一种沥青路面微裂缝自修复剂及其制备方法

本发明涉及沥青路面修复材料，特别涉及一种沥青路面微裂缝自修复剂及其制备方法。

背景技术：

1、沥青铺面作为公路、城市道路以及机场跑道的重要铺面类型，服役期间，经受荷载与环境持续耦合作用，长期处于应力应变交迭状态，沥青路面内部首先产生微裂缝。此后在应力集中及水分等环境因素的不断作用下，微裂缝逐步扩展、最终贯通为肉眼可见的宏观裂缝，同时水分通过裂缝进入结构内部，导致松散、剥落、坑槽等破坏发生，严重影响沥青铺面使用性能和耐久性。

2、研究发现，若采取预防性养护措施，防止隐蔽性的微裂缝加速扩展，效益费用比可达到矫正性或应急性养护的6～10倍。因此，及时、主动对沥青路面微裂缝进行修复，达到预防性养护的目的，是目前交通行业的热点关注问题之一，也市场需求下的大势所趋。而微裂缝自修复剂技术作为主动修复微裂缝的主流技术之一，当微裂缝扩展至微裂缝自修复剂处时，裂缝处的应力集中迫使囊壁破裂，从而释放囊芯材料愈合剂，愈合剂可改善沥青的性质，促进沥青能在室温或较低温度下实现自愈合，在裂缝出现初期进行愈合，能够延长沥青路面寿命。

3、目前沥青路面所用微裂缝自修复剂的制备方法主要分为：吸附包裹法、界面聚合法法和原位聚合法，其中吸附包裹法制备的微裂缝自修复剂粒径较大，会影响到沥青混合料的机械性能，囊壁厚度无法稳定，不易破裂。界面聚合法法工艺简单方便、反应速度快，但是反应过程中囊芯与反应单体、囊芯与乳化剂等副反应的发生会显著影响到微裂缝自修复剂性能。而原位聚合法所制备的微裂缝自修复剂尺寸较小，一般为微米级，该方法适合工业化大批量生产，而且由于尺寸小，掺入沥青混合料中不会影响混合料的结构，因此广泛在沥青混合料中应用。制备微裂缝自修复剂时所采用的的芯材一般为植物油或再生剂。植物油环保低廉，但是与沥青的亲和能力及溶解和分散能力较再生剂差，而再生剂与沥青具有较好的亲和渗透能力、流变特性及溶解和分散能力，但是经济性不高。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种沥青路面微裂缝自修复剂及其制备方法，本发明提供的沥青路面微裂缝自修复剂芯材含量高达83％以上，具有足够的力学强度和热稳定性，能够实现裂缝的高效自修复。

2、为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种沥青路面微裂缝自修复剂，以三聚氰胺-尿素-甲醛所形成的交联固化材料为壁材，以复配再生剂为芯材，芯材占所述微裂缝自修复剂总质量的83.33wt％-85.84wt％；所述复配再生剂为低品质植物油与石油基再生剂进行复配；所述壳体粒径为57.45-115.74μm。

3、优选地，所述低品质植物油与石油基再生剂的质量比为(1:1.75)～(1:2.45)。

4、优选地，所述石油基再生剂为乙基四氢化萘。

5、本发明还提供了上述技术方案所述沥青路面微裂缝自修复剂的制备方法，包括以下步骤：

6、(1)将去离子水加入烧杯中，加入乳化剂，搅拌至充分溶解，得到乳化剂溶液；

7、(2)在步骤(1)所得乳化剂溶液中加入复配再生剂，剪切条件下乳化，得到芯材乳状液；

8、(3)量取蒸馏水于烧杯中，加入三聚氰胺粉末、尿素和氯化铵、间苯二酚、以及氯化钠，水浴加热，搅拌分散后获得透明预聚体溶液；

9、(4)在步骤(3)所得预聚体溶液中加入柠檬酸钠调节ph，然后逐滴加入步骤(2)所得芯材乳状液中，并在常温搅拌后滴加甲醛水溶液，然后水浴加热，以一定升温速率控制水浴温度从起始温度升高至反应温度，搅拌分散后进行离心、洗涤、干燥即得。

