填料含量对热熔型道路标线涂料性能的影响

data-full-width-responsive="true"> 1 引 言随着我国交通事业的飞速发展，道路标线成为交通安全的静态信息指令及法规性的语言，而醒目的道路标线取决于高性能的标线涂料。随着现代施工的环保化及对标线的耐磨、防滑、耐候及耐久性的高要求，低成本的热熔型标线涂料成了我国道路标线涂料的首选。对热熔型道路涂料来说，流动性（圆片涂层直径）、流出时间、防沉降性是非常重要的技术指标。在改变热熔涂料的流动性时，一般是通过增加树脂含量或者使用增塑剂来实现，而这种做法在一定程度上会使涂料干燥困难，同时又会造成涂膜较软和易粘染污物。此外，更重要的一点是增加增塑剂或者树脂在涂料中的含量，提高涂料的制造成本。在涂料施工过程中，涂料的沉降度越大，涂料越难施工，所以涂料有没有发生沉降，在一定程度上决定着客户对产品的满意程度。在防止涂料沉降方面，通常的做法是在涂料中加入防沉淀剂，但防沉淀剂一般价格都比较高，多加入防沉淀剂就意味着提高涂料的成本。本文试图通过调节填料比例，使涂料具有良好流动性的同时又具有较好的防沉降性, 从而达到既提高性能又控制成本的目的。2 试验部分21 主要原料树脂主要是C5 石油树脂（上海 PK100S）和松香改性树脂，填料是石英砂、重质碳酸钙，助剂是改性橡胶弹性体、聚乙烯蜡等，颜料是金红石型钛白粉（澳大利亚 CR828）和铬黄，反光材料为玻璃珠。22 热熔型标线涂料配方（见表1）23 试验过程改变热熔涂料中石英砂和碳酸钙在填充物质中所占比例，涂料配方中的其它成分不变，碳酸钙在填充物质中的质量份分别为90、80、70、60、55、50、40、30、20、10时，测出熔融涂料在200℃时的流动度、流出时间、密度、耐磨性、沉降性、软化点的数值，每个数据做三个试样，取其算术平均值。根据这些数值做出流动性、流出时间等与碳酸钙含量变化的关系，分别见图1～图6。3 结果与讨论31 流动性、密度等与填料含量变化的关系将填料碳酸钙和石英砂在不同含量时的热熔涂料流出时间、流动性、沉降性、密度、耐磨性的数值如表2。随着碳酸钙和石英砂的不同配比，测出热熔涂料的流出时间、流动性、沉降性、密度、磨损量，得出随着碳酸钙含量的不同在填充物质中变化时，它们的变化曲线。32 分析与讨论涂料近似于宾汉流体，也称塑性流体，t-ty=hpУ，其中：t是剪应力，N/m2；ty是屈服应力，N/m2；hp是塑性粘度，Pas；y是剪切速率，s-1。只有当剪切力超过一定值之后才会发生流动，而开始流动后其剪切应力与剪切速率成线性关系。宾汉流体之所以具有这样的性质，是该流体静止时，其内部存在着凝胶性的结构，只有当外加应力超过极值之后，凝胶体系才全部崩溃，开始流动[2]。由图1 和图2 可以看出，随着碳酸钙在填充物质中的增加，流动性和流出时间呈二次曲线变化。当碳酸钙比率增大时，熔融涂料的流出时间将变小，而圆片直径将变大，说明涂料的熔融粘度在变小；当碳酸钙含量在45％左右时，涂料的圆片直径最大而且流出时间最短；当填料中石英砂比率高于55％，碳酸钙含量低于45％时，圆片直径又将变小，流出时间又将变长。在整个填料体系中，碳酸钙或石英砂任何一方占大多数时，容易产生填料的密集堆积，从而使体系粘度大幅提高；而碳酸钙与石英砂配合使用，由于二者不具备相容性，因此树脂能够较好地利用剪切力作用分散填料，从而使体系粘度较单独使用一种填料的粘度有大幅度下降，所以按涂料对熔融粘度的要求，碳酸钙在填充料中占40％～55％比较理想。由图3 可以看出，涂料的沉降性变化表现为：在碳酸钙含量高于60％时，几乎没有沉降发生；在碳酸钙含量低于60％时，随着碳酸钙的减少沉降度增高；在含量到了40％时，沉降性已表现得不利于涂料的施工。这是因为涂料中含有一定量的改性橡胶弹性体，能够使硬质碳酸钙稳定地悬浮在树脂中，碳酸钙在填料中的比率可选择在40％～60％。由图4 和图5 可以看出，涂料密度在随着碳酸钙含量的减少一直在增加，而涂层磨损量则一直在减小;当碳酸钙含量在45％时涂层的磨损量已达到国家标准要求的数值；当碳酸钙含量少于45％时，其磨损量已变得很小，而密度已很大，此时耐磨性主要取决于涂料中所含的改性橡胶弹性体，在室温下，橡胶弹性体处于玻璃化温度以上，可以表现出良好的柔韧性，有效地抗摩擦，因此，按密度和耐磨性的要求，碳酸钙在填充物质中的含量为30％～55％较宜。由图6 可知，当碳酸钙含量提高到40％的时候，软化点开始大幅度上升，这是由于涂料中的硬质碳酸钙含量的增加，填料开始聚集在一起，从而形成大面积的填料聚集区，其所构成的阻隔效应使涂料即使在内部树脂融化后，也无法有效地软化，因此，随着碳酸钙含量的增加，软化点有增大的趋势。4 结 语通过对涂料粘度、沉降性、密度等指标的综合分析，碳酸钙在填充物质中的比率应保持在45％～55％，其具体值还应视每次选用的防沉淀剂数量和品质而定，只有防沉淀剂的质量好，碳酸钙含量才可以小于石英砂的含量；当碳酸钙含量保持在45％～50％时，涂料的流动性增大，施工方便，与路面的粘接力增强；如果选择普通的防沉淀剂，碳酸钙含量则为50%～55％，这样就可以达到既降低成本又防止沉降的目的。夏天，一般要求涂料有较高的软化点，碳酸钙含量可以适当地高于石英砂含量；而在冬天则相反，软化点过高，容易使涂料发脆，不利于涂料与路面的粘结，可以适当减少碳酸钙比率来降低软化点。