高导热纳米碳纤维改性沥青混合料制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110482909A(43)申请公布日2019.11.22(21)申请号201910756069.X(22)申请日2019.08.13(71)申请人南京林业大学地址210037江苏省南京市玄武区龙蟠路159号(72)发明人许涛范素颖李池璇黄凯健(51)Int.Cl.C04B26/26(2006.01)C08L95/00(2006.01)C08K9/02(2006.01)C08K7/06(2006.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称高导热纳米碳纤维改性沥青混合料制备方法(57)摘要本发明是一种高导热纳米碳纤维改性沥青混合料制备方法，属于沥青路面材料制备技术领域，解决目前没有高导热纳米碳纤维作为改性剂、没有高导热纳米碳纤维改性沥青混合料制备方法的问题。本发明首先采用催化热解法得到纳米碳纤维，对其表面氧化改性及修饰后制得高导热纳米碳纤维，然后将其作为改性剂制备改性沥青，再与集料、矿粉等拌和制得高导热纳米碳纤维改性沥青混合料，接着采用轮碾法将混合料成型为试件，在室温下放置48小时后将其切割成棱柱体试件，最后利用快速导热系数测定仪测定干燥后的棱柱体试件的导热系数，确定高导热纳米碳纤维的最佳掺量。本发明制备的高导热纳米碳纤维沥青混合料可用于寒冷地区的道路建设，提高沥青路面导热效率。CN110482909ACN110482909A权利要求书1/1页1.一种高导热纳米纤维改性沥青混合料制备方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：(1)采用催化热解法，以苯为碳源，以二茂铁为催化剂前躯体，以氢气为载气，含硫有机化合物噻吩为生长促进剂，在1150℃～1180℃下催化生长得到纳米碳纤维，再选用H2O2溶液、HNO3溶液对纳米碳纤维进行表面氧化改性，并用Al2O3进行表面修饰，制备高导热纳米碳纤维；(2)把适量高导热纳米碳纤维加入到煤油中，使用超声和高速剪切混合器搅拌170分钟，在搅拌的同时进行油浴加热，将油浴温度缓慢提高到150℃使煤油完全蒸发，再加入一定量基质沥青，继续高速剪切搅拌1小时，制备分散均匀的高导热纳米纤维改性沥青；(3)利用制备的高导热纳米纤维改性沥青，采用细粒式级配、花岗岩粗集料和细集料、石灰岩矿粉，掺量为沥青用量的20％石墨粉取代部分矿粉，制备高导热纳米纤维改性沥青混合料；(4)采用轮碾法将沥青混合料成型为300mm×300mm×50mm的试件，室温下放置48小时后切割成50mm×50mm×100mm表面平整光滑的棱柱体试件，经干燥后应用快速导热系数测定仪对试件进行导热系数的测试，在保证沥青混合料的路用性能的条件下，调整高导热纳米碳纤维的添加量，以确定其最佳掺量，使沥青混合料具备更好的导热性能。2CN110482909A说明书1/3页高导热纳米碳纤维改性沥青混合料制备方法技术领域[0001]本发明是一种高导热纳米碳纤维改性沥青混合料制备方法，属于沥青路面材料制备技术领域。背景技术[0002]大量调查和研究显示，路面状况的好坏是影响道路交通的重要因素之一，道路的表面功能是保障交通安全运营的基础，冬季沥青路面状况的好坏更是关注重点之一。我国幅员辽阔，其中大约有43％的国土面积位于寒区，冬季易出现积雪结冰问题，积雪结冰会造成路面抗滑能力降低、影响道路通行安全，对国民经济的正常运行秩序和人民群众生命财产安全造成了巨大隐患。目前，为了减少积雪结冰引发的交通事故，目前常见的主动除冰雪技术主要采用低冰点/相变等化学方式，以及利用电、热等能量转化方式进行融雪。低冰点/相变类路面材料由于其相变潜热低，在温度较低时易诱发“二次结冰”，对路面运行安全产生一定威胁。利用电、热等能量转化方式主动进行融雪能在较低温度条件下依然具有较高的融雪效率，成为研究人员十分青睐的选项。传统的沥青路面一般以石墨、炭黑、钢纤维、碳纤维、钢渣等材料作为填料来提高导热性能，但存在填料掺量较大、易对沥青混合料路用性能产生不利影响等问题，从而制约了其发展。[0003]近年来，伴随着材料科学的发展，纳米材料在土木工程领域中得到发展，包括碳纳米管、纳米碳纤维等。有部分学者考虑在制备沥青混合料时添加纳米碳纤维这类导热性能优异的材料来提高沥青混合料的导热性能，已取得一定成果。纳米碳纤维具备较高的强度和杨氏模量，较好的导电、导热、热稳定性和较明显的表面尺寸效应。纳米碳纤维结构细长，使得其热传导性在平行于轴线与垂直于轴线方向上表现出很大的不同。平行于轴线方向的热传导性优异，而垂直于轴线方向上热传导率又非常小，研究者们利用这一特点，将纳米碳纤维进行恰当地排列以获得某一方向导热性能的提高。此外，纳米碳纤维是一维纳米结构，大的长径比使其更能在沥青混合料中形成导热网链，更促进了微纤维之间的接触，使纤维在热流方向对齐，