本發(fā)明屬于道路工程路面材料融雪除冰
技術領域：
，具體涉及一種融雪抑冰微膠囊及其制備方法。
背景技術：
：路面主動融雪技術有地熱管融雪技術、導電混凝土融雪技術和鹽化物鋪裝技術等。地熱管融雪技術利用在施工過程中埋設在路面內部的地熱管傳遞熱量，使路表積雪融化，但該技術存在增加路面材料施工難度，且工程車輛容易造成損壞，而損壞后無法修復等缺點。導電混凝土利用在路面鋪筑時混入的鋼纖維，提高路面導電率，在路表積雪時將電能轉化為熱量，使積雪融化，但該技術成本較高，且雪季時電能消耗高，難以推廣應用，傳統(tǒng)的粉體鹽化物都是氯化鈉型的，具有較長的使用壽命；但氯化鈉型鹽化物鋪裝路面對于低于零下十度的降雪和除冰無能為力。采用氯化鈣型的鹽化物，可以有效降低除冰融雪的溫度，但是傳統(tǒng)氯化鈣型的鹽化物都是外摻大粒徑(1-5毫米)的形式摻入路面材料，會影響瀝青混凝土混合料的強度，且伴隨鹽化物析出，瀝青混凝土路面空隙有增大趨勢，增加了水損壞趨勢；同時，鹽化物易吸水受潮，在混合料生產時易引起水泡，影響瀝青與集料的粘附，制約了其大面積應用。另外，傳統(tǒng)的氯化鈣型鹽化物緩釋性能差，在夏季高溫多雨季節(jié)，易造成鹽化物流失嚴重，縮短了融雪抑冰服務年限。技術實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種集路面抑冰、性能改善為一體的融雪抑冰微膠囊及其制備方法，提高瀝青路面表面化冰能力，改善瀝青混凝土混合料力學性能和路用性能。為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案予以實現(xiàn)：一種融雪抑冰微膠囊，融雪抑冰微膠囊包括囊芯和囊壁，囊芯為氯化鈣和氫氧化鈉，融雪抑冰微膠囊的囊壁采用籠型聚倍半硅氧烷與聚甲基丙烯酸甲酯復合材料?；\型聚倍半硅氧烷優(yōu)選含氟聚倍半硅氧烷。一種融雪抑冰微膠囊的制備方法，包括以下步驟：步驟一，將氯化鈣與氫氧化鈉進行粉碎，并預混；步驟二，將籠型聚倍半硅氧烷與聚甲基丙烯酸甲酯預混；步驟三，將步驟一制得的氯化鈣與氫氧化鈉混合物和步驟二制得的籠型聚倍半硅氧烷與聚甲基丙烯酸甲酯混合物，以及偶聯(lián)劑和有機溶劑一起球磨，獲得粒度小于100微米的均勻料漿；步驟四，將步驟三所獲料漿，經噴霧干燥獲得融雪抑冰微膠囊。氯化鈣與氫氧化鈉添加量按質量比為4～5:1～2?；\型聚倍半硅氧烷與聚甲基丙烯酸甲酯添加量按質量比1～1.5:98.5～99。氯化鈣與氫氧化鈉混合物、籠型聚倍半硅氧烷與聚甲基丙烯酸甲酯混合物、偶聯(lián)劑和有機溶劑的添加量按質量比為1～2:1～3:0.2～0.4:100～200。偶聯(lián)劑為KH550、KH570或鈦酸酯。有機溶劑為二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯或二甲苯。融雪抑冰微膠囊粒徑小于100μm。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下技術效果：1)本發(fā)明融雪抑冰微膠囊最大可降低路表冰點至-19℃，抑冰效果顯著；2)本發(fā)明融雪抑冰微膠囊對瀝青有一定改性增強效果，可提高瀝青混合料路用性能，添加本發(fā)明融雪抑冰微膠囊的瀝青混凝土具有良好的力學性能；3)本發(fā)明融雪抑冰微膠囊壁材引入籠型聚倍半硅氧烷，提高了聚甲基丙烯酸甲酯疏水性，使得在常溫下外界水分難以滲透進入融雪抑冰微膠囊內部，因此防潮性能好，易于長期存儲。