一种钢轮压路机沥青防粘隔离剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种钢轮压路机沥青防粘隔离剂，该钢轮压路机沥青防粘隔离剂通过以下重量份的原料制备而成：40‑50份丙三醇、40‑45份表面活性剂、7‑11份缓蚀剂、1‑4份Fe

说明书

技术领域

本发明属于道路材料技术领域，具体涉及一种钢轮压路机沥青防粘隔离剂及其制备方法，在沥青混合料的压实及成型过程中用于钢轮压路机的防粘处理。

背景技术

隔离剂是一种介于模具和试样之间的功能性物质，用在两个彼此易于粘结的物体表面的一个界面膜层，防止试样和模具粘结的一类加工助剂。沥青路面施工中，热沥青混合料特别是改性沥青混合料存在对施工设备的沾粘问题，从而严重影响路面施工质量。

目前国内在沥青路面施工中，钢轮压路机普遍采用大量洒水的方法来防止粘轮。但是钢轮压路机碾压过程中大量洒水存在以下问题：1.使混合料表面温度降低较快，特别是低温施工时，严重影响沥青混合料的压实度，进而影响路用性能；2.大量的水在碾压过程中来不及完全蒸发，部分水残留在沥青混合料中，给沥青路面施工质量带来一定的隐患；3.大量洒水在一定程度上也造成水的浪费，尤其是在西北部等干旱缺水地区，需要长途远距离的运输工程用水，也增加了施工成本；4.在钢轮压路机停工期间刚轮上残留的水使钢轮上形成大量铁锈，复工时得在路面上铺设的帆布上来回碾压摩擦除锈，防止污染沥青路面，费时费工费力。

为了解决上述技术问题，国内的研究人员已经研发出了用于沥青施工中用的沥青隔离剂。其中，中国专利CN107629468A公开了一种浇注式沥青混合料隔离剂及其制备方法和摊铺方法，该隔离剂为矿物油或植物油，并在所述隔离组分中加入了抗氧化组分，其主要用于浸泡木抹子对浇注式沥青混合料进行人工摊铺抹平的隔离；中国专利CN106854437A公开了一种防粘用沥青隔离剂的制备方法，通过将改性滑石粉、预处理废机油以及复合乳化剂搅拌混合制得，主要用于胶轮压路机及运料车厢板；中国专利CN105838246B公开了一种沥青路面施工机械用非传统油脂隔离剂及其制备方法，由非传统油脂、乳化剂和水配制成乳化油，主要用于碾压设备、运输车辆；中国专利CN105694460B报道了一种用于沥青混合料碾压的微修复隔离剂及其制备方法，采用废弃食用油、炭黑、乳化硅油、十二烷基苯磺酸钠、有机酸、聚乙二醇、云母粉和水等制备而成；中国专利CN105199571A公开了一种沥青混合料防粘隔离剂及制备方法，采用一元醇、液体石蜡、聚氧乙烯衍生物和水剪切乳化制备；中国专利CN102660163B公开了了一种沥青路面施工机械用隔离剂，由植物油、乳化剂和水组成；中国专利CN10267939B公开了一种沥青路面压路机低温施工用隔离剂及其制备方法，主要由硅油、复合乳化剂、丙三醇、pH调节剂、防腐剂、水混合制得。综合上述现有专利得到，现有的隔离剂用途分类不细化，因为目前沥青混合料施工中防粘隔离界面主要为橡胶和(钢)铁，其界面性质完全不同，因此一种沥青隔离剂不可能在所有不同材质的器具上均适用，而现有隔离剂大多只适用于胶轮设备和运输车辆，不适用于钢轮压路机。

发明内容

基于上述背景问题，本发明旨在提供一种针对钢轮压路机界面性质的、可以达到长效隔离效果的沥青防粘隔离剂及其制备方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种钢轮压路机沥青防粘隔离剂，该钢轮压路机沥青防粘隔离剂通过以下重量份的原料制备而成：40-50份丙三醇、40-45份表面活性剂、7-11份缓蚀剂、1-4份Fe₃O₄/无机纳米粒子复合纳米颗粒以及2-5份去离子水。

