一種瀝青路面疏水材料及其制備工藝制造技術

本發明專利技術公開了一種瀝青路面疏水材料及其制備工藝，以納米二氧化鈦作為主要材料，對其進行疏水改性處理，改性二氧化鈦不僅具有自身光催化劑的自清潔、防污染等優良性能，且表面疏水性得到了很大提高；環氧樹脂具有穩定的理化性質、自我修復能力，將改性二氧化鈦納米粒子與環氧樹脂相結合制得無機

【技術實現步驟摘要】
一種瀝青路面疏水材料及其制備工藝


[0001]本專利技術屬于瀝青路面疏水材料制備領域，特別涉及一種無機
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有機復合材料瀝青路面疏水材料及其制備方法。

技術介紹

[0002]交通運輸業是國民經濟和社會發展的重要基礎和必要條件，尤其是高速公路扮演著重要的角色，在它建設高速發展的同時，公路路面也面臨著嚴峻的考驗。我國高速公路路面的結構形式主要采用半剛性基層瀝青路面，存在十分嚴重的早期損害現象，高速公路交通量大且超載車較多，還會受到不良氣候環境的影響，導致瀝青路面病害如裂縫、泛油、車轍、松散、坑槽等現象發展較快且較嚴重，使得高速公路的有效服務時間普遍達不到設計使用年限。高速公路出現嚴重的早期破壞現象后，會導致路面使用壽命降低，增加公路后期養護維修成本。
[0003]在瀝青路面早期破壞現象中，水損害和由于寒冷天氣引起的道路結冰是較為嚴重的破壞類型，破壞程度大，范圍廣。水損害會使水分逐漸侵入瀝青與集料的界面上，使瀝青膜漸漸地從集料表面剝落，瀝青混合料內部逐漸喪失粘結力，瀝青路面出現大小不一的松散、掉粒、唧漿、網裂、坑洞等病害，嚴重危害路面結構使用性能。另外，道路結冰嚴重影響行車安全和路面抗滑效果，直接危害是結冰會降低車輪與路面之間的附著力導致車輛發生打滑和側翻，會影響公路正常通行，對道路交通安全帶來很大隱患，并且經濟損失巨大。對于預防瀝青路面水損害問題，改善路面結構的排水、防水性能是最直接有效的措施，減少水在路面的積聚能夠直接防止水進入瀝青路面結構內部造成損害。對于道路結冰問題，目前主要的除冰方式有撒布氯鹽類融雪劑、人工清除、機械清除等，但這些方式會造成環境污染、降低路面結構使用性能等問題。
[0004]瀝青路面水損害對路面結構的破壞和冬季路面結冰現象對行車安全造成的不良影響都是不可忽視的，而這兩種現象都是直接與水有關的。甚至在某些農村地區，排水不方便，村民會直接在路上傾倒廢水，這就更進一步的加劇道路結冰以及污染問題。另外，不可忽視的是，伴隨著道路上汽車的增加，汽車尾氣也會隨之急劇增加，尾氣縱向主要集中于路面以上五米高度范圍內，橫向則重點集中在機動車怠速停放區域，如城市交叉口附近，故路面是與汽車尾氣接觸最多的建筑構造物。因此有必要研究一種瀝青路面疏水材料，提高瀝青路面的疏水抑冰以及自清潔能力。
[0005]綜上所述，本專利技術公開的改性二氧化鈦納米粒子與環氧樹脂相結合制得無機
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有機復合溶液，再使用一步噴涂法在瀝青表面噴涂該復合溶液。兩者之間發揮協同作用，制備出超疏水涂層材料用于瀝青路面，大大改善瀝青路面損害問題，且可對汽車尾氣起到一定的降解作用。

