一种适用于高温地区的定形相变隔热降温路面材料的制备方法及应用

摘要

本发明公开了一种适用于高温地区的定形相变隔热降温路面材料的制备方法，包括如下步骤：以正硅酸乙酯为前躯体,采用溶胶‑凝胶工艺制备二氧化硅溶胶；取适量膨胀珍珠岩用有机改性剂进行改性，得改性珍珠岩；通过月桂醇的乳化分散作用将熔融的六水合氯化钙在超声条件下乳化分散，形成稳定的乳液；将改性珍珠岩加入二氧化硅溶胶中，分散均匀后，将所得混合液放入真空烘箱中，加入适量硬脂酸、二乙酸纤维素和所得的乳液，抽真空，室温下恒定30min，然后常压下70‑80℃反应5h，常温下干燥后即得。本发明所得的材料结构稳定，具有较好的储热、降温、隔热性能，相变温度范围广，可以有效解决高温地区沥青路面车辙问题。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种适用于高温地区的定形相变隔热降温路面材料的制备方法及应用。

背景技术

沥青路面由于具有良好的平整度、舒适性、低噪音、行车舒适、耐磨、易于维护等优点，得到了广泛应用。在我国高等级路面中，沥青路面占有率高达90％。然而，沥青混合料是一种粘弹性材料，其抗剪强度和粘结力随着温度升高而显著降低。我国夏季普遍高温，沥青极易达到软化点，导致高温失稳破坏，其中以车辙为主要破坏形式。现有的解决措施大多为使用改性沥青、采用骨架型集料级配等“被动”型措施，不仅大幅增加了成本，而且无法从根本上解决沥青路面高温车辙的问题。寻找一种成本低廉、降温效果好的解决措施是亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种适用于高温地区的定形相变隔热降温路面材料的制备方法及应用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种适用于高温地区的定形相变隔热降温路面材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、以正硅酸乙酯(TEOS)为前躯体,采用溶胶-凝胶工艺制备二氧化硅溶胶；

S2、取适量膨胀珍珠岩用有机改性剂进行改性，搅拌时间为2.5h,改性温度为50-55℃,有机改性剂/膨胀珍珠岩质量比为0.60，得改性珍珠岩；

S3、通过月桂醇的乳化分散作用将熔融的六水合氯化钙在超声条件下乳化分散，形成稳定的乳液；

S4、将改性珍珠岩加入二氧化硅溶胶中，分散均匀后，将所得混合液放入真空烘箱中，加入所得的乳液，并以质量比硬脂酸：二乙酸纤维素：改性珍珠岩＝3:1:2.5的比例加入适量硬脂酸和二乙酸纤维素，抽真空，室温下恒定30min，然后常压下70-80℃反应5h，常温下干燥后即得。

优选地，所使用的六水合氯化钙与所得的改性珍珠岩的质量比为3：2.5。

优选地，所述膨胀珍珠岩的粒径为60-120目。

优选地，所述二氧化硅溶胶与改性珍珠岩的质量比为1.5-3.5:1。

优选地，所述步骤S2中的有机改性剂为季铵盐、三乙醇胺、氨基酸中的一种。

优选地，所述步骤S1具体包括如下步骤：

S11、在20-60℃的温度条件下，将正硅酸乙酯、无水乙醇混合并搅拌30-60min，配成A溶液；

S12、将无水乙醇、去离子水、浓盐酸充分混合，配成B溶液；

S13、将B溶液逐滴滴加到强烈搅拌下的A溶液中，滴加完以后继续搅拌2-3小时，然后密封避光陈化2-3天，即得二氧化硅溶胶。

上述方法所制备的一种适用于高温地区的定形相变隔热降温路面材料可掺到沥青混合料中制备新型沥青混合料，所述定形相变隔热降温路面材料的用量为新型沥青混合料总质量的4％-8％。

本发明具有以下有益效果：

本发明以多孔材料为支撑材料，将相变材料嵌入到二氧化硅的三维纳米空隙中结构中，提高了材料的结构的稳定性，通过有机改性剂对珍珠岩进行了改性后，再将其与相变材料复合，使得所得的材料具有较好的储热、降温、隔热性能，相变温度范围广，相变焓可达145J/g，可降低路面温度8.4-10.4℃，可以有效解决高温地区沥青路面车辙问题。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种适用于高温地区的定形相变隔热降温路面材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、以正硅酸乙酯(TEOS)为前躯体,采用溶胶-凝胶工艺制备二氧化硅溶胶；具体包括如下步骤：

