[發明專利]一種用于瀝青路面自感知和自降溫的相變骨料及制備方法

有效

• 申請號: 201911293074.8
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN110950564B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 沙愛民;賈猛;蔣瑋;劉狀壯;李建閣;焦文秀;袁東東;王文通
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: C04B20/10
• 分類號: C04B20/10;C04B18/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

本發明公開了一種用于瀝青路面自感知和自降溫的相變骨料及制備方法，包括相變陶粒和包覆在所述相變陶粒上的封裝層；所述封裝層包括以下組分：聚乙二醇、交聯劑、異氰酸酯和氧化石墨烯，其中，氧化石墨烯的質量占聚乙二醇、交聯劑和異氰酸酯總質量的1％～5％；聚乙二醇、交聯劑和異氰酸酯中，[NCO]：[OH]的摩爾比為1.1～1.3，且交聯劑中[OH]：聚乙二醇中[OH]的摩爾比為0.4～0.7。本發明制備具有相變功能的聚氨酯對相變陶粒進行封裝，選取適用于瀝青路面的相變骨料的聚氨酯封裝層原料和合成配方，將含有豐富羥基基團的氧化石墨烯通過化學反應引入聚氨酯體系中，提高氧化石墨烯在聚氨酯體系中的分散性和化學穩定性，從根本上提升相變骨料的熱導率，極大降低了相變骨料的制備難度。

技術領域

本發明屬于智能瀝青路面材料技術領域，具體涉及一種用于瀝青路面自感知和自降溫的相變骨料及制備方法。

背景技術

近些年，隨著“交通強國”重要戰略的提出和人民對美好生活的向往，以未來智慧交通為目標的智能道路基礎設施的發展得到越來越多的重視。智能道路基礎設施應具有主動感知、自動辨析、自主調節等道路基礎設施的智能服務能力。

相變材料是指在相變溫度范圍內改變其相態以潛熱的形式吸收、儲存或釋放大量熱量而本身溫度保持不變的材料，這類材料具有溫度調節控制的特性，具有廣泛的應用價值。近年來研究人員將其應用于瀝青混合料中制備具有自降溫功能的瀝青路面材料。在高溫季節通過相變儲熱特性縮短瀝青路面的高溫作用時間，從而主動降低瀝青路面溫度并減輕路面高溫病害；此外，相變瀝青路面還能夠緩解城市熱島效應。

傳統的相變物質在相變儲能過程中轉變為液態，需要用一定的載體進行盛裝，以限制液體相變材料的流動，使復合相變材料在相變過程中保持宏觀固態。研究顯示，多孔基體和層狀基體常用于對相變物質進行盛裝，同時采用環氧固化工藝對導入相變物質的基體進一步封裝，以防止相變物質熔化時從載體材料中滲出而影響使用壽命和對瀝青路面產生的不利影響。盡管如此，環氧固化后的定型相變材料仍然具有一定的缺陷，主要表現為整體潛熱不高，其部分原因在于環氧封裝層的熱導率低，這無疑降低了定型相變材料的儲熱容量和溫度調控能力；同時，由于環氧封裝層的熱導率低，需要對封裝層的厚度進行嚴格限制，這很大程度上提高了定型相變材料的制備難度；此外，制備的定型相變材料常作為相變骨料加入瀝青混合料中，然而在瀝青路面施工過程和服役狀態下，骨料需要具有足夠的強度來承受各種荷載作用，以滿足路面的長期性能，這就對相變骨料的強度提出了較高的要求，因此，在制備相變骨料時，如何平衡環氧封裝層的厚度和骨料的強度成為一大難題。

發明內容

針對現有技術中的技術問題，本發明提供了一種用于瀝青路面自感知和自降溫的相變骨料及制備方法，以克服現有技術的不足。

為了解決上述技術問題，本發明通過以下技術方案予以解決：

一種用于瀝青路面自感知和自降溫的相變骨料，包括相變陶粒和包覆在所述相變陶粒上的封裝層；

所述封裝層包括以下組分：聚乙二醇、交聯劑、異氰酸酯和氧化石墨烯，其中，氧化石墨烯的質量占聚乙二醇、交聯劑和異氰酸酯總質量的1％～5％；

聚乙二醇、交聯劑和異氰酸酯中，[NCO]：[OH]的摩爾比為1.1～1.3，且交聯劑中[OH]：聚乙二醇中[OH]的摩爾比為0.4～0.7。

進一步地，所述聚乙二醇的相對分子量為4000～10000中的一種或幾種。

進一步地，所述交聯劑為三官能度的丙三醇。

進一步地，所述異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、異氟爾酮二異氰酸酯和六甲基二異氰酸酯中的一種或幾種。

一種用于瀝青路面自感知和自降溫的相變骨料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：將所述聚乙二醇加熱至熔融狀態；