10、优选地，步骤(1)所述乳化剂为十二烷基硫酸钠；所述乳化剂溶液浓度为1.60-1.70％。

11、优选地，所述复配再生剂、尿素、三聚氰胺、甲醛和蒸馏水的质量比为(850～900):313:48:648:6000。

12、优选地，步骤(3)所述水浴加热条件为：水浴温度以2.5℃/min的速率从室温升高至50.1℃-54.1℃；所述搅拌速率为600r/min，搅拌时间为30min。

13、优选地，步骤(4)所述ph值为5.45-5.58。

14、优选地，步骤(4)所述甲醛水溶液的浓度为38％。

15、优选地，步骤(4)所述升温速率为2.5℃/min，所述反应温度为52.6℃。

16、有益技术效果：

17、(1)本发明基于界面聚合法制备微裂缝自修复剂，使其粒径达57.45-115.74μm，相比现有的路用微裂缝自修复剂粒径，小则50μm，大则2mm，很大程度上缩小了微裂缝自修复剂的粒径，降低了路用微裂缝自修复剂的加入对沥青路面的路用性能的影响。

18、(2)本发明制备所需芯材复配再生剂中原材料低品质植物油环保性较好，价格低廉，石油基再生剂乙基四氢化萘溶解、分散性强，修复效果好，复配的混合修复剂在环保经济的同时具有较高的修复效果。

19、(3)本发明制备的微裂缝自修复剂，环保经济，拥有良好的分散性、包裹效果以及力学强度和热稳定性，延缓了外界的环境对微裂缝自修复剂芯材的损伤，且制备的微裂缝自修复剂芯材含量高达83％以上，可高效实现沥青路面微裂缝优良自愈效果。

技术特征：

1.一种沥青路面微裂缝自修复剂，其特征在于，以三聚氰胺-尿素-甲醛水溶液所形成的交联固化材料为壁材，以复配再生剂为芯材，芯材占所述微裂缝自修复剂总质量的83.33wt％-85.84wt％；所述复配再生剂为低品质植物油与石油基再生剂进行复配；所述壳体粒径为57.45-115.74μm。

2.根据权利要求1所述的沥青路面微裂缝自修复剂，其特征在于，所述低品质植物油与石油基再生剂的质量比为(1:1.75)～(1:2.45)。

3.根据权利要求1或2所述的沥青路面微裂缝自修复剂，其特征在于，所述石油基再生剂为乙基四氢化萘。

4.权利要求1-3任一项所述沥青路面微裂缝自修复剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述乳化剂为十二烷基硫酸钠；所述乳化剂溶液浓度为1.60-1.70％。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述复配再生剂、尿素、三聚氰胺、甲醛和蒸馏水的质量比为(850～900):313:48:648:6000。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述水浴加热条件为：水浴温度以2.5℃/min的速率从室温升高至50.1℃-54.1℃；所述搅拌速率为600r/min，搅拌时间为30min。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述ph值为5.45-5.58。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述甲醛水溶液的浓度为38％。

10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述升温速率为2.5℃/min，所述反应温度为52.6℃。

技术总结
本发明提供了一种沥青路面微裂缝自修复剂及其制备方法，属于沥青路面修复材料技术领域。本发明的沥青路面微裂缝自修复剂，以三聚氰胺‑尿素‑甲醛所形成的交联固化材料为壁材，以复配再生剂为芯材，芯材占所述微裂缝自修复剂总质量的83.33wt％‑85.84wt％；所述复配再生剂为低品质植物油与石油基再生剂进行复配；所述壳体粒径为57.45‑115.74μm。本发明的自修复剂芯材含量高达83％以上，实现了微裂缝的高效修复，达到节约资源、预防性养护、减少后期路用维修投入的多重目的，具有显著的经济与社会环境效益。

技术研发人员：纪小平,张雪君,李加,王朝辉,邓宏亮,宋厚甫,田浩辰,徐雯,胡浩辰,周浩宇
受保护的技术使用者：长安大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16