[發(fā)明專利]一種包含修復(fù)劑的聚吡咯/聚偏二氟乙烯復(fù)合導(dǎo)電中空纖維制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811060657.1
• 申請(qǐng)日: 2018-09-12
• 公開（公告）號(hào): CN110894681A
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇峻峰;張小龍;郭巖東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): D06M15/37
• 分類號(hào): D06M15/37;D01F6/48;D01F1/08;D01F1/10
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本發(fā)明公開了一種用于瀝青自修復(fù)的包含修復(fù)劑的聚吡咯/聚偏二氟乙烯復(fù)合導(dǎo)電中空纖維制備方法。目前，用于瀝青路面自修復(fù)方面的復(fù)合材料多為包含修復(fù)劑的微膠囊。這些工藝復(fù)雜、產(chǎn)量不高，以及其包含的修復(fù)劑的量很少的缺點(diǎn)。本發(fā)明在制備好的包含修復(fù)劑的聚偏二氟乙烯中空纖維的基礎(chǔ)上，在其表面采用化學(xué)聚合方法原位合成聚吡咯。并形成一層導(dǎo)電層，從而形成包含修復(fù)劑的導(dǎo)電的中空纖維。聚吡咯原位合成在中空纖維表面，增加了中空纖維的導(dǎo)電導(dǎo)熱性，將熱誘導(dǎo)修復(fù)和添加修復(fù)劑修復(fù)同時(shí)運(yùn)用在瀝青自修復(fù)中。該導(dǎo)電中空纖維具有導(dǎo)電導(dǎo)熱性、穩(wěn)定性、大的包含修復(fù)劑的容量，優(yōu)良的強(qiáng)度。本制備方法工藝簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的的反應(yīng)和苛刻的反應(yīng)條件，可操作性強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于瀝青路面自修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種包含修復(fù)劑的聚吡咯/聚偏二氟乙烯導(dǎo)電復(fù)合中空纖維及其制備方法。

技術(shù)背景

近十幾年來，瀝青材質(zhì)的公路路面具有平整無接縫的表面、鋪筑后開放交通快、行車振動(dòng)小、噪音低等優(yōu)點(diǎn)，在市政道路和等級(jí)高的公路中得到越來越廣泛的應(yīng)用。然而，由于環(huán)境因素和負(fù)載的影響，長(zhǎng)期服役的瀝青公路路面會(huì)因?yàn)r青老化產(chǎn)生車轍、裂縫、松散、坑槽等病害，導(dǎo)致交通運(yùn)輸?shù)陌踩院透咝砸约吧鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都出現(xiàn)嚴(yán)重影響，另外隨著社會(huì)不斷發(fā)展，交通運(yùn)輸任務(wù)日益繁重，因此而產(chǎn)生的惡性循環(huán)將不斷增大。所以瀝青公路的養(yǎng)護(hù)及其服役過程中存在的問題也引起了國(guó)家的高度重視。怎樣延長(zhǎng)瀝青公路的使用壽命，降低瀝青路面的維護(hù)成本則變得更具有意義和挑戰(zhàn)。

目前，瀝青路面常用的維護(hù)方法有很多，如有霧封層法、稀漿封層法、微表處法、碎石封層法、裂縫填封法、修復(fù)劑噴涂法、瀝青混凝土加鋪層法以及熱再生法。但這些方法都存在著一些不足，像修復(fù)效率不高導(dǎo)致反復(fù)修復(fù)或者修復(fù)的深度不夠沒多長(zhǎng)時(shí)間就有出現(xiàn)嚴(yán)重的病害。最終的結(jié)果是資源消耗大，維護(hù)成本高和顯著的影響道路通行。

瀝青本身就是一種由多種物質(zhì)混合在一起組成的復(fù)雜的高分子材料。遵從高分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律、時(shí)溫等效原理和應(yīng)力松弛原理。而且它也是一種黏合劑，具有一定的自修復(fù)性能。在非荷載期間，如果瀝青混泥土的路面出現(xiàn)的微裂紋的尺寸小于某一個(gè)閾值時(shí)就會(huì)自動(dòng)愈合，并使其的強(qiáng)度和模量得到一定的恢復(fù)。但是溫度過低或者瀝青混泥土中的微裂紋的尺度閾值過大時(shí)瀝青就很難實(shí)現(xiàn)自主修復(fù)。為了克服上述的問題，研究者們報(bào)道了兩種最有效的實(shí)現(xiàn)瀝青自修復(fù)的方法：電感應(yīng)加熱法和外加添加劑法。電感應(yīng)加熱法的原理是：將導(dǎo)電纖維和導(dǎo)電填充介質(zhì)埋入瀝青基體材料，通過感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱使周邊的瀝青處去黏流態(tài)，瀝青滲入到微裂縫中，重新冷卻凝固使微裂紋消失。并且加熱的溫度越高，模量和強(qiáng)度的回復(fù)率也越大。但是當(dāng)溫度低于110℃時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致瀝青中油份的散失避免了原有瀝青的老化。文獻(xiàn)表明，電磁感應(yīng)加熱可以起到六次以上的修復(fù)愈合效果。從而大幅度延長(zhǎng)其服役年限。瀝青老化的本質(zhì)是因?yàn)闉r青在使用過程中，瀝青中的油性小分子的揮發(fā)，氧化，分子鏈發(fā)的斷裂以及分子之間發(fā)生縮聚反應(yīng)等，從而使其粘彈性降低。所以必須通過補(bǔ)充相應(yīng)的損失消失的部分或者相同功效的成分，從而恢復(fù)瀝青最初的性能。之前的工作，一種包含修復(fù)劑的聚偏二氟乙烯中空纖維被成功制備。它具有簡(jiǎn)單的生產(chǎn)工藝，優(yōu)異的疏水性，高的熱穩(wěn)定性，大的容量。將它埋在瀝青基體材料中，它能向老化的瀝青區(qū)域輸送一些油性分子通過微裂紋刺破中空纖維引發(fā)，最終修復(fù)老化的瀝青。

導(dǎo)電聚合物如聚苯胺，聚吡咯和聚噻吩已大量用于制備材料表面的導(dǎo)電層。在這三種導(dǎo)電聚合物中，聚吡咯擁有緊密的剛性結(jié)構(gòu)，和弱堿性陰離子交換基團(tuán)，并且很容易就可以在化學(xué)或電化學(xué)條件下發(fā)生氧化形成聚合反應(yīng)。與其他導(dǎo)電聚合物相比，聚吡咯具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性和較高的電導(dǎo)率。此外，聚吡咯作為導(dǎo)電層可以很容易地沉積在中空表面或孔內(nèi)以制備導(dǎo)電層。

綜上所述，考慮結(jié)合這三種優(yōu)點(diǎn)，制備一種包含修復(fù)劑的聚吡咯/聚偏二氟乙烯導(dǎo)電復(fù)合中空纖維。它能通過空腔中流出的修復(fù)劑去補(bǔ)充瀝青中損失的成分，又可以通過導(dǎo)電加熱的方法達(dá)到使周圍的瀝青處于黏流態(tài)，從而滲透進(jìn)微裂紋中，待冷卻后重新凝固是裂紋愈合。這樣避免了瀝青由于多次反復(fù)加熱而使小分子散失導(dǎo)致的老化，又高效的修復(fù)了老化的瀝青，延長(zhǎng)瀝青路面的服役壽命。

發(fā)明內(nèi)容