CN112662377A - 一种耐低温无污染环保型盐化物材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种耐低温无污染环保型盐化物材料及其制备方法涉及道路铺面材料领域。其制备原料包括：沸石、有机盐化物和表面改性剂；其制备步骤包括：先将沸石和有机盐化物混合，加水成料浆后用搅拌机搅拌均匀，再将料浆完全烘干得到固体材料，将所得固体材料破碎后球磨成粒径小于0.15mm的粉体颗粒，然后加入表面改性剂搅拌均匀，放入烘箱中即得。本发明的制备方法是通过湿法制备+干法改性的工艺，最终获得耐低温无污染环保型盐化物材料。所涉及的耐低温无污染环保型盐化物材料，制备工艺简单，原材料来源广泛，可作为对环境保护要求严格地区(水源保护地、高档生活区及机场等)的融雪剂使用。
Description
技术领域
本发明涉及道路铺面材料领域，特别涉及一种耐低温、环保无污染且可以调节盐分释放速率的盐化物材料及其制备方法。
背景技术
寒冷气候下路面积雪结冰导致摩擦系数下降，严重影响车辆操作的稳定性和安全性，给居民生活和工业生产带来不便和严重的安全隐患。传统的被动式除冰雪技术如撒布融雪剂、人工清除和机械清除的方法不仅耗费大量人力物力财力、效率低下，并且污染环境、对道路附属设施造成严重损坏。使用盐化物材料铺筑自融雪沥青路面是一种低成本且省时省力、能主动融雪抑冰、解决道路积雪问题的重要方法，目前越来越多的受到国内外科研人员和交通管理部门的重视。
目前国内外融雪抑冰盐化物的有效成分主要为氯盐，因其价格低廉且融雪能力较好而被广泛使用。但是，氯盐融化后的雪或冰变成液体，流入下水设施和农田中会污染环境、危害庄稼和植被。而一般环保型融雪盐与氯盐相比，其降低冰点的能力也较差，无法满足低温条件要求，且成本较高，工艺复杂。
盐化物材料的缓释性能对融雪性能的长期性有直接影响。通常先期释放较快，后期释放缓慢，直至全部耗散，仅需3年左右的时间，且无法调节盐分的释放速率，以发挥最佳的融雪抑冰效果。
因此，极需开发一种能够耐低温、无污染且具有缓释效果的环保型盐化物材料。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷或不足，本发明提供了一种能够耐低温、无污染，且可以调节盐分释放速率的盐化物材料及其制备方法。本发明所制备的盐化物材料对环境无污染、制备方法简单且化学性质稳定；掺入此盐化物材料所铺筑的融雪沥青路面能够发挥显著的融雪抑冰效果。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
本发明所需原料包括沸石、有机盐化物和表面改性剂；所述沸石为细度200目的工业级天然沸石；所述有机盐化物为甲酸钠；所述表面改性剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷。
所述沸石与有机盐化物的质量比为1:1.5-4.5。
本发明同时提供了上述耐低温无污染环保型盐化物材料的制备方法。
所述的制备方法包括：先将沸石和有机盐化物混合，加水成料浆后用搅拌机搅拌均匀，再将料浆完全烘干得到固体材料，将所得固体材料破碎后球磨成粒径小于0.15mm的粉体颗粒，然后加入表面改性剂搅拌均匀，放入烘箱中，在130-160℃烘2h，即得。
所述粉体颗粒与表面改性剂的质量比为：1：0.01-0.06。
所述料浆搅拌时的水固质量比为1：0.5-1.5，料浆搅拌时的溶液温度为20-30℃，料浆搅拌时间为6-12h。
所述料浆的烘干温度为150℃，烘干时间以料浆完全烘干至固体材料为准。
与现有技术相比，本发明的耐低温无污染环保型盐化物材料的有益效果是：
(1)本发明盐化物材料安全环保、对环境无污染、不危害植被和庄稼，不腐蚀道路和交通设施。
