[發明專利]一種路用超疏水抑冰涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201810424564.6
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108753132B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 黃凱健;王芮;胡懿之
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: C09D175/04
• 分類號: C09D175/04;C09D7/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明是一種路用超疏水抑冰涂層的制備方法，屬于新型功能材料制備技術領域。本發明借鑒荷葉及昆蟲翅膀表面微構造特征，通過對微?納米材料進行低表面能處理以達到超疏水性能，采用耐候性良好的粘結料制得新型抑冰涂層。首先，將納米二氧化鈦采用硬脂酸及乙醇進行低表面能結構重組處理，制得具有超疏水性的改性納米復合顆粒；然后，將環氧丙烷和羥基硅油與甲苯二異氰酸酯反應制得濕固化型聚氨酯；最后，將復合顆粒與濕固化型聚氨酯制備成新型抑冰涂層。本發明在結冰前期對冰晶成核起延緩作用，在結冰中期對冰晶生長起抑制作用，在結冰后期使冰雪易清除。本發明適用于各種類型的路面，對主動除冰雪技術的發展有重要意義，具有較好的經濟效益。

技術領域

本發明是一種路用超疏水抑冰涂層的制備方法，屬于新型功能材料制備技術領域。

背景技術

近年來，冬季頻發的交通事故及道路積雪凍冰造成的經濟損失使國內外普遍認識到融雪抑冰系統對于交通工程的重要性。冬季我國大部分地區都會出現降雪天氣，道路積雪在車輛荷載碾壓和反復凍融作用下容易結冰，造成車輛剎車打滑，方向失控，發生嚴重的交通事故，造成大面積交通癱瘓，嚴重阻礙了交通出行、人民正常生活和經濟發展，甚至危及生命。

目前，國內外相關部門會根據天氣預報提前準備好掃雪設備及融雪劑，一出現積雪便及時對主干道、交通要道及特殊路段進行氯鹽融雪、清掃工作。人工除雪費時費力效率低下，機械除雪更是會對路面造成不可逆的嚴重損害，融雪劑和工業鹽水雖然效果好但浪費水資源，且對周圍環境的污染及橋梁的危害是長久的，并不值得提倡。至今，我國仍大量使用氯鹽類融雪劑，該類融雪劑會流向綠化帶的土壤中并在土壤中積累，導致土壤鹽漬化，植物枯萎死亡，滲透進地表，勢必會對地下水資源造成污染，飲用被氯鹽類融雪劑污染的水將對人體健康產生嚴重危害。傳統的氯鹽類融雪劑在快速解決大雪帶來的交通擁堵問題、緩解雪后的交通壓力的同時，所帶來的負面效應非常嚴重。

美國對全國各公路橋梁進行調查，因受到除冰鹽融雪劑侵蝕破壞而導致承載力和耐久性不足，數萬座橋梁處于失效狀態，40％的橋梁承載力不足，必須進行修復或加固處理。僅1984年一年的修復費為54億美元，總計用了多達2000億美元修復加固已經損壞的橋梁，是當初建橋費用的4倍以上。冰鹽侵蝕對于路面橋梁損壞影響大，修復處理耗時耗力，故對除冰技術開展大量研究。

現階段道路抑冰技術可分為主動型和被動型兩大類，一般提倡采用主動除冰法對路面進行預處理，能更高效的保證冬季交通運輸正常運作。最新研究現狀有以下幾種除冰抑冰技術：

(1)環保型融雪劑，采用醋酸鈣鎂鹽(CMA)可替代氯鹽，用于道路除雪，根除氯害，是一種環保型融雪劑；

(2)碳纖維導電水泥混凝土，布置碳纖維發熱線的水泥混凝土板融雪化冰技術，熱轉化效率高質量輕體積小，易于施工、安全可靠、有一定經濟優勢；

(3)相變儲能，采用熱熔化法，并選用交通工程適用的發熱體熱源，引入相變材料調控發熱體系溫度場分布；

(4)抗凝冰改性瀝青混合料，將一種無機鹽加適量水配制成溶液，按照一定比例緩慢加入到乳化瀝青混合料中攪拌均勻；

(5)鹽化物自融雪路面，鹽分填充類以粉體形式置換混合料中的礦粉，并添加吸附性材料于瀝青混合料混合料空隙中，形成膠漿固定在半柔性鋪裝表層；

(6)SAC路面，將超疏水改性微納米復合顆粒引入到水泥水泥混凝土路面設計中，通過微納米路表構建與超疏水涂層設計相結合，對OPC路面表層進行防覆冰設計。

可見，最新路用抑冰材料的設計理念，是通過將環保的融冰除雪材料及疏水材料先負載到吸附載體材料上制成脫粘抑冰材料，通過人工涂刷或機械灑布的形式噴灑到瀝青混合料路面上。當降雨或降雪時，載體上的融冰雪材料會釋放出來，起到融雪除冰的效果，同時脫粘抑冰材料中疏水材料能起到隔離冰層與路面的作用，降低了冰層與路面之間的粘附力，從而能使冰層極易被清除。此類緩釋型涂層已經給新型路面防冰雪材料提供了新的技術理念。