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一种新型路面超疏水抑冰涂层用垫层的制备方法

2021-04-03 00:50:51

一种新型路面超疏水抑冰涂层用垫层的制备方法

  技术领域

  本发明是一种新型路面超疏水抑冰涂层用垫层的制备方法,属于道路工程抑冰技术领域

  背景技术

  冰与基材之间的粘结性在交通、输电、航空和煤炭领域方面存在弊端,这些弊端在经济和安全方面产生了巨大的损失。在航空领域,飞机表面累积的冰会改变飞机的形状,从而导致飞机丧失其稳定性。在煤炭开采领域,冰的粘结性会导致潮湿的煤炭附着在有轨电车上,致使其承载能力下降。在交通领域,冰与路面的粘结降低了路面的抗滑性能,这也因此会导致严重的交通事故,据相关资料显示,降雪冻雨等恶劣的气象条件可使事故发生率及伤亡率分别提高84%和75%。

  关于融雪抑冰材料及其沥青混合料中的应用研究,目前主要以日本生产制造的Mafilon和瑞士生产制造Verglimit的材料为研究对象。针对冬季路面积雪结冰现象,国内外各路学者研究制备了多种融雪抑冰材料和值得学习借鉴的经验与方法,国内外常用的抑制路面凝冰的各种处理技术,总体上可分为被动抑制路面凝冰技术和主动抑制路面凝冰技术两大类。根据采用的具体措施的不同,被动抑制路面凝冰技术分为人工清除法、机械清除法、撒融雪剂、撒砂石材料等;主动抑制路面凝冰的技术措施主要有路面材料中添加蓄盐材料降低冰点、路面材料中添加高弹性材料产生自应力除冰、在路面材料中埋植能量转化系统除冰法等。并通过冰点测试实验、融冰化雪实验、腐蚀试验等多种试验方法总结出不同成分不同含量的抑冰材料的抑冰性能和路用性能,并应用在各种不同的自然环境和社会环境下,并取得一定成绩。但这些方法也存在一定的弊端限制了其未来的发展。被动除冰施工简便、价格相对较低但其效率低、需耗费大量人力物力且对结构本身存在一定的损害;而主动除冰效率高、对结构本身无明显损害。但目前市场应用的主动除冰方法通常价格相对较高,因此超疏水涂层便在这些方法中崭露头角。超疏水抑冰涂层一次施工可多次融冰,并对路面、桥梁、钢结构设施、附属设施及周边环境没有危害,可以节省人力劳动,具有低碳环保,经济适用的优势,因此用超疏水表面来降低道路表面冰的粘结性是未来研究的趋势。

  但超疏水涂层在目前的研究当中,也存在一些问题。例如超疏水涂层虽具备良好的疏水性能,但其机械耐磨性较差,在实际的公路应用当中仍然是个棘手的问题。除此之外,超疏水涂层与各基质之间粘附力较弱,许多学者就此进行了研究与探索。主要通过两个方面改善,一方面是通过改善超疏水涂层的制备方法来弥补这一缺陷,另一方面是通过粘合剂、粘结层等增加与基质之间的粘结力。

  因此,本发明根据上述内容,决定选取具有保温、疏水性能的聚氨酯泡沫作为超疏水涂层与路面之间的垫层材料,经过浸泡、干燥、压花等方法使其成为具有倒金字塔结构的纳米填充的多孔连续垫层,从而提高超疏水抑冰涂层与基质之间的粘附力,改善超疏水抑冰涂层的耐磨性能。

  发明内容

  (1)技术问题

  本发明目的是提供一种新型路面超疏水抑冰涂层用垫层的制备方法,属于道路工程抑冰技术领域,解决目前超疏水抑冰涂层路用性能不佳、与基质间的粘附力较弱的问题。

  (2)技术方案

  为了解决目前超疏水抑冰涂层路用性能不佳、与基质间的粘附力较弱的问题。本发明首先根据聚氨酯的疏水性和保温性,选取聚氨酯泡沫作为垫层制备的原材料,然后根据浸泡干燥等技术使垫层具备纳米颗粒填充的多孔结构,利用倒金字塔形结构提高纳米颗粒填充垫层的疏水性能,提供一种加强超疏水抑冰涂层与基质粘附力的垫层制备方法。本发明技术方案如下:将聚氨酯泡沫清洗干净后放置于环氧树脂三防漆、固化剂和稀释剂的混合溶液中浸泡一段时间,用压缩机压缩成基础的软垫层,刚性完全后用全氟癸基三氯硅烷的正己烷溶液对其进行浸泡,待干燥完全后得到纳米颗粒填充的连续多孔垫层,最后通过压花技术实现倒金字塔型微结构,从而进一步提高超疏水抑冰涂层与基质之间的粘结力。

  (3)有益效果

  超疏水涂层凭借一次施工可多次融冰,并对路面、桥梁、钢结构设施、附属设施及周边环境没有危害,可以节省人力劳动,具有低碳环保,经济适用的优势,成为解决冬季路面积雪结冰问题的方法,具备良好的前景。但其使用过程中机械耐磨性能不佳,与基质之间的粘附力较弱,因此限制了其发展。本发明提供一种加强超疏水涂层与基质粘附力的垫层制备方法,根据疏水性、保温性确定聚氨酯作为垫层材料,制备的具有倒金字塔形结构的纳米填充的连续多孔垫层可固定于路面与超疏水涂层之间,对提高超疏水涂层的抑冰效果,增加超疏水涂层与基质之间的粘附力以及改善超疏水涂层的路用性能具有十分重要的现实意义。

  具体实施方式

  本发明提供一种新型路面超疏水抑冰涂层用垫层的制备方法,其特征在于:所述制备方法的具体步骤如下:

  (1)将厚度为1.5-3cm的聚氨酯泡沫在环氧树脂三防漆、固化剂和稀释剂的混合溶液中浸泡5-10分钟,环氧树脂三防漆、固化剂和稀释剂重量比为5∶1∶20。浸泡结束后取出并手动挤压去除多余的胶黏剂,通过压缩机在20MPa的压力下压缩成紧凑的软垫层;

  (2)等待软垫层刚性完全后,在全氟癸基三氯硅烷的正己烷溶液中浸泡10分钟,取出后用正己烷洗涤数次,干燥后得到疏水的无填充软垫层;

  (3)将疏水的未填充软垫层放置于混合充分的乙醇、二氧化钛和全氟辛基三乙氧基硅烷溶液中,在0.08MPa下保存10-15分钟,干燥后得到纳米颗粒填充的连续多孔垫层;

  (4)最后,通过压花技术在垫层上制造倒金字塔结构,最终得到表面具备金字塔结构的纳米颗粒填充的连续多孔垫层。

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