CN115287047A - 一种路面控温用相变微胶囊、高温相变调温沥青及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种路面控温用相变微胶囊、高温相变调温沥青及其制备方法，包括以下步骤：将(3‑12)份所述的方法制备所得的相变微胶囊掺入100份流动状态的SBS改性沥青中，制备得到高温相变调温沥青；本发明能够降低改性沥青内部的温度，延迟沥青路面高温到来的时间，进而缓解沥青路面高温病害，降低沥青路面温度，缓解城市热岛效应。
Description
技术领域
本发明属于相变调温沥青制备领域，具体涉及一种路面控温用相变微胶囊、高温相变调温沥青及其制备方法。
背景技术
沥青作为一种敏感性的粘弹性材料，外界温度变化和车辆荷载作用均对沥青路面的性能都会产生很大影响。
在全球变暖的背景下，热量积累加速了各地区沥青路面的加热速度，使路面温度持续上升，使得沥青路面更易产生车辙、泛油等病害，并增加养护维修成本加剧城市热岛效应，影响路面正常工作。
随着沥青在我国高等级路面中的应用，沥青路面的高吸热性和温度敏感性带来的病害更加突出，严重影响了行车安全以及道路通行质量，如何使路面自主降温提升沥青路面高温环境下的路用性能，成为近年来的研究热点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种路面控温用相变微胶囊、高温相变调温沥青及其制备方法，解决了现有技术中的沥青路面存在的高吸热性的缺陷。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供的一种路面控温用相变微胶囊，包括以下步骤：
将石蜡作为芯材，三聚氰胺-甲醛-脲素作为壁材制备得到相变微胶囊。
优选地，制备壁材的具体方法是：
将甲醛溶液、三聚氰胺和脲素按照25:3:12的质量比混合均匀，得到混合物；
将得到的混合物和去离子水按照4：3的质量比混合均匀，得到混合液；
将得到的混合液的pH调至8.0～9.0；
之后将调整后的混合液加热搅拌至透明状，之后再添加去离子水搅拌均匀，得到壁材。
优选地，所述芯材与壁材的质量比为1:2。
一种路面控温用相变微胶囊，该相变微胶囊通过所述的方法制备所得。
一种高温相变调温沥青的制备方法，包括以下步骤：
将(3-12)份所述的方法制备所得的相变微胶囊掺入100份流动状态的SBS改性沥青中，制备得到高温相变调温沥青。
一种高温相变调温沥青，该高温相变调温沥青通过所述的方法制备所得。
一种路面控温用相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
将棕榈酸作为芯材，三聚氰胺-甲醛-脲素作为壁材制备得到相变微胶囊。
一种路面控温用相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
将硬脂酸作为芯材，三聚氰胺-甲醛-脲素作为壁材制备得到相变微胶囊。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种高温相变调温沥青，采用路面控温用相变微胶囊对改性沥青进行优化，使得改性沥青可根据外界环境温度的变化对自身温度进行调控，降低改性沥青内部的温度，延迟沥青路面高温到来的时间，进而缓解沥青路面高温病害，降低沥青路面温度，缓解城市热岛效应。
附图说明
图1是不同掺量的高温相变调温沥青的温度曲线图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进一步详细说明。
本发明提供的一种路面控温用相变微胶囊、改性沥青及其制备方法，包括以下步骤：
将石蜡作为芯材，三聚氰胺-甲醛-脲素为壁材制备得到相变微胶囊，芯材与壁材的质量比为1:2；
再将所制高温相变微胶囊以(3-12)份掺入100份流动状态的SBS改性沥青中，制备得到高温相变调温沥青。
相变微胶囊的具体制备方法，包括以下步骤：
选用玻璃烧杯先后称量25份甲醛溶液(37％甲醛溶液)、3份三聚氰胺、12份脲素用玻璃棒混合均匀，甲醛溶液、三聚氰胺和脲素的质量比为25:3:12；
再添加30份去离子水与其混合均匀，得到混合液，去离子水与混合物质量比为3：4；
