本發(fā)明涉及道路路面防凍除冰技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于瀝青路面的抗凍液及其制備方法。

背景技術(shù)：

交通運(yùn)輸是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的動(dòng)脈，對(duì)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著不可估量的作用，然而冬季降雪結(jié)冰嚴(yán)重的影響了道路的運(yùn)輸效率以及交通安全，有時(shí)甚至?xí)?dǎo)致封閉交通。

傳統(tǒng)清除瀝青路面積雪的方法主要是采用人工、機(jī)械鏟除或撒布融雪鹽等被動(dòng)除冰技術(shù)，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大、使用效果滯后，而且融雪鹽也對(duì)道路結(jié)構(gòu)、植被和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。主動(dòng)的除冰雪技術(shù)一般是在瀝青混拌料中添加防凍除冰材料，但是由于這種材料永久性的存在于路面，在氣溫較高時(shí)，容易快速揮發(fā)失效，從而導(dǎo)致瀝青路面的抗凍功能減弱，作用時(shí)間變短。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種用于瀝青路面的抗凍液及其制備方法，解決了現(xiàn)有被動(dòng)的除冰雪技術(shù)中瀝青路面的抗凍材料對(duì)道路以及生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重的問(wèn)題，以及主動(dòng)的除冰雪技術(shù)中，瀝青路面的抗凍材料容易高溫失效，持效期短的問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

設(shè)計(jì)一種用于瀝青路面的抗凍液，由以下重量份的原料制成：甲酸鉀10～20份、氯化鈉5～10份、乙二醇5～10份、磷酸氫二鉀1～3份、交聯(lián)羧甲基纖維素鈉1～2份、木質(zhì)素磺酸鈉0.1～0.5份、EDTA二鈉0.1～0.5份、丙烯酸聚合物0.02～0.05份、氫氧化鉀0.1～0.5份、聚二甲基硅氧烷0.1～0.2份、水60～80份。

在上述技術(shù)方案中，鹽氯化鈉作為無(wú)機(jī)融雪劑，對(duì)瀝青道路具備一定的抗凍防冰保護(hù)能力，但是它對(duì)大型公共基礎(chǔ)設(shè)施具有一定的腐蝕作用，還容易造成生態(tài)環(huán)境的破壞，這里氯化鈉的用量較少；同時(shí)，添加了作為緩蝕劑的磷酸氫二鉀來(lái)降低減緩這種破壞作用，并且磷酸氫二鉀中含有植物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)元素磷和鉀，在抗凍液隨雨水或融雪流到道路兩邊使，還會(huì)為路邊的綠化植物提供養(yǎng)分。

甲酸鉀是一種有機(jī)融雪劑，對(duì)瀝青道路基本沒(méi)有腐蝕損害，但其冰點(diǎn)較高，不易在氣溫偏低地區(qū)使用；而添加乙二醇作為防凍劑，一方面可以可氯化鈉和甲酸鈉協(xié)同作用，起到更好的抗凍效果，另一方面其作為一種有機(jī)的具備一定黏度的液體，與氯化鈉和甲酸鈉混合在一起，可以起到緩釋的作用。添加少量的丙烯酸聚合物可以增加粘性，使各有效成分緩慢釋放，進(jìn)一步增加了抗凍液的緩釋性；在配方中添加氫氧化鉀來(lái)中和丙烯酸聚合物的酸性，并添加了EDTA二鈉來(lái)降低黏度，使其黏度保持在一個(gè)合適的范圍內(nèi)。

交聯(lián)羧甲基纖維素鈉具有一定的保水性和緩釋性，能夠使產(chǎn)品中有效成分緩慢釋放，長(zhǎng)久的發(fā)生功效；木質(zhì)素磺酸鈉是一種陰離子表面活性劑，能夠使配方中的無(wú)機(jī)物和有機(jī)物均勻的混合在一起；聚二甲基硅氧烷是一種消泡劑，能夠降低產(chǎn)品表面張力，使其在使用時(shí)更容易滲透進(jìn)入瀝青內(nèi)，長(zhǎng)久的發(fā)生功效。