S11、在20-60℃的温度条件下，将正硅酸乙酯、无水乙醇混合并搅拌30-60min，配成A溶液；

S12、将无水乙醇、去离子水、浓盐酸充分混合，配成B溶液；

S13、将B溶液逐滴滴加到强烈搅拌下的A溶液中，滴加完以后继续搅拌2-3小时，然后密封避光陈化2-3天，即得二氧化硅溶胶。

S2、取适量膨胀珍珠岩用有机改性剂进行改性，搅拌时间为2.5h,改性温度为50-55℃,有机改性剂/膨胀珍珠岩质量比为0.60，得改性珍珠岩；

S3、通过月桂醇的乳化分散作用将熔融的六水合氯化钙在超声条件下乳化分散，形成稳定的乳液；

S4、将改性珍珠岩加入二氧化硅溶胶中，分散均匀后，将所得混合液放入真空烘箱中，加入所得的乳液，并以质量比硬脂酸：二乙酸纤维素：改性珍珠岩＝3:1:2.5的比例加入适量硬脂酸和二乙酸纤维素，抽真空，室温下恒定30min，然后常压下70-80℃反应5h，常温下干燥后即得。

所使用的六水合氯化钙与所得的改性珍珠岩的质量比为3：2.5。所述膨胀珍珠岩的粒径为60-120目。所述二氧化硅溶胶与改性珍珠岩的质量比为1.5:1。所述步骤S2中的有机改性剂为季铵盐。

上述方法所制备的一种适用于高温地区的定形相变隔热降温路面材料可掺到沥青混合料中制备新型沥青混合料，所述定形相变隔热降温路面材料的用量为新型沥青混合料总质量的4％。

实施例2

一种适用于高温地区的定形相变隔热降温路面材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、以正硅酸乙酯(TEOS)为前躯体,采用溶胶-凝胶工艺制备二氧化硅溶胶；具体包括如下步骤：

S11、在20-60℃的温度条件下，将正硅酸乙酯、无水乙醇混合并搅拌30-60min，配成A溶液；

S12、将无水乙醇、去离子水、浓盐酸充分混合，配成B溶液；

S13、将B溶液逐滴滴加到强烈搅拌下的A溶液中，滴加完以后继续搅拌2-3小时，然后密封避光陈化2-3天，即得二氧化硅溶胶。

S2、取适量膨胀珍珠岩用有机改性剂进行改性，搅拌时间为2.5h,改性温度为50-55℃,有机改性剂/膨胀珍珠岩质量比为0.60，得改性珍珠岩；

S3、通过月桂醇的乳化分散作用将熔融的六水合氯化钙在超声条件下乳化分散，形成稳定的乳液；

S4、将改性珍珠岩加入二氧化硅溶胶中，分散均匀后，将所得混合液放入真空烘箱中，加入所得的乳液，并以质量比硬脂酸：二乙酸纤维素：改性珍珠岩＝3:1:2.5的比例加入适量硬脂酸和二乙酸纤维素，抽真空，室温下恒定30min，然后常压下70-80℃反应5h，常温下干燥后即得。

所使用的六水合氯化钙与所得的改性珍珠岩的质量比为3：2.5。所述膨胀珍珠岩的粒径为60-120目。所述二氧化硅溶胶与改性珍珠岩的质量比为3.5:1。所述步骤S2中的有机改性剂为三乙醇胺。

上述方法所制备的一种适用于高温地区的定形相变隔热降温路面材料可掺到沥青混合料中制备新型沥青混合料，所述定形相变隔热降温路面材料的用量为新型沥青混合料总质量的8％。

实施例3

一种适用于高温地区的定形相变隔热降温路面材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、以正硅酸乙酯(TEOS)为前躯体,采用溶胶-凝胶工艺制备二氧化硅溶胶；具体包括如下步骤：

S11、在20-60℃的温度条件下，将正硅酸乙酯、无水乙醇混合并搅拌30-60min，配成A溶液；

S12、将无水乙醇、去离子水、浓盐酸充分混合，配成B溶液；

S13、将B溶液逐滴滴加到强烈搅拌下的A溶液中，滴加完以后继续搅拌2-3小时，然后密封避光陈化2-3天，即得二氧化硅溶胶。

S2、取适量膨胀珍珠岩用有机改性剂进行改性，搅拌时间为2.5h,改性温度为50-55℃,有机改性剂/膨胀珍珠岩质量比为0.60，得改性珍珠岩；

S3、通过月桂醇的乳化分散作用将熔融的六水合氯化钙在超声条件下乳化分散，形成稳定的乳液；

S4、将改性珍珠岩加入二氧化硅溶胶中，分散均匀后，将所得混合液放入真空烘箱中，加入所得的乳液，并以质量比硬脂酸：二乙酸纤维素：改性珍珠岩＝3:1:2.5的比例加入适量硬脂酸和二乙酸纤维素，抽真空，室温下恒定30min，然后常压下70-80℃反应5h，常温下干燥后即得。

所使用的六水合氯化钙与所得的改性珍珠岩的质量比为3：2.5。所述膨胀珍珠岩的粒径为60-120目。所述二氧化硅溶胶与改性珍珠岩的质量比为2.5:1。所述步骤S2中的有机改性剂为氨基酸。

上述方法所制备的一种适用于高温地区的定形相变隔热降温路面材料可将掺到沥青混合料中制备新型沥青混合料，所述定形相变隔热降温路面材料的用量为新型沥青混合料总质量的6％。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。