一種緩釋型彈性除冰雪添加劑、製備方法及其應用的製作方法
2023-05-29 00:46:16
一種緩釋型彈性除冰雪添加劑、製備方法及其應用的製作方法
【專利摘要】本發明公開一種緩釋型彈性除冰雪添加劑、製備方法及其應用，包含組分A、組分B、組分C，組分A包括：冰點下降劑25％～40％，橡膠粉30％～50％，炭黑15％～25％，聚乙烯10％～20％，松焦油1％～5％；組分B為防水成膜材料，組分C為緩蝕材料。主要用於解決冬季路面尤其是匝道口與橋梁橋面的積雪凝冰災害，所提供的添加劑結合化學改性與物理改性的優點，不僅在車輛荷載以及環境變化下析出有效冰點下降劑成分，降低路面冰點，同時添加劑具備橡膠顆粒的優勢，能夠增加路面彈性變形能力，降低冰層與路面的粘結能力，使冰雪易於清除。
【專利說明】一種緩釋型彈性除冰雪添加劑、製備方法及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及道路材料領域，尤其涉及一種用於路面主動除冰雪、抗凝冰的浙青混 合料的添加劑及其製備方法。
【背景技術】
[0002] 在我國南方大部分地區，冬季空氣溼潤，氣溫較低，路面常因降雪和凍雨而發生結 冰或凝冰現象，路面的摩擦係數以及路面所能提供的側向摩擦力減小，對行駛車輛的驅動 性及安全性極為不利。尤其匝道口路面和高架橋梁橋面上結冰嚴重，每年需要耗費大量的 人力和機械清除路面積雪凝冰，造成巨大的經濟損失。
[0003] 傳統的人工作業和機械除雪方式需要投入大量的人力物力，並且耗時耗力，且阻 斷交通，而撒布融雪劑又對路面和基礎設施造成長時間、大範圍的汙染，治理困難。因此， 國內外學者積極研究主動性抑制凍結的路面鋪裝技術，採用化學添加劑或物理改性的技術 對路面浙青混合料進行改性，達到主動除冰雪的目的。目前國外所開發的化學類添加劑的 用量較大，製作工藝複雜，價格昂貴，隨著蓄鹽類有效成分的流失，浙青混凝土路面常出現 "孔洞"、"脫落"現象，並且緩釋效果欠佳，往往在使用一年後就喪失除冰雪的效果。國內高 校對物理改性的主動抑制凍結鋪裝技術進行研究，提出通過添加橡膠顆粒增加路面變形能 力，在車輛荷載下冰層破裂以此降低冰層與路面的粘結力，但除冰雪性能不明顯，且會造成 路面鬆散和坑洞現象，目前應用較少。有鑑於上述現有的冰雪去除劑存在的缺陷，本發明人 基於從事此類產品設計研究多年豐富的實務經驗及專業知識，並配合學理的運用，積極加 以研究創新，旨在提出一種具有良好的除冰雪效果，價格低廉，製備工藝簡單，且不降低路 面混合料的路用性能的添加劑，具有十分重要的現實意義和廣闊的市場前景。
【發明內容】
[0004] 本發明的主要目的在於，克服現有的冰雪去除劑存在的缺陷，而提供一種新型緩 釋型彈性除冰雪添加劑和製備方法，具有良好的除冰雪效果，且不降低路面混合料的路用 性能，從而更加適於實用，且具有產業上的利用價值。
[0005] 本發明的目的及解決其技術問題是採用以下技術方案來實現的，依據本發明提出 的一種緩釋型彈性除冰雪添加劑，所述添加劑包含組分A、組分B、組分C，各組分所含成分 按質量百分比計如下：
[0006] 所述的組分A包括：
[0007] 冰點下降劑25%?40%; 橡膠粉 30%?50%; 炭丨5%?25%; 聚乙烯 10%?20%; 松焦油 1%?5%;
[0008]所述的組分B為防水成膜材料；
[0009]所述的組分C為緩蝕材料。
[0010] 更進一步的，前述的緩釋型彈性除冰雪添加劑，所述各組分的質量百分比為組分 A :組分 B :組分 C = 50%?80% :5%?15% :15%?20%。