(2)本发明盐化物材料耐低温且融雪抑冰性能优越，制备工艺简单，原材料来源广泛，适合工业化应用，社会效益显著。
(3)本发明盐化物材料盐分释放速率及融雪抑冰效果可控，可以根据实际工程需要通过改变原材料配比来实现。
附图说明
图1为本发明的盐化物材料制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实例，进一步阐述本发明。但这些实施实例仅限于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1：
(1)备料：按照质量百分比计，原料组分为：60％甲酸钠、40％沸石，并将甲酸钠和沸石烘干，烘干温度150℃；
(2)混合搅拌：将甲酸钠和沸石混合均匀，按照水固比1:1加入蒸馏水成料浆后，保持料浆温度为25℃，用搅拌机以300r/min的速度搅拌9h；
(3)烘干研磨：将料浆在130℃的温度下烘13h，得到固体材料，将所得固体材料破碎后球磨成粒径小于0.15mm的粉体颗粒；
(4)干法改性：按粉体颗粒质量的2％外掺3-氨基丙基三乙氧基硅烷，用搅拌机以500r/min的速度搅拌60min，搅拌均匀后放入烘箱中，烘箱温度150℃，烘干时间2h，即制得耐低温无污染环保型盐化物材料。
实施例2：
(1)备料：按照质量百分比计，原料组分为：60％甲酸钠、40％沸石，并将甲酸钠和沸石烘干，烘干温度150℃；
(2)混合搅拌：将甲酸钠和沸石混合均匀，按照水固比1:1.2加入蒸馏水成料浆后，保持料浆温度为20℃，用搅拌机以250r/min的速度搅拌10h；
(3)烘干研磨：将料浆在140℃的温度下烘12h，得到固体材料，将所得固体材料破碎后球磨成粒径小于0.15mm的粉体颗粒；
(4)干法改性：按粉体颗粒质量的5％外掺3-氨基丙基三乙氧基硅烷，用搅拌机以500r/min的速度搅拌40min，搅拌均匀后放入烘箱中，烘箱温度150℃，烘干时间2h，即制得耐低温无污染环保型盐化物材料。
实施例3：
(1)备料：按照质量百分比计，原料组分为：77.8％甲酸钠、22.3％沸石，并将甲酸钠和沸石烘干，烘干温度150℃；
(2)混合搅拌：将甲酸钠和沸石混合均匀，按照水固比1:1加入蒸馏水成料浆后，保持料浆温度为25℃，用搅拌机以300r/min的速度搅拌8h；
(3)烘干研磨：将料浆在150℃的温度下烘11h，得到固体材料，将所得固体材料破碎后球磨成粒径小于0.15mm的粉体颗粒；
(4)干法改性：按粉体颗粒质量的2％外掺3-氨基丙基三乙氧基硅烷，用搅拌机以400r/min的速度搅拌50min，搅拌均匀后放入烘箱中，烘箱温度150℃，烘干时间2h，即制得耐低温无污染环保型盐化物材料。
实施例4：
(1)备料：按照质量百分比计，原料组分为：81.8％甲酸钠、18.2％沸石，并将甲酸钠和沸石烘干，烘干温度150℃；
(2)混合搅拌：将甲酸钠和沸石混合均匀，按照水固比1:1.5加入蒸馏水成料浆后，保持料浆温度为30℃，用搅拌机以280r/min的速度搅拌10h；
(3)烘干研磨：将料浆在130℃的温度下烘干12h，得到固体材料，将所得固体材料破碎后球磨成粒径小于0.15mm的粉体颗粒；
(4)干法改性：按粉体颗粒质量的2％外掺3-氨基丙基三乙氧基硅烷，用搅拌机以500r/min的速度搅拌60min，搅拌均匀后放入烘箱中，烘箱温度150℃，烘干时间2h，即制得耐低温无污染环保型盐化物材料。
按实施例一、实施例二、实施例三、实施例四制备的4种耐低温无污染环保型盐化物材料，分别对其进行电导率试验、融雪抑冰性能测试及环保性能检测。
取1克盐化物材料放入300毫升蒸馏水中，隔一段时间测量溶液电导率，试验结果见表1。
表1电导率试验结果