其中，所述表面活性剂为非离子表面活性剂或/和阴离子表面活性剂。

优选地，所述非离子表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、吐温20、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺中的一种或多种。

优选地，所述阴离子表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、乙氧基化烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种。

其中，所述缓蚀剂选自三乙醇胺、异丙醇胺、三聚磷酸钠、聚乙烯蜡、松香胺聚氧乙烯、丙炔醇中的一种或多种。

其中，所述Fe₃O₄/无机纳米粒子复合纳米颗粒的粒径为300-700nm。

优选地，所述无机纳米粒子为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化铝、纳米氧化钼、纳米氧化锌中一种或多种。

其中，所述钢轮压路机沥青防粘隔离剂呈白色或淡黄色的粘稠状。

本发明通过加入表面活性剂降低表面张力，防止与沥青粘结，由于钢轮表面带正电荷，所以选择阴离子表面活性剂或和非离子表面活性剂，使其通过静电作用吸附在钢轮表面，为了提高吸附效果，在防粘隔离剂中加入Fe₃O₄/无机纳米粒子复合纳米颗粒，该Fe₃O₄/无机纳米粒子复合纳米颗粒是Fe₃O₄包覆无机纳米粒子或无机纳米粒子包覆Fe₃O₄的类核壳结构，一方面纳米颗粒具有较大的比表面积，有利于吸附，另一方面，Fe₃O₄通过磁性作用可以吸附在钢轮表面，无机纳米粒子可以吸附表面活性剂或通过羟基与表面活性剂发生键合，这样Fe₃O₄/无机纳米粒子复合纳米颗粒呈树枝状吸附大量的表面活性剂分子，从而使隔离剂的隔离效果更加长效。

为了达到上述目的，本发明还公开钢轮压路机沥青防粘隔离剂的制备方法，在60-80℃的反应釜中加入丙三醇、表面活性剂以去离子水，搅拌均匀后在超声处理下加入Fe₃O₄/无机纳米粒子复合复合颗粒，最后进行在高速剪切机中剪切分散并在剪切分散中加入缓蚀剂即可得到钢轮压路机沥青防粘隔离剂。

优选地，Fe₃O₄/无机纳米粒子复合纳米颗粒中的纳米Fe₃O₄为经过硅烷偶联剂或柠檬酸钠改性的纳米Fe₃O₄。

与现有技术相比，本发明具有以下效果：

1、本发明通过加入Fe₃O₄/无机纳米粒子复合纳米颗粒，一方面，具有磁性的Fe₃O₄可以吸附在钢轮表面，另一方面，纳米颗粒比表面积大，更容易吸附在钢轮表面，且纳米颗粒本身又可以吸附大量的表面活性剂分子，从而在钢轮表面形成隔离层使隔离剂的隔离效果更加长效；2、本发明通过Fe₃O₄/无机纳米粒子复合纳米颗粒、丙三醇以及表面活性剂构造低表面张力，形成亲水疏油界面，使隔离剂的隔离效果更好；3、本发明的沥青防粘隔离剂为浓缩型产品，在使用时，按照5‰-8‰的配比加入到水中，由于隔离效果长效从而可以减少水的用量；4、本发明的沥青防粘隔离剂中还加入了缓蚀剂，防止钢轮表面生锈。

附图说明

图1为采用本发明实施例1中的隔离剂后钢轮沥青粘附性对比图；

图2为采用本发明实施例1中的隔离剂后钢轮缓蚀性对比图。

具体实施方式

本发明涉及道路材料技术领域，为了解决现有技术中的防粘隔离剂不适用于钢轮压路机的问题，本发明提供一种针对钢轮压路机界面性质的、可以达到长效隔离效果的沥青防粘隔离剂及其制备方法，在60-80℃的反应釜中加入丙三醇、表面活性剂以及去离子水，搅拌均匀后在超声处理下加入Fe₃O₄/无机纳米粒子复合纳米颗粒，最后在高速剪切分散机中进行剪切分散并在剪切分散中加入缓蚀剂即可得到钢轮压路机沥青防粘隔离剂。在使用时，按照5‰-8‰的配比将制得的防粘隔离剂加入到水中，即可用于钢轮压路机的防粘隔离。

