缓释剂对抗凝冰改性剂缓释性能的影响

屈莲花

（乌海市公路工程质量监督站，内蒙古 乌海 016000）

1 引言

为保持冬季积雪结冰路面附着系数[1]，有必要通过各种措施及时对路面冰雪进行清除，以保障道路行车安全与畅通[2]。目前国内外主要的道路除冰雪方法主要可分为被动式和主动式两大类[3,4]。随着研究的深入，发现了被动式氯盐类融雪剂的多种弊端，学者们开始尝试探索新的路面除冰雪方法[5]，其中主动除冰雪路面发展尤为迅速，而且对橡胶颗粒自应力弹性路面和蓄盐路面（沥青混合料中添加抗凝冰改性剂）等环境友好型的路面材料研究更盛[6,7]。例如由瑞士生产的V-260型抗凝冰改性剂[8]、日本研究成功的MFL（Mafilon）凝冰改性剂等[9]，以及国内以哈尔滨工业大学、长安大学、重庆交通大学等高校进行的各种抗凝冰沥青路面的研究。发现抗凝剂可以在车辆荷载作用下从沥青混合料的毛细空隙中释放出来，达到降低路面冰点的作用[10]。同时也发现，抗凝冰改性剂除了要保证不降低沥青混合料既有路用性能，另一个需要突破的关键性技术问题就是长效性，即如何保证掺加到沥青混合料中的抗凝冰改性剂在具备冬季融雪化冰性能、夏季不流失的功能[11]。目前国内同类产品缓释性能差，普遍缺乏长效性。本文着重研究缓释剂对抗凝冰改性剂中盐分（氯离子）的缓释效果。通过高分子材料对普通抗凝冰改性剂进行包膜[12]进行控制盐分缓慢释放出来，使抗凝冰剂具有长效性。

2 试验及方案

2.1 主要材料

试验材料分为普通抗凝冰改性剂、缓凝剂1#（主要成分为环氧树脂）、缓凝剂2#（主要成分为酚醛树脂）、缓凝剂3#（主要成分为聚苯乙烯）。以及各类缓凝剂主要高分子材料对应的稀释剂（涉密不便交代），下文所述的稀释比例为主要成分为稀释剂。

2.2 样品制备方案

普通抗凝冰改性剂、不同环氧树脂稀释比例的缓释剂1#（4:1、3:1、2:1），不同酚醛树脂稀释比例的缓释剂2#（1:1、1:3、1:5），不同聚苯乙烯稀释比例的缓释剂3#（1:3、1:4、1:5）。经过包膜固化步骤，分别制备不同缓释剂包裹的直径为3mm左右的球形抗凝冰改性剂共9种，以及空白对照组1种，共计10种样品。假设用于包膜的缓释剂可以均匀覆盖于普通抗凝冰改性剂表面，且质量几乎一致。

2.3 测试方法

称取相同质量的10种样品，称量100ml，25℃±2℃蒸馏水，从样品投入水中开始计时，通过氯离子含量快速测定仪，在烧杯的固定位置取样测试并记录不同时刻溶液中氯离子含量，以此表征氯盐析出快慢，并以此评价抗凝冰改性剂的缓释性能。

3 试验结果与讨论

3.1 稀释比例对缓释效果的影响

按照2.2所述的方法分别制备添加了不同稀释比例的缓凝剂抗凝冰改性剂，经包衣固化后的样品，利用

3.2 所述的测试方法评价处理抗凝冰改性剂的缓释效果，同时与未经过任何处理的普通抗凝冰改性剂的缓释效果进行比较，所得试验结果如图1～图3。

由图1～3图可知，缓凝剂的加入使得抗凝冰改性剂缓释效果得到明显改善，明显的延长了氯化物的析出。而且发现抗凝冰改性剂中盐分的释放可分为三个阶段。

图1 缓凝剂1#稀释比例对缓释效果影响

图2 缓凝剂2#稀释比例对缓释效果影响

图3 缓凝剂3#稀释比例对缓释效果影响

第一阶段诱发扩散阶段，该阶段盐分析出速率最大并且析出速率急剧下降；

第二阶段稳定释放阶段，该阶段下盐分析出速率稳平缓下降；

第三阶段为衰减阶段，该阶段下盐分释放逐渐减小，盐分析出速率降到最低保持平稳。在25±2℃条件下，普通抗凝冰改性剂中的盐分析出只经历了第一阶段，缺乏必要的长久性能，缓释剂的使用非常必要。

由图1可知，1#缓凝剂稀释比例为4:1时缓释效果最佳，该条件下，盐分析出基本保持在第二阶段稳定释放阶段，这样可以很好的保证掺加到沥青混合料中的抗凝冰改性剂在冬季具备融雪化冰且夏季不会随着雨水快速流失的功能。

由图2可知，2#缓释剂稀释比例为1:1时，缓释效果最差，稀释比例为1:3和1:5时缓释效果相当，缓释剂的添加只是延缓了盐分的析出，并没有客观延长盐分的时间，作为缓释剂并不是很好的选择。

由图3可知，3#缓释剂稀释比例为1:5时，缓释效果最好且效果与1#缓释剂效果相当。

3.3 缓释剂类型对缓释效果影响

将环氧树脂、酚醛树脂、聚苯乙烯在最佳稀释比例条件下生产的缓释抗凝冰改性剂与普通抗凝冰改性剂的盐化物进行比较分析，结果见图4。

图4 不同类型缓凝剂比例对缓释效果影响

由图4可知，2#缓释剂（酚醛树脂）的缓释效果最差，1#缓释剂（环氧树脂）前中期缓释效果较2#缓释剂（聚苯乙烯）缓释效果好，中后期2#缓释剂缓释效果要优于1#缓释剂。但是从实际应用角度分析，在生产抗凝冰沥青混合料过程中，抗凝冰改性剂会替代部分矿粉或集料直接参与沥青混合料的加热拌合，2#缓释剂在高温（150℃～180℃）条件下极易融化进而导致包裹在其中的盐分流失，其中有效得到缓释效果的盐分较少，导致抗凝冰混合料实际使用时效降低。

再者，随着路面使用年限的增加，在自然环境和行车荷载作用下沥青混合料微孔隙降低，使得沥青混合料本身自带缓释效果，为保证有效的抗凝冰效果，要求中后期缓释剂的缓释效果有下降趋势，这样更有利于抗凝冰改性剂的使用。

4 结语

本文利用土木工程中常用的氯离子测定仪，设计并测试了抗凝冰改性剂盐分析出规律，并对不同类型缓释剂在不同稀释比例条件下的缓释性能进行了分析，等到如下结论：

①用稀释后的高分子材料（环氧树脂、聚苯乙烯、酚醛树脂等）作为包衣材料制作的缓释型抗凝冰改性剂，可以有效控制其中盐分析出速率，为提高抗凝冰改性剂的长效性研究提供了一种手段。

②各类缓释剂在缓释效果最佳时，环氧树脂类缓释剂的最佳稀释比例为4:1，酚醛树脂类缓释剂最佳稀释比例为1:5，聚苯乙烯类缓释剂的最佳稀释比例为1:5。且不同类型汇总酚醛树脂类缓释效果最差。

③综合比较3种类型包膜材料样品的缓释效果，同时结合实际应用分析对比得出，采用环氧树脂且稀释比例为4:1时作为包膜材料盐制备的抗凝冰剂缓释效果最好。