注：电导率为评价盐化物离子析出量与析出速度的关键指标，其值越大，说明盐分析出量越大，理论上融雪抑冰性能越强；电导率变化越快，说明盐分析出速率越快，盐化物材料缓释性能越差。在试验时考虑温度对电导率的影响，调节电导率仪的温度补偿器，使仪器示值始终为溶液在25℃时的电导率。
从电导率试验结果看，电导率值随着盐化物材料中三种原材料配比的变化而变化，说明本发明盐化物材料可以通过改变原材料配比来调节盐分释放速率及材料的融雪抑冰性能。
为体现本发明提供的盐化物材料的融雪抑冰性能和环保性能，发明人将实施例一到四中所制备的盐化物材料配置成质量浓度为18％的试验溶液，并配置质量浓度为18％的氯化钠溶液作对照，依据路用非氯有机融雪剂标准(JT/T 973-2015)，测定其冰点、相对融雪化冰能力及碳钢腐蚀率，检测结果见表2、表3。
表2融雪抑冰性能评价
| 试验样品 | 相对融雪化冰能力/％ | 冰点/℃ |
| 实施例一 | 104.5 | -9.5 |
| 实施例二 | 102.4 | -8.7 |
| 实施例三 | 115.2 | -13.9 |
| 实施例四 | 126.3 | -14.8 |
| 氯化钠 | 100 | -12.5 |
表2的测试结果表明，本发明制备的四批融雪剂，相对融雪化冰能力均≥氯化钠的融雪化冰能力，符合路用非氯有机融雪剂标准(JT/T 973-2015)，能够在0-15℃发挥较好的融冰雪效果。
表3碳钢腐蚀率
| 试验样品 | 腐蚀率mm/a |
| 实施例一 | 0.065 |
| 实施例二 | 0.057 |
| 实施例三 | 0.086 |
| 实施例四 | 0.089 |
| 氯化钠 | 0.595 |
就碳钢腐蚀率性能而言，本发明制备的四批盐化物材料均低于0.10mm/a,符合路用非氯有机融雪剂标准(JT/T 973-2015)。
以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种耐低温无污染环保型盐化物材料的制备方法，其特征在于，该盐化物材料包括沸石、有机盐化物和表面改性剂；
所述沸石为细度200目的工业级天然沸石；
所述有机盐化物为甲酸钠；
所述表面改性剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷；
所述沸石与有机盐化物的质量比为1:1.5-4.5；
先将沸石和有机盐化物混合，加水成料浆后用搅拌机搅拌均匀，再将料浆完全烘干得到固体材料，将所得固体材料破碎后球磨成粒径小于0.15mm的粉体颗粒，然后加入表面改性剂搅拌均匀，放入烘箱中，在130-160℃烘2h，即得盐化物材料；
其中，粉体颗粒与表面改性剂的质量比为1：0.01-0.06；
料浆搅拌时的水固质量比为1：0.5-1.5，料浆搅拌时的溶液温度为20-30℃，料浆搅拌时间为6-12h。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述料浆的烘干温度为150℃。
3.如权利要求1所述方法制备的耐低温无污染环保型盐化物材料作为对融雪剂的使用。
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| CN101250392A (zh) * | 2008-03-28 | 2008-08-27 | 北京工业大学 | 抗冰冻型融雪剂制备方法 |
| CN103387817A (zh) * | 2013-07-02 | 2013-11-13 | 长安大学 | 一种环保型融冰雪盐化物及其制备方法 |
| CN104987854A (zh) * | 2015-06-19 | 2015-10-21 | 哈尔滨工业大学 | 一种应用于高寒地区改善冰-沥青路面粘结作用的填料及其制备方法 |
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