由于钢轮表面带正电荷，本发明的表面活性剂为非离子表面活性剂或/和阴离子表面活性剂，使其能够更好地吸附在钢轮表面，其中，所述非离子表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、吐温20、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺中的一种或多种，所述阴离子表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、乙氧基化烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种，在具体应用中，所述非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂并不局限于此。

由于水的存在，钢轮表面容易生锈，因此，本发明在沥青防粘隔离剂中加入了7-11份的缓蚀剂，可以防止钢轮表面生锈，所述缓蚀剂选自三乙醇胺、异丙醇胺、三聚磷酸钠、聚乙烯蜡、松香胺聚氧乙烯、丙炔醇中的一种或多种，但并不局限于此。

其中，所述无机纳米粒子为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化铝、纳米氧化钼、纳米氧化锌中一种或多种，且Fe₃O₄/无机纳米粒子复合纳米颗粒的粒径为300-700nm。需要说明的为了有利于形成Fe₃O₄/无机纳米粒子复合纳米颗粒，可以先对Fe₃O₄进行改性，改性剂可以是硅烷偶联剂或柠檬酸钠，但是并不局限于此，具体改性方法为常规技术，在此不再赘述。

接下来通过具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种钢轮压路机沥青防粘隔离剂，该沥青防粘隔离剂通过以下重量份的原料制备而成：40份丙三醇、45份烷基酚聚氧乙烯醚、7份三乙醇胺、2份Fe₃O₄/SiO₂复合纳米颗粒、2份去离子水。制备方法是在60℃的反应釜中加入40份丙三醇、45份烷基酚聚氧乙烯醚以及2份去离子水，搅拌均匀后在超声处理下加入2份Fe₃O₄/SiO₂复合纳米颗粒水溶液，最后在高速剪切机中进行高速剪切分散，并在剪切分散中加入7份三乙醇胺，剪切结束后即可得到钢轮压路机沥青防粘隔离剂。

所述Fe₃O₄/SiO₂复合纳米粒子的制备方法是：先在50℃温度下将0.2g的纳米Fe₃O₄超声分散在含氨水的醇水溶液中，氨水与水的体积比为3:1，乙醇与水的体积比为3:1，然后在机械搅拌作用下加入10mL的正硅酸乙酯并通氮气保护反应18h得到Fe₃O₄/SiO₂复合纳米粒子。

实施例2

一种钢轮压路机沥青防粘隔离剂，该沥青防粘隔离剂通过以下重量份的原料制备而成：45份丙三醇、20份椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、20份乙氧基化烷基硫酸钠、6份异丙醇胺、5份三聚磷酸钠、4份Fe₃O₄/TiO₂复合纳米颗粒、2份去离子水。制备方法是在80℃的反应釜中加入45份丙三醇、20份椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、20份乙氧基化烷基硫酸钠以及5份去离子水，搅拌均匀后在超声处理下加入4份Fe₃O₄/TiO₂复合纳米颗粒水溶液，最后在高速剪切机中进行高速剪切分散，并在剪切分散中加入6份异丙醇胺、5份三聚磷酸钠，剪切结束后即可得到钢轮压路机沥青防粘隔离剂。

所述Fe₃O₄/TiO₂复合纳米颗粒的制备方法是：取一定量的Fe₃O₄加入硝酸溶液中，然后开启磁力搅拌加入TiO₂，并在70℃下反应2h，然后逐滴加入稀氨水使溶液pH＝10，反应结束后将溶液倒入烧杯中，在烧杯底部放置磁铁静置除去上清液后烘干研磨，即可得到Fe₃O₄/TiO₂复合纳米颗粒，其中Fe₃O₄与TiO₂的质量比为1:3。