優(yōu)選的，由以下重量份的原料制成：甲酸鉀10份、氯化鈉5份、乙二醇10份、磷酸氫二鉀1份、交聯(lián)羧甲基纖維素鈉2份、木質(zhì)素磺酸鈉0.5份、EDTA二鈉0.1份、丙烯酸聚合物0.02份、氫氧化鉀0.2份、聚二甲基硅氧烷0.2份、水60份。

優(yōu)選的，由以下重量份的原料制成：甲酸鉀20份、氯化鈉8份、乙二醇5份、磷酸氫二鉀2份、交聯(lián)羧甲基纖維素鈉1份、木質(zhì)素磺酸鈉0.3份、EDTA二鈉0.3份、丙烯酸聚合物0.05份、氫氧化鉀0.5份、聚二甲基硅氧烷0.15份、水80份。

優(yōu)選的，由以下重量份的原料制成：甲酸鉀15份、氯化鈉10份、乙二醇8份、磷酸氫二鉀3份、交聯(lián)羧甲基纖維素鈉2份、木質(zhì)素磺酸鈉0.1份、EDTA二鈉0.5份、丙烯酸聚合物0.03份、氫氧化鉀0.3份、聚二甲基硅氧烷0.1份、水70份。

本發(fā)明還涉及上述用于瀝青路面的抗凍液的制備方法，包括下列步驟：

（1）按以下重量份稱取各原料：甲酸鉀10～20份、氯化鈉5～10份、乙二醇5～10份、磷酸氫二鉀1～3份、交聯(lián)羧甲基纖維素鈉1～2份、木質(zhì)素磺酸鈉0.1～0.5份、EDTA二鈉0.1～0.5份、丙烯酸聚合物0.02～0.05份、氫氧化鉀0.1～0.5份、聚二甲基硅氧烷0.1～0.2份、水60～80份；

（2）將所述丙烯酸聚合物浸泡在步驟（1）中稱取的水中，靜置1～2h，然后以1000r/min的速度攪拌30～60min，得到膠液；

（3）在500r/min的攪拌速度下，向步驟（2）所得的膠液中加入所述乙二醇，攪拌10～30min后再加入所述氫氧化鉀，待氫氧化鉀完全溶解后再加入EDTA二鈉，待EDTA二鈉完全溶解后再攪拌10～30min，得到醇、水混合液；

（4）在100r/min的攪拌速度下，向步驟（3）所得的醇、水混合液中加入所述甲酸鉀和氯化鈉，待甲酸鉀、氯化鈉完全溶解后再攪拌10～30min，得到醇、鹽混合液；

（5）向步驟（4）所得的醇、鹽混合液中加入磷酸氫二鉀、交聯(lián)羧甲基纖維素鈉、木質(zhì)素磺酸鈉和聚二甲基硅氧烷，再以100r/min的速度攪拌30～60min，即得到所述用于瀝青路面的抗凍液。

本發(fā)明的有益效果在于：

1.本發(fā)明用于瀝青路面的抗凍液，采用無(wú)機(jī)冰點(diǎn)降低劑和有機(jī)冰點(diǎn)降低劑相結(jié)合來(lái)抗凍防冰，抗凍防冰效果優(yōu)于單純的有機(jī)抗凍劑，而且相對(duì)于無(wú)機(jī)抗凍劑來(lái)說(shuō)，對(duì)瀝青道路的損害小，對(duì)環(huán)境的危害也小。

2.本發(fā)明用于瀝青路面的抗凍液的冰點(diǎn)小于-30℃，能夠很好的對(duì)瀝青路面進(jìn)行防凍保護(hù)，且所用的材料中大部分是可以被微生物降解的有機(jī)材料，無(wú)機(jī)鹽的含量低，對(duì)瀝青道路以及環(huán)境的帶來(lái)的危害較小。

3.本發(fā)明用于瀝青路面的抗凍液只需要在氣溫降低、路面容易結(jié)冰的時(shí)候噴灑，避免了高溫失效的風(fēng)險(xiǎn)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中在瀝青混拌料中添加防凍除冰材料容易在高溫條件下失效的問(wèn)題，并且由于添加了乙二醇、丙烯酸聚合物以及交聯(lián)羧甲基纖維素鈉，能夠使產(chǎn)品中的有效成分緩慢釋放，效用持久。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但以下實(shí)施例只是用來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，并不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。在以下實(shí)施例中所涉及的儀器設(shè)備如無(wú)特別說(shuō)明，均為常規(guī)儀器設(shè)備；所涉及的工業(yè)原料如無(wú)特別說(shuō)明，均為市售常規(guī)工業(yè)原料。

