专利名称：主动调节路面温度涂层材料的制备方法和使用方法
技术领域：
本发明涉及一种路面涂层材料，具体涉及一种主动调节路面温度涂层材料的制备方法和使用方法。
背景技术：
浙青路面对太阳光的吸收率超过80%，高温季节易造成城市热岛效应。目前，关于调节路面温度、缓解城市热岛效应的方法主要有热反射涂层、透水式路面、保水式路面和热阻式路面等。这些方法缺点明显，热反射涂层技术造价成本较高，达到300— 400元/m2 ;透水式路面和保水式路面抗水损害能力不好，路面耐久性较差；热阻式路面阻断了热量向路面结构内部的传递，导致路面内部温度差异较大，容易使路面产生温缩裂缝，降低路面耐久性能。因此，如何保证浙青路面在具有良好性能及其行车舒适的情况下降低浙青路面温度、·减缓城市热岛效应是主要的技术难点。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够蓄热、储能、提高路面对温度变化的适应能力的主动调节路面温度涂层材料的制备方法和使用方法。本发明所采用的技术手段是
主动调节路面温度涂层材料的制备方法，其特征在于
由以下步骤实现
步骤一将10 50重量份的多孔骨架材料在450°C 550°C的温度条件下焙烧2 4小时，冷却至室温后加入50 100重量份的70%硫酸溶液，置于70°C的恒温水浴中3 4小时，然后加入去离子水稀释并过滤直至滤液呈中性为止；
步骤二 将步骤一所得材料移入干燥的容器中，置于110°C的恒温干燥箱中干燥24小时，研磨至50 100目备用；
步骤三称取10 60重量份的储能相变材料加入到50 80重量份的无水乙醇中搅拌形成溶液；再称取10 60重量份步骤二所得材料加入其中，置于70°C的恒温水浴槽中搅拌2 3小时，烘干、研磨得到改性储能相变材料；
步骤四称取20 40重量份的由步骤三所得到的改性储能相变材料加入到10 20重量份的阳离子乳化浙青中，然后依次加入10 30重量份的聚氨酯改性水性环氧树脂、10 30重量份的聚氨酯水性环氧树脂类固化剂、10 40重量份的水，得到主动调节路面温度的涂层材料。步骤一中，多孔骨架材料选自硅藻土、膨胀珍珠岩、漂珠、4A分子筛、5A分子筛、IOX分子筛、13X分子筛、膨润土、硅胶。步骤三中，储能相变材料选自烷烃类石蜡中的正十四烷、正十五烷、正十六烷、正十八烷、正二十烷、正二十二烷、正二十七烷，或硬脂酸系列中的硬脂酸异丙酸、硬脂酸丁酯、乙烯丁酯、癸酸、月桂酸、肉豆蘧酸、棕榈酸、硬脂酸。
步骤四中，聚氨酯改性水性环氧树脂是以聚乙二醇和甲苯_2，4 二异氰酸酯为原料，在70°C反应条件下反应2h合成出含有-NCO的聚氨酯预聚体，将去水后的环氧树脂与上述聚氨酯预聚体在氮气气氛、70°C反应条件下反应I小时即可得聚氨酯改性环氧树脂；
将聚氨酯改性环氧树脂、非离子乳化剂和水利用胶体磨通过反相乳化法制备出聚氨酯改性水性环氧树脂。步骤四中，聚氨酯改性水性环氧树脂固化剂选自改性胺类固化剂中的SK-302、LJ910，或酚醛胺类固化剂中的T31、腰果酚胺，或脂肪酸类固化剂中的三乙烯四胺、二乙烯三胺。
主动调节路面温度涂层材料的使用方法，其特征在于
由以下步骤实现
步骤一清洁路面并干燥，覆盖路面的标志标线；
步骤二 将主动调节路面温度的涂层材料搅拌均匀后加入到具有均匀喷洒功能的洒布机中；
