本發(fā)明申請(qǐng)涉及道路工程材料，具體涉及一種雙層自愈微膠囊、自愈合型瀝青混合料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、瀝青路面作為現(xiàn)代交通基礎(chǔ)設(shè)施的基石，其性能的穩(wěn)定與持久直接關(guān)系到交通運(yùn)輸?shù)男逝c安全。隨著交通流量的不斷增加和極端氣候事件的頻發(fā)，瀝青路面面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，其中，路面裂縫的產(chǎn)生尤為引人關(guān)注。這些裂縫不僅加速了路面的老化過程，減少了使用壽命，還可能成為水滲入的通道，進(jìn)一步加劇路基損壞，甚至威脅到行車安全。傳統(tǒng)的路面修復(fù)方法，如填補(bǔ)裂縫、重新鋪設(shè)等，雖能在一定程度上恢復(fù)路面功能，但往往存在施工周期長(zhǎng)、成本高、易造成交通中斷等弊端。更為關(guān)鍵的是，這些修復(fù)往往是被動(dòng)響應(yīng)式的，即在裂縫出現(xiàn)并顯著影響路面性能后才進(jìn)行干預(yù)，難以從根本上解決路面易損的問題。因此，發(fā)展自愈合瀝青路面技術(shù)，實(shí)現(xiàn)路面損傷的自動(dòng)檢測(cè)與修復(fù)，已成為近年來道路工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

2、公開于該背景技術(shù)部分的信息僅用于加深對(duì)本公開的背景技術(shù)的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于以上問題中的至少一項(xiàng)，本技術(shù)提供一種雙層自愈微膠囊、自愈合型瀝青混合料及其制備方法，旨在解決難以從根本上解決瀝青路面易損、不易修復(fù)的技術(shù)問題。

2、根據(jù)本公開的第一個(gè)方面，涉及一種雙層自愈微膠囊，其由外至內(nèi)包括熱敏殼、囊殼及填充于所述囊殼內(nèi)的愈合劑；所述囊殼由聚碳酸脂有機(jī)溶液固化形成，所述熱敏殼由聚乙烯醇溶液固化形成；以質(zhì)量百分比計(jì)，所述愈合劑由45～55%的氫化雙酚a型環(huán)氧樹脂、45～55%的季戊四醇四-3-巰基丙酸酯混合乳化而成。

3、在本公開的一些實(shí)施例中，所述聚碳酸脂有機(jī)溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70～80%?；所述聚乙烯醇溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20～30%。

4、根據(jù)本公開的第二個(gè)方面，涉及一種上述雙層自愈微膠囊的制備方法，包括如下步驟：

5、（1）將氫化雙酚a型環(huán)氧樹脂、季戊四醇四-3-巰基丙酸酯混合形成乳化液；

6、（2）將所述乳化液滴加至旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的聚碳酸酯有機(jī)溶液中，以使聚碳酸酯有機(jī)溶液包裹乳化液滴，再揮發(fā)除去有機(jī)溶劑以固化形成囊殼，得微膠囊懸浮液；

7、（3）對(duì)所得微膠囊懸浮液進(jìn)行乳化形成穩(wěn)定的乳液后，將其加入聚乙烯醇水溶液中，溫度調(diào)節(jié)至20～25℃，以使聚乙烯醇在所述囊殼外固化形成熱敏殼，得微膠囊懸浮液；

8、（4）對(duì)步驟（3）中所得微膠囊懸浮液進(jìn)行洗滌，4500～5500rpm下離心12～18min，再進(jìn)行過濾和干燥分離，得雙層自愈微膠囊。

9、根據(jù)本公開的第三個(gè)方面，涉及一種自愈合型瀝青混合料，其由下列重量份的原料制成：礦料100份，瀝青4～6份，上述雙層自愈微膠囊0.2～0.4份，形狀記憶聚合物纖維0.05～0.15份，羰基鐵粉0.02～0.04份。

10、在本公開的一些實(shí)施例中，所述自愈合型瀝青混合料由下列重量份的原料制成：礦料100份，瀝青5.0份，上述雙層自愈微膠囊0.3份，形狀記憶聚合物纖維0.1份，羰基鐵粉0.03份。

11、在本公開的一些實(shí)施例中，所述瀝青為道路石油瀝青、煤瀝青、sbs改性瀝青、pe改性瀝青或sbr改性瀝青中的至少一種。

12、在本公開的一些實(shí)施例中，所述礦料由粗集料、細(xì)集料和礦粉組成。

13、在本公開的一些實(shí)施例中，所述形狀記憶聚合物纖維為聚氨酯形狀記憶纖維。

14、根據(jù)本公開的第四個(gè)方面，涉及一種上述自愈合型瀝青混合料的制備方法，包括如下步驟：

15、（1）由上述方法制得雙層自愈微膠囊；

16、（2）羰基鐵粉改性劑制備：將羰基鐵粉置于140～160℃下干燥35～45min脫水備用；

17、（3）復(fù)合改性瀝青制備：將瀝青在170～190℃下加熱熔融，再在35～45℃下加入雙層自愈微膠囊、形狀記憶聚合物纖維和羰基鐵粉，隨后在170～190℃下攪拌55～65min，最后將其放置于145～165℃中溶脹發(fā)育25～35min即得；