采用10％三乙醇胺水溶液将混合液PH调至8.0～9.0；
将装有混合液的玻璃杯置于水浴锅中，于70℃下搅拌1h至透明状，再添加120份去离子水搅拌均匀后保温备用，得到壁材：三聚氰胺-甲醛-脲素。
按照20：(7-8)：2的质量比称取芯材、复合乳化剂、氯化铵；
将称取的芯材置于烧杯中加300份去离子水在70℃下融化；
将称取的复合乳化剂加入烧杯中，采用磁力搅拌器在1200r/min转速下恒温剪切30min后静置得到均匀乳液，采用柠檬酸调PH至2.0-3.0。
将调好PH后的芯材乳液置于65℃水浴锅中在2000r/min下均匀搅拌，并将合成的壁材缓慢滴入制得的芯材乳液中，再缓慢滴加将称取的氯化铵，混合均匀后用10％柠檬酸溶液将混合体系PH调至3.0-5.0。
缓慢将水浴温度提升至80℃，持续反应2h，用无水乙醇过滤并干燥制得微胶囊。
本研究制备一种以三聚氰胺-脲素-甲醛为壁材，以石蜡为芯材的微胶囊，为石蜡@三聚氰胺-脲素-甲醛微胶囊(简称SL@MUF)；并将其以一定量掺入沥青中，借助石蜡在高温熔化过程中的吸热行为，以及微胶囊壁材对石蜡芯材的保护作用，在外界环境温度上升的过程中可吸收沥青中的热量，将热量转移至石蜡芯材中，从而降低沥青内部温度，达到提升沥青在高温环境下使用性能的目的。
本发明使得沥青可根据外界环境温度的变化对自身温度进行调控，降低沥青内部的温度，延迟沥青路面高温到来的时间，进而缓解沥青路面高温病害，降低沥青路面温度，缓解城市热岛效应。
本发明该提供一种路面控温用相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
将棕榈酸作为芯材，三聚氰胺-甲醛-脲素作为壁材制备得到相变微胶囊。
本发明该提供一种路面控温用相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
将硬脂酸作为芯材，三聚氰胺-甲醛-脲素作为壁材制备得到相变微胶囊。
实施例1，制备掺量为3％的相变调温沥青。
在160℃恒温烘箱内将SBS改性沥青加热2h至流动状态；
在容器中称取300gSBS改性沥青，加入9g制备好的高温相变微胶囊，微胶囊分次加入，并在加入过程中先采用玻璃棒对其进行搅拌10min。
采用高速剪切机对已经添加了微胶囊的SBS改性沥青进行剪切，转头插入SBS改性沥青，使其距容器底部1-2cm，转速选择1000r/min，在恒温下匀速剪切15min，制得高温相变调温沥青。
实施例2，制备掺量为6％的相变调温沥青。
在160℃恒温烘箱内将SBS改性沥青加热2h至流动状态，在容器中称取300gSBS改性沥青，加入18g制备好的高温相变微胶囊，微胶囊分次加入，并在加入过程中先采用玻璃棒对其进行搅拌10min。
采用高速剪切机对已经添加了微胶囊的SBS改性沥青进行剪切，转头插入SBS改性沥青，使其距容器底部1-2cm，转速选择1000r/min，在恒温下匀速剪切15min，制得高温相变调温沥青。
实施例3，制备掺量为9％的相变调温沥青。
在160℃恒温烘箱内将SBS改性沥青加热2h至流动状态，在容器中称取300gSBS改性沥青，加入27g制备好的高温相变微胶囊，微胶囊分次加入，并在加入过程中先采用玻璃棒对其进行搅拌10min。
采用高速剪切机对已经添加了微胶囊的SBS改性沥青进行剪切，转头插入SBS改性沥青，使其距容器底部1-2cm，转速选择1000r/min，在恒温下匀速剪切15min，制得高温相变调温沥青。
实施例4，制备掺量为12％的相变调温沥青。
在160℃恒温烘箱内将SBS改性沥青加热2h至流动状态，在容器中称取300gSBS改性沥青，加入36g制备好的高温相变微胶囊，微胶囊分次加入，并在加入过程中先采用玻璃棒对其进行搅拌10min。
采用高速剪切机对已经添加了微胶囊的SBS改性沥青进行剪切，转头插入SBS改性沥青，使其距容器底部1-2cm，转速选择1000r/min，在恒温下匀速剪切15min，制得高温相变调温沥青。
性能测试
(1)采用针入度测试仪(WSY-026型)、软化点测试仪(WSY-025E型)、延度仪(LYY-10A-CL型)、布氏粘度仪(DV2T型)对沥青三大指标以及布氏粘度进行测试；针入度测试温度为15℃、25℃和30℃采用，延度测试温度为5℃，粘度测试温度为135℃、175℃。测试结果见表一。
