CN108129937A - 一种常温溶剂型道路标线涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及道路标线涂料技术领域，具体涉及一种常温溶剂型道路标线涂料及其制备方法。该涂料主要由以下原料制成：丙烯酸树脂350～380份、枝化改性聚砜树脂20～30份、环氧树脂30～40份、丙二醇甲基环己基醚10～12份、尼龙酸二异丁酯8～10份、增塑剂10～15份、防沉降分散剂8～10份、颜料80～100份、填料350～380份、甲苯8～10份、醋酸丁酯35～40份、丁酮55～70份、乙醇10～20份；丙烯酸树脂为以甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯按照4：1的比例为单体；枝化改性聚砜树脂为聚合反应中加入含Si的扩链剂制成。其固含量达到70％～80％，具有优异的路面结合力、耐冲击性能和耐水性能。
Description
技术领域
本发明涉及道路标线涂料技术领域，具体涉及一种常温溶剂型道路标线涂料及其制备方法。
背景技术
道路标线涂料是涂覆在道路上，用于标志道路标线的涂料，是一种安全标记，是在公路交通中的一种“语言”。道路标线是交通设施的重要组成部分，鲜明完整的道路标线能给司机和行人以良好的条件反射，可以有效的减少事故和提高行车效率。
我国使用的道路标线涂料有热熔型、双组份型、水性和常温溶剂型四类。常温型道路标线涂料是我国路标涂料的传统产品，以其施工方便、一次性投资少的优势而受到用户的青睐。然而不同于其他涂料，道路标线涂料在施工成型后不仅要经受车轮的碾压，成型后的标线在使用过程中还要经受来自路表的泥砂的摩擦，油污、泥块等脏污物的污染，雨水的浸蚀等的破坏作用。因此常温溶剂型标线涂料虽然具有施工使用方便的优点，但是目前的常见的常温溶剂型标线涂料的固含量低，形成的涂膜薄，与路面的结合力低，耐水、耐热和耐冲击性能低，导致常温溶剂型标线涂料形成的标线使用寿命短。因此，如何提升常温溶剂型标线涂料的各项综合性能，成为了目前亟待解决的问题。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种常温溶剂型道路标线涂料，固含量高，具有优异的路面结合力、耐冲击性能和耐水性能。
同时，本发明还在于提供一种常温溶剂型道路标线涂料的制备方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
一种常温溶剂型道路标线涂料，，主要由以下重量份数的各原料制备而成：丙烯酸树脂350～380份、枝化改性聚砜树脂20～30份、环氧树脂30～40份、丙二醇甲基环己基醚10～12份、尼龙酸二异丁酯8～10份、增塑剂10～15份、防沉降分散剂8～10份、颜料80～100份、填料350～380份、甲苯8～10份、醋酸丁酯35～40份、丁酮55～70份、乙醇10～20份；丙烯酸树脂为以甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯按照4：1的比例为单体聚合反应而成的丙烯酸树脂；
枝化改性聚砜树脂为在制备过程的聚合反应中加入含Si的扩链剂制备而成。
上述丙烯酸树脂在制备过程中：以丁酮为溶剂，以过氧化二苯甲酰为引发剂，引发剂用量为反应单体总量的2.4％，反应温度为130～135℃，反应单体采用滴加的方式加入反应介质中完成聚合反应制得丙烯酸树脂。
上述枝化改性聚砜树脂在制备过程中：以4,4’-二氯二苯砜与双酚A按照7：13的摩尔比为反应单体，成盐反应完成后，在聚合反应过程中加入扩链剂反应制得；其中扩链剂为甲基二氯硅烷。
上述常温溶剂型道路标线涂料，还包括以下重量份的原料：聚硅酸锂8～10份。
可选的，所述填料为纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米高岭土按照3：1：2的质量比的混合物。
可选的，所述纳米碳酸钙、纳米二氧化硅和纳米高岭土的平均粒径均为350～370nm。
可选的，所述防沉降分散剂为膨润土、聚丙烯酰胺和聚羧酸盐按照3：2：1的质量比的混合物。复配的分散剂能够提升涂料中的固体物质的分散均匀性，提升涂料的质量稳定，确保制作标线的质量。