技術實現思路

[0006]為了解決現有技術中存在的缺點，本專利技術將改性二氧化鈦納米粒子與環氧樹脂相
結合制得無機
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有機復合溶液，再使用一步噴涂法在瀝青表面噴涂該復合溶液。兩者之間發揮協同作用，制備出超疏水涂層材料用于瀝青路面，大大改善瀝青路面損害問題，且可對汽車尾氣起到一定的降解作用。
[0007]為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：S1、稱取4
?
10 g納米TiO2加入裝有100 mL無水乙醇的燒杯中，用玻璃棒初步攪拌后，在室溫下使用磁力攪拌器機械攪拌10
?
20 min，然后將盛有混合溶液的燒杯置于超聲波清洗機中，超聲分散15
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30 min。
[0008]S2、稱取質量分數為納米TiO
2 60%的棕櫚酸加入S1所得的混合溶液中，磁力攪拌10
?
30 min后繼續超聲20
?
40 min，隨后在40
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80℃條件下磁力攪拌1
?
3 h，得到分散液。在該步驟中，棕櫚酸由非極性疏水性烷烴長鏈和親水性羧基組成，當用棕櫚酸對納米TiO2進行改性處理時，棕櫚酸中
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COOH與納米TiO2中的
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OH發生反應，在納米TiO2顆粒表面修飾低表面能物質，使其完成由親水性向疏水性的轉變。
[0009]S3、將S2所得的分散液在室溫條件下靜置分層，用膠頭滴管去除上清液，待下層固液混合物自然風干，將所制得的粉體在80℃鼓風干燥箱內固化0.5
?
2.5 h，待其完全干燥后將粉體研磨，得到改性TiO2納米粉末；S4、稱取6
?
9 mg的聚偏氟乙烯PVDF分散在體積比為1:0.5
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1:2的蒸餾水和乙醇中，加入150 mg的CsOH在加熱條件下磁力攪拌6
?
12 h，使反應充分發生，然后將所得溶液置于烘箱中干燥，得到改性的PVDF粉末。該步驟中使用CsOH對PVDF進行處理，在此過程中CsOH會與之發生脫氟反應，脫去小分子HF，從而產生了α
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H，改性后的PVDF會進一步影響下一步驟中瀝青路面超疏水涂層性能。
[0010]S5、稱取3 mL環氧樹脂溶解在5
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15 mL乙酸乙酯中，加入1
?
5 mL N
?
甲基
?2?
吡咯烷酮NMP，再分別稱取質量比為1：0.1：1的全氟乙烯丙烯共聚物FEP、改性PVDF和改性TiO2納米粉末并超聲10
?
30 min讓其均勻分散，在超聲結束后加入0.2
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0.5 mL聚二甲基硅氧烷PDMS，在磁力攪拌器上攪拌0.5
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3 h，加入0.3 mL環氧樹脂固化劑，15 min后，使用一步噴涂法均勻噴涂于瀝青混合料試件表面，室溫下涂層自然晾干后放入烘箱里，在80
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120℃下固化20
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40 min，降到室溫后制得瀝青路面超疏水涂層。該步驟中環氧樹脂會與固化劑發生交聯反應產生
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OH，與脫氟反應產生的α
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H在加熱條件下發生脫水反應，這樣反應讓涂層有了更大程度的交聯，加入改性PVDF后可以提升涂層與瀝青路面的粘結能力；加入改性TiO2后體系構建了納微結構，FEP和PDMS低表面能物質的加入也能更進一步增加其疏水性。
[0011]優選的，所述S1中稱取TiO2質量為5 g，磁力攪拌和超聲時間分別為15、20 min。
[0012]優選的，所述S2中加入棕櫚酸后磁力攪拌20 min，超聲30 min，隨后繼續在60℃下磁力攪拌2 h。
[0013]優選的，所述S3中固化時間為1 h。
[0014]優選的，所述S4中蒸餾水和乙醇的體積比1：1，磁力攪拌時間為10 h。
[0015]優選的，所述S5中乙酸乙酯、NMP、PDMS的量分別為10 mL、3 mL和0.3 mL，超聲和磁力攪拌時間分別為15 min和2 h，最后在100℃下固化30 min。
[0016]與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：本專利技術公開的改性TiO2納米粒子，不僅具有自身光催化劑的自清潔、防污染等優良性能，且表面疏本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種瀝青路面疏水材料及其制備工藝，其特征在于：具體制備方法如下：S1、稱取4
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10 g納米TiO2加入裝有100 mL無水乙醇的燒杯中，用玻璃棒初步攪拌后，在室溫下使用磁力攪拌器機械攪拌10
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20 min，然后將盛有混合溶液的燒杯置于超聲波清洗機中，超聲分散15
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30 min；S2、稱取質量分數為納米TiO
2 60%的棕櫚酸加入S1所得的混合溶液中，磁力攪拌10
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30 min后繼續超聲20
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40 min，隨后在40
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80℃條件下磁力攪拌1
?
3 h，得到分散液；S3、將S2所得的分散液在室溫條件下靜置分層，用膠頭滴管去除上清液，待下層固液混合物自然風干，將所制得的粉體在80℃鼓風干燥箱內固化0.5
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2.5 h，待其完全干燥后將粉體研磨，得到改性TiO2納米粉末；S4、稱取8 mg的聚偏氟乙烯PVDF分散在體積比為1:0.5
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1:2的蒸餾水和乙醇中，加入150 mg的CsOH在加熱條件下磁力攪拌6
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12 h，使反應充分發生，然后將所得溶液置于烘箱中干燥，得到改性的PVDF粉末；S5、稱取3 mL環氧樹脂溶解在5
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15 mL乙酸乙酯中，加入1
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5 mL N
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甲基
?2?
吡咯烷酮NMP，再分別稱取質量比為1：0.1：1的全氟乙烯丙烯共聚物FEP、改性PVDF和改性TiO2納米粉末并超聲10
?
30 min讓其均勻分散，在超聲結束后加入0.2
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0.5 mL聚二甲基硅氧烷PDMS，在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉立，
申請(專利權)人：劉立，
類型：發明
國別省市：