(2)自主设计高温相变调温沥青调温性能试验。将SBS改性沥青，3％、6％、9％、12％掺量的高温相变调温沥青制备成调温试验所需的试件，对其进行调温试验。将五种沥青在160℃烘箱中恒温加热至流动状态，采用25ml烧杯分别量取25ml沥青试样，并将温度传感器探头置于沥青试样中间，冷却1h至沥青试样凝固，置于15℃恒温箱中保温1h至试件初始温度一致，开始调温试验。温度传感器与无纸记录仪连接，环境温度设为60℃，将试样保温2h，2min记录一次各个沥青内部温度，对SBS改性沥青，3％、6％、9％、12％掺量的高温相变调温沥青的温度曲线进行绘制。结果如图一。
表一
由表一可得到，掺入微胶囊后，在不同掺量下微胶囊对沥青的影响有所不同，随着微胶囊掺量的增加，沥青针入度与延度不断下降，而软化点逐渐上升。即微胶囊均匀分布于沥青中，一定程度上增加了沥青的稠度，当掺量增加时，微胶囊颗粒增加，针入度随之降低；而微胶囊吸收一部分沥青中热量，提升沥青软化点，微胶囊掺入越多吸收热量越大，因此软化点的涨幅随微胶囊掺量的增加而增加；随着微胶囊的掺入沥青的延度逐渐下降，使得沥青的拉伸长度降低，即高温相变微胶囊的掺入会一定程度上降低沥青的低温性能，但均满足规范要求。
从图1可看出在60℃恒定环境中，掺入SL@MUF微胶囊的沥青内部温度较SBS改性沥青低，SBS调温沥青的升温曲线基本变化规律与基质调温沥青类似。在保温15min后，3％、6％、9％、12％掺量的SBS调温沥青相较于SBS改性沥青温度分别低1.7℃、3.1℃、4.2℃、5.3℃，在60℃环境中保温2h后，SBS改性沥青与各掺量下的SBS调温沥青温度分别为59.1℃、58.9℃、58.7℃、58.3℃、58.1℃；微胶囊的掺入对沥青内部温度的降低有较为明显的作用，不仅降低了沥青内部温度，并延迟沥青内部高温点到来的时间。
综上所述，本发明所制备的相变调温沥青一定程度上可减轻沥青在高温环境下的温度上升，并缓解沥青路面在高温环境里的病害，对于夏季温度较高地区的道路沥青自主防止高温病害具有一定意义，在缓解城市热岛效应方面具有一定潜力。
Claims (8)
1.一种路面控温用相变微胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将石蜡作为芯材，三聚氰胺-甲醛-脲素作为壁材制备得到相变微胶囊。
2.根据权利要求1所述的一种路面控温用相变微胶囊的制备方法，其特征在于，制备壁材的具体方法是：
将甲醛溶液、三聚氰胺和脲素按照25:3:12的质量比混合均匀，得到混合物；
将得到的混合物和去离子水按照4：3的质量比混合均匀，得到混合液；
将得到的混合液的pH调至8.0～9.0；
之后将调整后的混合液加热搅拌至透明状，之后再添加去离子水搅拌均匀，得到壁材。
3.根据权利要求1所述的一种路面控温用相变微胶囊的制备方法，其特征在于，所述芯材与壁材的质量比为1:2。
4.一种路面控温用相变微胶囊，其特征在于，该相变微胶囊通过权利要求1至3中任一项所述的方法制备所得。
5.一种高温相变调温沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将(3-12)份的权利要求1至3中任一项所述的方法制备所得的相变微胶囊掺入100份流动状态的SBS改性沥青中，制备得到高温相变调温沥青。
6.一种高温相变调温沥青，其特征在于，该高温相变调温沥青通过权利要求5所述的方法制备所得。
7.一种路面控温用相变微胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将棕榈酸作为芯材，三聚氰胺-甲醛-脲素作为壁材制备得到相变微胶囊。
8.一种路面控温用相变微胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将硬脂酸作为芯材，三聚氰胺-甲醛-脲素作为壁材制备得到相变微胶囊。
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