新型交通安全标识用反光涂料的研制

data-full-width-responsive="true"> 新型交通安全标识用反光涂料的研制王　勇1，沈绍传2(1杭州合研化工有限公司，杭州　311200；2浙江工业大学化学工程学院，杭州　310014)0　前　言道路用反光材料主要包括反光膜和反光涂料两大类。20世纪40年代，3M公司推出了工程级反光膜，广泛应用于交通道路的路标标志牌。反光膜主要用于公路交通标志标牌和机动车，反光涂料主要应用在现浇混凝土或沥青路面。其基本特性主要是利用光线的逆反射性能为交通行车安全提供保障。反光涂料的生产技术相对反光膜而言工艺相对稍为简单，反光涂料是反光玻璃微珠、路面黏结树脂、色料、防沉降剂、抗老化剂及溶剂组成。最新也有国外文献报道反光涂料的反光混合物内采用水泥成分，具有黏合性能，可以保证牢固地黏附在混凝土或沥青路面上，它包含有玻璃微珠和其他添加剂。本文研究并制备了一种可以用在高速公路隧道、地下车库及道路收费站防撞岛的具有优异耐候性能和高反光效果的反光涂料。1　实验部分11　实验主要原材料热塑性丙烯酸树脂，工业级(牌号2016)，英力士压克力公司；有机颜料色粉，Microlith-T系列，汽巴精化；真空镀铝玻璃微珠，四川中科贝特尔有限公司；铝银浆(牌号9022)，南通迪爱生金属颜料有限公司；防沉增稠触变剂(牌号229)，海名斯-德谦；紫外线吸收剂(牌号UV531)，汽巴精化；抗氧剂(牌号1010)，上海亚基化工有限公司；醋酸丁酯(BAC)，工业级，市售。12　配方设计交通安全标识用反光涂料基础配方如表1所示。13　制备工艺131　色浆的研磨在拉缸中加入表1中的75%醋酸丁酯，分散搅拌，在400 r/min的转速下加入Mlcrolith-T系列有机颜料，颜料加入完毕后将分散转速调整到900 r/min，高速分散30 min。然后将物料在篮式砂磨机中研磨3 h，得物料A。132　热塑性丙烯酸树脂溶液的制备在分散容器中加入表1中的25%醋酸丁酯，分散搅拌，在400 r/min的转速下缓慢加入热塑性丙烯酸树脂2016，加料完成后将分散速度调整到900 r/min，高速分散30 min，得物料B。133　反光涂料的配制将分散后的热塑性丙烯酸树脂溶液倒入131中制备好的色浆拉缸中，以900 r/min高速分散20 min。再将表1中防沉增稠触变剂、紫外线吸收剂、抗氧剂、附着力促进剂、铝银浆等其余物料依次加入到上述拉缸中，以900 r/min的速度高速分散20 min，得物料C。最后就是在物料C中添加玻璃微珠，添加比例如表2所示。并以200 r/min的速度分散10 min即得反光涂料。14　试样的制备和检测样板制备：将配制好的反光涂料空气喷涂先前准备好的混凝土板材上。常温条件放置5 d，检测结果见表3。2　结果与讨论21　热塑性丙烯树脂的选择反光涂料可以是双组分体系，也可能是单组分体系。因为双组分体系使用时必须临时添加固化剂，施工操作难度较大；单组分体系使用方便，不用再添加任何物料就可使用，施工方便。在单组分体系中，热塑性丙烯酸树脂是较为理想的选择，可供选择的品种较多。但是在选择时必须考虑两个重要因素：一是，热塑性丙烯酸树脂与Microlith-T系列有机颜料中的树脂体系要求有良好的相容性，Microlith-T系列有机颜料为预分散颜料色粉，含有载体树脂，若选择的热塑性丙烯酸树脂与颜料载体树脂不相容时，反光涂料就会呈混浊状态，完全失去逆反射性能；二是，热塑性丙烯酸树脂与混凝土等建筑材料具有良好的附着性能。