[发明专利]用于沥青路面主动降温的固固相变材料、制备方法及应用

说明书

本发明公开了用于沥青路面主动降温的固固相变材料、制备方法及应用，包括以下组分：聚乙二醇、交联剂、异氰酸酯和氧化石墨烯，其中，氧化石墨烯的质量占聚乙二醇、交联剂和异氰酸酯总质量的0.25％～5％；聚乙二醇、交联剂和异氰酸酯中，[NCO]：[OH]的摩尔比为1.1～1.3，且交联剂中[OH]：聚乙二醇中[OH]的摩尔比为0.1～0.5。本发明配方的确定使氧化石墨烯中的[OH]能与异氰酸酯中的[NCO]产生化学反应，从而将氧化石墨烯原位引入聚氨酯固固相变材料中，提高了氧化石墨烯在相变材料中的分散性和相容性；在保证相变储热密度的同时显著提升了导热能力，有利于提高相变材料对沥青路面温度的准确感知和主动降温能力。

技术领域

本发明属于智能沥青路面材料技术领域，具体涉及用于沥青路面主动降温的固固相变材料、制备方法及应用。

背景技术

随着人民对美好生活的向往以及安全便捷舒适出行要求的日益提升，以未来智慧交通为目标的智能道路基础设施是当代交通领域发展的技术方向。其中，自感知技术作为智能道路基础设施的重要组成部分，要求道路本体能够对外界光、热、荷载等物理量感知，实现路面功能和状态的主动调节。

传统的相变物质在相变过程中均表现为固液转变特征，该特征决定了相变物质处于液相时容易产生流动和泄漏，进而影响相变循环稳定性并造成相变材料难以反复利用；同时，固液转变产生的体积变化对沥青混合料的路用性能产生不利影响。为此，大部分研究多采用特定容器的形式实现对其封装，从一定程度上缓解了液体泄漏的问题，但是依靠封装技术(主要为吸附技术、微胶囊技术)制备的相变材料具有成本高、相变储热能力下降明显问题；此外，我们知道，沥青路面在服役状态下长期承受车辆荷载，相变物质在固液相变时产生的体积变化容易造成封装容器的压碎或者破裂现象，进而影响了长期使用稳定性。

为解决该类问题并制备适用于沥青路面的相变材料，已有研究采用异氰酸酯、多元醇和扩链交联剂合成聚氨酯基固固相变材料并成功用于沥青路面的降温，该方法从根本上解决了固液相变材料泄漏问题，进而避免了对沥青及沥青混合料路用性能产生的不利影响和泄漏挥发造成的环境污染问题；同时，固固相变材料具有优异的长期稳定性，提高了在沥青路面中的使用寿命。但是，研究显示，现有技术合成聚氨酯固固相变材料的导热性较差，这从一定程度上降低了聚氨酯固固相变材料在沥青路面温度智能感知和自主降温方面的适用性，虽然有掺加碳基材料来提升聚氨酯固固相变材料导热性的研究，但是绝大多数以物理共混为主，这在一定程度上降低了导热材料在相变材料中的分散性和相容性，进而对相变材料导热性的整体提升产生不利影响；同时，现有固固相变材料的制备采用两步本体聚合(先合成聚氨酯预聚体，后进行固化反应)和溶剂溶解技术，该制备工艺复杂，制备周期较长，不适用于大面积批量生产。

发明内容

针对现有技术中的技术问题，本发明提供了用于沥青路面主动降温的固固相变材料、制备方法及应用，用以克服现有技术中的不足。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以解决：

一种用于沥青路面主动降温的固固相变材料，包括以下组分：聚乙二醇、交联剂、异氰酸酯和氧化石墨烯，其中，氧化石墨烯的质量占聚乙二醇、交联剂和异氰酸酯总质量的0.25％～5％；

聚乙二醇、交联剂和异氰酸酯中，[NCO]：[OH]的摩尔比为1.1～1.3，且交联剂中[OH]：聚乙二醇中[OH]的摩尔比为0.1～0.5。

进一步地，所述聚乙二醇的分子量为2000～20000中的一种或几种。

进一步地，所述交联剂为三官能度的化合物。

进一步地，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯和六甲基二异氰酸酯中的一种或几种。

上述的一种用于沥青路面主动降温的固固相变材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将所述聚乙二醇加热至熔融状态；