CN102134435B - 一种用于沥青路面的太阳热反射涂层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于沥青路面的太阳热反射涂层及其制备方法。该涂层由成膜物、颜填料和助剂搅拌均匀而成，所述成膜物、颜填料和助剂的质量比为40％～55％∶42％～55％∶3％～5％；所述成膜物由环氧树脂6101、聚酰胺多元胺类固化剂和丙酮(或苯甲醇)稀释剂按质量比1∶0.3～0.45∶0.05～0.15组成；所述助剂由分散剂、消泡剂和流平剂混合而成。本发明涂覆于沥青路面表面，对沥青路面起到良好的降温效果，从而很好地从根本上解决沥青路面高温车辙等病害问题，延长沥青路面使用寿命，且成本低、配方简单、施工方便及不影响沥青路面的抗滑性能。

Description

一种用于沥青路面的太阳热反射涂层及其制备方法

技术领域

本发明属于沥青路面技术领域，涉及一种沥青路面涂层，尤其是一种能显著降低沥青路面温度、减少沥青路面车辙病害、延长沥青路面使用寿命的太阳热反射涂层及其制备方法。

背景技术

沥青混合料作为一种吸热材料，对阳光热量吸收率达到0.85～0.95，沥青路面对太阳光的高吸收率是导致沥青路面温度过高的主要原因。由于我国大部分地区，夏季的最高气温能达到35℃～40℃，在太阳光持续照射下，大量热量被沥青路面吸收并在沥青路面中累积，沥青路面的温度可达到63℃～68℃，而使沥青路面产生车辙。沥青路面车辙的病害主要有：①路面表面的过量变形而降低路面的平整度；②轮迹处沥青层厚度减薄，削弱了面层与路面结构的整体强度；③雨天车辙内极易积水导致车辆出现飘滑；④冬季车辙内聚冰，降低路面的抗滑能力，影响行车安全等。因此，高温是车辙产生的最直接诱因：高温使沥青的流变性能从粘弹性向塑性转化，劲度模量大幅下降，其抗变形能力急剧降低，在车辆荷载的作用下便出现严重的车辙。

目前道路材料界广泛采用改性沥青、使用优质集料、采用骨架嵌挤型级配、添加抗车辙剂等措施提高沥青路面的高温性能，但由于沥青材料对温度敏感的本质特性，这些措施仍未从根本上解决沥青路面高温车辙问题。

而随着公路交通量的增加、汽车轴载的加大、渠化交通的形成，超载、重载越来越突出，以及气候等因素综合作用，我国高速公路沥青路面车辙病害在路面病害中所占的比重呈迅速上升态势。因此，针对沥青路面车辙问题，应开发一种可涂布在沥青路面表面的，可减少沥青路面的吸热量，大大降低沥青路面温度的太阳热反射涂层。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于沥青路面的太阳热反射涂层及其制备方法，该涂层具有降温效果明显、成本低、配方简单、施工方便及不影响路面抗滑性的特点。并且该涂层在夏天最高气温下可降低沥青路面表面7℃以上，能够显著减少沥青路面车辙病害，延长沥青路面使用寿命。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种用于沥青路面的太阳热反射涂层，由成膜物、颜填料和助剂搅拌均匀而成，所述成膜物、颜填料和助剂的质量比为40％～55％∶42％～55％∶3％～5％；所述成膜物由环氧树脂6101、聚酰胺多元胺类固化剂、丙酮或苯甲醇稀释剂按质量比1∶0.3～0.45∶0.05～0.15混合组成；所述颜填料由GR复合钛白颜料和氧化铁红按质量比1∶0.05～0.15组成；所述助剂由分散剂、消泡剂和流平剂混合而成。

上述颜填料由GR复合钛白颜料(TR-248金红石型，安徽滁州格锐矿业有限责任公司产)和氧化铁红按质量比1∶0.05～0.15组成。

上述助剂由德国毕克分散剂BYK-108、消泡剂和流平剂BYK-306按质量比1∶1∶1组成。

本发明还提供一种上述太阳热反射涂层的制备方法，具体包括以下步骤：

1)首先称量成膜物和助剂，倒入研钵中搅拌均匀；

2)在搅拌过程中称量颜填料，等第1)步完成后倒入研钵中搅拌，直到均匀，得到涂料，全部过程控制在10分钟内；

3)将步骤2)制备的涂料在30分钟内采用喷涂的方式对路面进行喷涂，喷涂剂量为0.3L/m²～0.5L/m²。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

(1)本发明的涂层在夏天最高气温下可降低沥青路面表面7℃以上，能够显著减少沥青路面车辙危害，延长沥青路面使用寿命；

(2)本发明的涂层造价成本低，其造价约8元/m²，而目前国外同类涂层的造价约350元/m²，造价明显低于现有技术的涂层；

(3)本发明的涂层仅仅是成膜物、颜填料和助剂三种成份简单拌制而成，生产及施工简便，而国内同类涂层的原材料多达10余种，施工步骤繁琐；

(4)本发明的涂层在已运行沥青路面的抗滑摆值大于45BPN，对路面的摩擦性能影响较小。

综上所述，本发明的涂层能够显著减少沥青路面高温车辙病害，延长沥青路面使用寿命，同时成本低、配方简单、施工方便及不影响沥青路面的抗滑性能。

具体实施方式

本发明涉及一种降温效果明显、成本低、配方简单、施工方便及不影响路面抗滑性的沥青路面太阳热反射涂层，该涂层的工作原理：对太阳辐射能量中占90％左右的可见光波(0.4um～0.76um)和近红外波(0.76um～2.5um)具有高反射率，并将吸收的热能以长波(2.5um～15um)的形式辐射到外部空间，从而在不消耗能量的情况下抑制涂层表面温度的上升及降低涂覆物内部和周围温度。因此，本发明的涂层由成膜物、颜填料和助剂搅拌均匀而成，其原材料按照如下原则选用：