實(shí)施例1：一種用于瀝青路面的抗凍液，由以下重量份的原料制成：甲酸鉀10份、氯化鈉5份、乙二醇10份、磷酸氫二鉀1份、交聯(lián)羧甲基纖維素鈉2份、木質(zhì)素磺酸鈉0.5份、EDTA二鈉0.1份、丙烯酸聚合物0.02份、氫氧化鉀0.2份、聚二甲基硅氧烷0.2份、水60份。

其制備方法包括下列步驟：

（1）按以下重量份稱取各原料：甲酸鉀10份、氯化鈉5份、乙二醇10份、磷酸氫二鉀1份、交聯(lián)羧甲基纖維素鈉2份、木質(zhì)素磺酸鈉0.5份、EDTA二鈉0.1份、丙烯酸聚合物0.02份、氫氧化鉀0.2份、聚二甲基硅氧烷0.2份、水60份。

（2）將所述丙烯酸聚合物浸泡在步驟（1）中稱取的水中，靜置1h，然后以1000r/min的速度攪拌30min，得到膠液。

（3）在500r/min的攪拌速度下，向步驟（2）所得的膠液中加入所述乙二醇，攪拌10min后再加入所述氫氧化鉀，待氫氧化鉀完全溶解后再加入EDTA二鈉，待EDTA二鈉完全溶解后再攪拌30min，得到醇、水混合液。

（4）在100r/min的攪拌速度下，向步驟（3）所得的醇、水混合液中加入所述甲酸鉀和氯化鈉，待甲酸鉀、氯化鈉完全溶解后再攪拌30min，得到醇、鹽混合液。

（5）向步驟（4）所得的醇、鹽混合液中加入磷酸氫二鉀、交聯(lián)羧甲基纖維素鈉、木質(zhì)素磺酸鈉和聚二甲基硅氧烷，再以100r/min的速度攪拌30min，即得到所述用于瀝青路面的抗凍液。

實(shí)施例2：一種用于瀝青路面的抗凍液，由以下重量份數(shù)的原料制成：甲酸鉀20份、氯化鈉8份、乙二醇5份、磷酸氫二鉀2份、交聯(lián)羧甲基纖維素鈉1份、木質(zhì)素磺酸鈉0.3份、EDTA二鈉0.3份、丙烯酸聚合物0.05份、氫氧化鉀0.5份、聚二甲基硅氧烷0.15份、水80份。

其制備方法包括下列步驟：

（1）按以下重量份稱取各原料：甲酸鉀20份、氯化鈉8份、乙二醇5份、磷酸氫二鉀2份、交聯(lián)羧甲基纖維素鈉1份、木質(zhì)素磺酸鈉0.3份、EDTA二鈉0.3份、丙烯酸聚合物0.05份、氫氧化鉀0.5份、聚二甲基硅氧烷0.15份、水80份。

（2）將所述丙烯酸聚合物浸泡在步驟（1）中稱取的水中，靜置2h，然后以1000r/min的速度攪拌60min，得到膠液。

（3）在500r/min的攪拌速度下，向步驟（2）所得的膠液中加入所述乙二醇，攪拌30min后再加入所述氫氧化鉀，待氫氧化鉀完全溶解后再加入EDTA二鈉，待EDTA二鈉完全溶解后再攪拌20min，得到醇、水混合液。

（4）在100r/min的攪拌速度下，向步驟（3）所得的醇、水混合液中加入所述甲酸鉀和氯化鈉，待甲酸鉀、氯化鈉完全溶解后再攪拌20min，得到醇、鹽混合液。

（5）向步驟（4）所得的醇、鹽混合液中加入磷酸氫二鉀、交聯(lián)羧甲基纖維素鈉、木質(zhì)素磺酸鈉和聚二甲基硅氧烷，再以100r/min的速度攪拌40min，即得到所述用于瀝青路面的抗凍液。

