本发明涉及道路材料添加剂领域，尤其涉及一种抗凝冰添加剂及其制备方法和应用。
背景技术：
抗凝冰沥青路面添加剂的应用开始于20世纪70年代，主要的代表就是瑞士路丽美防冰路面有限公司和德日合资的mafilon公司。其主要路线是通过在沥青混合料中添加含矿物盐成分的添加剂，在冬季的时候，盐分从沥青混合料内部浓度较高的狭小空间，逐渐向盐分浓度较低的路面表面析出，并迅速溶于水中，使水的液相蒸汽压下降，但冰的固态蒸汽压不变。为达到冰水混合物的固液蒸汽压的平衡，冰雪开始融化，从而防止冬季沥青路面和冰层的冻结。通过实验室分析，这些添加剂中含有氯离子，容易对混凝土，钢筋以及环境形成伤害。
国内没有类似的产品应用于沥青混凝土中，但有一些融雪剂的研究和发明。专利申请号200510046439.9，名称为：融雪剂，公开了使用氯化钙、氯化镁等复合盐制备融雪剂等方法。但由于其中主要成分为氯化盐，含有大量氯离子，同时在使用的时候需要制成溶液，喷撒在路面，容易对环境造成伤害。
专利申请号：201010100950.3，名称为：一种沥青混凝土碎石封层用抗凝冰剂及其制备方法，公开使用了氯化物复合其他材料制备用于路面的抗凝冰添加剂。由于抗凝冰的盐是氯化物，对环境影响大。专利申请号：201310245539.9，名称为：一种有机融雪剂及其制备方法，公开使用了乙酸钾以及乙酸钠制备融雪剂颗粒。但发明人只是将这两种材料简单混合形成颗粒，形成的颗粒容易吸潮，并且只撒布在沥青路面表面融雪。专利申请号：201610088134.2，名称为：一种环保快速融雪剂及其制备方法，公开使用了多元醇来制备环保快速融雪剂。虽然该专利解决了环保的问题，但该融雪剂只能用于喷撒施工，不能直接添加于沥青混合料中。专利申请号：201710333590.3，名称为：包膜型长效抗凝冰剂及其制备方法，公开使用了大粒盐表面裹覆高分子包膜材料来制备抗凝冰剂。是凝冰剂能在应用过程中缓慢释放，但由于抗凝冰剂的盐还是氯化物，对环境污染大。专利申请号：201810149045.3，名称为：一种机场专用的高效绿色融雪剂，公开使用了以甲酸钠为主体，添加其他缓蚀剂制成颗粒融雪剂。该专利能形成有几何结构的颗粒，但其公布的制备工艺相对复杂，并且颗粒只能用于直接撒布在路面进行融雪。专利申请号：201810208369.x，名称为：一种融雪剂的制备方法，公布使用氯化钙和麦芽浆来制备融雪剂。虽然该专利制备工艺简单，但由于使用了氯化盐，对环境伤害大。现有技术中即便解决了环保的问题，但也存在着许多其他问题，如工艺复杂，有机盐含量偏低，冰点较低，缓释效果差等缺陷，不能满足道路实际应用的需求。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种抗凝冰添加剂及其制备方法和应用。
本发明的目的之一是提供一种抗凝冰添加剂，由包括以下原料制备而成：有机盐和包衣剂，所述有机盐不低于抗凝冰添加剂总重量的60％，抗凝冰添加剂的颗粒表面覆有包衣层。本发明所述的环保抗凝冰沥青路面添加剂有机盐含量高，能直接加入到沥青混合料生产过程中，形成的抗凝冰沥青路面抗凝冰效果好，冰点低，能在-20℃的低温下有效抑制沥青路面表面凝冰层的形成。同时不含氯离子等对环境有害的物质，对混凝土、钢筋以及环境没有危害。本发明中包衣层还能防止凝冰剂吸潮，同时在铺筑到道路以后，能明显降低凝冰剂在水中的溶解速度，更长效的发挥作用。
根据本发明的一些优选实施方式，还包含缓释剂，所述抗凝冰添加剂由按下述重量份的原料制备而成：
有机盐50-90份
缓释剂20-50份
包衣剂0.5-2.0份。
根据本发明的一些优选实施方式，由按下述重量份的原料制备而成：