实施例3

一种钢轮压路机沥青防粘隔离剂，该沥青防粘隔离剂通过以下重量份的原料制备而成：50份丙三醇、15份吐温20、27份十二烷基硫酸钠、6份松香胺聚氧乙烯、2份丙炔醇、1份Fe₃O₄/ZnO复合纳米颗粒、4份去离子水。制备方法是在70℃的反应釜中加入45份丙三醇、15份吐温20、27份十二烷基硫酸钠、以及4份去离子水，搅拌均匀后在超声处理下加入3份Fe₃O₄/ZnO复合纳米颗粒水溶液，最后在高速剪切机中进行高速剪切分散，并在剪切分散中加入6份松香胺聚氧乙烯、2份丙炔醇，剪切结束后即可得到钢轮压路机沥青防粘隔离剂。所述Fe₃O₄/ZnO复合纳米颗粒的制备方法与Fe₃O₄/TiO₂复合纳米颗粒的制备方法相同。

实施例4

一种钢轮压路机沥青防粘隔离剂，该沥青防粘隔离剂通过以下重量份的原料制备而成：42份的丙三醇、15份的烷基酚聚氧乙烯醚、26份的乙氧基化烷基硫酸钠、9份聚乙烯蜡、3份的Fe₃O₄/Al₂O₃复合纳米粒子、3份去离子水，制备方法与实施例3的方法相同。其中Fe₃O₄/Al₂O₃复合纳米粒子的制备方法与Fe₃O₄/TiO₂复合纳米颗粒的制备方法相同。

实施例5

一种钢轮压路机沥青防粘隔离剂，该沥青防粘隔离剂通过以下重量份的原料制备而成：42份的丙三醇、10份椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、30份乙氧基化烷基硫酸钠、4份三乙醇胺、4份异丙醇胺以及4份的Fe₃O₄/MoO₃复合颗粒，制备方法与实施例3的方法相同。其中Fe₃O₄/MoO₃复合颗粒的制备方法与Fe₃O₄/TiO₂复合纳米颗粒的制备方法相同。

对比例1

一种钢轮压路机沥青防粘隔离剂，该沥青防粘隔离剂通过以下重量份的原料制备而成：40份丙三醇、45份烷基酚聚氧乙烯醚、7份三乙醇胺、2份去离子水。制备方法是在60℃的反应釜中加入40份丙三醇、45份烷基酚聚氧乙烯醚以及2份去离子水，然后在高速剪切机中进行高速剪切分散，并在剪切分散中加入7份三乙醇胺，剪切结束后即可得到钢轮压路机沥青防粘隔离剂。

对比例2

一种钢轮压路机沥青防粘隔离剂，该沥青防粘隔离剂通过以下重量份的原料制备而成：40份丙三醇、45份烷基酚聚氧乙烯醚、2份Fe₃O₄/SiO₂复合纳米颗粒、2份去离子水。制备方法是在60℃的反应釜中加入40份丙三醇、45份烷基酚聚氧乙烯醚以及2份去离子水，搅拌均匀后在超声处理下加入2份Fe₃O₄/SiO₂复合纳米颗粒水溶液，最后在高速剪切机中进行高速剪切分散即可得到钢轮压路机沥青防粘隔离剂。

将实施例1制备的防粘沥青隔离剂按照一定配比配制成隔离剂水溶液，研究沥青隔离剂水溶液的浓度与表面张力的关系，结果如表1所示，可以看出当质量分数大于5‰以后，随着隔离剂浓度的增加，表面张力基本维持在23mN/m左右，大大降低了水的表面张力，这样隔离剂水溶液可以很好地在钢轮表面铺展，从而在钢轮表面形成一层隔离膜从而防止沥青粘附。在实际应用中，通过向水中加入实施例1的沥青隔离剂并在施工中喷洒到钢轮表面，可以有效改善沥青粘附的问题，如图1所示，(a)为使用对比例1中制备的隔离剂，(b)为使用实施例1的隔离剂，可以看出钢轮表面基本没有沥青粘附，说明加入Fe₃O₄/SiO₂复合纳米颗粒可以对钢轮进行长效隔离；如图2所示，(a)为使用对比例2中制备的隔离剂，(b)为使用实施例1的隔离剂，可以看出施工结束一天后钢轮表面没有锈迹，说明本发明的隔离剂可以有效缓蚀；另外，采用本发明的隔离剂可以节水50-70％，因此，具有很好的推广价值。

表1隔离剂水溶液浓度与表面张力的关系

应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。