一种缓释型弹性除冰雪添加剂、制备方法及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种缓释型弹性除冰雪添加剂、制备方法及其应用，包含组分A、组分B、组分C，组分A包括：冰点下降剂25％～40％，橡胶粉30％～50％，炭黑15％～25％，聚乙烯10％～20％，松焦油1％～5％；组分B为防水成膜材料，组分C为缓蚀材料。主要用于解决冬季路面尤其是匝道口与桥梁桥面的积雪凝冰灾害，所提供的添加剂结合化学改性与物理改性的优点，不仅在车辆荷载以及环境变化下析出有效冰点下降剂成分，降低路面冰点，同时添加剂具备橡胶颗粒的优势，能够增加路面弹性变形能力，降低冰层与路面的粘结能力，使冰雪易于清除。
【专利说明】一种缓释型弹性除冰雪添加剂、制备方法及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及道路材料领域，尤其涉及一种用于路面主动除冰雪、抗凝冰的浙青混 合料的添加剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 在我国南方大部分地区，冬季空气湿润，气温较低，路面常因降雪和冻雨而发生结 冰或凝冰现象，路面的摩擦系数以及路面所能提供的侧向摩擦力减小，对行驶车辆的驱动 性及安全性极为不利。尤其匝道口路面和高架桥梁桥面上结冰严重，每年需要耗费大量的 人力和机械清除路面积雪凝冰，造成巨大的经济损失。
[0003] 传统的人工作业和机械除雪方式需要投入大量的人力物力，并且耗时耗力，且阻 断交通，而撒布融雪剂又对路面和基础设施造成长时间、大范围的污染，治理困难。因此， 国内外学者积极研究主动性抑制冻结的路面铺装技术，采用化学添加剂或物理改性的技术 对路面浙青混合料进行改性，达到主动除冰雪的目的。目前国外所开发的化学类添加剂的 用量较大，制作工艺复杂，价格昂贵，随着蓄盐类有效成分的流失，浙青混凝土路面常出现 "孔洞"、"脱落"现象，并且缓释效果欠佳，往往在使用一年后就丧失除冰雪的效果。国内高 校对物理改性的主动抑制冻结铺装技术进行研究，提出通过添加橡胶颗粒增加路面变形能 力，在车辆荷载下冰层破裂以此降低冰层与路面的粘结力，但除冰雪性能不明显，且会造成 路面松散和坑洞现象，目前应用较少。有鉴于上述现有的冰雪去除剂存在的缺陷，本发明人 基于从事此类产品设计研究多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加 以研究创新，旨在提出一种具有良好的除冰雪效果，价格低廉，制备工艺简单，且不降低路 面混合料的路用性能的添加剂，具有十分重要的现实意义和广阔的市场前景。
【发明内容】
[0004] 本发明的主要目的在于，克服现有的冰雪去除剂存在的缺陷，而提供一种新型缓 释型弹性除冰雪添加剂和制备方法，具有良好的除冰雪效果，且不降低路面混合料的路用 性能，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。
[0005] 本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的，依据本发明提出 的一种缓释型弹性除冰雪添加剂，所述添加剂包含组分A、组分B、组分C，各组分所含成分 按质量百分比计如下：
[0006] 所述的组分A包括：
[0007] 冰点下降剂25%?40%; 橡胶粉 30%?50%; 炭丨5%?25%; 聚乙烯 10%?20%; 松焦油 1%?5%;
[0008]所述的组分B为防水成膜材料；
[0009]所述的组分C为缓蚀材料。