[0011] 更進一步的，前述的緩釋型彈性除冰雪添加劑，所述冰點下降劑為無水CaCl2、無 水NaCl、無水CMA(醋酸鈣鎂）中的任意一種或兩種及以上以任意比混合而成的材料，其中 優選的鹽分純度要求彡94%。
[0012] 更進一步的，前述的緩釋型彈性除冰雪添加劑，所述橡膠粉為以汽車斜交胎或子 午胎整胎為原料生產的硫化細膠粉，優選的橡膠粉粒徑為40?80目。
[0013]更進一步的，前述的緩釋型彈性除冰雪添加劑，所述炭黑為補強劑TS-530氣相白 炭黑與色素炭黑的混合物，作為優選的兩者的質量比為3:1。
[0014]更進一步的，前述的緩釋型彈性除冰雪添加劑，所述聚乙烯為乙烯高分子聚合物， 為擠出造粒的蠟狀顆粒料。
[0015]更進一步的，前述的緩釋型彈性除冰雪添加劑，所述防水成膜材料為環氧樹脂、酚 醛樹脂塗料漆、丙三醇或桐油中的任意一種。
[0016]更進一步的，前述的緩釋型彈性除冰雪添加劑，所述緩蝕材料為Si02粉末、Na2N0 3 粉末、NaOH粉末或K0H粉末中的一種或任意兩種以任意比例而成的混合材料。
[0017]前述緩釋型彈性除冰雪添加劑的製備方法，包括下述步驟：
[0018] 1)製備組分A，按照質量比稱取各原材料，然後分別將冰點下降劑、橡膠粉、炭黑、 聚乙烯和松焦油依次加入到擠出設備中，進行混煉擠壓成型，最後將成品剪切成3?5_的 顆粒；
[0019] 2)將組分B、組分C按照質量比稱取，並將組分C加入到組分B中，以300?500rpm 的轉速攪拌15?20min，混合均勻；
[0020] 3)將製備的組分A加入到組分B和組分C的混合物中進行充分混合，使組分A均 勻的分散在組分B與組分C的混合物中；
[0021] 4)將步驟3)製備的混合物在60°C?80°C的溫度下進行烘乾，冷卻至室溫，進行篩 分，取粒徑為3mm?5mm的顆粒，即為目標產物。
[0022] 前述緩釋型彈性除冰雪添加劑的製備方法，製備組分A採用的擠出設備為雙螺杆 擠出機，在擠出時設置其轉矩50?70Nm，溫度設置為180°C?200°C。
[0023]前述緩釋型彈性除冰雪添加劑的應用，所述添加劑以骨料的形式添加到AC混合 料或SMA混合料中，取代部分相應粒徑的細集料，其中作為優選的摻量為3%?5%。
[0024] 藉由上述技術方案，本發明的緩釋型彈性除冰雪添加劑、製備方法及其應用，至少 具有下列優點：
[0025] 本發明的緩釋型彈性除冰雪添加劑，主要用於解決冬季路面尤其是匝道口與橋梁 橋面的積雪凝冰災害，所提供的添加劑結合化學改性與物理改性的優點，不僅在車輛荷載 以及環境變化下析出有效冰點下降劑成分，降低路面冰點，同時添加劑具備橡膠顆粒的優 勢，能夠增加路面彈性變形能力，降低冰層與路面的粘結能力，使冰雪易於清除。鹽化物有 效成分析出能有效防止路面在_5°C冰點以下的路橋結冰，添加劑應用方式簡單，不影響浙 青混合料的路用性能；添加緩蝕材料，抑制有效成分鹽化物析出對基礎設施及鋼結構的腐 蝕作用；採用環氧樹脂作為防水層包裹添加劑主料，有一定的疏水性，具有緩釋性，釋放效 果長期有效；由於以橡膠粉為主要載體，添加劑顆粒硬度相對石料較小，在有效成分長時間 釋放失效後，添加劑顆粒載體同樣增加路面材料變形能力，易於清除路面凝冰冰層。
[0026] 上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段， 並可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例詳細說明如後。
【具體實施方式】
