CN116376517A - 一种缓释抗凝冰材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于道路安全技术领域。本发明提供了一种缓释抗凝冰材料及其制备方法，包含下列质量份的原料蛭石5～10份、融冰剂5～10份、羧甲基纤维素钠0.8～1.2份、聚乙烯醇纤维15～20份、单月桂基磷酸酯15～25份、偶联剂1～3份、环氧树脂10～15份、固化剂8～12份、沥青30～40份。将蛭石、融冰剂和水混合搅拌，融冰剂进入到蛭石内部封存，在道路内部缓慢释放；聚乙烯醇纤维的添加，可以有效的降低融冰剂对道路的侵蚀，同时因为纤维在混合料中处于无序状态，可以将各种组分相连，起到了架桥的作用。本申请采用上述原料，将蛭石中的融冰剂通过聚乙烯醇纤维的架桥作用，输送到道路表面，有效的阻止了积雪和薄冰的形成。
Description
技术领域
本发明涉及道路安全技术领域，尤其涉及一种缓释抗凝冰材料及其制备方法。
背景技术
冬季道路，尤其是山区公路、桥梁隧道口等特殊地段，易产生路面凝冰，导致路面抗滑能力大幅下降，极易引发交通事故。因此，国内外研究学者致力于研究各种除冰雪方法。最常见的方法为化学融雪法，也就是撒盐融雪，这种方法普适性广，但是在施行过程中，不仅需要大量的氯化钠，而且过量的阴阳离子会损害道路构造，缩短使用寿命。此外在某些试验路段，对道路通电加热从而防止积雪，这种方法见效快，对环境无污染，但是需要在铺设道路时预埋电路，这样就极大的增加了施工和后期成本，且存在一定的危险性。因此，如何防止路面积雪成冰，成为了亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种缓释抗凝冰材料及其制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种缓释抗凝冰材料，由包含下列质量份的原料制备得到：蛭石5～10份、融冰剂5～10份、羧甲基纤维素钠0.8～1.2份、聚乙烯醇纤维15～20份、单月桂基磷酸酯15～25份、偶联剂1～3份、环氧树脂10～15份、固化剂8～12份、沥青30～40份。
作为优选，所述融冰剂包含氯化钠和醋酸钾；
所述氯化钠和醋酸钾的质量比为1：0.5～1。
作为优选，所述聚乙烯醇纤维的密度为1.5～1.7g/cm3。
作为优选，所述偶联剂包含硅烷偶联剂KH560和硅烷偶联剂KH570；
所述硅烷偶联剂KH560和硅烷偶联剂KH570的质量比为1：0.5～1。
作为优选，所述固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。
本发明还提供了所述抗凝冰材料的制备方法，包含下列步骤：
(1)将蛭石焙烧后研磨，得到粉状蛭石；
(2)将粉状蛭石、融冰剂和水混合后干燥，得到改性蛭石；
(3)将改性蛭石和剩余原料混合，即得所述缓释抗凝冰材料。
作为优选，步骤(1)中所述焙烧的温度为400～500℃，时间为3～4h；
所述粉状蛭石的粒径小于等于1mm。
作为优选，步骤(2)中融冰剂和水的质量体积比为1g：2～2.4mL。
作为优选，所述步骤(2)中混合的转速为400～500rpm，时间为0.5～1.5h；
所述干燥的温度为60～70℃。
作为优选，所述步骤(3)中混合的转速为100～200rpm，时间为15～25min。
本发明提供了一种缓释抗凝冰材料，本发明采用蛭石作为负载材料，蛭石在煅烧后呈现出挠曲状，且内部呈现出毛细管状的中空孔道；将蛭石、融冰剂和水混合搅拌，融冰剂进入到蛭石内部封存，在道路内部缓慢释放；本发明中羧甲基纤维素钠可以提高材料之间的黏度；聚乙烯醇纤维的添加，可以有效的降低融冰剂对道路的侵蚀，同时因为纤维在混合料中处于无序状态，可以将各种组分相连，起到了架桥的作用；单月桂基磷酸酯和偶联剂在使用过程中非极性基团和沥青相结合；环氧树脂在固化后可以形成不溶不熔的立体网络可填充缝隙。本申请采用上述原料，将蛭石中的融冰剂通过聚乙烯醇纤维的架桥作用，输送到道路表面，有效的阻止了积雪和薄冰的形成，提升了行车安全。
具体实施方式
本发明提供了一种缓释抗凝冰材料，由包含下列质量份的原料制备得到：蛭石5～10份、融冰剂5～10份、羧甲基纤维素钠0.8～1.2份、聚乙烯醇纤维15～20份、单月桂基磷酸酯15～25份、偶联剂1～3份、环氧树脂10～15份、固化剂8～12份、沥青30～40份。
在本发明中，所述蛭石为5～10份，优选为6～9份，更优选为7～8份。
在本发明中，所述融冰剂为5～10份，优选为6～9份，更优选为7～8份。
在本发明中，所述融冰剂优选包含氯化钠和醋酸钾。
在本发明中，所述氯化钠和醋酸钾的质量比优选为1：0.5～1，进一步优选为1：0.6～0.9，更优选为1：0.7～0.8。
在本发明中，所述羧甲基纤维素钠为0.8～1.2份，优选为0.9～1.1份，更优选为0.95～1.05份。
在本发明中，所述聚乙烯醇纤维为15～20份，优选为16～19份，更优选为17～18份。