可选的，所述增塑剂为乙二酸二辛酯、邻苯二甲酸二壬酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯按照1：2：1的质量比的混合物。
上述常温溶剂型道路标线涂料的制备方法，包括以下操作步骤：
1)取甲苯和醋酸丁酯混合均匀后，加入填料、聚硅酸锂、氟化碳酸盐、聚四氟乙烯，在500～600转/分钟的转速下，搅拌15～20分钟后，加入颜料，持续搅拌8～10分钟，得混合物料1；
2)取丁酮和乙醇混合均匀后，加入丙烯酸酸树脂、枝化改性聚砜树脂和环氧树脂，在1500～2000转/分钟的转速下剪切均质搅拌至树脂完全溶解后，加入防沉降分散剂，在1000～1200转/分钟的转速下剪切均质搅拌20～30分钟，得混合物料2；
3)取步骤1)制备的混合物料1和步骤2)制备的混合物料2混合搅拌均匀后，加入丙二醇甲基环己基醚、尼龙酸二异丁酯和增塑剂，混合分散均匀后，在80～100转/分钟的转速下球磨均质30～40分钟，即完成。
本发明常温溶剂型道路标线涂料，其固含量达到70％～80％，相比传统的丙烯酸树脂制成的标线涂料固含量高，其原因是由于本发明中的丙烯酸树脂为以甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯按照4：1的比例为单体聚合反应而成的丙烯酸树脂，该丙烯酸树脂黏度低，在高固含量的条件下黏度可以满足标线涂料直接涂刷要求，并且本发明中加入枝化改性聚砜树脂和环氧树脂与丙烯酸树脂结合作为树脂基料，三者之间协同作用，与甲苯、醋酸丁酯、丁酮、乙醇复配组成的溶剂，共同作用，促进树脂基料的溶解，在确保制备的涂料在高固含量的情况下保持可直接涂刷使用的黏度之外，能够提升涂料制成的标线的强度，提升标线的耐冲击性能、抗车辙和耐浸蚀性能，尤其是本发明中采用含有Si的扩链剂对聚砜树脂进行改性制得枝化改性聚砜树脂，提升其强度，进一步增强制备的标线涂料制成的标线的机械强度。
另外，本发明常温溶剂型道路标线涂料，同时添加使用丙二醇甲基环己基醚和尼龙酸二异丁酯，相互之间协同增效作用，促进涂料在制作标线过程中成膜固化，并且利用本发明涂料在制作标线过程中，在路面涂刷涂料之后待涂料未完全固化之间撒上反光玻璃微珠或者稀土光致发光材料等其他发光物料，在丙二醇甲基环己基醚和尼龙酸二异丁酯的共同作用下，树脂基料及其他助剂之间发生交联作用，将撒在表面的发光材料包裹在标线上层的涂膜上，提高标线对反光材料的粘附作用，克服标线在使用过程中表面的发光材料易脱落的缺陷，提高标线的使用寿命。
本发明涂料，添加使用丙二醇甲基环己基醚与复配的溶剂协同作用，进一步促进树脂基料的溶解，确保在高固含量条件下涂料仍然具有常温即可直接涂刷的黏度，无需稀释和加热。
进一步的本发明涂料中加入聚硅酸锂，采用填料为纳米碳酸钙、纳米二氧化硅和纳米高岭土，其中在本发明限定的树脂基料环境下，聚硅酸锂和纳米高岭土能够协同作用，促进环氧树脂和丙烯酸树脂进入沥青路面的毛细孔中，与沥青路面发生化学交联作用，封闭沥青路面的毛细孔，提升制作的标线与沥青路面的路面结合力，提升标线的抗冲击性能，延长标线的使用寿命；纳米碳酸钙、纳米二氧化硅和纳米高岭土结合使用，进一步提升制作标线的耐磨性、抗车辙性能和抗冲击性能。
本发明涂料的制备方法，限定各个原料的混合顺序，以及混合过程中搅拌转速和搅拌时间，并且限定将不同的原料预先混合分散在不同的溶剂中，尤其是在树脂基料溶解过程中限定在特定的转速条件下进行剪切均匀，在最终混合过程中进行球磨均质，进一步确保在高固含量条件下固体物料在涂料中的溶解和分散稳定性，制备获得具有高固含量的常温溶剂型标线涂料，提升溶剂型标线涂料的各项综合性能。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
下述实施例中丙烯酸树脂在制备过程中：以丁酮为溶剂，以过氧化二苯甲酰为引发剂，引发剂用量为反应单体总量的2.4％，反应温度为130～135℃，反应单体采用滴加的方式加入反应介质中完成聚合反应制得丙烯酸树脂。
枝化改性聚砜树脂在制备过程中：以4,4’-二氯二苯砜与双酚A按照7：13的摩尔比为反应单体，成盐反应完成后，在聚合反应过程中加入扩链剂反应制得；其中扩链剂为甲基二氯硅烷。
纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米高岭土按照3：1：2的质量比的混合物；
防沉降分散剂为膨润土、聚丙烯酰胺和聚羧酸盐按照3：2：1的质量比的混合物；
增塑剂为乙二酸二辛酯、邻苯二甲酸二壬酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯按照1：2：1的质量比的混合物。
实施例1
一种常温溶剂型道路标线涂料，，由以下重量份数的各原料制备而成：丙烯酸树脂360份、枝化改性聚砜树脂25份、环氧树脂35份、丙二醇甲基环己基醚11份、尼龙酸二异丁酯9份、增塑剂12份、防沉降分散剂9份、颜料90份、填料360份、甲苯9份、醋酸丁酯38份、丁酮65份、乙醇15份；聚硅酸锂9份；
丙烯酸树脂为以甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯按照4：1的比例为单体聚合反应而成的丙烯酸树脂；
枝化改性聚砜树脂为在制备过程的聚合反应中加入含Si的扩链剂制备而成。
上述常温溶剂型道路标线涂料的制备方法，包括以下操作步骤：
1)取甲苯和醋酸丁酯混合均匀后，加入填料、聚硅酸锂，在550转/分钟的转速下，搅拌18分钟后，加入颜料，持续搅拌9分钟，得混合物料1；
2)取丁酮和乙醇混合均匀后，加入丙烯酸酸树脂、枝化改性聚砜树脂和环氧树脂，在1800转/分钟的转速下剪切均质搅拌至树脂完全溶解后，加入防沉降分散剂，在1100转/分钟的转速下剪切均质搅拌25分钟，得混合物料2；
3)取步骤1)制备的混合物料1和步骤2)制备的混合物料2混合搅拌均匀后，加入丙二醇甲基环己基醚、尼龙酸二异丁酯和增塑剂，混合分散均匀后，在90转/分钟的转速下球磨均质35分钟，即完成。
检测验证本实施例制备的涂料的固含量为75％。
实施例2
一种常温溶剂型道路标线涂料，，由以下重量份数的各原料制备而成：丙烯酸树脂350份、枝化改性聚砜树脂20份、环氧树脂30份、丙二醇甲基环己基醚10份、尼龙酸二异丁酯8份、增塑剂10份、防沉降分散剂8份、颜料80份、填料350份、甲苯8份、醋酸丁酯35份、丁酮55份、乙醇10份；聚硅酸锂8份；
丙烯酸树脂为以甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯按照4：1的比例为单体聚合反应而成的丙烯酸树脂；
枝化改性聚砜树脂为在制备过程的聚合反应中加入含Si的扩链剂制备而成。
上述常温溶剂型道路标线涂料的制备方法，包括以下操作步骤：
1)取甲苯和醋酸丁酯混合均匀后，加入填料、聚硅酸锂、氟化碳酸盐、聚四氟乙烯，在500转/分钟的转速下，搅拌20分钟后，加入颜料，持续搅拌10分钟，得混合物料1；
2)取丁酮和乙醇混合均匀后，加入丙烯酸酸树脂、枝化改性聚砜树脂和环氧树脂，在1500转/分钟的转速下剪切均质搅拌至树脂完全溶解后，加入防沉降分散剂，在1000转/分钟的转速下剪切均质搅拌30分钟，得混合物料2；
3)取步骤1)制备的混合物料1和步骤2)制备的混合物料2混合搅拌均匀后，加入丙二醇甲基环己基醚、尼龙酸二异丁酯和增塑剂，混合分散均匀后，在80转/分钟的转速下球磨均质40分钟，即完成。
检测验证本实施例制备的涂料的固含量为79％。
实施例3
一种常温溶剂型道路标线涂料，，由以下重量份数的各原料制备而成：丙烯酸树脂380份、枝化改性聚砜树脂30份、环氧树脂40份、丙二醇甲基环己基醚12份、尼龙酸二异丁酯10份、增塑剂15份、防沉降分散剂10份、颜料100份、填料380份、甲苯10份、醋酸丁酯40份、丁酮70份、乙醇20份；聚硅酸锂10份；
丙烯酸树脂为以甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯按照4：1的比例为单体聚合反应而成的丙烯酸树脂；
枝化改性聚砜树脂为在制备过程的聚合反应中加入含Si的扩链剂制备而成。
上述常温溶剂型道路标线涂料的制备方法，包括以下操作步骤：
1)取甲苯和醋酸丁酯混合均匀后，加入填料、聚硅酸锂、氟化碳酸盐、聚四氟乙烯，在600转/分钟的转速下，搅拌15分钟后，加入颜料，持续搅拌8分钟，得混合物料1；