[0010] 更进一步的，前述的缓释型弹性除冰雪添加剂，所述各组分的质量百分比为组分 A :组分 B :组分 C = 50%?80% :5%?15% :15%?20%。
[0011] 更进一步的，前述的缓释型弹性除冰雪添加剂，所述冰点下降剂为无水CaCl2、无 水NaCl、无水CMA(醋酸钙镁）中的任意一种或两种及以上以任意比混合而成的材料，其中 优选的盐分纯度要求彡94%。
[0012] 更进一步的，前述的缓释型弹性除冰雪添加剂，所述橡胶粉为以汽车斜交胎或子 午胎整胎为原料生产的硫化细胶粉，优选的橡胶粉粒径为40?80目。
[0013]更进一步的，前述的缓释型弹性除冰雪添加剂，所述炭黑为补强剂TS-530气相白 炭黑与色素炭黑的混合物，作为优选的两者的质量比为3:1。
[0014]更进一步的，前述的缓释型弹性除冰雪添加剂，所述聚乙烯为乙烯高分子聚合物， 为挤出造粒的蜡状颗粒料。
[0015]更进一步的，前述的缓释型弹性除冰雪添加剂，所述防水成膜材料为环氧树脂、酚 醛树脂涂料漆、丙三醇或桐油中的任意一种。
[0016]更进一步的，前述的缓释型弹性除冰雪添加剂，所述缓蚀材料为Si02粉末、Na2N0 3 粉末、NaOH粉末或K0H粉末中的一种或任意两种以任意比例而成的混合材料。
[0017]前述缓释型弹性除冰雪添加剂的制备方法，包括下述步骤：
[0018] 1)制备组分A，按照质量比称取各原材料，然后分别将冰点下降剂、橡胶粉、炭黑、 聚乙烯和松焦油依次加入到挤出设备中，进行混炼挤压成型，最后将成品剪切成3?5_的 颗粒；
[0019] 2)将组分B、组分C按照质量比称取，并将组分C加入到组分B中，以300?500rpm 的转速搅拌15?20min，混合均勻；
[0020] 3)将制备的组分A加入到组分B和组分C的混合物中进行充分混合，使组分A均 匀的分散在组分B与组分C的混合物中；
[0021] 4)将步骤3)制备的混合物在60°C?80°C的温度下进行烘干，冷却至室温，进行筛 分，取粒径为3mm?5mm的颗粒，即为目标产物。
[0022] 前述缓释型弹性除冰雪添加剂的制备方法，制备组分A采用的挤出设备为双螺杆 挤出机，在挤出时设置其转矩50?70Nm，温度设置为180°C?200°C。
[0023]前述缓释型弹性除冰雪添加剂的应用，所述添加剂以骨料的形式添加到AC混合 料或SMA混合料中，取代部分相应粒径的细集料，其中作为优选的掺量为3%?5%。
[0024] 借由上述技术方案，本发明的缓释型弹性除冰雪添加剂、制备方法及其应用，至少 具有下列优点：
[0025] 本发明的缓释型弹性除冰雪添加剂，主要用于解决冬季路面尤其是匝道口与桥梁 桥面的积雪凝冰灾害，所提供的添加剂结合化学改性与物理改性的优点，不仅在车辆荷载 以及环境变化下析出有效冰点下降剂成分，降低路面冰点，同时添加剂具备橡胶颗粒的优 势，能够增加路面弹性变形能力，降低冰层与路面的粘结能力，使冰雪易于清除。盐化物有 效成分析出能有效防止路面在_5°C冰点以下的路桥结冰，添加剂应用方式简单，不影响浙 青混合料的路用性能；添加缓蚀材料，抑制有效成分盐化物析出对基础设施及钢结构的腐 蚀作用；采用环氧树脂作为防水层包裹添加剂主料，有一定的疏水性，具有缓释性，释放效 果长期有效；由于以橡胶粉为主要载体，添加剂颗粒硬度相对石料较小，在有效成分长时间 释放失效后，添加剂颗粒载体同样增加路面材料变形能力，易于清除路面凝冰冰层。
[0026] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
【具体实施方式】
