專利名稱:路面材料自修復(fù)微膠囊的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于能源化工的功能材料領(lǐng)域,具體涉及一種路面材料自修復(fù)微膠囊的制備方法。
背景技術(shù):
高速公路是一種高等級公路,指能適應(yīng)年平均晝夜小客車交通量為25000輛以上、專供汽車分道高速行駛、并全部控制出入的公路。目前中國高速公路里程居世界首位截止到2012年,國內(nèi)已有的高速公路里程已達(dá)到96000公里,這一數(shù)據(jù)比2011年增加11000公里。目前,國家鐵路建設(shè)明顯放緩,同時(shí)國內(nèi)汽車保有量繼續(xù)不斷攀升,決定了國內(nèi)高速公路行業(yè)仍將會保持快速發(fā)展勢頭。雖然高速公路建設(shè)的一次性投資數(shù)額巨大,但是它有長期的、潛在的影響,最直觀的影響就是它對經(jīng)濟(jì)的拉動作用。高速公路作為基礎(chǔ)設(shè)施,對沿線的物流,資源開發(fā),招商引資,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,橫向經(jīng)濟(jì)聯(lián)合起到積極的促進(jìn)作用。據(jù)專家測算,每I元公路建設(shè)投資帶動的社會總產(chǎn)值接近3元,相應(yīng)創(chuàng)造國民生產(chǎn)總值0.4元。然而隨著使用時(shí)間的延長,其路面材料會因路基的凍化、摩擦力、超荷載力等原因而大大降低使用性能,所以人們在享受這一巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也深深地認(rèn)識到想要維持當(dāng)前這種服務(wù)水平,必定要投入更多的精力來修復(fù)、養(yǎng)護(hù)。路面材料是具有微觀缺陷的脆性材料,在受力或其他因素作用下,會出現(xiàn)損傷,造成微裂縫,而這些微裂紋一般是肉眼不可見的,不易引起重視,但是若微裂繼續(xù)發(fā)展擴(kuò)大,則出現(xiàn)大的裂紋,造成嚴(yán)重后果。從國內(nèi)高速公路的運(yùn)營情況來看,我國修建的一些高速公路,在沒有達(dá)到設(shè)計(jì)年限的情況下,也開始進(jìn)行大修,不僅對社會,交通造成了較大的影響,也在經(jīng)濟(jì)上造成了很大的損失。目前我國高速公路大都使用浙青混凝土,其空隙率達(dá)8% 13%,容易造成水損壞。在行車載荷作用下,基層的底部產(chǎn)生拉應(yīng)力,使路面出現(xiàn)裂縫,如不及時(shí)進(jìn)行修復(fù),裂縫會加深加寬,并出現(xiàn)支縫縱橫交錯(cuò)的現(xiàn)象。所以,高速公路路面的早期修復(fù)顯得至關(guān)重要。目前常采用的處治措施有:抗裂帖+水玻璃處治;土工布處治;微表處處治等等。但是,上述這些處治方法規(guī)模都比較大,受損路面幾乎要重新鋪一遍,不僅耗費(fèi)大量人力物力,而且嚴(yán)重阻礙交通運(yùn)輸?shù)恼_M(jìn)行。近年來自修復(fù)微膠囊成為一個(gè)研究熱點(diǎn),它是一種新型仿生材料,將其預(yù)先混合于路面材料,當(dāng)路面受到外力產(chǎn)生微小裂紋時(shí),微膠囊自行破裂,包裹于其中的修復(fù)劑滲入裂縫,及時(shí)使路面重新弄愈合。目前國內(nèi)對自修復(fù)材料結(jié)構(gòu)的研究一般都集中在對它的自診斷、自適應(yīng)功能的研究上,對于自修復(fù)的研究尚處于起步階段。此外,廢舊皮革回收再利用在我國主要用于制成工業(yè)明膠、火柴、膠片相紙、家具粘合劑、包裝涂料等。由于工藝不成熟、利潤低,因此有些不法商販將由廢舊皮鞋制成的工業(yè)明膠應(yīng)用到食品行業(yè)中,制成毒膠囊、果凍、老酸奶、火腿腸、罐頭肉、軟糖、阿膠等。由于皮革制品在化學(xué)加工過程中會產(chǎn)生有毒化合物,而去除這些化合物的成本非常高,很難做到完全除盡有毒化合物,一旦有殘留,最終會轉(zhuǎn)移到水解蛋白當(dāng)中,被人體吸收,會導(dǎo)致中毒、關(guān)節(jié)腫大。因此,如何將廢舊皮革作為原料生產(chǎn)得到的工業(yè)明膠為原料制備自修復(fù)微膠囊成為一個(gè)研究點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足,本發(fā)明的目的在于,提供一種路面材料自修復(fù)微膠囊的制備方法,該工藝以環(huán)氧樹脂為囊芯,明膠和阿拉伯膠為囊壁,十二烷基硫酸鈉(SDS)為乳化劑合成自修復(fù)微膠囊。該自修復(fù)微膠囊針對路面材料在受力或其他因素作用下出現(xiàn)的肉眼不可見的微小裂縫的自修復(fù),能夠在路面材料形成微裂縫之初使其自愈合,防止裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)大,從而消除隱患,延長路面材料的使用壽命。為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案予以解決:一種路面材料自修復(fù)微膠囊的制備方法,所述原料按照以下質(zhì)量百分比制備而成:明膠:4% 6%,阿拉伯膠:4% 6%,環(huán)氧樹脂:8% 12%,乳化劑:25% 35%,甲醛:6% 10%, pH調(diào)節(jié)劑:1% 5%, 7jC:40% 50%,上述原料的百分比之和為100%。上述路面材料自修復(fù)微膠囊的制備方法,由如下步驟組成:I)稱取配方量的明膠和阿拉伯膠,共同溶于水中使其充分混勻,然后加熱到40 600C,并保持0.5 2h,得到囊壁組分,待用。2)稱取配方量的環(huán)氧樹脂,在常溫下與配方量的乳化劑混勻,于20°C 35°C條件下攪拌反應(yīng)0.5 2h,得到囊芯組分,待用。