2)取丁酮和乙醇混合均匀后，加入丙烯酸酸树脂、枝化改性聚砜树脂和环氧树脂，在2000转/分钟的转速下剪切均质搅拌至树脂完全溶解后，加入防沉降分散剂，在1200转/分钟的转速下剪切均质搅拌20分钟，得混合物料2；
3)取步骤1)制备的混合物料1和步骤2)制备的混合物料2混合搅拌均匀后，加入丙二醇甲基环己基醚、尼龙酸二异丁酯和增塑剂，混合分散均匀后，在100转/分钟的转速下球磨均质30分钟，即完成。
检测验证本实施例制备的涂料的固含量为72％。
对比例1
本对比例涂料与实施例1不同的是，本对比例采用的丙烯酸树脂为全部以甲基丙烯酸甲酯为单体制备的丙烯酸树脂，其他同实施例1。
对比例2
本对比例涂料与实施例1不同的是，本对比例采用的丙烯酸树脂为全部以甲基丙烯酸丁酯为单体制备的丙烯酸树脂，其他同实施例1。
对比例3
本对比例涂料与实施例1不同的是，本对比例省去枝化改性聚砜树脂和环氧树脂，调整丙烯酸树脂的用量为420份，其他同实施例1。
对比例4
本对比例涂料与实施例1不同的是，本对比例省去环氧树脂，调整枝化改性聚砜树脂的用量为60份，其他同实施例1。
对比例5
本对比例涂料与实施例1不同的是，本对比例省去醋酸丁酯，调整丁酮的用量为103份，其他同实施例1。
对比例6
本对比例涂料与实施例1不同的是，本对比例省去甲苯，调整丁酮的用量为74份，其他同实施例1。
对比例7
本对比例涂料与实施例1不同的是，本对比例省去乙醇，调整醋酸丁酯的用量为53份，其他同实施例1。
对比例8
本对比例涂料与实施例1不同的是，省去丙二醇甲基环己基醚，调整尼龙酸二异丁酯的用量为20份，其他同实施例1。
对比例9
本对比例涂料与实施例1不同的是，省去尼龙酸二异丁酯，调整丙二醇甲基环己基醚的用量为20份，其他同实施例1。
对比例10
本对比例涂料与实施例1不同的是，省去聚硅酸锂，调整纳米高岭土的用量为129份，其他同实施例1。
对比例11
本对比例涂料与实施例1不同的是，省去纳米高岭土，调整纳米二氧化硅的用量为180份，其他同实施例1。
对比例12
本对比例涂料与实施例1不同的是，制备过程中将所有的溶剂混合均匀后，加入其他所有的原料，在1800转/分钟的条件剪切搅拌均质90分钟，即完成，其他同实施例1。
试验例
分别检测实施例1和对比例1～12制备的涂料的常温粘度、耐水性、耐碱性、耐磨性、耐候性、抗压强度、路面结合力、涂料成膜表干速率进行检测。其中常温粘度按照GB/T1723涂料粘度测定法(涂--4粘度计法)；耐水性按照GB/T1733的方法进行检测；耐碱性按照GB/T9265的方法进行检测；耐磨性按照GB/T1768的方法进行检测；
附着力按照GB/T1720的方法进行检测，样板采用仿沥青样板，在仿沥青样板上涂刷待检测涂料后按照GB/T1720的方法进行检测；
抗压强度的检测方法为：浇制20mm×20mm×20mm涂料抗压试块3块，在室温下放置24小时后做抗压试验，电子万能材料试验机的精度不低于0.5级，预负荷为10N，加载速度为30mm/min，统计不同涂料的抗压强度；
涂料成膜表干速率为将涂料涂覆在仿沥青样板上，记录涂料表面完全成膜的时间(min)。
表1
实施例2～3制备的涂料的各项性能与实施例1基本等同。
由表1所示的结果可知，对比例1、对比例5、对比例6、对比例7、对比例8制备的涂料的常温粘度都较大，不能直接用于喷涂使用，需要进行稀释或者加热处理，上述表1中给出的对比例1、对比例5、对比例6、对比例7和对比例8制备的涂料的耐水、耐碱、耐磨、抗压强度等性能都是将涂料经过稀释或者加热处理后涂刷在样板上按照标准方法进行检测的试验数据。
由上述表1的试验数据可知，相比实施例1，对比例1涂料的粘度大不能满足常温直接涂刷使用，需要对涂料进一步处理之后才能使用，由此可见丙烯酸树脂的性能对涂料的粘度性能具有很大的影响作用，本发明采用甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯按照一定的比例组成的单体聚合制备成丙烯酸树脂，降低制备涂料的粘度，使得在确保涂料具有高固含量的情况下，仍然具有适于直接涂刷的粘度；