實(shí)施例3：一種用于瀝青路面的抗凍液，由以下重量份的原料制成：甲酸鉀15份、氯化鈉10份、乙二醇8份、磷酸氫二鉀3份、交聯(lián)羧甲基纖維素鈉2份、木質(zhì)素磺酸鈉0.1份、EDTA二鈉0.5份、丙烯酸聚合物0.03份、氫氧化鉀0.3份、聚二甲基硅氧烷0.1份、水70份。

其制備方法包括下列步驟：

（1）按以下重量份稱取各原料：甲酸鉀15份、氯化鈉10份、乙二醇8份、磷酸氫二鉀3份、交聯(lián)羧甲基纖維素鈉2份、木質(zhì)素磺酸鈉0.1份、EDTA二鈉0.5份、丙烯酸聚合物0.03份、氫氧化鉀0.3份、聚二甲基硅氧烷0.1份、水70份。

（2）將所述丙烯酸聚合物浸泡在步驟（1）中稱取的水中，靜置1.5h，然后以1000r/min的速度攪拌50min，得到膠液.

（3）在500r/min的攪拌速度下，向步驟（2）所得的膠液中加入所述乙二醇，攪拌20min后再加入所述氫氧化鉀，待氫氧化鉀完全溶解后再加入EDTA二鈉，待EDTA二鈉完全溶解后再攪拌10min，得到醇、水混合液。

（4）在100r/min的攪拌速度下，向步驟（3）所得的醇、水混合液中加入所述甲酸鉀和氯化鈉，待甲酸鉀、氯化鈉完全溶解后再攪拌10min，得到醇、鹽混合液；

（5）向步驟（4）所得的醇、鹽混合液中加入磷酸氫二鉀、交聯(lián)羧甲基纖維素鈉、木質(zhì)素磺酸鈉和聚二甲基硅氧烷，再以100r/min的速度攪拌60min，即得到所述用于瀝青路面的抗凍液。

實(shí)施例1-3制備出的用于瀝青路面的抗凍液，對(duì)瀝青路面均有較好的抗凍效果，檢測(cè)實(shí)施例1-3制備出的用于瀝青路面的抗凍液的各項(xiàng)性能參數(shù)，結(jié)果如下表1所示，噴灑抗凍液前后的瀝青混合料的抗凍性能測(cè)試結(jié)果如下表2所示。

從表1可以看出，本實(shí)施例1-3制備出的用于瀝青路面的抗凍液的冰點(diǎn)低于-30℃，適用于大部分地區(qū)冬季的瀝青路面防凍；黏度在450mpa.s左右，噴灑在瀝青路面上的時(shí)候，一方面不會(huì)因?yàn)轲ざ冗^(guò)大導(dǎo)致路面摩擦力變小而導(dǎo)致交通事故，另一方面減緩了抗凍液的流動(dòng)性，使其能夠緩慢滲透進(jìn)瀝青路面本身帶有的孔隙中，形成保護(hù)層；pH值維持在中性，不會(huì)對(duì)瀝青路面和周?chē)h(huán)境造成破壞；表面張力較小，在30mN/m左右，能夠促進(jìn)抗凍液滲透進(jìn)瀝青路面表層。

從表2可以看出，噴灑抗凍液后瀝青混合料的低溫彎曲破壞應(yīng)變遠(yuǎn)大于未噴灑抗凍液瀝青混合料的低溫彎曲破壞應(yīng)變，且滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTGF40-2004的要求，噴灑抗凍液后瀝青混合料的抗凍性能有了很大程度的提高。

在實(shí)際使用中，可以根據(jù)實(shí)際需要用水稀釋10～100倍后，再采用噴灑車(chē)對(duì)瀝青路面進(jìn)行噴灑，以防止瀝青路面結(jié)冰，其具體的工作原理如下：