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例1融雪抑冰微膠囊抑冰效果圖。具體實施方式籠型低聚倍半硅氧烷，是一種具有三維籠狀結構的有機/無機雜化分子，本發(fā)明融雪抑冰微膠囊所使用的壁材為籠型聚倍半硅氧烷與聚甲基丙烯酸甲酯聚合物，與一般使用聚合物壁材相比，壁材中含有分子級大小(1～3nm)的籠型聚倍半硅氧烷化合物。含氟聚倍半硅氧烷兼具有機硅材料和有機氟材料的特點，將其引入聚甲基丙烯酸甲酯聚合物對其進行改性，可以顯著改善聚合物的表面性能特別是疏水性。融雪抑冰微膠囊囊芯材料CaCl2具有很強的吸濕能力和放熱特性，而NaOH具有水解放熱和促進CaCl2分散的作用。當CaCl2和NaOH由毛細孔析出后，在瀝青路面空隙中遇水溶解放熱，在路面毛細孔和輪胎泵吸作用下，CaCl2逐漸向路表面擴散遷移，在表層形成CaCl2和NaOH混合溶液，該溶液會融化與表層接觸的降雪；融化的雪水混入CaCl2和NaOH混合溶液后冰點降低，實現(xiàn)抑制冰晶生成，從而實現(xiàn)除冰。融雪抑冰微膠囊在制備過程中由于有機溶劑的揮發(fā)在微膠囊上形成了很多毛細孔，當溫度較高時，由于瀝青和聚合物微膨脹，毛細孔有輕微縮小趨勢，可以阻止囊芯材料向外滲透；而在低溫時，由于收縮作用，毛細孔擴大，囊芯材料可以借助毛細孔外滲，但當沒有水為介質，析出過程進行得很緩慢，因而具有良好的緩釋效果。以下給出本發(fā)明的具體實施例，需要說明的是本發(fā)明并不局限于以下具體實施例，凡在本申請技術方案基礎上做的等同變換均落入本發(fā)明的保護范圍。本發(fā)明融雪抑冰微膠囊的囊芯采用氯化鈣和氫氧化鈉，但不限于這兩種，還可以是氯化鈉、氯化鎂、氯化鉀、醋酸鈣鎂、醋酸鉀、乙烯二醇和多元醇類,所述含氟聚倍半硅氧烷為三氟丙基三甲氧基硅烷在堿性下水解合成。實施例1：本實施例給出一種融雪抑冰微膠囊，其中，融雪抑冰微膠囊囊芯材料氯化鈣與氫氧化鈉添加量按質量比為4:1，囊壁材料含氟聚倍半硅氧烷與聚甲基丙烯酸甲酯添加量按質量比為1:99，融雪抑冰微膠囊制備時氯化鈣與氫氧化鈉混合物、籠型聚倍半硅氧烷與聚甲基丙烯酸甲酯混合物、偶聯(lián)劑和有機溶劑的添加量按質量比為1:1:0.2:100?；诒緦嵤├脑吓浞?，本實施例融雪抑冰微膠囊的具體制備過程如下所述：步驟一，將氯化鈣80g與氫氧化鈉20g粉碎并預混均勻；步驟二，將含氟聚倍半硅氧烷1g與聚甲基丙烯酸甲酯99g預混均勻；步驟三，將步驟一制得的混合物和步驟二制得的混合物，以及鈦酸酯20g和二氯甲烷10000g加入到球磨機中球磨2h，獲得粒度小于100微米的均勻料漿；步驟四，將步驟三所獲料漿，在100～150℃下噴霧干燥獲得融雪抑冰微膠囊。對實施例1制備的融雪抑冰微膠囊進行冰點降低實驗：針對上述實施例制備的試樣按照瀝青：礦料：融雪抑冰微膠囊＝4.8:100:5制備AC-13瀝青混凝土馬歇爾試件(其中瀝青使用90號A級道路石油瀝青，各項指標均滿足規(guī)范要求，集料采用玄武巖，礦粉采用石灰?guī)r磨制礦粉，級配采用工程典型應用級配)。采用全溶法間接評價冰點降低率，首先將制備好的試件放入器皿中，試件底部用墊快墊起使距器皿底1cm，然后加入550ml蒸餾水，自由溶析48h后測定溶液電導率，再根據電導率推算溶液質量濃度，進一步計算冰點下降值，結果見表1。對實施例1制備的融雪抑冰微膠囊進行抑冰實驗：針對上述實施例制備的試樣按照瀝青：礦料：融雪抑冰微膠囊＝4.8:100:5制備AC-13瀝青混凝土車轍試板(其中瀝青使用90號A級道路石油瀝青，各項指標均滿足規(guī)范要求，集料采用玄武巖，礦粉采用石灰?guī)r磨制礦粉，級配采用工程典型應用級配)。