3)將得到的囊壁和囊芯組分混合,在持續(xù)攪拌條件下,保持溫度為60°C 80°C反應(yīng)3 6h,然后使用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)體系的pH為2 4,并持續(xù)在該溫度下繼續(xù)反應(yīng)30min 60min ;再向體系中加入配方量的甲醛,繼續(xù)反應(yīng)2 3h,再使用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)體系的pH為8 10。4)將所得溶液靜置分層,去掉上層清液,將沉淀物冷凍干燥,得到微膠囊。進(jìn)一步的,所述的乳化劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3% 5%的十二烷基硫酸鈉。本發(fā)明制備的自修復(fù)微膠囊以高速公路出現(xiàn)的微小裂紋為對象,能夠及時(shí)、高效修復(fù)微小裂紋;同時(shí),本發(fā)明為以皮革廢料制備的工業(yè)明膠提供了一個(gè)好的應(yīng)用方向出路,降低了微膠囊制備的成本,從而很好地將廢物回收利用和維護(hù)路面安全結(jié)合起來,符合可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo),適于推廣使以產(chǎn)生社會及環(huán)境效益。
圖1不同囊芯比例得到的微膠囊光學(xué)顯微鏡照片。(a)囊芯比為10:11 ;(b)囊芯比為10:9 ;(c)囊芯比為10:7。圖2反應(yīng)時(shí)間對微膠囊包覆率的影響。圖3反應(yīng)體系pH對微膠囊包覆率的影響關(guān)系曲線。圖4未添加乳化劑SDS合成的樣品照片。圖5乳化劑的用量對微膠囊包覆率的影響關(guān)系曲線。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明進(jìn)一步解釋說明。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的路面材料自修復(fù)微膠囊的制備方法,其特征在于,所述原料按照以下質(zhì)量百分比制備而成:明膠:4% 6%,阿拉伯膠:4% 6%,環(huán)氧樹脂:8% 12%,乳化劑:25% 35%,甲醛:6% 10%,pH調(diào)節(jié)劑:1% 5%,水:40% 50%,上述原料的百分比之和為100%。表I微膠囊各組分質(zhì)量百分比
權(quán)利要求
1.一種路面材料自修復(fù)微膠囊的制備方法,其特征在于,所述原料按照以下質(zhì)量百分比制備而成:明膠:4% 6%,阿拉伯膠:4% 6%,環(huán)氧樹脂:8% 12%,乳化劑:25% 35%,甲醛:6% 10%,pH調(diào)節(jié)劑:1% 5%,水:40% 50%,上述原料的百分比之和為100%。
2.—種權(quán)利要求所述的路面材料自修復(fù)微膠囊的制備方法,其特征在于,由如下步驟組成: 1)稱取配方量的明膠和阿拉伯膠,共同溶于水中使其充分混勻,然后加熱到40 600C,并保持0.5 2h,得到囊壁組分,待用。
2)稱取配方量的環(huán)氧樹脂,在常溫下與配方量的乳化劑混勻,于20°C 35°C條件下攪拌反應(yīng)0.5 2h,得到囊芯組分,待用。
3)將得到的囊壁和囊芯組分混合,在持續(xù)攪拌條件下,保持溫度為60°C 80V反應(yīng)3 6h,然后使用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)體系的pH為2 4,并持續(xù)在該溫度下繼續(xù)反應(yīng)30min 60min ;再向體系中加入配方量的甲醛,繼續(xù)反應(yīng)2 3h,再使用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)體系的pH為8 10。
4)將所得溶液靜置分層,去掉上層清液,將沉淀物冷凍干燥,得到微膠囊。
3.如權(quán)利要求1所述的路面材料自修復(fù)微膠囊的制備方法,其特征在于,所述的乳化劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3% 5%的十二烷基硫酸鈉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種路面材料自修復(fù)微膠囊及其制備方法,其原料按照以下質(zhì)量百分比制備而成明膠4%~6%,阿拉伯膠4%~6%,環(huán)氧樹脂8%~12%,乳化劑25%~35%,甲醛6%~10%,pH調(diào)節(jié)劑1%~5%,水40%~50%,上述原料的百分比之和為100%。將囊壁和囊芯組分混合,保持溫度為60℃~80℃反應(yīng)3~6h,使用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)體系的pH為2~4,并持續(xù)在該溫度下繼續(xù)反應(yīng)30min~60min;再向體系中加入配方量的甲醛,繼續(xù)反應(yīng)2~3h,再使用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)體系的pH為8~10。將溶液靜置分層,沉淀物冷凍干燥得到微膠囊。本發(fā)明原料來源廣泛,有效利用廢舊皮革,既可以降低成本,又有很好的環(huán)境、社會效益。
文檔編號B01J13/02GK103157411SQ20131008885
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月19日
發(fā)明者李宇亮, 李宏穎, 孫洋洋, 宋蕊, 蘇少龍 申請人:長安大學(xué)