[发明专利]一种光致沥青自修复材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于道路材料技术领域，涉及一种光致沥青自修复材料其制备方法。

背景技术

沥青道路的快速发展给人们出行带来极大便利，而路面在行车荷载与各种环境因素的影响下，作为结合料的沥青会开裂或剥落等而不断的引起各种道路病害，特别是沥青裂缝的产生会加快路面状况的进一步的恶化。沥青路面开裂过程中由微小裂纹逐步扩张到裂缝，使外界的灰尘杂物及水等进入到路面结构内部，进一步破坏路面结构。为此而对路面的修补或重建均会给交通、经济等带来压力。为了在裂缝发展初期就将其修复以防止裂缝的继续发展，沥青自修复技术因此而出现。

自修复技术的理念源于生物学上的自愈合，当生物体包括动物和植物在受到机体损伤时，尤其是损伤程度较轻的情况下可以实现自愈合伤口，防止外界中的物质进入到机体中造成更严重的破坏。自修复技术本质即是源于大自然的仿生技术，向损伤部位传输修复物质及能力来修复损伤部位，实现自修复。

随着技术的发展与学科之间的相互交叉融合，产生了多种多样的自修复型高分子材料。其中包括利用在裂缝处添加修复剂来实现自修复的微胶囊技术、中空纤维技术、类血管支化仿生技术等；再有利用高分子自身的自修复特性的可逆共价键或可逆非共价键的自修复技术等；还有利用聚合物材料产生作用力控制裂缝发展的形状记忆材料技术等。技术随着理念的更新换代正不断地创新。

常温下沥青混凝土路面中作为结合料的沥青材料本身可以实现自愈合，但由于温度不高导致修复速度非常缓慢，并且在行车荷载作用下使裂缝的愈合更为困难。在裂缝处进行物质补充或者能量供给，利用自修复技术就可以使裂缝愈合，恢复或部分恢复材料的原始性能，为交通通行、路面的养护及防止病害的进一步发展做出贡献，从而延长了道路的使用年限并提高了道路的服务水平。

沥青材料是一种成分极其复杂的混合物，由多种高分子碳氢化合物与碳氢化合物的非金属(氮、硫、氧等)的衍生物所组成；聚合物是由千万级别数目的低分子化合物通过聚合反应连接而成的，又称为高分子化合物或高聚物；由于沥青与聚合物组成与性质的相似性，我们可以从聚合物材料自修复技术中得到借鉴来寻求沥青自修复技术。同时，大多数改性沥青中所加的改性剂也属于聚合物。因此，系统的研究聚合物自修复技术对自修复技术在沥青中的应用是十分必要的。

目前自修复材料的研发和制备存在不足之处，缺点如下：

1)对于在裂缝处添加修复剂来实现自修复的微胶囊技术、中空纤维技术、类血管支化仿生技术等，微胶囊技术可装载的修复试剂容量小。

2)中空纤维技术在基体材料内均匀埋设难度大，对基体材料整体力学性能影响较大。

3)类血管支化仿生技术由于其整体性较强，在实际应用还有一定局限性，对埋植方式、管体材料及制备、多次修复能量等问题还需进一步研究。

4)目前使用的自修复技术制备条件要求高，步骤复杂，能耗大，价格高昂。

5)现有的自修复技术大部分需要催化剂催化或者加入其他材料与之反应才能达到自修复效果，过程繁琐，修复效果较差。

6)现有的自修复技术属于一次性修复，一次修复完结后需再铺设或加入，造成资源浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种光致沥青自修复材料及其制备方法，该修复材料的成本低，材料植入方便、负影响较小，能够进行多次修复，修复效果好，同时对基体材料整体力学性能影响较小，并且制备方法简单。

为达到上述目的，本发明所述的光致沥青自修复材料的化学式为：

由质量份数为40-60份的三硫代碳酸酯交联剂、3-18份的偶氮二异丁腈及112-353份的丙烯酸正丁酯制备而成。

由质量份数为45-55份的三硫代碳酸酯交联剂、8-14份的偶氮二异丁腈及200-250份的丙烯酸正丁酯制备而成。

由质量份数为50份的三硫代碳酸酯交联剂、11份的偶氮二异丁腈及243份的丙烯酸正丁酯制备而成。

本发明所述的光致沥青自修复材料的制备方法包括下步骤：取苯甲醚及止沸珠，将三硫代碳酸酯交联剂、丙烯酸正丁酯、苯甲醚、偶氮二异丁腈及止沸珠加入到三颈烧瓶中，再通过冷冻-抽气-解冻循环使三颈烧瓶中的溶液脱气，然后向三颈烧瓶内充满氮气，再将三颈烧瓶浸入到油浴中，得交联聚合物，然后将交联聚合物进行提纯，再在真空条件下进行干燥，得光致沥青自修复材料。

将三颈烧瓶浸入到油浴中并保持24h。

交联聚合物采用索氏提取仪进行提纯。

制备过程中的化学反应式为：