采用自制的抑冰模擬試驗儀評價抑冰效果，首先將成型好的試板放置在-10℃環(huán)境箱中保溫4h，然后將試板放入試驗底座中，在表面均勻噴灑20g蒸餾水，啟動機器使試驗輪模擬路面上輪胎對路面碾壓作用，1h后停止試驗，取出試板觀察表面冰層形成情況，如圖1所示，試驗結果表明，在試驗輪輪跡處無明顯冰層。將融雪抑冰微膠囊加入到瀝青混凝土中后，進行瀝青混凝土力學性能和路用性能測試：針對上述實施例制備的試樣按照瀝青：礦料：融雪抑冰微膠囊＝4.8:100:5制備AC-13瀝青混凝土試件(其中瀝青使用90號A級道路石油瀝青，各項指標均滿足規(guī)范要求，集料采用玄武巖，礦粉采用石灰?guī)r磨制礦粉，級配采用工程典型應用級配)。采用高溫穩(wěn)定性試驗(車轍試驗)、小梁彎曲試驗和浸水馬歇爾試驗評價其路用性能，結果見表2。實施例2：本實施例給出一種融雪抑冰微膠囊，其中，融雪抑冰微膠囊囊芯材料氯化鈣與氫氧化鈉添加量按質量比為5:2，囊壁材料含氟聚倍半硅氧烷與聚甲基丙烯酸甲酯添加量按質量比為1.5:98.5，融雪抑冰微膠囊制備時氯化鈣與氫氧化鈉混合物、籠型聚倍半硅氧烷與聚甲基丙烯酸甲酯混合物、偶聯(lián)劑和有機溶劑的添加量按質量比為2:3:0.4:200。本實施例中對原料的要求和融雪抑冰微膠囊的制備方法均與實施例1相同。本實施例的測試方法與實施例1相同，測試結果如表1和表2所示。對比例1：本對比例給出一種AC13瀝青混凝土，其制備原料按重量百分比為：瀝青：礦料＝4.8:100，按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(JTGE20-2011)中T0702-2011成型標準馬歇爾試件和T0703-2011成型車轍板試件。本對比例的瀝青混凝土的測試方法與實施例1相同，測試結果如表1和表2所示。對比例2本對比例給出一種微膠囊，制備方法為：步驟一，將氯化鈣80g與氫氧化鈉20g預混均勻；步驟二，將步驟一制得的混合物和聚甲基丙烯酸甲酯100g，以及鈦酸酯20g和二氯甲烷10000g加入到球磨機中球磨2h，獲得粒度小于100微米的均勻料漿；步驟三，將步驟三所獲料漿，在100～150℃下噴霧干燥獲得微膠囊。本實施例中對原料的要求和融雪抑冰微膠囊均與實施例1相同，所不同的是，其中微膠囊囊壁只是聚甲基丙烯酸甲酯聚合物，沒有添加籠型倍半硅氧烷。本對比例測試方法與實施例1相同，測試結果如表1和表2所示。效果分析：表1路面冰點降低實驗結果實施例1實施例2對比例1對比例2路表冰點(℃)-19.8-19.60-16.5模擬凍結實驗后表面情況未形成連續(xù)冰層未形成連續(xù)冰層整層冰層有少量分散冰晶表1表明，摻融雪抑冰微膠囊瀝青混凝土相比普通瀝青混凝土在全溶性試驗中冰點降低明顯，同時在低溫下具有明顯的抑制形成冰膜層的效果；而壁材中摻加籠形聚倍半硅氧烷的微膠囊相比單一聚甲基丙烯酸甲酯融雪抑冰效果更好。表2表明，摻融雪抑冰微膠囊瀝青混凝土相比普通瀝青混凝土動穩(wěn)定度和最大彎拉應變略有提高，而殘留穩(wěn)定度略微降低；而壁材中摻加籠形聚倍半硅氧烷的微膠囊相比采用單一聚甲基丙烯酸甲酯作為壁材的瀝青混凝土動穩(wěn)定、殘留穩(wěn)定度和最大彎拉應變有一定提高。表2路用性能測試結果路用性能實施例1實施例2對比例1對比例2動穩(wěn)定度(次/mm)2215236819802015殘留穩(wěn)定度(％)90.589.091.088.0最大彎拉應變(με)2980285026752730當前第1頁1 2 3