CN104861928A - 一种温敏释盐材料及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种温敏释盐材料及其制备方法与应用，所涉及的温敏释盐材料是以N-异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸丁酯、硅烷与盐化物为原料制得，所述的盐化物为氯化钠或氯化钙。所涉及的制备方法括：制备N-异丙基丙烯酰胺与甲基丙烯酸丁酯共聚物；在催化剂作用下，硅烷在含水的溶剂中被加热水解，得到水解物，所述硅烷为正硅酸乙酯或者正硅酸甲酯，所述催化剂为盐酸或者硫酸，所述溶剂为乙醇、甲醇或乙醇与甲醇的混合物；将共聚物与水解物混合，并向混合物中加入盐化物，混合均匀后干燥制得温敏释盐材料。本发明的温敏释盐材料加入道路沥青混合料中，具有明显的温敏缓释特性，且制备工艺简单。

Description

一种温敏释盐材料及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及释盐材料，具体涉及一种温敏释盐材料及其制备方法。

背景技术

传统的融雪剂材料没有缓释功能，加入道路材料中，雨季过后就被释放完结，到了冬季失去融雪功能。

实现道路材料释盐速率的控制一直是道路建筑材料领域涉及的课题，常用的办法是在可溶解盐化物表面包覆有机缓释材料用于控制溶解速率。或者将盐化物溶解载入多孔材料，然后用有机憎水材料进行改性，经过多个步骤，最后获得具有一定缓释性能的释盐材料。

现有道路用释盐材料无论欧洲V260，还是日本MFL产品，都不具备温敏特性，用于道路材料中，夏天雨水季节流失严重。

智能高分子在药物缓释载体领域有着广泛的研究，但是，将智能高分子材料用于道路领域缓释融雪盐，存在成本高昂，工艺复杂等现实问题。

其次，药物缓释等材料中缓释剂量小，浓度低，溶胀时间很长，而道路领域要求盐化物释放量大，浓度高，下雪后释放速度快等，现有智能高分子温敏材料不能满足要求。

另外，药物温敏缓释开关温度都是接近人体体温，30℃左右，而道路释盐则希望释盐开关温度在0℃或者零度以下，且要具有低温释放，高温关闭的功能，这在材料体系考虑时具有明显的应用特点。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷或不足，本发明提供了一种温敏释盐材料。

本发明提供的温敏释盐材料是以N-异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸丁酯、硅烷与盐化物为原料制得，所述硅烷为正硅酸乙酯或者正硅酸甲酯，所述的盐化物为氯化钠或氯化钙。

可选的，所述盐化物的粒度小于75微米。

可选的，N-异丙基丙烯酰胺与甲基丙烯酸丁酯的质量比为1:0.1-0.3，N-异丙基丙烯酰胺与甲基丙烯酸丁酯质量和与硅烷质量比为1:1-0.3，N-异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸丁酯和硅烷的总质量与盐化物的质量比为1:4-29。

本发明的温敏释盐材料的制备方法括：

(1)制备N-异丙基丙烯酰胺与甲基丙烯酸丁酯聚合物；

(2)在催化剂作用下，硅烷在含水的溶剂中被加热水解，得到水解物，所述硅烷为正硅酸乙酯或者正硅酸甲酯，所述催化剂为盐酸或者硫酸，所述溶剂为乙醇、甲醇或乙醇与甲醇的混合物；

(3)将步骤(1)所得聚合物与步骤(2)所得水解物混合，并向混合物中加入盐化物，混合均匀后干燥制得温敏释盐材料。

可选的，步骤(1)包括：N-异丙基丙烯酰胺溶入叔丁醇或者丙酮溶剂，并加入偶氮二异丁腈和甲基丙烯酸丁酯，混合均匀后，无氧条件下加热聚合，获得聚合物。

可选的，步骤(1)加热聚合温度为60-70℃，共聚时间为8-24小时，N-异丙基丙烯酰胺和甲基丙烯酸丁酯总质量与叔丁醇质量比为1:5-10，N-异丙基丙烯酰胺和甲基丙烯酸丁酯总质量与偶氮二异丁腈的质量比为1：0.003-0.005。

可选的，步骤(2)中加热水解时升温速率为5-10℃/min，水解温度为60℃，水解时间为30min，干燥温度为120℃，干燥时间为30min。

可选的，步骤(2)中硅烷与水的摩尔比为1：1-3.5；硅烷与溶剂摩尔比为1：5-20；硅烷与催化剂的摩尔比为1：0.05-0.1。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的温敏释盐材料加入道路沥青混合料中，具有明显的温敏缓释特性，且制备工艺简单，用少量的温敏高分子杂化材料包覆无机盐颗粒，材料成本低，具有应用价值；

本发明的特点是，通过改变共聚物单体的比例来调整温敏开关温度，通过共聚物在盐化物颗粒表面的包覆厚度来控制释放速度，而且合成工艺简单。

具体实施方式

本发明的温敏释盐材料涉及道路材料，应用于融雪抑冰领域。

以下是发明人提供的具体实施例，以对本发明的技术方案作进一步解释说明。

实施例1：

称量4克N-异丙基丙烯酰胺，0.4克甲基丙烯酸丁酯单体，室温下依次溶于25毫升叔丁醇溶剂中，加入0.02克偶氮二异丁腈，通氮气驱氧，搅拌均匀后，升温到70℃下聚合20小时，获得共聚物溶液。