[0027] 為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段及功效，對依據 本發明提出的緩釋型彈性除冰雪添加劑、製備方法及其應用及其【具體實施方式】、特徵及其 功效，詳細說明如後，其中使用的各材料均為市售材料。
[0028] 實施例1
[0029] 本發明的緩釋型彈性除冰雪添加劑通過下述方法製備：
[0030] 1)首先製備組分A，採用工業級一級無水氯化鈣，純度> 94%;橡膠粉採用汽車斜 交胎整胎常溫粉碎製備的40目橡膠粉，防水成膜材料選用環氧樹脂；聚乙烯作為增強劑； 炭黑為型號N550的著色炭黑與補強劑TS-530氣相白炭黑的混合物；本實施例選用深褐色 粘稠松焦油液體，緩蝕材料選擇Si0 2石英砂。上述各材料按下述重量稱取：
[0031] 無水氯化釣 1.95kg 橡膠粉（40目） 2.6kg 補強劑TS-530氣相S炭黑 0.88kg
[0032] N550 的著色炭黑 0.29kg 聚乙烯顆粒 0.65kg 深褐色松焦油 0.13kg
[0033] 開動雙螺杆擠出機，進行預熱，設置轉矩為70Nm，進料口溫度為180°C，出料口溫 度200°C。將稱取的無水氯化鈣與橡膠粉充分混合均勻，加入雙螺杆擠出機的加料料鬥，稱 取上述質量的炭黑和聚乙烯顆粒，按相應的比例添加到進料鬥工作30s後，加入無水氯化 鈣與橡膠粉的混合物主料，按比例加入松焦油進行軟化。對擠出成型的成品進行氣冷，並送 入剪切機剪切成3?5mm的顆粒備用。
[0034] 2)將稱取的2kg Si02粉末加入到1. 5kg環氧樹脂塗料漆中，常溫下以300? 500rpm的轉速攬拌15?20min，混合均勻。
[0035] 3)將製備的組分B、組分C混合物加入拌和鍋內，同時加入製備的組分A主骨料， 攪拌葉自轉速度90r/min，公轉速度60r/min，拌和50?80s。
[0036] 4)接著將步驟3)製備的混合物放入60°C的烘箱烘乾8h，冷卻後，過篩取3?5mm 的顆粒，即為本發明的緩釋型彈性除冰雪添加劑。
[0037] 本發明的緩釋型彈性除冰雪添加劑的使用方法及效果如下：
[0038] 1)使用方法：將上述製備的緩釋型彈性除冰雪添加劑替代3%的3?5mm的細 集料（佔總集料的質量比）使用，採用馬歇爾設計方法進行SMA-13混合料設計，混合料 製備過程中以冷料的形式與其他石料同時加入到拌和鍋中拌和l〇s，然後加入了浙青拌和 50s，最後加入加熱的礦粉拌和至均勻，拌和溫度控制在170°C。以此製備緩釋型抗冰凍的 SMA-13混合料。
[0039] 2)使用效果：實驗室通過上述方法製備緩釋型抗冰凍的SMA-13混合料，成型車轍 板，在_5°C的溫度下模擬降水進行試驗，並與普通SMA混合料進行對比，試驗表明添加上述 製備的緩釋型彈性除冰雪添加劑後，車轍板面層結冰較少，小車輪壓下，冰面很快破碎、易 於清除，達到作為自融雪路面融冰化雪的目的。
[0040] 實施例2
[0041] 1)首先製備組分A，採用純度> 95%的分析純無水氯化鈉和氯化鈣混合物作為冰 點下降劑，兩者的質量比為2:1 ;橡膠粉採用汽車子午胎整胎常溫粉碎80目橡膠粉，防水成 膜材料選用環氧樹脂；聚乙烯顆粒作為增強劑；炭黑為補強劑TS-530氣相白炭黑與N550 的著色炭黑的混合物；本實施例選用深褐色粘稠松焦油液體，緩蝕材料選擇氫氧化鈉粉末。 上述各材料按下述重量稱取：
[0042] 無水氣化鈣 1.6kg 尤水氣化鈉 0.8kg 橡膠粉（40fl) 3.2kg 補強劑TS-530氣相111炭+燃 l.OBkg N550的右色炭0.36kg聚乙烯顆粒 0.8kg 深褐色松焦油 〇.16kg