[0027] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，对依据 本发明提出的缓释型弹性除冰雪添加剂、制备方法及其应用及其【具体实施方式】、特征及其 功效，详细说明如后，其中使用的各材料均为市售材料。
[0028] 实施例1
[0029] 本发明的缓释型弹性除冰雪添加剂通过下述方法制备：
[0030] 1)首先制备组分A，采用工业级一级无水氯化钙，纯度> 94%;橡胶粉采用汽车斜 交胎整胎常温粉碎制备的40目橡胶粉，防水成膜材料选用环氧树脂；聚乙烯作为增强剂； 炭黑为型号N550的着色炭黑与补强剂TS-530气相白炭黑的混合物；本实施例选用深褐色 粘稠松焦油液体，缓蚀材料选择Si0 2石英砂。上述各材料按下述重量称取：
[0031] 无水氯化釣 1.95kg 橡胶粉（40目） 2.6kg 补强剂TS-530气相S炭黑 0.88kg
[0032] N550 的着色炭黑 0.29kg 聚乙烯颗粒 0.65kg 深褐色松焦油 0.13kg
[0033] 开动双螺杆挤出机，进行预热，设置转矩为70Nm，进料口温度为180°C，出料口温 度200°C。将称取的无水氯化钙与橡胶粉充分混合均匀，加入双螺杆挤出机的加料料斗，称 取上述质量的炭黑和聚乙烯颗粒，按相应的比例添加到进料斗工作30s后，加入无水氯化 钙与橡胶粉的混合物主料，按比例加入松焦油进行软化。对挤出成型的成品进行气冷，并送 入剪切机剪切成3?5mm的颗粒备用。
[0034] 2)将称取的2kg Si02粉末加入到1. 5kg环氧树脂涂料漆中，常温下以300? 500rpm的转速揽拌15?20min，混合均勻。
[0035] 3)将制备的组分B、组分C混合物加入拌和锅内，同时加入制备的组分A主骨料， 搅拌叶自转速度90r/min，公转速度60r/min，拌和50?80s。
[0036] 4)接着将步骤3)制备的混合物放入60°C的烘箱烘干8h，冷却后，过筛取3?5mm 的颗粒，即为本发明的缓释型弹性除冰雪添加剂。
[0037] 本发明的缓释型弹性除冰雪添加剂的使用方法及效果如下：
[0038] 1)使用方法：将上述制备的缓释型弹性除冰雪添加剂替代3%的3?5mm的细 集料（占总集料的质量比）使用，采用马歇尔设计方法进行SMA-13混合料设计，混合料 制备过程中以冷料的形式与其他石料同时加入到拌和锅中拌和l〇s，然后加入了浙青拌和 50s，最后加入加热的矿粉拌和至均匀，拌和温度控制在170°C。以此制备缓释型抗冰冻的 SMA-13混合料。
[0039] 2)使用效果：实验室通过上述方法制备缓释型抗冰冻的SMA-13混合料，成型车辙 板，在_5°C的温度下模拟降水进行试验，并与普通SMA混合料进行对比，试验表明添加上述 制备的缓释型弹性除冰雪添加剂后，车辙板面层结冰较少，小车轮压下，冰面很快破碎、易 于清除，达到作为自融雪路面融冰化雪的目的。
[0040] 实施例2
[0041] 1)首先制备组分A，采用纯度> 95%的分析纯无水氯化钠和氯化钙混合物作为冰 点下降剂，两者的质量比为2:1 ;橡胶粉采用汽车子午胎整胎常温粉碎80目橡胶粉，防水成 膜材料选用环氧树脂；聚乙烯颗粒作为增强剂；炭黑为补强剂TS-530气相白炭黑与N550 的着色炭黑的混合物；本实施例选用深褐色粘稠松焦油液体，缓蚀材料选择氢氧化钠粉末。 上述各材料按下述重量称取：
[0042] 无水氣化钙 1.6kg 尤水氣化钠 0.8kg 橡胶粉（40fl) 3.2kg 补强剂TS-530气相111炭+燃 l.OBkg N550的右色炭0.36kg聚乙烯颗粒 0.8kg 深褐色松焦油 〇.16kg