ELVCITE热塑性丙烯酸树脂2016脆性适度，在混凝土表面附着力好，溶剂挥发速度快，与Microlith-T系列有机颜料载体树脂具有较好的相容性，而且耐老化性能优异。22　有机颜料的选择有机颜料粉、载体树脂、溶剂和其他助剂可以用研磨设备研磨成色浆用于反光涂料中，但由于研磨设备和配方等因素的影响，色浆的透明性能很难达到要求，从而影响反光涂料的逆反射性能。Microlith-T系列有机颜料预分散体是以高耐光性有机颜料和特殊树脂为载体，经过特殊工艺加工而成的粉末状颜料制剂，它具有超细的粒径、优异的着色力、透明性和优异的耐光性能。23　玻璃微珠折射率的影响道路用反光材料所主要包括的反光膜和反光涂料两大类中因为反光原理的不同，采用的玻璃微珠也不一样。图1为工程级反光膜反光原理示意图，图2为反光涂料反光原理示意图。从图1和图2可以看出两种玻璃微珠的折射率是不同的，工程级反光膜所用玻璃微珠n为22，光线聚焦在玻璃微珠的后侧；反光涂料用的玻璃微珠折射率n为193，光线刚好聚焦在玻璃微珠的底部界面上，因为玻璃微珠经过真空镀铝，玻璃微珠的表面镀上薄薄的铝层，铝层的作用就是加强光线回归反射。如果在反光涂料中使用折射率为22的真空镀铝玻璃微珠，那么根本不会有任何逆反射性能。当在其他原材料不变的情况下，分别使用折射率n为193和折射率n为22的镀铝玻璃微珠时反光涂料的逆反射性能如表4所示。24　防沉增稠触变剂的选择反光涂料为施工方便需要，不能有太高的黏度，而且因为物料体系中的玻璃微珠密度大容易沉淀，所以为增加涂料体系的稳定性有必要添加防沉助剂。溶液型涂料中常用的触变剂有有机改性膨润土、蓖麻油衍生物、气相二氧化硅、聚烯烃颗粒等。有机改性膨润土虽可起到防沉降效果，但是添加后发现反光涂料的逆反射强度明显降低，这可能与膨润土的透明度差、遮盖力大有较大的关系。实验发现DEUCHEM公司的聚酰胺Desettle 229溶剂型防沉降触变剂能提供理想的防沉效果，而且能有效防止涂膜流挂有利于施工方便，添加后对反光涂料的逆反射强度基本上没有太大的影响。添加有机改性膨润土或Desettle 229时对反光涂料的逆反射性能影响如表5所示。25　附着力促进剂的影响对混凝土及路面材料等建筑材料来说，由于溶剂型环氧涂料含有特定的环氧基团，易与混凝土等材料表面的羟基等基团发生反应形成稳定而较强的化学键，所以一般使用环氧树脂体系涂料更能提供好的附着力。但是，使用双组分环氧树脂时需临时配合涂料给施工带来不便。另外，环氧树脂与Microlith-T系列有机颜料载体树脂相容性没有热塑性丙烯酸树脂好，从而会影响到反光涂料的逆反射性能。为进一步加强反光涂料与基材表面的附着力，在涂料体系中添加附着力促进剂是有必要的。实验发现添加如KH-560硅烷偶联剂等附着力促进剂后反光涂料对基材表面的黏结性能明显增强。3　结　语本研究以优选的热塑性丙烯酸树脂为基本树脂，配合纳米级超细粒径预分散颜料和高折射率真空镀铝玻璃微珠为涂料体系提供颜色和逆反射性能，并添加防沉增稠触变剂、紫外线吸收剂、抗氧剂、铝银浆、附着力促进剂制备成反光涂料。此种涂料具有优异的反光色泽，优异的户外耐候抗老化性能和逆反射性能，施工便利高效。它作为交通安全标识涂料将为人类的交通安全贡献一份力量。