[發明專利]一種適用于瀝青混合料的相變材料制備方法

在審

• 申請號: 202011374098.9
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112358579A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 喬建剛;程璨;王皓;彭斌;郭飛
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C08F283/06
• 分類號: C08F283/06;C08F220/56;C09K5/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明制備一種適用于瀝青混合料的相變材料，由基礎相變材料、載體合成材料、聚合促進劑等原料組成。其中基礎相變材料為聚乙二醇(HO(CH₂CH₂O)_nH)，載體合成材料為丙烯酰胺(C₃H₅NO)，聚合促進劑為過硫酸鉀(K₂S₂O₈)。其各成分的配比為聚乙二醇50?60份，丙烯酰胺40?50份，過硫酸鉀3?4份。相變材料添加量為0.3％?0.5％時效果較好，各材料在水域環境下反應溫度為70℃?80℃，反應時間4?6h。使用該相變材料能有效降低瀝青混合料的溫度敏感性，提高其水穩定性能和低溫性能；同時提高了道路的溫度調節能力，從而提高路面整體壽命。

技術領域

本發明涉及公路工程材料領域，具體為一種適用于瀝青混合料的相變材料制備方法。

背景技術

近幾年公路基礎建設的飛速發展，其中瀝青混合料路面由于其平順性、耐磨性、易維修等優點在我國高公路建設中得到了廣泛的應用。然而，由于環境變化和車輛荷載等因素的影響，瀝青路面在使用壽命內也會出現很多缺陷，影響了瀝青路面的使用性能和使用壽命。產生這些問題的主要原因之一就是瀝青混合料對溫度的敏感性。瀝青混合料作為一種典型的溫度敏感材料，其力學性能、彈性模量等都隨溫度變化而發生變化，在溫度較高時，瀝青混合料會軟化，從而在車輛荷載作用下產生車轍病害，在溫度較低時混合料會硬化收縮從而產生裂縫，這些由于環境溫度變化引起的缺陷如果處理不當，會引起道路整體結構的破壞并危害道路行車安全。而在瀝青混合料中加入相變材料，可以通過材料相變過程中吸收和釋放熱量，從而達到條件瀝青混合料溫度的目的，目前國內外相關研究主要借鑒了相變材料在建筑領域中的應用方法，證明了相變材料應用于瀝青路面從而主動調節路面溫度是一種切實可行的途徑，但由于瀝青路面在使用過程中必然要經受交通荷載反復作用、氣候條件變化等外界因素的影響；此外，還需考慮鋪設的施工工藝如高溫拌和、碾壓成型等不利因素，因而對應用其中的相變材料性能提出了更高的要求。

發明內容

本發明的目的在于考慮瀝青混合料拌合鋪筑等施工過程中高溫條件和公路工程對瀝青混合料性能的要求，制備一種適用于瀝青混合料的相變材料，以達到提高路面溫度調節能力的作用。

為了實現上述目的，本發明制備一種適用于瀝青混合料的相變材料，是由基礎相變材料、載體合成材料、聚合促進劑等原料組成。其中基礎相變材料為聚乙二醇(HO(CH₂CH₂O)_nH)，形態為蠟狀固體，在相變溫度范圍內可以吸收和釋放大量熱量；載體合成材料為丙烯酰胺(C₃H₅NO)，無色透明片狀晶體，在紫外線照射下或在熔點溫度時，很容易聚合；聚合促進劑為過硫酸鉀(K₂S₂O₈)，用于促進丙烯酰胺聚合成聚丙烯酰胺。其各成分的配比為聚乙二醇50-60份，丙烯酰胺40-50份，過硫酸鉀3-4份。各材料在水域環境下反應溫度為70℃-80℃，反應時間4-6h，材料需進行烘干處理。采用該相變材料添加至瀝青混合料中，添加量為0.3％-0.5％效果較好。

相變材料制備過程：聚丙烯酰胺的聚合，聚乙二醇聚丙烯酰胺的接枝共聚，共沸法得到相變材料固體，真空干燥。其中聚丙烯酰胺的聚合為丙烯酰胺和過硫酸鉀溶于去離子水后在40℃水浴環境中至完全溶解，聚乙二醇聚丙烯酰胺的接枝共聚為在上一步的基礎上加入聚乙二醇，并將溫度提高至80℃至反應完全。通過添加該相變材料的瀝青混合料，路用性能試驗的各項指標均滿足規范要求，表現出良好的適用性。