称量正硅酸乙酯4克，溶入无水乙醇18毫升，加水0.5克(0.028)，15wt％浓度的盐酸0.5毫升。按照10℃/Min的速度加热到60℃水解半小时后加入上述共聚物溶液，搅拌均匀后，加入50克氯化钠粉体，在100℃下真空蒸发干燥，干燥获得产物。

取10克研细产品均匀分散到盛有20克150℃的70#沥青液体容器中，冷却后，加入150毫升去离子水中分别在0℃和30℃下测量电导率(电导率数据折算成相同温度下，进行比较)见表1。

表1

从表1测试结果可以看出，低温下材料释盐量明显高于高温下释放量，实现了温敏释盐的目的。

实施例2：

称量4克N-异丙基丙烯酰胺，0.6克甲基丙烯酸丁酯单体，室温下依次溶于25毫升叔丁醇溶剂中，加入0.02克偶氮二异丁腈，通氮气驱氧，搅拌均匀后，升温到65℃下聚合24小时，获得共聚物溶液。

称量正硅酸甲酯3克，溶入无水乙醇15毫升，加水1克，15wt％浓度的盐酸0.3毫升。按照10℃/Min的速度加热到60℃水解半小时后加入上述共聚物溶液，搅拌均匀后，加入40克氯化钠粉体，在100℃下真空蒸发干燥，干燥获得产物。

取10克研细产品均匀分散到盛有20克150℃的70#沥青液体容器中，冷却后，加入150毫升去离子水中分别在0℃和30℃下测量电导率(电导率数据折算成相同温度下，进行比较)见表2。

表2

实施例3：

称量4克N-异丙基丙烯酰胺，1克甲基丙烯酸丁酯单体，室温下依次溶于50毫升叔丁醇溶剂中，加入0.02克偶氮二异丁腈，通氮气驱氧，搅拌均匀后，升温到70℃下聚合20小时获得共聚物溶液。

称量正硅酸甲酯4克，溶入无水乙醇20毫升，加水0.5克，15wt％浓度的盐酸0.5毫升。按照10℃/Min的速度加热到60℃水解半小时后加入上述共聚物溶液，搅拌均匀后，加入45克氯化钙粉体，在90℃下真空蒸发干燥，干燥获得产物。

取10克研细产品均匀分散到盛有20克150℃的70#沥青液体容器中，冷却后，加入150毫升去离子水中分别在0℃和30℃下测量电导率(电导率数据折算成相同温度下，进行比较)见表3。

表3

Claims (9)

1.一种温敏释盐材料，其特征在于，该温敏释盐材料是以N-异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸丁酯、硅烷与盐化物为原料制得，所述硅烷为正硅酸乙酯或者正硅酸甲酯，所述的盐化物为氯化钠或氯化钙。

2.如权利要求1所述的温敏释盐材料，其特征在于，所述盐化物的粒度小于75微米。

3.如权利要求1所述的温敏释盐材料，其特征在于，N-异丙基丙烯酰胺与甲基丙烯酸丁酯的质量比为1:0.1-0.3，N-异丙基丙烯酰胺与甲基丙烯酸丁酯质量和与硅烷质量比为1:0.3-1，N-异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸丁酯和硅烷的总质量与盐化物的质量比为1:4-29。

4.权利要求1所述温敏释盐材料的制备方法，其特征在于，制备方法包括：

(1)制备N-异丙基丙烯酰胺与甲基丙烯酸丁酯共聚物；

(2)在催化剂作用下，硅烷在含水的溶剂中被加热水解，得到水解物，所述硅烷为正硅酸乙酯或者正硅酸甲酯，所述催化剂为盐酸或者硫酸，所述溶剂为乙醇、甲醇或乙醇与甲醇的混合物；

(3)将步骤(1)所得共聚物与步骤(2)所得水解物混合，并向混合物中加入盐化物，混合均匀后干燥制得温敏释盐材料。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)包括：

N-异丙基丙烯酰胺溶入叔丁醇或者丙酮溶剂，并加入偶氮二异丁腈和甲基丙烯酸丁酯，混合均匀后，无氧条件下加热聚合，获得共聚物。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述加热聚合温度为60-70℃，共聚时间为8-24小时，N-异丙基丙烯酰胺和甲基丙烯酸丁酯总质量与叔丁醇或丙酮溶剂的质量比为1:5-10，N-异丙基丙烯酰胺和甲基丙烯酸丁酯总质量与偶氮二异丁腈的质量比为1：0.003-0.005。

7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中加热水解时升温速率为5-10℃/min，水解温度为60℃，水解时间为30min，干燥温度为120℃，干燥时间为30min。

8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中硅烷与水的摩尔比为1：1-3.5；硅烷与溶剂摩尔比为1：5-20；硅烷与催化剂的摩尔比为1：0.05-0.1。

9.权利要求1所述温敏释盐材料作为抑冰融雪剂的应用。