有机盐60-80份
缓释剂25-35份
包衣剂0.5-1.0份。
根据本发明的一些优选实施方式，所述抗凝冰添加剂为规则颗粒，优选球形颗粒；和/或，抗凝冰添加剂颗粒的粒径小于3mm。本发明所提供的环保抗凝冰沥青路面添加剂成球形，具有一定的硬度，表面具有防水层，易于在沥青混合料生产过程中直接使用。
根据本发明的一些优选实施方式，所述有机盐选自甲酸钠、甲酸钾、醋酸钠和醋酸钾中的一种或多种，优选为甲酸钠。
根据本发明的一些优选实施方式，所述包衣剂选自石蜡、十六醇和聚乙烯醇中的一种或多种。
根据本发明的一些优选实施方式，所述缓释剂选自微晶纤维素、糊精、羟丙基甲基纤维素、羟甲基纤维素和超细碳酸钙中的一种或多种，优选为微晶纤维素和糊精，更优选为微晶纤维素、糊精和羟丙基甲基纤维素。相比于其他的抗凝冰添加剂以及融雪剂，本发明的抗凝冰添加剂可以在沥青路面中持续缓释析出，降低路面的维护费用。发明人意外发现，采用上述特定的缓释剂使得缓释效果得到提高，并且其与上述特定包衣剂和有机盐复配使用提高了沥青路面抗凝冰的综合效果。
本发明的另一目的是提供所述抗凝冰添加剂的制备方法，包括步骤：将包含有机盐和缓蚀剂的颗粒与包衣剂混合，在所述颗粒表面形成完整的包衣。
根据本发明的一些优选实施方式，包括以下步骤：
步骤(1)，原料混合：将所述有机盐和所述缓释剂按比例混合；
步骤(2)，造粒：将混合原料进行造粒；
步骤(3)，烘干：将步骤(2)得到的颗粒在不高于150℃温度下烘干至含水率小于2％；
步骤(4)，包衣：将步骤(3)中经烘干得到的颗粒与包衣剂进行混合，在颗粒表面形成完整的包衣。
根据本发明的一些优选实施方式，步骤(2)前还包括将混合原料研磨的步骤：将步骤(1)中的混合原料研磨至全部通过筛孔尺寸为0.15mm的方孔筛。
根据本发明，例如，所述研磨机可以选用雷蒙机或制药粉碎机；步骤c中，造粒设备为圆盘造粒机，控制造粒颗粒的粒径小于3mm，或将混合原料与2％的羟丙基甲基纤维素溶液进行混合，通过挤出造粒机进行造粒，并使用滚圆机将颗粒滚圆至直径小于3mm，或将研磨后的原料加入沸腾造粒机中，使用水粘结剂进行造粒，控制颗粒的直径小于3mm；步骤d中,使用滚筒烘干机，将温度控制在120-150℃，将颗粒烘干至含水率小于2％，或使用流化床烘干机或者沸腾干燥机，将温度控制在100-120℃，将颗粒烘干至含水率小于2％；步骤e中,将烘干的颗粒在滚圆机中直接和包衣剂混合，形成包衣；或将烘干的颗粒在沸腾干燥机中，将雾化的包衣剂喷入，形成包衣。
本发明的再一目的是提供根据所述抗凝冰添加剂或所述的制备方法得到的抗凝冰添加剂在抗凝冰沥青路面中的应用。
本发明的有益效果至少在于：
1)采用有机盐，不含氯离子，能避免对路面，钢筋以及环境的伤害；
2)形成的颗粒粒径均匀，具有较高的硬度，并且表面有包衣，可以长时间放置；
3)颗粒中有机盐含量高，能持续的发挥抗凝冰作用；
4)可以根据设备情况，灵活需用加工工艺，可以实现规模化生产；
5)颗粒可以在混合料生产过程中使用。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。
若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，实施例中，加入的各原料除特别说明外，均为市售常规原料。
实施例1
本实施例新型环保抗凝冰沥青路面添加剂的制备步骤为：
1)称取700g甲酸钠，190g微晶纤维素以及100g糊精，将这三种原材料混合均匀。
2)将混合后的原材料放入雷蒙机中研磨，通过变频器调节雷蒙机的转速，直至所有的材料能通过筛孔尺寸为0.15mm的方孔筛。
