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环保振动型反光道路标线涂料的制备

文章出处:河南豫商 人气:发表时间:2018-04-23 09:00

道路标线在交通安全方面起着非常重要的作用,是公路设施中的重要组成部分。我国近十年来的公路建设,特别是高速公路建设的快速发展,使道路标线材料得到了广泛的应用,但与发达国家相比,仍有一定的差距。目前我国只有溶剂型标线和普通热熔型标线两个品种,而水性标线和双组分标线尚处于开发试验阶段。现有的两个品种不能完全适应我国公路多样化的要求。针对不同的地理环境(沿海、内陆、南方、北方),不同的道路交通状况(新路面、旧路面、不同等级的公路和城市道路),不同的经济发展状况,亟待开发满足不同需求的标线材料。
道路标线材料的主要发展方向是:减少对周围环境的污染;提高标线的视认性;确保汽车行驶的安全性;延长标线的使用寿命使之经济实用。本文以水性丙烯酸树脂、高反射率玻璃微珠、耐晒颜填料、助剂等为原料合成了环保振动型反光道路标线涂料。与目前使用最多的热熔型标线涂料相比,环保振动型反光道路标线涂料常温施工简便、节约能源,解决了冬夏温差较大地域的材料脆裂及老化问题;通过调整丙烯酸单体的配比,使合成的丙烯酸树脂具有很好的耐温变性,使用温度范围广,标线附着力好,且具有抗污染性、防滑性、耐候性、耐磨性及柔韧性好等优点,使用寿命一般可达2~3 a,具有较高的经济效益及社会效益。
 
1 实验部分
1.1 主要原材料
水性丙烯酸树脂,西安天元化工有限责任公司;反光玻璃微珠,河北永清华阳玻璃制品有限公司;金红石型钛白粉,美国杜邦;重钙粉,南阳明东化工有限公司;石英砂,河南龙海微粉厂;增塑剂,上海科川贸易有限公司;成型剂,西安天元化工有限责任公司。
1.2 主要试验设备
反应釜(200 L):上海搪瓷厂;高速分散机:郑州永兴重工机械有限公司;卧式砂磨机:上海索维建设工程有限公司;过滤机:上海信步科技有限公司。
1.3 试验方法
(1) 采用活性官能团的丙烯酸单体,在引发剂的作用下,共聚成功能性的丙烯酸树脂;
(2) 将功能性丙烯酸树脂、颜填料、助剂、成型剂、高反射率玻璃微珠等混合、分散研磨,制得目标产品;
(3) 涂装得到耐温变振动型反光标线。
树脂合成的技术关键为功能性丙烯酸单体的选择和配比、合成工艺、引发剂的选择,振动型反光标线凸起部分的实现主要依靠成型剂、反光玻璃微珠、固化干燥速度来调节控制,而这些可通过工艺试验筛选确定。
1.4 水性丙烯酸树脂的合成
1.4.1 原材料
甲基丙烯酸甲酯,工业品;苯乙烯,工业品;丙烯酸丁酯,工业品;丙烯酸,工业品;羟丙基丙烯酸酯,工业品;正丁醇,工业品;过氧化苯甲酰,试剂级。
1.4.2 合成工艺
在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计和滴液漏斗的四口烧瓶中加入正丁醇,升温至110℃,在回流状态下滴加丙烯酸单体与过氧化苯甲酰的混合物,控制滴加速度,并保持匀速滴加,在2~3 h 内滴加完毕,保温2 h。
用回流溶剂溶解剩余的过氧化苯甲酰,继续滴加,0.5~1 h 内匀速滴加完毕,保温2 h。然后测定酸价及黏度,当酸价在50~70 mgKOH/g,黏度达到20~40 s(格式管)时,反应结束,冷却。加8% 的乙醇胺中和酸性后,加水稀释成透明溶液。
 
