备乳化沥青

将沥青、氧化石墨烯混合，加热至融化，搅拌100min，加入甜菜碱、木质素氨，继续搅拌30min即可；

（2）橡胶混炼

将聚氨酯橡胶、硅橡胶混合放入真空加热炉中，加热融化，搅拌5h，备用；

（3）溶剂混炼

将以上两个步骤的产物混合，先加入定型剂搅拌30min，然后加入树脂混合纤维、基料搅拌均匀即可。

实施例3

一种耐磨防滑坡道材料，由以下质量份的原料组成：

乳化沥青37份、树脂混合纤维60份、橡胶19份、定型剂13份、基料55份；所述乳化沥青由质量比为100: 5:4: 0.8的沥青、甜菜碱、木质素氨、氧化石墨烯制备而成；所述树脂混合纤维由质量比为16:7:1的聚苯醚纤维和聚苯硫醚纤维、硫酸钙晶须混合而成；所述橡胶由质量比为5:0.5的聚氨酯橡胶、硅橡胶混合而成；所述定型剂由质量比3:0.5:9的N-十二烷基-β-氨基丙酸、聚丙烯酰胺、松香甘油酯混合而成；所述基料由质量比为45:19:2:0.2:0.19大理石、石灰石、硅酸铝纤维、二硼化钛纤维、碳化硅纤维混合而成；

所述大理石的细度为2mm；所述石灰石的细度为1mm；所述硅酸铝纤维的细度为0.2mm；所述二硼化钛纤维的细度为300nm、所述碳化硅纤维的细度为500nm。

本实施所述耐磨防滑坡道材料的制备方法为：

（1）制备乳化沥青

将沥青、氧化石墨烯混合，加热至融化，搅拌100min，加入甜菜碱、木质素氨，继续搅拌20min即可；

（2）橡胶混炼

将聚氨酯橡胶、硅橡胶混合放入真空加热炉中，加热融化，搅拌5h，备用；

（3）溶剂混炼

将以上两个步骤的产物混合，先加入定型剂搅拌30min，然后加入树脂混合纤维、基料搅拌均匀即可。

为验证本发明效果，设置如下对比例：

对比例1	与实施例1的区别是乳化沥青中氧化石墨烯换为常规石墨烯；
		对比例2	与实施例1的区别是乳化沥青中不含氧化石墨烯；
对比例3	与实施例1的区别是不含树脂混合纤维；
		对比例4	与实施例1的区别是树脂混合纤维中不含硫酸钙晶须；
对比例5	与实施例1的区别是树脂混合纤维中硫酸钙晶须换为纳米硫酸钙；
		对比例6	与实施例1的区别是基料中不含硅酸铝纤维；
对比例7	与实施例1的区别是基料中不含二硼化钛纤维；
		对比例8	与实施例1的区别是基料中不含碳化硅纤维；
对比例9	按照专利号CN201710167985.0的方案实施。

实验例

在多盐分别按照实施例1-3、对比例1-9制作溶剂材料，将材料平铺在坡度为10°的坡道上，坡道为泥土基体，先在路面上铺设5cm的细沙。细砂中防止温度传感器、盐分传感器，传感器的位置在细砂表面下3cm处，每组放置传感器的数量各10各，在砂层中均匀布设。然后将砂层压实后，再使用各组材料铺在表层，铺设厚度3cm。压平，干燥后，检测其性能参数，在坡道上常规过往车辆，行人，实际使用3个月后，选择气温30℃的晴天下午统计细沙中传感器中的盐分温度数据求平均值。

	摩擦系数	耐磨性（750g/500r）	温度（℃）	盐分（mol/L）
					实施例1	0.721	0.003	25.31	0.13
实施例2	0.698	0.005	26.32	0.12
					实施例3	0.633	0.002	27.99	0.15
对比例1	0.621	0.015	30.13	0.23
					对比例2	0.535	0.022	30.82	0.19
对比例3	0.424	0.029	30.95	0.24
					对比例4	0.637	0.008	31.95	0.19
对比例5	0.603	0.011	30.09	0.18
					对比例6	0.527	0.022	31.27	0.24
对比例7	0.526	0.019	28.83	0.30
					对比例8	0.528	0.017	29.23	0.34
对比例9	0.540	0.016	31.11	0.30

由表可以看出，使用本发明方法制作的材料，摩擦系数高于0.69，有良好的防滑效果，耐磨低于0.005，其性能优良。而且在使用中，当温度空气在30℃时，材料下方温度低于28.31℃，所以本发明材料的温度隔绝效果好，有效减少高温下车辆与表面摩擦产生的热量向下传递，保护路基；并且，材料覆盖下的盐分含量低于0.15 mol/L，显示出本发明材料良好的屏蔽效果，没有因为长时间的复杂环境使用改变材料结构，导致水分渗漏引起土壤盐分向上渗透，也显示出本发明材料在高盐环境下的使用效果极为稳定。

Claims (7)

1.一种耐磨防滑坡道材料，其特征在于，由以下质量份的原料组成：

乳化沥青30-40份、树脂混合纤维50-80份、橡胶15-25份、定型剂10-15份、基料36-55份；所述乳化沥青由质量比为（100-120）:（3-5）:（4-8）:（0.5-0.8）的沥青、甜菜碱、木质素氨、氧化石墨烯制备而成；所述树脂混合纤维由质量比为（13-16）:（7-9）:1的聚苯醚纤维和聚苯硫醚纤维、硫酸钙晶须混合而成；所述橡胶由质量比为（3-5）:（0.5-1）的聚氨酯橡胶、硅橡胶混合而成；所述定型剂由质量比（1-3）:（0.5-2）:9的N-十二烷基-β-氨基丙酸、聚丙烯酰胺、松香甘油酯混合而成；所述基料由质量比为（30-55）:（15-25）:（1-3）:（0.1-0.3）:（0.1-0.2）大理石、石灰石、硅酸铝纤维、二硼化钛纤维、碳化硅纤维混合而成。

2.如权利要求1 所述的耐磨防滑坡道材料，其特征在于，所述大理石的细度为1-2mm。

3.如权利要求1 所述的耐磨防滑坡道材料，其特征在于，所述石灰石的细度为1-2mm。

4.如权利要求1 所述的耐磨防滑坡道材料，其特征在于，所述硅酸铝纤维的细度为0.1-0.2mm。

5.如权利要求1 所述的耐磨防滑坡道材料，其特征在于，所述二硼化钛纤维的细度为300-500nm。

6.如权利要求1 所述的耐磨防滑坡道材料，其特征在于，所述碳化硅纤维的细度为300-500nm。

7.如权利要求1 -6所述的耐磨防滑坡道材料，其特征在于，制备方法如下：

（1）制备乳化沥青

将沥青、氧化石墨烯混合，加热至融化，搅拌60-100min，加入甜菜碱、木质素氨，继续搅拌20-30min即可；

（2）橡胶混炼

将聚氨酯橡胶、硅橡胶混合放入真空加热炉中，加热融化，搅拌3-5h，备用；

（3）溶剂混炼

将以上两个步骤的产物混合，先加入定型剂搅拌20-30min，然后加入树脂混合纤维、基料搅拌均匀即可。