[0043] 开动双螺杆挤出机，进行预热，设置转矩为70Nm，进料口温度为180°C，出料口温 度200°C。将称取的无水氯化钙与无水氯化钠充分混合均匀，加入双螺杆挤出机的加料料 斗，称取上述质量的橡胶粉、炭黑和聚乙烯颗粒，按相应的比例添加到进料斗工作30s后， 加入冰点下降剂，即无水氯化钙与无水氯化钠的混合物，按比例加入松焦油进行软化。对挤 出成型的成品进行气冷，并送入剪切机剪切成3?5mm的颗粒备用。
[0044] 2)将称取的1. 5kg的氢氧化钠粉末加入到1kg的环氧树脂涂料漆中，常温下以 300?500rpm的转速揽祥15?20min，混合均勻。
[0045] 3)将组分B和组分C的混合物加入拌和锅内，同时加入制备的组分A主骨料，搅拌 叶自转速度90r/min，公转速度60r/min，祥和50?80s。
[0046] 4)接着将步骤3)制备的混合物放入60°C的烘箱烘干8h，冷却后，过筛取3?5mm 的颗粒，即为本发明的缓释型弹性除冰雪添加剂。
[0047] 本发明的缓释型弹性除冰雪添加剂的使用方法及效果如下：
[0048] 1)使用方法：将上述制备的缓释型弹性除冰雪添加剂替代2%的3?5mm的细集 料（占总集料的质量比）使用，采用马歇尔设计方法进行AC-16混合料设计，混合料制备过 程中以冷料的形式与其他石料同时加入到拌和锅中拌和10s，然后加入了浙青拌和60s，最 后加入加热的矿粉拌和至均匀，拌和温度控制在165°C。以此制备缓释型抗冰冻的AC混合 料。
[0049] 2)使用效果：实验室通过上述方法制备的缓释型抗冰冻的AC混合料，成型车辙 板，在-5°C的温度下模拟降水进行试验，表明添加上述制备的缓释型弹性除冰雪添加剂 后，车辙板面层冰膜较薄，小车轮压下，冰面很快破碎、易于清除，具有良好的除冰雪效果。
[0050] 实施例3
[0051] 1)首先制备组分A，采用分析纯无水氯化钙，纯度> 95%;橡胶粉采用汽车子午胎 整胎常温粉碎40目橡胶粉，防水成膜材料选用桐油；聚乙烯颗粒作为增强剂；炭黑为型号 N550的着色炭黑与补强剂TS-530气相白炭黑的混合物；本实施例选用深褐色粘稠松焦油 液体，缓蚀材料选择亚硝酸钠粉末。上述各材料按下述重量称取：
[0052] 无水氯化钓 2.1kg 橡胶粉（40目） 2.8kg 补强剂TS-530气相0炭黑 0.95kg N550的着色炭M 0.31kg 聚乙烯颗粒 0.7kg 深褐色松焦油 0.14kg
[0053] 开动双螺杆挤出机，进行预热，设置转矩为70Nm，进料口温度为180°C，出料口温 度为200°C。将称取的无水氯化钙与橡胶粉充分混合均匀，加入双螺杆挤出机的加料料斗， 称取上述质量的炭黑和聚乙烯颗粒，按相应的比例添加到进料斗工作30s后，加入冰点下 降剂与橡胶粉的混合物主料，按比例加入松焦油进行软化。对挤出成型的成品进行气冷，并 送入剪切机剪切成3?5mm的颗粒备用。
[0054] 2)将称取的2kg亚硝酸钠粉末加入到1kg的桐油中，常温下以300?500rpm的转 速搅拌15?20min，混合均勻。
[0055] 3)将制备的组分B和组分C的混合物加入拌和锅内，同时加入制备的组分A主骨 料，搅拌叶自转速度90r/min，公转速度60r/min，拌和50?80s。
[0056] 4)接着将步骤3)制备的混合物放入60°C的烘箱烘干8h，冷却后，过筛取3?5mm 的颗粒，即为本发明的缓释型弹性除冰雪添加剂。
[0057] 本发明的缓释型弹性除冰雪添加剂的使用方法及效果如下：