18、（4）自愈合型瀝青混合料混合制備：將加熱至175℃～180℃的礦料和所述復(fù)合改性瀝青混合攪拌均勻，即得。

19、在本公開的一些實(shí)施例中，在所述步驟（3）中，復(fù)合改性瀝青制備完成后采用漸進(jìn)降溫方式進(jìn)行冷卻；攪拌方式為磁力攪拌，先在4000～5000r/min的攪拌速率下攪拌15～25min，再在5000～6000r/min的攪拌速率下攪拌35～45min。

20、本技術(shù)實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下任一技術(shù)效果：

21、1.?本技術(shù)雙層自愈微膠囊，將高效愈合劑精準(zhǔn)封裝，當(dāng)瀝青路面出現(xiàn)細(xì)微裂紋時(shí)，雙層自愈微膠囊殼體在應(yīng)力或溫度變化下破裂，自動(dòng)釋放愈合劑至損傷部位，實(shí)現(xiàn)快速且精準(zhǔn)的自我修復(fù)功能，極大地延長(zhǎng)了路面使用壽命，減少了維護(hù)成本和交通中斷時(shí)間。

22、2.?本技術(shù)采用聚碳酸酯和聚乙烯醇作為膠囊殼材料，其中，聚碳酸酯基于卓越的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性確保了膠囊殼的堅(jiān)韌耐用，能有效保護(hù)內(nèi)部愈合劑不受外界環(huán)境影響；而聚乙烯醇基于良好的生物相容性和水溶性使得膠囊殼能在適宜條件下迅速分解，及時(shí)釋放愈合劑。而氫化雙酚a型環(huán)氧樹脂與季戊四醇四-3-巰基丙酸酯共同構(gòu)成了高效的愈合劑體系，當(dāng)材料遭受損傷，如出現(xiàn)裂紋時(shí)，愈合劑被激活，季戊四醇四-3-巰基丙酸酯中的巰基與氫化雙酚a型環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基團(tuán)發(fā)生硫醇-環(huán)氧反應(yīng)，形成牢固的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，從而在裂紋區(qū)域構(gòu)建起新的分子橋梁，封閉裂紋并恢復(fù)材料的連續(xù)性和機(jī)械性能，展現(xiàn)出良好的自修復(fù)能力。

23、3.?本技術(shù)引入形狀記憶聚合物纖維為瀝青混合料帶來了獨(dú)特的形狀恢復(fù)能力。在高溫和外力作用下，這些纖維能記憶并恢復(fù)至原始形態(tài)，有效填補(bǔ)并鎖定裂紋，增強(qiáng)了混合料的整體穩(wěn)定性和抗疲勞性能。同時(shí)，纖維的分散分布有助于均勻傳遞應(yīng)力，避免局部應(yīng)力集中，提高了路面的承載能力和耐久性。

24、4.?本技術(shù)使用羰基鐵粉作為一種高效的熱能轉(zhuǎn)換介質(zhì)，能夠在電磁場(chǎng)的作用下迅速產(chǎn)生熱量，局部加熱裂縫區(qū)域，顯著加快雙層自愈微膠囊內(nèi)愈合劑的釋放速度和形狀記憶聚合物纖維的恢復(fù)過程，從而在低溫或快速修復(fù)需求下也能保證卓越的自愈合效率，實(shí)現(xiàn)了自能調(diào)控下的快速響應(yīng)修復(fù)。

25、5.?本技術(shù)集成了雙層自愈微膠囊的自愈合自能性、形狀記憶聚合物纖維的力學(xué)增強(qiáng)與結(jié)構(gòu)自適應(yīng)性，以及羰基鐵粉的快速熱響應(yīng)能力，雙層自愈微膠囊在損傷發(fā)生時(shí)，通過硫醇-環(huán)氧反應(yīng)快速形成穩(wěn)定的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，有效地封閉裂紋并恢復(fù)材料的結(jié)構(gòu)完整性。與此同時(shí)，形狀記憶聚合物纖維在材料受損后，借助其獨(dú)特的逆轉(zhuǎn)變形能力，協(xié)助愈合劑更好地分布于裂紋區(qū)域，促進(jìn)愈合過程中的物理填充與化學(xué)鍵合。而羰基鐵粉的加入，除了增強(qiáng)材料的電磁響應(yīng)性，還可能通過局部加熱效應(yīng)促進(jìn)愈合劑的流動(dòng)和擴(kuò)散，加速愈合反應(yīng)的進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)更為高效和全面的自修復(fù)效果。在三者共同作用下，顯著提升了瀝青路面的抗裂性、耐久性、自愈合效率和環(huán)境適應(yīng)性。這種多維度的性能提升，為構(gòu)建更加自能、綠色、長(zhǎng)壽命的交通基礎(chǔ)設(shè)施提供了先進(jìn)的材料解決方案。