[0043] 開動雙螺杆擠出機，進行預熱，設置轉矩為70Nm，進料口溫度為180°C，出料口溫 度200°C。將稱取的無水氯化鈣與無水氯化鈉充分混合均勻，加入雙螺杆擠出機的加料料 鬥，稱取上述質量的橡膠粉、炭黑和聚乙烯顆粒，按相應的比例添加到進料鬥工作30s後， 加入冰點下降劑，即無水氯化鈣與無水氯化鈉的混合物，按比例加入松焦油進行軟化。對擠 出成型的成品進行氣冷，並送入剪切機剪切成3?5mm的顆粒備用。
[0044] 2)將稱取的1. 5kg的氫氧化鈉粉末加入到1kg的環氧樹脂塗料漆中，常溫下以 300?500rpm的轉速攬祥15?20min，混合均勻。
[0045] 3)將組分B和組分C的混合物加入拌和鍋內，同時加入製備的組分A主骨料，攪拌 葉自轉速度90r/min，公轉速度60r/min，祥和50?80s。
[0046] 4)接著將步驟3)製備的混合物放入60°C的烘箱烘乾8h，冷卻後，過篩取3?5mm 的顆粒，即為本發明的緩釋型彈性除冰雪添加劑。
[0047] 本發明的緩釋型彈性除冰雪添加劑的使用方法及效果如下：
[0048] 1)使用方法：將上述製備的緩釋型彈性除冰雪添加劑替代2%的3?5mm的細集 料（佔總集料的質量比）使用，採用馬歇爾設計方法進行AC-16混合料設計，混合料製備過 程中以冷料的形式與其他石料同時加入到拌和鍋中拌和10s，然後加入了浙青拌和60s，最 後加入加熱的礦粉拌和至均勻，拌和溫度控制在165°C。以此製備緩釋型抗冰凍的AC混合 料。
[0049] 2)使用效果：實驗室通過上述方法製備的緩釋型抗冰凍的AC混合料，成型車轍 板，在-5°C的溫度下模擬降水進行試驗，表明添加上述製備的緩釋型彈性除冰雪添加劑 後，車轍板面層冰膜較薄，小車輪壓下，冰面很快破碎、易於清除，具有良好的除冰雪效果。
[0050] 實施例3
[0051] 1)首先製備組分A，採用分析純無水氯化鈣，純度> 95%;橡膠粉採用汽車子午胎 整胎常溫粉碎40目橡膠粉，防水成膜材料選用桐油；聚乙烯顆粒作為增強劑；炭黑為型號 N550的著色炭黑與補強劑TS-530氣相白炭黑的混合物；本實施例選用深褐色粘稠松焦油 液體，緩蝕材料選擇亞硝酸鈉粉末。上述各材料按下述重量稱取：
[0052] 無水氯化釣 2.1kg 橡膠粉（40目） 2.8kg 補強劑TS-530氣相0炭黑 0.95kg N550的著色炭M 0.31kg 聚乙烯顆粒 0.7kg 深褐色松焦油 0.14kg
[0053] 開動雙螺杆擠出機，進行預熱，設置轉矩為70Nm，進料口溫度為180°C，出料口溫 度為200°C。將稱取的無水氯化鈣與橡膠粉充分混合均勻，加入雙螺杆擠出機的加料料鬥， 稱取上述質量的炭黑和聚乙烯顆粒，按相應的比例添加到進料鬥工作30s後，加入冰點下 降劑與橡膠粉的混合物主料，按比例加入松焦油進行軟化。對擠出成型的成品進行氣冷，並 送入剪切機剪切成3?5mm的顆粒備用。
[0054] 2)將稱取的2kg亞硝酸鈉粉末加入到1kg的桐油中，常溫下以300?500rpm的轉 速攪拌15?20min，混合均勻。
[0055] 3)將製備的組分B和組分C的混合物加入拌和鍋內，同時加入製備的組分A主骨 料，攪拌葉自轉速度90r/min，公轉速度60r/min，拌和50?80s。
[0056] 4)接著將步驟3)製備的混合物放入60°C的烘箱烘乾8h，冷卻後，過篩取3?5mm 的顆粒，即為本發明的緩釋型彈性除冰雪添加劑。
[0057] 本發明的緩釋型彈性除冰雪添加劑的使用方法及效果如下：