步骤三根据路面宽度调整洒布车的喷洒宽度，按照预定的路线和洒布量进行喷洒；对于洒布车洒布不均匀的地方，及时进行人工处理，洒布量为O. 3 O. 6kg/m2 ；
步骤四封闭交通养生3 8小时后开放交通。本发明具有以下优点
本发明涉及的能够主动调节路面温度的涂层材料，在夏季能够将路面温度降低5 10°C，在冬季能够将路面温度升高5 10°C。当夏季路面温度较高时，涂层内的改性储能相变材料通过相转变吸收热量，降低路面整体温度；当冬季路面温度较低时，涂层内的改性储能相变材料通过相转变释放热量，提高路面整体温度。同时，该涂层与路面的粘附性较强，具有较好的耐磨效果；涂层还具有封闭路面早期微裂缝、防止路面松散掉粒、路表水下渗而引起的水损坏等作用，可有效延长路面使用寿命；与其他调节路面温度、缓解城市热岛效应的方法相比，主动调节路面温度的涂层成本低廉、施工工艺简单、养护方便。
图I为试件的表面的温度变化图。图中，I-空气，2_空白马歇尔试件，3-主动调温涂层的马歇尔试件。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明进行详细的说明。本发明所涉及的一种主动调节路面温度的涂层材料是一种能够蓄热、储能的涂层材料，将该涂层材料涂刷在浙青路面上，能够主动调控浙青路面的使用温度，在高低温交替变化过程中对路面温度变化起到“削峰填谷”的作用，实现路面热量在时间上的转移，提高路面对温度变化的适应能力，缓解由于城市道路引起的热岛效应。具体的涂层材料制备工艺为
对多孔骨架材料进行热处理后，加入到融有储能相变材料的无水乙醇溶液中，置于70°C的恒温水浴槽中搅拌2小时，烘干、研磨，得到含有储能相变材料的粉末；再将该粉末加入到乳化浙青中，依次加入聚氨酯改性水性环氧树脂，水性环氧树脂固化剂和水，得到主动调温涂层材料。储能相变材料选自烷烃类石蜡、硬脂酸系列物质。其中烷烃类石蜡可为正十四烷、正十五烷、正十六烷、正十八烷、正二十烷、正二十二烷、正二十七烷中的一种或几种，月旨肪酸系列可为硬脂酸异丙酸、硬脂酸丁酯、乙烯丁酯、癸酸、月桂酸、肉豆蘧酸、棕榈酸、硬脂酸中的一种或几种，多孔骨架材料主要为硅藻土、膨胀珍珠岩、漂珠、4A分子筛、5A分子筛、IOX分子筛、13X分子筛、膨润土、硅胶中的一种或几种，多孔骨架材料的应用可以将储能相变材料载入孔道中，使相变材料实现固态化，避免相变材料相变时产生流淌。其选择种类和多组分的配比均为行业公知，可根据采购原料的情况进行选择。乳化浙青采用与路面粘附性好的阳离子乳化浙青；聚氨酯改性水性环氧树脂利用乙二醇与甲苯二异氰酸酯合成的端异氰酸酯聚氨酯预聚体，与环氧树脂合成为聚氨酯改性环氧树脂，将其与非离子乳化剂和水通过反相乳化法制备成聚氨酯改性水性环氧树脂。具体制备方法是将乙二醇与甲苯二异氰酸酯按照一定质量比，在一定温度下保温 合成出端异氰酸酯聚氨酯预聚体，将预聚体与环氧树脂在一定温度和一定比例条件下混合合成为聚氨酯改性环氧树脂，将上述材料、非离子乳化剂和水通过反相乳化法制备成聚氨酯改性水性环氧树脂。聚氨酯改性水性环氧树脂固化剂是一种能融于水，并且能与聚氨酯改性水性环氧树脂发生固化交联反应的改性胺类固化剂、酚醛胺类固化剂和脂肪酸类固化剂中的一种或几种。以下为本发明所涉及的主动调节路面温度涂层材料制备方法的实施例 实施例I:
步骤一将10重量份的多孔骨架材料在450°C的温度条件下焙烧2小时，冷却至室温后加入50重量份的70%硫酸溶液，置于70°C的恒温水浴中3小时，然后加入去离子水稀释并过滤直至滤液呈中性为止；
步骤二 将步骤一所得材料移入干燥的容器中，置于110°C的恒温干燥箱中干燥24小时，研磨至50目备用；
步骤三称取10重量份的储能相变材料加入到50重量份的无水乙醇中搅拌形成溶液；再称取10重量份步骤二所得材料加入其中，置于70°C的恒温水浴槽中搅拌2小时，烘干、研磨得到改性储能相变材料；
步骤四称取20重量份的由步骤三所得到的改性储能相变材料加入到10重量份的阳离子乳化浙青中，然后依次加入10重量份的聚氨酯改性水性环氧树脂、10重量份的聚氨酯水性环氧树脂类固化剂、10重量份的水，得到主动调节路面温度的涂层材料。步骤一中，多孔骨架材料选取硅藻土。步骤三中，储能相变材料选自烷烃类石蜡中的正十四烷或正十五烷。步骤四中，聚氨酯改性水性环氧树脂是以聚乙二醇和甲苯_2，4 二异氰酸酯为原料，在70°C反应条件下反应2h合成出含有-NCO的聚氨酯预聚体，将去水后的环氧树脂与上述聚氨酯预聚体在氮气气氛、70°C反应条件下反应I小时即可得聚氨酯改性环氧树脂；
步骤四中，聚氨酯改性水性环氧树脂固化剂选取改性胺类固化剂中的SK-302。实施例2
步骤一将10重量份的多孔骨架材料在470°C的温度条件下焙烧2. 5小时，冷却至室温后加入60重量份的70%硫酸溶液，置于70°C的恒温水浴中3小时，然后加入去离子水稀释并过滤直至滤液呈中性为止；
步骤二 将步骤一所得材料移入干燥的容器中，置于110°c的恒温干燥箱中干燥24小时，研磨至60目备用；
步骤三称取20重量份的储能相变材料加入到50重量份的无水乙醇中搅拌形成溶液；再称取20重量份步骤二所得材料加入其中，置于70°C的恒温水浴槽中搅拌2小时，烘干、研磨得到改性储能相变材料；
步骤四称取25重量份的由步骤三所得到的改性储能相变材料加入到12重量份的阳离子乳化浙青中，然后依次加入14重量份的聚氨酯改性水性环氧树脂、14重量份的聚氨酯水性环氧树脂类固化剂、16重量份的水，得到主动调节路面温度的涂层材料。步骤一中，多孔骨架材料选取膨胀珍珠岩。步骤三中，储能相变材料选自烷烃类石蜡中的正十六烷或正十八烷。·步骤四中，聚氨酯改性水性环氧树脂是以聚乙二醇和甲苯_2，4 二异氰酸酯为原料，在70°C反应条件下反应2h合成出含有-NCO的聚氨酯预聚体，将去水后的环氧树脂与上述聚氨酯预聚体在氮气气氛、70°C反应条件下反应I小时即可得聚氨酯改性环氧树脂；
将聚氨酯改性环氧树脂、非离子乳化剂和水利用胶体磨通过反相乳化法制备出聚氨酯改性水性环氧树脂。步骤四中，聚氨酯改性水性环氧树脂固化剂选取改性胺类固化剂中的LJ910。实施例3
步骤一将20重量份的多孔骨架材料在490°C的温度条件下焙烧3小时，冷却至室温后加入70重量份的70%硫酸溶液，置于70°C的恒温水浴中3. 5小时，然后加入去离子水稀释并过滤直至滤液呈中性为止；
步骤二 将步骤一所得材料移入干燥的容器中，置于110°C的恒温干燥箱中干燥24小时，研磨至70目备用；
步骤三称取30重量份的储能相变材料加入到60重量份的无水乙醇中搅拌形成溶液；再称取30重量份步骤二所得材料加入其中，置于70°C的恒温水浴槽中搅拌2. 5小时，烘干、研磨得到改性储能相变材料；