在本发明中，所述聚乙烯醇纤维的密度优选为1.5～1.7g/cm3，进一步优选为1.55～1.65g/cm3，更优选为1.6g/cm3。
在本发明中，所述单月桂基磷酸酯为15～25份，优选为16～24份，更优选为18～22份。
在本发明中，所述偶联剂为1～3份，优选为1.5～2.5份，更优选为2份。
在本发明中，所述偶联剂优选包含硅烷偶联剂KH560和硅烷偶联剂KH570。
在本发明中，所述硅烷偶联剂KH560和硅烷偶联剂KH570的质量比优选为1：0.5～1，进一步优选为1：0.6～0.9，更优选为1：0.7～0.8。
在本发明中，所述环氧树脂为10～15份，优选为11～14份，更优选为12～13份。
在本发明中，所述固化剂为8～12份，优选为9～11份，更优选为10份。
在本发明中，所述固化剂优选为二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。
在本发明中，所述沥青为30～40份，优选为32～38份，更优选为34～36份。
本发明还提供了所述抗凝冰材料的制备方法，包含下列步骤：
(1)将蛭石焙烧后研磨，得到粉状蛭石；
(2)将粉状蛭石、融冰剂和水混合后干燥，得到改性蛭石；
(3)将改性蛭石和剩余原料混合，即得所述缓释抗凝冰材料。
在本发明中，步骤(1)中所述焙烧的温度优选为400～500℃，进一步优选为420～480℃，更优选为440～460℃；时间优选为3～4h，进一步优选为3.2～3.8h，更优选为3.4～3.6h。
在本发明中，所述粉状蛭石的粒径优选小于等于1mm，进一步优选小于等于0.8mm，更优选小于等于0.5mm。
在本发明中，步骤(2)中融冰剂和水的质量体积比优选为1g：2～2.4mL，进一步优选为1g：2.1～2.3mL，更优选为1g：2.2mL。
在本发明中，所述步骤(2)中混合的转速优选为400～500rpm，进一步优选为420～480rpm，更优选为440～460rpm；时间优选为0.5～1.5h，进一步优选为0.6～1.4h，更优选为0.8～1.2h。
在本发明中，所述干燥的温度优选为60～70℃，进一步优选为62～68℃，更优选为64～66℃；干燥至恒重。
在本发明中，所述步骤(3)中混合的转速优选为100～200rpm，进一步优选为120～180rpm，更优选为140～160rpm；时间优选为15～25min，进一步优选为16～24min，更优选为18～22min。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
取8份蛭石、6份融冰剂、1份羧甲基纤维素钠、18份聚乙烯醇纤维、15份单月桂基磷酸酯、2份偶联剂、10份环氧树脂、11份二乙烯三胺和35份沥青；
其中，融冰剂中氯化钠和醋酸钾的质量比为1：1，聚乙烯醇纤维的密度为1.6g/cm3，偶联剂中KH560和KH570的质量比为1：0.8。
将蛭石在500℃焙烧4h，冷却后研磨至粒径小于0.8mm，得到粉状蛭石；将粉状蛭石、融冰剂和水混合，融冰剂和水的比例为1g：2.4mL，在400rpm转速下搅拌1.5h，搅拌结束后在60℃干燥至恒重，得到改性蛭石；将改性蛭石和剩余原料混合，在150rpm转速下搅拌15min，即得缓释抗凝冰材料。
将本实施例制备的缓释抗凝冰材料进行性能测试，根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)成型车辙板试件，测试结冰温度；并在碾压十次后再次测试结冰温度，结果记录在表1中。
实施例2
取5份蛭石、7份融冰剂、1.1份羧甲基纤维素钠、15份聚乙烯醇纤维、23份单月桂基磷酸酯、1份偶联剂、12份环氧树脂、9份二乙烯三胺和30份沥青；
其中，融冰剂中氯化钠和醋酸钾的质量比为1：0.8，聚乙烯醇纤维的密度为1.55g/cm3，偶联剂中KH560和KH570的质量比为1：0.65。
将蛭石在430℃焙烧3.5h，冷却后研磨至粒径小于1mm，得到粉状蛭石；将粉状蛭石、融冰剂和水混合，融冰剂和水的比例为1g：2mL，在480rpm转速下搅拌1.2h，搅拌结束后在70℃干燥至恒重，得到改性蛭石；将改性蛭石和剩余原料混合，在180rpm转速下搅拌20min，即得缓释抗凝冰材料。
将本实施例制备的缓释抗凝冰材料进行性能测试，结果记录在表1中。
实施例3
取9份蛭石、7.5份融冰剂、0.9份羧甲基纤维素钠、17.5份聚乙烯醇纤维、22份单月桂基磷酸酯、2.5份偶联剂、13份环氧树脂、8.5份三乙烯四胺和38份沥青；
其中，融冰剂中氯化钠和醋酸钾的质量比为1：0.9，聚乙烯醇纤维的密度为1.65g/cm3，偶联剂中KH560和KH570的质量比为1：0.75。
将蛭石在480℃焙烧4h，冷却后研磨至粒径小于0.9mm，得到粉状蛭石；将粉状蛭石、融冰剂和水混合，融冰剂和水的比例为1g：2.3mL，在460rpm转速下搅拌1.2h，搅拌结束后在65℃干燥至恒重，得到改性蛭石；将改性蛭石和剩余原料混合，在180rpm转速下搅拌18min，即得缓释抗凝冰材料。