[0058] 1)使用方法：將上述製備的緩釋型彈性除冰雪添加劑替代2%的3?5mm的細集 料（佔總集料的質量比）使用，採用馬歇爾設計方法進行AC-16混合料設計，混合料製備過 程中以冷料的形式與其他石料同時加入到拌和鍋中拌和15s，然後加入了浙青拌和60s，最 後加入加熱的礦粉拌和至均勻，拌和溫度控制在165°C。以此製備緩釋型抗冰凍的AC混合 料。
[0059] 2)使用效果：實驗室通過上述方法製備緩釋型抗冰凍AC混合料，成型車轍板， 在-5°C的溫度下模擬降水進行試驗，試驗表明添加上述製備的緩釋型彈性除冰雪添加劑 後，車轍板面層冰膜較薄，小車輪壓下，冰面很快破碎、易於清除，具有良好的除冰雪效果。 [0060] 以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖 然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人 員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾 為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質 對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
【權利要求】
1. 一種緩釋型彈性除冰雪添加劑，其特徵在於：包含有組分A、組分B和組分C， 所述組分A由以下百分含量的各組分組成：
所述組分B為防水成膜材料； 所述組分C為緩蝕材料。
2. 根據權利要求1所述的緩釋型彈性除冰雪添加劑，其特徵在於：所述各組分的質量 百分比為組分A :組分B :組分C = 50%?80% :5%?15% :15%?20%。
3. 根據權利要求1所述的緩釋型彈性除冰雪添加劑，其特徵在於：所述冰點下降劑為 無水CaCl2、無水NaCl或無水醋酸鈣鎂中的一種或兩種及以上的混合物。
4. 根據權利要求1所述的緩釋型彈性除冰雪添加劑，其特徵在於：所述橡膠粉粒徑為 40?80目。
5. 根據權利要求1所述的緩釋型彈性除冰雪添加劑，其特徵在於：所述炭黑為氣相白 炭黑與色素炭黑的混合物。
6. 根據權利要求1所述的緩釋型彈性除冰雪添加劑，其特徵在於：所述防水成膜材料 為環氧樹脂、酚醛樹脂塗料漆、丙三醇或桐油中的一種。
7. 根據權利要求1所述的緩釋型彈性除冰雪添加劑，其特徵在於：所述緩蝕材料為 SiO2粉末、Na2NO3粉末、NaOH粉末或KOH粉末中的一種或兩種的混合物。
8. 緩釋型彈性除冰雪添加劑的製備方法，其特徵在於：該方法包括如下步驟， 1) 製備組分A，按比例稱取各材料，並依次添加到擠出設備中，進行混煉擠壓成型，最 後將成品剪切成顆粒； 2) 按比例稱取組分B和組分C，並將組分C加入到組分B中，混合均勻； 3) 將製備的組分A加入到組分B和組分C的混合物中，使組分A均勻的分散； 4) 將3)中製備的混合物進行烘乾，隨後冷卻至室溫，進行篩分後得到目標產物。
9. 根據權利要求8所述的緩釋型彈性除冰雪添加劑的製備方法，其特徵在於：所述擠 出設備為雙螺杆擠出機，轉矩為50?70Nm。
10. 緩釋型彈性除冰雪添加劑的應用，將所述緩釋型彈性除冰雪添加劑以骨料的形式 添加到AC混合料或SM混合料中，作為相應粒徑的細集料。
【文檔編號】C08L23/06GK104327341SQ201410687892
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月25日 優先權日:2014年11月25日
【發明者】王文峰, 郭良倩, 吳春穎, 劉偉, 牛曉偉 申請人:江蘇省交通科學研究院股份有限公司, 江蘇燕寧新材料科技發展有限公司