步骤四称取30重量份的由步骤三所得到的改性储能相变材料加入到14重量份的阳离子乳化浙青中，然后依次加入18重量份的聚氨酯改性水性环氧树脂、18重量份的聚氨酯水性环氧树脂类固化剂、22重量份的水，得到主动调节路面温度的涂层材料。步骤一中，多孔骨架材料选取漂珠。步骤三中，储能相变材料选自烷烃类石蜡中的正二十烷、正二十二烷或正二十七烧。步骤四中，聚氨酯改性水性环氧树脂是以聚乙二醇和甲苯_2，4 二异氰酸酯为原料，在70°C反应条件下反应2h合成出含有-NCO的聚氨酯预聚体，将去水后的环氧树脂与上述聚氨酯预聚体在氮气气氛、70°C反应条件下反应I小时即可得聚氨酯改性环氧树脂；
将聚氨酯改性环氧树脂、非离子乳化剂和水利用胶体磨通过反相乳化法制备出聚氨酯改性水性环氧树脂。 步骤四中，聚氨酯改性水性环氧树脂固化剂选取酚醛胺类固化剂中的T31。实施例4 步骤一将30重量份的多孔骨架材料在510°C的温度条件下焙烧3. 5小时，冷却至室温后加入80重量份的70%硫酸溶液，置于70°C的恒温水浴中3. 5小时，然后加入去离子水稀释并过滤直至滤液呈中性为止；
步骤二 将步骤一所得材料移入干燥的容器中，置于110°c的恒温干燥箱中干燥24小时，研磨至80目备用；
步骤三称取40重量份的储能相变材料加入到70重量份的无水乙醇中搅拌形成溶液；再称取40重量份步骤二所得材料加入其中，置于70°C的恒温水浴槽中搅拌2. 5小时，烘干、研磨得到改性储能相变材料；
步骤四称取35重量份的由步骤三所得到的改性储能相变材料加入到16重量份的阳离子乳化浙青中，然后依次加入22重量份的聚氨酯改性水性环氧树脂、22重量份的聚氨酯水性环氧树脂类固化剂、28重量份的水，得到主动调节路面温度的涂层材料。步骤一中，多孔骨架材料选自分子筛系列的4A分子筛、5A分子筛、IOX分子筛或13X分子筛。步骤三中，储能相变材料选自硬脂酸系列中的硬脂酸异丙酸或硬脂酸丁酯。步骤四中，聚氨酯改性水性环氧树脂是以聚乙二醇和甲苯_2，4 二异氰酸酯为原料，在70°C反应条件下反应2h合成出含有-NCO的聚氨酯预聚体，将去水后的环氧树脂与上述聚氨酯预聚体在氮气气氛、70°C反应条件下反应I小时即可得聚氨酯改性环氧树脂；
将聚氨酯改性环氧树脂、非离子乳化剂和水利用胶体磨通过反相乳化法制备出聚氨酯改性水性环氧树脂。步骤四中，聚氨酯改性水性环氧树脂固化剂选取酚醛胺类固化剂中的腰果酚胺。实施例5
步骤一将40重量份的多孔骨架材料在530°C的温度条件下焙烧4小时，冷却至室温后加入90重量份的70%硫酸溶液，置于70°C的恒温水浴中4小时，然后加入去离子水稀释并过滤直至滤液呈中性为止；
步骤二 将步骤一所得材料移入干燥的容器中，置于110°C的恒温干燥箱中干燥24小时，研磨至90目备用；
步骤三称取50重量份的储能相变材料加入到80重量份的无水乙醇中搅拌形成溶液；再称取50重量份步骤二所得材料加入其中，置于70°C的恒温水浴槽中搅拌3小时，烘干、研磨得到改性储能相变材料；
步骤四称取40重量份的由步骤三所得到的改性储能相变材料加入到18重量份的阳离子乳化浙青中，然后依次加入26重量份的聚氨酯改性水性环氧树脂、26重量份的聚氨酯水性环氧树脂类固化剂、34重量份的水，得到主动调节路面温度的涂层材料。步骤一中，多孔骨架材料选取膨润土。步骤三中，储能相变材料选自硬脂酸系列中的乙烯丁酯、癸酸或月桂酸。步骤四中，聚氨酯改性水性环氧树脂是以聚乙二醇和甲苯_2，4 二异氰酸酯为原料，在70°C反应条件下反应2h合成出含有-NCO的聚氨酯预聚体，将去水后的环氧树脂与上述聚氨酯预聚体在氮气气氛、70°C反应条件下反应I小时即可得聚氨酯改性环氧树脂；