[0058] 1)使用方法：将上述制备的缓释型弹性除冰雪添加剂替代2%的3?5mm的细集 料（占总集料的质量比）使用，采用马歇尔设计方法进行AC-16混合料设计，混合料制备过 程中以冷料的形式与其他石料同时加入到拌和锅中拌和15s，然后加入了浙青拌和60s，最 后加入加热的矿粉拌和至均匀，拌和温度控制在165°C。以此制备缓释型抗冰冻的AC混合 料。
[0059] 2)使用效果：实验室通过上述方法制备缓释型抗冰冻AC混合料，成型车辙板， 在-5°C的温度下模拟降水进行试验，试验表明添加上述制备的缓释型弹性除冰雪添加剂 后，车辙板面层冰膜较薄，小车轮压下，冰面很快破碎、易于清除，具有良好的除冰雪效果。 [0060] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽 然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人 员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰 为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质 对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1. 一种缓释型弹性除冰雪添加剂，其特征在于：包含有组分A、组分B和组分C， 所述组分A由以下百分含量的各组分组成：
所述组分B为防水成膜材料； 所述组分C为缓蚀材料。
2. 根据权利要求1所述的缓释型弹性除冰雪添加剂，其特征在于：所述各组分的质量 百分比为组分A :组分B :组分C = 50%?80% :5%?15% :15%?20%。
3. 根据权利要求1所述的缓释型弹性除冰雪添加剂，其特征在于：所述冰点下降剂为 无水CaCl2、无水NaCl或无水醋酸钙镁中的一种或两种及以上的混合物。
4. 根据权利要求1所述的缓释型弹性除冰雪添加剂，其特征在于：所述橡胶粉粒径为 40?80目。
5. 根据权利要求1所述的缓释型弹性除冰雪添加剂，其特征在于：所述炭黑为气相白 炭黑与色素炭黑的混合物。
6. 根据权利要求1所述的缓释型弹性除冰雪添加剂，其特征在于：所述防水成膜材料 为环氧树脂、酚醛树脂涂料漆、丙三醇或桐油中的一种。
7. 根据权利要求1所述的缓释型弹性除冰雪添加剂，其特征在于：所述缓蚀材料为 SiO2粉末、Na2NO3粉末、NaOH粉末或KOH粉末中的一种或两种的混合物。
8. 缓释型弹性除冰雪添加剂的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤， 1) 制备组分A，按比例称取各材料，并依次添加到挤出设备中，进行混炼挤压成型，最 后将成品剪切成颗粒； 2) 按比例称取组分B和组分C，并将组分C加入到组分B中，混合均匀； 3) 将制备的组分A加入到组分B和组分C的混合物中，使组分A均匀的分散； 4) 将3)中制备的混合物进行烘干，随后冷却至室温，进行筛分后得到目标产物。
9. 根据权利要求8所述的缓释型弹性除冰雪添加剂的制备方法，其特征在于：所述挤 出设备为双螺杆挤出机，转矩为50?70Nm。
10. 缓释型弹性除冰雪添加剂的应用，将所述缓释型弹性除冰雪添加剂以骨料的形式 添加到AC混合料或SM混合料中，作为相应粒径的细集料。
【文档编号】C08L23/06GK104327341SQ201410687892
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】王文峰, 郭良倩, 吴春颖, 刘伟, 牛晓伟 申请人:江苏省交通科学研究院股份有限公司, 江苏燕宁新材料科技发展有限公司