[发明专利]一种基于温度调控的抗冻材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种基于温度调控的抗冻材料及其制备方法，首先疏水处理抗冻剂芯材，然后将抗冻剂芯材投入水凝胶反应液中，待芯材表面形成水凝胶后制得基于温度调控的抗冻材料。该抗冻材料在高温条件下由于水凝胶收缩而疏水，低温时水凝胶溶胀而亲水，能够根据外界温度实时控制抗冻材料中盐化物的释放，使得冬季抗冻剂得以正常工作，高温多雨季节则杜绝或者减少盐化物的无效释放，从而有效增加了盐化物在沥青路面中的作用年限，延长了抗冻材料的使用寿命。

技术领域

本发明属于道路路面防冻除冰技术领域，特别涉及一种基于温度调控的抗冻材料及其制备方法。

背景技术

交通运输是国民经济的命脉，对整个国民经济发展起着无可估量的作用。随着经济的快速发展，公路交通尤其是高速公路已成为现代化城市的生命线。然而在我国大部分地区冬季气候寒冷，冬季冰雪致使车辆轮胎的附着系数大大降低，发生交通事故的潜在危险性也越来越大，严重时甚至封闭交通，给人们的出行带来极大不便，严重影响人民群众的日常生活。清除冬季道路冰雪，国内外目前使用最普遍的还是机械除雪和撒布融雪剂除雪等。

机械除雪通常需要辅助融雪剂除雪，机械除雪本身维护成本较高，而撒布融雪剂缓解交通会对道路及其构造物、土壤及水体等周围环境造成严重的破坏和污染。为了方便，安全，环保的除去冬季路面冰雪，国内外均在寻找更合适的除冰融雪方法，能够主动抑制路面冻结的抗冻材料是个不二之选，瑞士的路丽美，日本的玛菲珑都是目前市面上存在的主动抑制路面冻结的抗冻材料。抗冻材料铺装入沥青路面，它含有的抑冰成分能在雨雪天气缓慢的释放出来，从而降低道路表面的冰点，防止或者减缓道路表面结冰。该技术具有一次铺装，长期有效，维护成本低的特点，在欧洲和日本等发达地区已经得到广泛应用。

然而这类材料存在一定的问题：即抗冻材料中的抑冰成分释放不能得到很好的控制，沥青路面长期暴露在外，经受风雨，特别是多雨天气沥青抗冻材料中的氯化物很容易从路面流出。部分地区抑冰成分有效释放不充分，除冰效果不明显的情况时有发生。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷或不足，本发明提供了一种基于温度调控的抗冻材料。该抗冻材料为复合材料，以抑冰材料和阻锈剂为芯材，以疏水材料和温敏材料为膜材，用膜材覆膜芯材形成颗粒状多层复合材料。该复合材料的各组分按重量百分比其组成为：抑冰材料55-70％，阻锈剂0.5-1％，疏水材料12-21％，温敏材料15-24％。

其中，所述抑冰材料为氯化钙或氯化镁中的一种或两种。

所述阻锈剂按重量百分比其组成为：磷酸二氢锌10-20％，钨酸钠20-30％，硫脲15-30％，四乙烯五胺5-10％，其余的为十二烷基苯磺酸钠。

所述疏水材料按重量百分比其组成为：聚醚二醇20-40％，六亚甲基二异氰酸酯20-30％，羟丙基甲基纤维素10-20％，滑石粉10-20％，其余的为碳酸钙粉末。

所述温敏材料按重量百分比其组成为：N-异丙基丙烯酰胺50-60％，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺10-15％，其余的为四甲基乙二胺。

基于温度调控的抗冻材料的制备方法，具体工艺步骤如下：

(1)先将抑冰材料与阻锈剂粉碎后进行混合，再制粒得到芯材颗粒；

(2)将步骤(1)中得到的芯材颗粒与滑石粉，羟丙基甲基纤维素和碳酸钙粉末均匀搅拌加热至50℃，在50℃条件下喷洒聚醚二醇和六亚甲基二异氰酸酯，继续搅拌10min，出料室温静置1h，得到具备疏水特性的芯材颗粒；

(3)将N-异丙基丙烯酰胺，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和四甲基乙二胺加水混合溶解，将步骤(2)所得的芯材投入其中，保持水温为25℃反应1h，得到具备基于温度调控的抗冻材料。其中，加水混合溶解时，水的加入量为N-异丙基丙烯酰胺，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和四甲基乙二胺的总质量的5倍。

本发明的抗冻材料在沥青路面中的使用方法：