3)使用圆盘造粒机进行造粒，控制造粒机的用水量以及转速，将颗粒的粒径控制在3mm以下。
4)将造粒以后的颗粒通过滚筒烘干机，将滚筒烘干机的温度控制在130℃，调整滚筒烘干机的转速，直至将颗粒烘干至含水率小于2％。
5)将烘干的颗粒装入滚圆机中，加入聚乙烯醇10g，利用颗粒的温度使得聚乙烯醇均匀的包裹在颗粒表面，得到抗凝冰沥青路面添加剂形态为直径小于3mm的圆形颗粒。
实施例2
本实施例新型环保抗凝冰沥青路面添加剂的制备步骤为：
1)称取700g甲酸钠，190g微晶纤维素以及100g糊精，将这三种原材料混合均匀。
2)将混合后的原材料放入雷蒙机中研磨，通过变频器调节雷蒙机的转速，直至所有的材料能通过筛孔尺寸为0.15mm的方孔筛。
3)使用圆盘造粒机进行造粒，控制造粒机的用水量以及转速，将颗粒的粒径控制在3mm以下。
4)将造粒以后的颗粒通过滚筒烘干机，将滚筒烘干机的温度控制在130℃，调整滚筒烘干机的转速，直至将颗粒烘干至含水率小于2％。
5)将烘干的颗粒装入滚圆机中，加入10g52号石蜡，利用颗粒的温度使得石蜡均匀的包裹在颗粒表面，得到抗凝冰沥青路面添加剂形态为直径小于3mm的圆形颗粒。
实施例3
本实施例新型环保抗凝冰沥青路面添加剂的制备步骤为：
1)称取650g甲酸钠，200g微晶纤维素、130g糊精以及10g羟丙基甲基纤维素，将这四种原材料混合均匀。
2)将混合后的原材料放入制药粉碎机中粉碎，通过变频器调节粉碎机的转速，直至所有的材料能通过筛孔尺寸为0.15mm的方孔筛。
3)将粉碎以后原材料和预先溶解的2％羟丙基甲基纤维素溶液按照比例进行混合。
4)使用螺杆挤出机，并使用2.5mm的筛板孔进行造粒。
5)将挤出的颗粒放入高速离心抛圆机中进行抛圆，直至颗粒为均匀的圆形。
6)将抛圆的颗粒使用沸腾炉进行烘干，沸腾炉的进口温度控制在105℃，直至颗粒含水率小于2％。
7)将烘干的颗粒装入包衣机中，喷入10g聚乙烯醇融液，在颗粒表面形成均匀的包衣。
实施例4
本实施例新型环保抗凝冰沥青路面添加剂的制备步骤为：
1)称取650g甲酸钠，200g微晶纤维素、130g糊精以及10g羟丙基甲基纤维素，将这四种原材料混合均匀。
2)将混合后的原材料放入制药粉碎机中粉碎，通过变频器调节粉碎机的转速，直至所有的材料能通过筛孔尺寸为0.15mm的方孔筛。
3)将粉碎以后原材料和预先溶解的2％羟丙基甲基纤维素溶液按照比例进行混合。
4)使用螺杆挤出机，并使用2.5mm的筛板孔进行造粒。
5)将颗粒使用沸腾炉进行烘干，沸腾炉的进口温度控制在105℃，直至颗粒含水率小于2％。
6)将烘干的颗粒使用专用的切割机进行切割，控制颗粒的长度小于2mm,并使用筛子过滤掉切割过程中形成的碎屑。
7)将过滤以后的颗粒装入包衣机中，喷入10g石蜡融液，在颗粒表面形成均匀的包衣。
试验例1
将实例1，2，3，4制备的新型环保抗凝冰沥青路面添加剂按照5％的添加量添加到沥青混合料中，并根据公路沥青路面施工规范进行配合比设计，使添加以后的混合料满足规范要求。新型环保抗凝冰沥青路面添加剂在完整集料和沥青的拌合以后加入，并搅拌10秒钟，按照规范要求进行摊铺。将充满水的海绵在零下20℃的温度下放置在路面上24小时，同时在未添加抗凝冰沥青路面添加剂进行对照试验。放置在添加了新型环保抗凝冰沥青路面添加剂路面的海绵能轻松移除，而对照试验的海绵和路面凝结在一起，无法移除。说明新型环保抗凝冰沥青路面添加剂具有良好的抗凝冰效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。