[发明专利]一种公路相变调温剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于相变储能材料技术领域，具体涉及一种公路相变调温剂及其制备方法。

背景技术

随着社会经济的蓬勃发展，人们对交通运输安全的意识日益增强，公路使用性能的好坏越来越受到人们的关注。然而，我国现有公路的路面存在着各种病害，使公路的使用性能受到了严重影响：沥青路面遇热变软容易出现高温车辙，遇冷变硬容易出现低温开裂；水泥混凝土路面热胀冷缩容易出现路面裂缝；除此之外，水的冻融循环作用使路面易出现坑槽、变形、唧泥等破坏。这些病害全部与环境温度的影响紧密相关，加上行车荷载等因素的综合作用，导致公路的病害破坏尤其严重，显著降低了公路的使用性能，缩短了公路的使用寿命。

如何有效提高公路的使用性能，延长其使用寿命，提高运营收益，一直是各国交通领域的工作者们研究的课题之一。长期以来，人们对沥青和水泥混凝土采取添加纤维、材料改性、优化级配组成等措施被动地应对公路因环境因素造成的各种病害破坏，但改善效果有限，难以从根本上解决路面的病害问题。此外，随着近年来全球气候的不断变暖与低温雨雪异常天气的频繁出现，我国的交通运输安全受到了严重影响，公路的病害破坏尤为突出。因此，急需从新的角度探索如何改变被动应对局面，主动提高公路路面的环境适应能力。

相变材料是指能够随环境温度的变化发生相变，并利用相变时所吸收或释放的热量来实现储能作用的物质，具有在相变过程中将热量以潜热形式储存于自身或释放给环境的性能。相变材料不仅能够调节温度变化的速率，而且具有体积小、储热密度高、吸放热为恒温过程等优点。

目前，相变材料多用于房屋建筑行业，公路行业还未开展有关相变材料的产业化研究。

相变材料在房屋建筑行业的应用主要有以下三种方法：（1）采用浸渍法将相变材料浸入到已成型的建筑基材中；（2）将相变材料直接掺入到建筑基材中；（3）将相变材料复合制成微胶囊结构，然后掺入到建筑基材中。

要将相变材料应用于在公路行业，上述三种方法主要存在以下几个问题：（1）浸渍法要求相变材料与道路基材必须具有良好的相容性，如此严苛的要求直接导致相变材料的应用受到了极大地限制；（2）公路的路面为多孔连通结构，使用环境复杂，包括太阳辐射、冻融循环、大气降水、地下水、行车荷载等诸多环境因素，直接掺入法不仅降低了道路基材的性能，掺入的相变材料也不能稳定、持久地发挥其调温功能；（3）现有的微胶囊结构的复合相变材料，并不能满足其与道路基材的高温拌和要求，主要原因是封装相变材料的微胶囊结构会在160℃～180℃的拌合温度下被破坏掉，导致相变材料的大量流失，起不到储能调温的效果。另外，现有技术中，将相变材料复合制成微胶囊结构的制备工艺复杂，制备条件严苛，生产成本高昂，并不适合在施工现场批量生产，不能满足公路建设的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种

制备工艺简单、生产成本低廉、能够在施工现场批量生产的公路相变调温剂。该公路相变调温剂为微米级胶囊结构，能够随环境温度的变化发生相变并储存或释放热量，可以有效调节公路路面的使用温度，提高公路应对环境变化的能力。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种公路相变调温剂，其特征在于，由以下重量份的原料制成：相变材料10份～45份，白炭黑10份～50份，乙基纤维素1份～5份，增塑剂0.1份～1份，有机溶剂10份～50份；所述相变材料为石蜡或/和C₁₂～C₂₀的直链烷烃，所述石蜡的熔点为36℃～50℃，所述增塑剂为脂肪族二元酸酯或/和柠檬酸酯。

上述的公路相变调温剂，由以下重量份的原料制成：相变材料25份～30份，白炭黑25份～30份，乙基纤维素2份～4份，增塑剂0.3份～0.8份，有机溶剂15份～40份。

上述的公路相变调温剂，由以下重量份的原料制成：相变材料28份，白炭黑28份，乙基纤维素3份，增塑剂0.6份，有机溶剂27份。

上述的公路相变调温剂，所述公路相变调温剂为微米级胶囊结构。

上述的公路相变调温剂，所述C₁₂～C₂₀的直链烷烃为正十三烷、正十四烷和正十五烷中的一种或几种。

上述的公路相变调温剂，所述脂肪族二元酸酯为癸二酸二甲酯、癸二酸二正辛酯和癸二酸二异辛酯中的一种或几种。

上述的公路相变调温剂，所述柠檬酸酯为柠檬酸三乙酯或/和柠檬酸三正丁酯。

上述的公路相变调温剂，所述有机溶剂为无水甲醇、无水乙醇、环己烷和丙酮中的一种或几种。