在氣溫低于0℃的時(shí)候，往瀝青路面噴灑本發(fā)明抗凍液，由于本發(fā)明抗凍液中添加了少量的丙烯酸聚合物，因此具有一定的黏度，流動(dòng)性差，再加上瀝青本身具有的大量孔隙，因此其不會(huì)在瀝青道路上匯集、漫流，而是隨著孔隙慢慢滲透到瀝青路面表層的一定深度內(nèi)，形成一個(gè)保護(hù)層，當(dāng)下雪時(shí)，路面冰雪與保護(hù)層相接觸，保護(hù)層中的無(wú)機(jī)和有機(jī)的冰點(diǎn)降低劑與冰雪接觸，將其迅速融化成雪水，并且滲透到瀝青路面深層中的冰點(diǎn)降低劑也會(huì)隨時(shí)濃度差的變化逐漸向上移動(dòng)，釋放到雪水中，隨著雪水中冰點(diǎn)降低機(jī)濃度增加，水的液相蒸氣壓下降，而冰的固態(tài)蒸氣壓不變，為了達(dá)到冰水混合物固液蒸氣壓平衡的狀態(tài)，越來(lái)越多的冰便開(kāi)始融化，從而可以防止和延緩冬季瀝青路面結(jié)冰的現(xiàn)象。當(dāng)降雪過(guò)大，噴灑的抗凍液不足以將路面冰雪全部融化時(shí)，可以直接往冰雪上噴灑抗凍液來(lái)除冰雪。

本發(fā)明用于瀝青路面的抗凍液中，添加無(wú)機(jī)鹽氯化鈉作為融雪劑，對(duì)瀝青道路具備一定的抗凍防冰保護(hù)能力，并且原料易得、價(jià)格低廉，但是它對(duì)大型公共基礎(chǔ)設(shè)施的腐蝕和生態(tài)環(huán)境的破壞很?chē)?yán)重，所以本發(fā)明中氯化鈉的用量較少。同時(shí)，添加有緩蝕劑磷酸氫二鉀來(lái)降低減緩這種破壞作用，并且磷酸氫二鉀含有植物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)元素磷和鉀，在抗凍液被雨水或融雪沖走，進(jìn)入道路兩邊時(shí)，不會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞，而且會(huì)成為路邊綠化植物的肥料。甲酸鉀是一種有機(jī)融雪劑，對(duì)瀝青道路基本沒(méi)有腐蝕損害，但由于其冰點(diǎn)較高，不易在氣溫偏低地區(qū)使用，極大地限制了其應(yīng)用范圍和地域；而本發(fā)明添加乙二醇作為防凍劑，一方面可以和氯化鈉和甲酸鈉協(xié)同作用，起到更好的抗凍效果，另一方面其作為一種有機(jī)的具備一定黏度的液體，在體系中和氯化鈉和甲酸鈉混合在一起，起到緩釋的作用。為了加強(qiáng)這種緩釋性，本發(fā)明還添加了少量的丙烯酸聚合物來(lái)增加粘性，使各有效成分緩慢釋放。但丙烯酸聚合物的水溶液為酸性，因此為了使最終制備出的產(chǎn)品pH值維持中性，在配方中添加了氫氧化鉀來(lái)中和丙烯酸聚合物，但是丙烯酸聚合物的水溶液和氫氧化鉀反應(yīng)后體系的黏度會(huì)驟然增大，而產(chǎn)品黏度過(guò)大，噴灑在瀝青路面時(shí)則會(huì)減小瀝青道路的摩擦力，容易導(dǎo)致事故發(fā)生，所以本發(fā)明中添加了EDTA二鈉來(lái)降低黏度，使其黏度保持在一個(gè)合適的范圍內(nèi)。交聯(lián)羧甲基纖維素鈉具有一定的保水性和緩釋性，能夠使產(chǎn)品中有效成分緩慢釋放，長(zhǎng)久的發(fā)生功效；木質(zhì)素磺酸鈉是一種陰離子表面活性劑，能夠使配方中的無(wú)機(jī)物和有機(jī)物均勻的混合在一起；聚二甲基硅氧烷是一種消泡劑，能夠降低產(chǎn)品表面張力，使其在使用時(shí)更容易滲透進(jìn)入瀝青內(nèi)，長(zhǎng)久的發(fā)生功效。

本發(fā)明的用于瀝青路面的抗凍液將無(wú)機(jī)冰點(diǎn)降低劑和有機(jī)冰點(diǎn)降低劑結(jié)合起來(lái)防凍除冰，不僅具有很好的抗凍除冰效果，而且既克服了無(wú)機(jī)冰點(diǎn)降低劑對(duì)路面腐蝕，對(duì)環(huán)境污染的缺點(diǎn)，又克服了有機(jī)冰點(diǎn)結(jié)合劑價(jià)格昂貴的缺點(diǎn)。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。