将本实施例制备的缓释抗凝冰材料进行性能测试，结果记录在表1中。
实施例4
取6份蛭石、10份融冰剂、0.95份羧甲基纤维素钠、17份聚乙烯醇纤维、24.5份单月桂基磷酸酯、1.5份偶联剂、11.5份环氧树脂、12份三乙烯四胺和38份沥青；
其中，融冰剂中氯化钠和醋酸钾的质量比为1：0.6，聚乙烯醇纤维的密度为1.5g/cm3，偶联剂中KH560和KH570的质量比为1：1。
将蛭石在460℃焙烧4h，冷却后研磨至粒径小于1mm，得到粉状蛭石；将粉状蛭石、融冰剂和水混合，融冰剂和水的比例为1g：2.1mL，在490rpm转速下搅拌1h，搅拌结束后在70℃干燥至恒重，得到改性蛭石；将改性蛭石和剩余原料混合，在200rpm转速下搅拌20min，即得缓释抗凝冰材料。
将本实施例制备的缓释抗凝冰材料进行性能测试，结果记录在表1中。
实施例5
取10份蛭石、10份融冰剂、1.2份羧甲基纤维素钠、19份聚乙烯醇纤维、24份单月桂基磷酸酯、3份偶联剂、15份环氧树脂、8份四乙烯五胺和40份沥青；
其中，融冰剂中氯化钠和醋酸钾的质量比为1：0.95，聚乙烯醇纤维的密度为1.56g/cm3，偶联剂中KH560和KH570的质量比为1：0.88。
将蛭石在400℃焙烧4h，冷却后研磨至粒径小于0.8mm，得到粉状蛭石；将粉状蛭石、融冰剂和水混合，融冰剂和水的比例为1g：2.3mL，在500rpm转速下搅拌0.8h，搅拌结束后在70℃干燥至恒重，得到改性蛭石；将改性蛭石和剩余原料混合，在200rpm转速下搅拌25min，即得缓释抗凝冰材料。
将本实施例制备的缓释抗凝冰材料进行性能测试，结果记录在表1中。
表1测试结果
由以上实施例可知，本发明提供了一种缓释抗凝冰材料，本发明将蛭石中的融冰剂通过聚乙烯醇纤维的架桥作用，输送到道路表面，有效的阻止了积雪和薄冰的形成，提升了行车安全；经过实验可得，本发明抗凝冰材料的结冰温度可低至-4.2℃，经过十次碾压后的结冰温度可达-2.5℃，可有效的防止道路结冰。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种缓释抗凝冰材料，其特征在于，由包含下列质量份的原料制备得到：蛭石5～10份、融冰剂5～10份、羧甲基纤维素钠0.8～1.2份、聚乙烯醇纤维15～20份、单月桂基磷酸酯15～25份、偶联剂1～3份、环氧树脂10～15份、固化剂8～12份、沥青30～40份。
2.如权利要求1所述的抗凝冰材料，其特征在于，所述融冰剂包含氯化钠和醋酸钾；
所述氯化钠和醋酸钾的质量比为1：0.5～1。
3.如权利要求1或2所述的抗凝冰材料，其特征在于，所述聚乙烯醇纤维的密度为1.5～1.7g/cm3。
4.如权利要求3所述的抗凝冰材料，其特征在于，所述偶联剂包含硅烷偶联剂KH560和硅烷偶联剂KH570；
所述硅烷偶联剂KH560和硅烷偶联剂KH570的质量比为1：0.5～1。
5.如权利要求4所述的抗凝冰材料，其特征在于，所述固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。
6.权利要求1～5任意一项所述抗凝冰材料的制备方法，其特征在于，包含下列步骤：
(1)将蛭石焙烧后研磨，得到粉状蛭石；
(2)将粉状蛭石、融冰剂和水混合后干燥，得到改性蛭石；
(3)将改性蛭石和剩余原料混合，即得所述缓释抗凝冰材料。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述焙烧的温度为400～500℃，时间为3～4h；
所述粉状蛭石的粒径小于等于1mm。
8.如权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中融冰剂和水的质量体积比为1g：2～2.4mL。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中混合的转速为400～500rpm，时间为0.5～1.5h；
所述干燥的温度为60～70℃。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中混合的转速为100～200rpm，时间为15～25min。
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2023
- 2023-02-17 CN CN202310132201.6A patent/CN116376517A/zh active Pending
Patent Citations (11)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
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