将聚氨酯改性环氧树脂、非离子乳化剂和水利用胶体磨通过反相乳化法制备出聚氨酯改性水性环氧树脂。
步骤四中，聚氨酯改性水性环氧树脂固化剂选取脂肪酸类固化剂中的三乙烯四胺。实施例6
步骤一将50重量份的多孔骨架材料在550°C的温度条件下焙烧4小时，冷却至室温后加入100重量份的70%硫酸溶液，置于70°C的恒温水浴中4小时，然后加入去离子水稀释并过滤直至滤液呈中性为止；
步骤二 将步骤一所得材料移入干燥的容器中，置于110°C的恒温干燥箱中干燥24小时，研磨至100目备用；
步骤三称取60重量份的储能相变材料加入到80重量份的无水乙醇中搅拌形成溶液；再称取60重量份步骤二所得材料加入其中，置于70°C的恒温水浴槽中搅拌3小时，烘干、研 磨得到改性储能相变材料；
步骤四称取40重量份的由步骤三所得到的改性储能相变材料加入到20重量份的阳离子乳化浙青中，然后依次加入30重量份的聚氨酯改性水性环氧树脂、30重量份的聚氨酯水性环氧树脂类固化剂、40重量份的水，得到主动调节路面温度的涂层材料。步骤一中，多孔骨架材料选取硅胶。步骤三中，储能相变材料选硬脂酸系列中的肉豆蘧酸、棕榈酸或硬脂酸。步骤四中，聚氨酯改性水性环氧树脂是以聚乙二醇和甲苯_2，4 二异氰酸酯为原料，在70°C反应条件下反应2h合成出含有-NCO的聚氨酯预聚体，将去水后的环氧树脂与上述聚氨酯预聚体在氮气气氛、70°C反应条件下反应I小时即可得聚氨酯改性环氧树脂；
将聚氨酯改性环氧树脂、非离子乳化剂和水利用胶体磨通过反相乳化法制备出聚氨酯改性水性环氧树脂。步骤四中，聚氨酯改性水性环氧树脂固化剂选取脂肪酸类固化剂中的二乙烯三胺。本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。本发明所涉及的主动调节路面温度涂层材料的使用方法由以下步骤实现
步骤一清洁路面并干燥，覆盖路面的标志标线；
步骤二 将主动调节路面温度的涂层材料搅拌均匀后加入到具有均匀喷洒功能的洒布机中；
步骤三根据路面宽度调整洒布车的喷洒宽度，按照预定的路线和洒布量进行喷洒；对于洒布车洒布不均匀的地方，及时进行人工处理，洒布量为O. 3 O. 6kg/m2 ；
步骤四封闭交通养生3 8小时后开放交通。涂层主动调温效果，见图I所示
将涂层材料涂抹在马歇尔试件上，待涂层试件固化后置于室外，利用温度记录仪记录不同时间点下试件的表面的温度状况，具体参见下图I所示。从图中可以很明显的看出涂有主动调节路面温度的涂层的马歇尔试件温度要比不涂涂层的马歇尔试件的温度低5°C左右。
权利要求
1.主动调节路面温度涂层材料的制备方法，其特征在于 由以下步骤实现 步骤一将10 50重量份的多孔骨架材料在450°C 550°C的温度条件下焙烧2 4小时，冷却至室温后加入50 100重量份的70%硫酸溶液，置于70°C的恒温水浴中3 4小时，然后加入去离子水稀释并过滤直至滤液呈中性为止； 步骤二 将步骤一所得材料移入干燥的容器中，置于110°C的恒温干燥箱中干燥24小时，研磨至50 100目备用； 步骤三称取10 60重量份的储能相变材料加入到50 80重量份的无水乙醇中搅拌形成溶液；再称取10 60重量份步骤二所得材料加入其中，置于70°C的恒温水浴槽中搅拌2 3小时，烘干、研磨得到改性储能相变材料； 步骤四称取20 40重量份的由步骤三所得到的改性储能相变材料加入到10 20重量份的阳离子乳化浙青中，然后依次加入10 30重量份的聚氨酯改性水性环氧树脂、10 30重量份的聚氨酯水性环氧树脂类固化剂、10 40重量份的水，得到主动调节路面温度的涂层材料。