相比实施例1，对比例1改变丙烯酸树脂的分子结构之后，涂料粘度虽然能够满足直接涂刷的要求，但是制备的涂料的抗压强度、耐磨性、附着力、耐水和耐碱性等性能都有所降低；
实施例1制备的涂料的各项性能均优于对比例3和对比例4，由此可见丙烯酸树脂、枝化改性聚砜树脂和环氧树脂复配作为树脂基料，存在协同增效作用，能够提升涂料的各项综合性能；实施例1制备的涂料的各项性能均优于对比例5～对比例7，由此可见本发明采用的复配溶剂之间存在协同增效作用，能够促进树脂医疗的溶解，以及树脂医疗与各项助剂之间的融合，提升涂料的各项性能；
实施例1制备的涂料的各项性能，尤其是表层成膜固化时间，明显优于对比例8和对比例9，由此可见本发明采用丙二醇甲基环己基醚和尼龙酸二异丁酯复配作为成膜助剂，相互之间发挥协同增效作用，提升涂料的成膜性能，缩短涂料成膜固化的时间，并且实施例1制备的涂料的粘度明显小于对比例8制备的涂料的粘度，由此可见添加使用丙二醇甲基环己基醚能够促进树脂基料的溶解和各项助剂与树脂基料的融合，提升涂料的各项综合性能；
对比例8和对比例9制备的涂料的耐磨性能虽然相比实施例1略有提升，然而其附着力显著下降，由此可见纳米高岭土与聚硅酸锂共同作用，协同增效促进涂料与路面的结合力，提升附着力；
实施例1制备的涂料的各项综合性能均优于对比例12，由此可见本发明在涂料制备过程中限定各个原料的分散溶解顺序，和分散溶解过程中的均质速率和时间等参数，提升涂料中树脂原料及各个助剂之间能够更好的融合和分散，提升涂料的综合性能。
Claims (7)
1.一种常温溶剂型道路标线涂料，其特征在于，主要由以下重量份数的各原料制备而成：丙烯酸树脂350~380份、枝化改性聚砜树脂20~30份、环氧树脂30~40份、丙二醇甲基环己基醚10~12份、尼龙酸二异丁酯8~10份、增塑剂10~15份、防沉降分散剂8~10份、颜料80~100份、填料350~380份、甲苯8~10份、醋酸丁酯35~40份、丁酮55~70份、乙醇10~20份；丙烯酸树脂为以甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯按照4：1的比例为单体聚合反应而成的丙烯酸树脂；
枝化改性聚砜树脂为在制备过程的聚合反应中加入含Si的扩链剂制备而成。
2.如权利要求1所述的常温溶剂型道路标线涂料，其特征在于，还包括以下重量份的原料：聚硅酸锂8~10份。
3.如权利要求1所述的常温溶剂型道路标线涂料，其特征在于，所述填料为纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米高岭土按照3：1：2的质量比的混合物。
4.如权利要求3所述的常温溶剂型道路标线涂料，其特征在于，所述纳米碳酸钙、纳米二氧化硅和纳米高岭土的平均粒径均为350~370nm。
5.如权利要求1所述的常温溶剂型道路标线涂料，其特征在于，所述防沉降分散剂为膨润土、聚丙烯酰胺和聚羧酸盐按照3：2：1的质量比的混合物。
6.如权利要求1所述的常温溶剂型道路标线涂料，其特征在于，所述增塑剂为乙二酸二辛酯、邻苯二甲酸二壬酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯按照1：2：1的质量比的混合物。
7.一种如权利要求2所述的常温溶剂型道路标线涂料的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
1）取甲苯和醋酸丁酯混合均匀后，加入填料、聚硅酸锂，在500~600转/分钟的转速下，搅拌15~20分钟后，加入颜料，持续搅拌8~10分钟，得混合物料1；
2）取丁酮和乙醇混合均匀后，加入丙烯酸酸树脂、枝化改性聚砜树脂和环氧树脂，在1500~2000转/分钟的转速下剪切均质搅拌至树脂完全溶解后，加入防沉降分散剂，在1000~1200转/分钟的转速下剪切均质搅拌20~30分钟，得混合物料2；
3）取步骤1）制备的混合物料1和步骤2）制备的混合物料2混合搅拌均匀后，加入丙二醇甲基环己基醚、尼龙酸二异丁酯和增塑剂，混合分散均匀后，在80~100转/分钟的转速下球磨均质30~40分钟，即完成。
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