2 结果与讨论
2.1 树脂的水溶性
丙烯酸树脂的水溶性与丙烯酸单体的用量有关。当丙烯酸单体用量< 6% 时,聚合物水溶性很差;丙烯酸单体用量为4% 时,聚合物几乎不溶于水;丙烯酸单体用量> 8% 时,聚合物水溶性很好,但如果丙烯酸单体用量太大,聚合物酸价就会偏高。若其酸价>70 mgKOH/g,漆膜的耐水性明显下降。
2.2 树脂的相对分子质量
引发剂过氧化苯甲酰的用量直接影响聚合物相对分子质量的大小。引发剂用量越大,由引发剂分解而产生的自由基越多,活性中心增多,在单体浓度不变的情况下嫁接到每个活性中心的单体必然减少,也就是聚合度减小,树脂的相对分子质量降低。当引发剂用量高于单体总量的3% 时,由于树脂的相对分子质量小,会降低漆膜的耐久性、耐介质性和干燥性能。
2.3 漆膜的硬度
作为道路标线漆,需要有较高的硬度,使在车轮碾压时有较好的耐磨性。但漆膜又不能太脆,要有一定的柔韧性,与路面才能有较好的附着力。甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯是玻璃化温度较高的单体,可以提高漆膜的硬度。试验表明,当甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯单体的用量占单体总量的25% 左右时,漆膜的强度和柔韧性都较好。
 
3 涂膜性能
3.1 性能特点
(1) 快速干燥。将振动型道路标线涂料加热到40~60℃,使涂料黏度降低至流动状态,用专用自行式划线机涂覆于路面,同时撒布玻璃珠,在常温下固化。因振动型标线涂料采用水性树脂,在5 min 左右能够快速固化。如果涂膜固化过快,玻璃珠的固定成形效果差;固化慢时,不仅撒布的玻璃珠下沉于涂料内从而降低反光能力,而且还会影响振动标线涂料的成形效果。
(2) 附着力好。环保振动型道路反光标线涂料与路面的黏结强度好,不宜剥落、断裂。涂膜不会因车辆碾压、侧滑与制动很快剥落;也不会因季节气温的变化,路面热胀冷缩而开裂、剥离。
(3) 可视认性。白天振动型标线涂料的可视认性与普通热熔型标线漆一样,取决于选择的颜料及品质。它的特殊之处在于夜晚和雨天的可视认性,这个取决于玻璃珠的撒布质量和涂料中玻璃微珠的用量。玻璃微珠撒布应均匀、适量,可视认性就好;玻璃微珠过多或过少都会影响标线的反光效果。实验表明,玻璃微珠的直径有一半埋入涂膜中反光效果最好。
(4) 耐候性。目前我国新建道路大多采用石油树脂为黏结剂的热熔型反光标线涂料,使用简单的刮板式涂装设备施工,存在着耐久性、耐温变性差,易脆裂的缺点,特别是在中西部的陕西、山西、甘肃、宁夏、内蒙古等冬夏温差达到100℃以上的地区,这种缺点尤为突出。结合我国地域广阔、东潮西燥、南热北寒的气候多样性和路面的特点,该标线涂料可以通过调节树脂合成过程中单体的配比来调节树脂的软硬度,从而适应不同的气候条件,可在不同的地区和施工环境下施工使用,采用丙烯酸树脂,使漆膜具有更优良的耐晒性、耐候性。
(5) 耐磨性。公路上各种汽车来来往往,对地面的标线造成很大的摩擦,而这种摩擦力对标线的耐磨性提出了很高的要求。我国路面情况比较复杂,有硬损的路面,金属车轮的碾压,及道路表面的砂粒、渣土对标线漆都有磨损。超载、超重车辆对标线和路面造成的损害更严重,所以对路面标线的耐磨耗性有较高要求。而环保振动型道路反光标线涂料的耐磨性可以达到JT/T 280—2004《路面标线涂料》中的要求,在200 r/kg 减重≤ 50 mg。

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