[發(fā)明專利]一種適用于道路路基的地質(zhì)聚合物復(fù)合相變材料、制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010855782.2
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112048284B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金權(quán)斌;劉志彬;蔡昕辰;白梅;靳春磊
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06;E01C3/04
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 曹翠珍

本發(fā)明提供一種適用于道路路基的地質(zhì)聚合物復(fù)合相變材料、制備方法及其應(yīng)用，該復(fù)合相變材料以地質(zhì)聚合物為包裹體、相變材料為填充體，其制備方法為，先將礦渣和粉煤灰，膨潤土、水和堿性激發(fā)劑混合備用，再混合月桂酸、癸酸備用，然后將兩部分置于模具中成型即可。本發(fā)明獨特地將地質(zhì)聚合物與相變材料相結(jié)合形成新型復(fù)合相變材料，并將其應(yīng)用于極端條件下的道路結(jié)構(gòu)，具有高強度的特點和可緩解路面溫度損傷的作用，還能改善被包裹的相變材料發(fā)生泄漏的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及結(jié)合地質(zhì)聚合物與相變材料各自特性，制備而成的一種復(fù)合相變材料，屬于化工領(lǐng)域，具體的說是一種適用于道路路基的地質(zhì)聚合物復(fù)合相變材料、其制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著全球能耗增長、氣候變暖、環(huán)境污染等一系列問題日益加劇，節(jié)能減排與高效能源利用已成為發(fā)展中國家向發(fā)達國家轉(zhuǎn)變的重要標(biāo)志，而將一些間歇性新能源進行儲存利用是節(jié)能減排與提高能源利用效率的重要途徑。太陽能就是廉價清潔可利用能源之一，但只能在白天獲取，因此需要有效的儲能方式對其進行利用。由于相變材料具有溫度調(diào)控、相變循環(huán)穩(wěn)定、節(jié)能環(huán)保等特點，被廣泛應(yīng)用于太陽能存儲、建筑保溫、冷藏運輸、調(diào)溫紡織品、航天、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。

我國交通運輸以公路運輸為主，道路受氣候影響易產(chǎn)生各方面問題。高溫下瀝青路面強度降低，易產(chǎn)生車轍，進而影響道路平整性和路面使用性能。全國68.4%的地表被多年凍土和季節(jié)性凍土覆蓋，低溫造成公路凍脹融陷、路面開裂，同時低溫下路面易積雪結(jié)冰，路面摩擦系數(shù)降低導(dǎo)致交通事故增多。大溫差條件下路面易產(chǎn)生伸縮裂縫，破壞路面平整性。這些問題將降低道路工程的使用壽命，增加養(yǎng)護費用，嚴(yán)重威脅公路運輸安全，降低運輸效率。

申請?zhí)枮?01310653328.9的中國發(fā)明專利公開了多孔地聚物基相變儲能材料。該材料由漿料和復(fù)合發(fā)泡劑按照重量比9-38:1的比例組合而成；漿料由水玻璃20-50份、礦渣20-50份、粉煤灰10-20份、偏高嶺土10-20份、聚丙烯纖維0.1-1.5份、可再分散乳膠粉0.3-1.0份、相變微膠囊0.005-0.03份組成；復(fù)合發(fā)泡劑由：雙氧水24-35份、水64-75份、穩(wěn)泡劑0.5-1份、動物性發(fā)泡助劑1-1.5份組成；該材料固化速度快、生產(chǎn)效率高成本低廉、原材料來源廣泛，并能吸收及釋放能量，真正能達到節(jié)能環(huán)保的效果，彌補同類材料中存在的不足。

利用相變材料相變儲能的性質(zhì)可實現(xiàn)道路路面使用溫度的主動調(diào)控，相變材料有望根治或緩解前述病害問題。地質(zhì)聚合物具有原材料豐富、工藝簡單、節(jié)約資源和能源等優(yōu)點，又兼具有機高分子、陶瓷和水泥等材料的優(yōu)良性能。但是，地質(zhì)聚合物與基料結(jié)合制備成高強度的樁基或水泥較多，而相變材料多用于制備改性瀝青。鮮有將地質(zhì)聚合物與相變材料相結(jié)合的技術(shù)和應(yīng)用，也沒有利用兩者的優(yōu)點來解決道路結(jié)構(gòu)中主要由于溫差而產(chǎn)生的危害。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中道路結(jié)構(gòu)由于溫差而產(chǎn)生的危害缺陷，本發(fā)明提供一種適用于道路路基的地質(zhì)聚合物復(fù)合相變材料、制備方法及其應(yīng)用，是將地質(zhì)聚合物制成包裹材料，包裹由塑料薄膜包裹的固-液相變材料形成復(fù)合相變材料，埋設(shè)于底基層頂部，利用地質(zhì)聚合物成型后的高強度，相變材料的儲熱、放熱特性等優(yōu)點來避免特殊道路或特殊地區(qū)路面結(jié)構(gòu)由于極端溫度變化引起的損傷病害，同時還能滿足較大的交通荷載。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種適用于道路路基的地質(zhì)聚合物復(fù)合相變材料，其為：所述地質(zhì)聚合物復(fù)合相變材料以地質(zhì)聚合物為包裹體，以相變材料為填充體，包裹形成；所述地質(zhì)聚合物包括膨潤土、工業(yè)廢渣和堿性激發(fā)劑，所述膨潤土、所述工業(yè)廢渣和所述堿性激發(fā)劑的質(zhì)量比為（4-5）:（0-1）:（0-0.03）；所述相變材料為相變溫度區(qū)間為23至29℃的混合脂肪酸相變材料。

優(yōu)選的，所述工業(yè)廢渣包括礦渣或粉煤灰的一種或幾種；所述堿性激發(fā)劑為氫氧化鈉。

優(yōu)選的，所述相變材料包括月桂酸、癸酸，所述月桂酸與所述癸酸的質(zhì)量比為3:2。