2.根据权利要求I所述的主动调节路面温度涂层材料的制备方法，其特征在于 步骤一中，多孔骨架材料选自硅藻土、膨胀珍珠岩、漂珠、4A分子筛、5A分子筛、IOX分子筛、13X分子筛、膨润土、硅胶。
3.根据权利要求I或2所述的主动调节路面温度涂层材料的制备方法，其特征在于 步骤三中，储能相变材料选自烷烃类石蜡中的正十四烷、正十五烷、正十六烷、正十八烷、正二十烷、正二十二烷、正二十七烷，或硬脂酸系列中的硬脂酸异丙酸、硬脂酸丁酯、乙烯丁酯、癸酸、月桂酸、肉豆蘧酸、棕榈酸、硬脂酸。
4.根据权利要求3所述的主动调节路面温度涂层材料的制备方法，其特征在于 步骤四中，聚氨酯改性水性环氧树脂是以聚乙二醇和甲苯_2，4 二异氰酸酯为原料，在70°C反应条件下反应2h合成出含有-NCO的聚氨酯预聚体，将去水后的环氧树脂与上述聚氨酯预聚体在氮气气氛、70°C反应条件下反应I小时即可得聚氨酯改性环氧树脂； 将聚氨酯改性环氧树脂、非离子乳化剂和水利用胶体磨通过反相乳化法制备出聚氨酯改性水性环氧树脂。
5.根据权利要求4所述的主动调节路面温度涂层材料的制备方法，其特征在于 步骤四中，聚氨酯改性水性环氧树脂固化剂选自改性胺类固化剂中的SK-302、LJ910，或酚醛胺类固化剂中的T31、腰果酚胺，或脂肪酸类固化剂中的三乙烯四胺、二乙烯三胺。
6.主动调节路面温度涂层材料的使用方法，其特征在于 由以下步骤实现 步骤一清洁路面并干燥，覆盖路面的标志标线； 步骤二 将主动调节路面温度的涂层材料搅拌均匀后加入到具有均匀喷洒功能的洒布机中； 步骤三根据路面宽度调整洒布车的喷洒宽度，按照预定的路线和洒布量进行喷洒；对于洒布车洒布不均匀的地方，及时进行人工处理，洒布量为O. 3 O. 6kg/m2 ； 步骤四封闭交通养生3 8小时后开放交通。
全文摘要
本发明涉及一种主动调节路面温度涂层材料的制备方法和使用方法。沥青路面对太阳光的吸收率超过80%，高温季节易造成城市热岛效应。本发明将多孔骨架材料焙烧冷却后加入硫酸，恒温水浴中稀释过滤至中性；干燥研磨备用；加入储能相变材料的无水乙醇溶液中，搅拌烘干研磨得到改性储能相变材料；再加入到阳离子乳化沥青中，依次加入聚氨酯改性水性环氧树脂、聚氨酯水性环氧树脂类固化剂、水，得到涂层材料。本发明的储能材料为固-液相变材料，相变潜热大，当夏季路面温度高于相变材料的相变温度时，相变材料通过相转变吸收热量，降低路面整体温度；当冬季路面温度低于相变材料的相变温度时，相变材料通过相转变释放热量，提高路面整体温度。
文档编号C09D195/00GK102911583SQ20121040678
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月23日 优先权日2012年10月23日
发明者陈团结, 王争军, 王晓路, 向豪, 张冬梅, 李永翔, 张光普 申请人:中交第一公路勘察设计研究院有限公司