①成膜物：用于沥青路面太阳热反射涂层的成膜物，对可见光和近红外光吸收越小越好。故选用市场上应用最广的树脂——环氧树脂，而生产施工应用时还要加入聚酰胺固化剂和丙酮(或苯甲醇)稀释剂。

②颜填料：颜填料对可见光和近红外辐射的反射(散射)能力取决于颜填料和树脂折光系数的差异，散射率m为颜填料与树脂折光系数的比值：m＝n_p/n_R，式中n_p为颜填料的折光系数；n_R为树脂的折光系数(常用树脂的折光系数在1.45至1.5之间)。由上式可知，要达到高的反射率，必须选用折光系数高的颜填料。而GR复合钛白颜料(TR-248金红石型，安徽滁州格锐矿业有限责任公司产)和氧化铁红的折光系数均为2.8。颜填料选定后，颜填料的粒径对涂层的热反射性起关键作用。颜填料的最佳粒径d和辐射波长λ的关系如下：λ＝d/k而k＝0.9(m²+2)/[n_Rπ(m²-1)]式中：k是由m和n_R决定的常量。根据上式，如果要有效反射波长为0.4um和2.5um附近的太阳光辐射，就分别需要粒径约为0.17um和1.06um的颜填料。故所选用颜填料的粒径应在0.17um～1.06um之间，才能有效反射占太阳辐射能量90％左右的可见光波和近红外波，而GR复合钛白颜料(TR-248金红石型，安徽滁州格锐矿业有限责任公司产)粒径≤2um。

③助剂：助剂主要指的是分散剂、消泡剂和流平剂等。分散剂是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的表面活性剂，可均匀的分散那些难于溶解于成膜物的无机、有机颜料的固体颗粒，同时也能防止固体颗粒的沉降和凝聚，形成稳定的涂料。涂料成分中存在易起泡或使泡沫稳定的因素，而且涂料生产过程中需要使用各种机械，还有涂料工艺施工时所用的各种方式方法，在这些过程中，都会不同程度地增加涂料体系的自由能，帮助产生气泡。泡沫中的空气不仅会阻碍颜料、填料的分散，也使设备的利用率不足而影响产量。流平剂能促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。

按上述方法选用原材料，其中所述成膜物、颜填料和助剂的质量比为40％～55％∶42％～55％∶3％～5％；成膜物由环氧树脂6101、聚酰胺多元胺类固化剂、丙酮或苯甲醇稀释剂按质量比1∶0.3～0.45∶0.05～0.15组成；所述助剂由分散剂、消泡剂和流平剂混合而成。颜填料由GR复合钛白颜料(TR-248金红石型，安徽滁州格锐矿业有限责任公司产)和氧化铁红按质量比1∶0.05～0.15组成。所述助剂由德国毕克分散剂BYK-108、消泡剂和流平剂BYK-306按质量比1∶1∶1组成。

以下结合实施例对本发明做进一步说明：

实施例1

该实施例中，太阳热反射涂层成膜物、颜填料和助剂的质量比为50％∶45％∶5％。其中，成膜物由环氧树脂6101、聚酰胺多元胺类固化剂和丙酮(或苯甲醇)稀释剂按质量比1∶0.3∶0.15组成；助剂由德国毕克分散剂BYK-108、消泡剂和流平剂BYK-306按质量比1∶1∶1混合而成；颜填料由GR复合钛白颜料(TR-248金红石型，安徽滁州格锐矿业有限责任公司产)和氧化铁红按质量比1∶0.05组成。

本实施例中，太阳热反射涂层的制备按照如下步骤进行：

1)首先按照以上质量比准确称量成膜物和助剂中各成分，倒入研钵中低速搅拌均匀；

2)在搅拌过程中准确称量颜填料中各成分，等第1)步骤完成后倒入研钵中搅拌，此时保持低速直到均匀，得到涂料，将全部过程控制在10分钟内；

3)将步骤2)制备的涂料在30分钟内采用喷涂的方式对路面进行喷涂，喷涂剂量为0.4L/m²。

实施例2

该实施例中，太阳热反射涂层成膜物、颜填料和助剂的质量比为40％∶55％∶5％。其中，成膜物由环氧树脂6101、聚酰胺多元胺类固化剂和丙酮(或苯甲醇)稀释剂按质量比1∶0.3∶0.05组成；助剂由德国毕克分散剂BYK-108、消泡剂和流平剂BYK-306按质量比1∶1∶1混合而成；颜填料由GR复合钛白颜料(TR-248金红石型，安徽滁州格锐矿业有限责任公司产)和氧化铁红按质量比1∶0.15组成。

本实施例中，太阳热反射涂层的制备按照如下步骤进行：

1)首先按照以上质量比准确称量成膜物和助剂中各成分，倒入研钵中低速搅拌均匀；

2)在搅拌过程中准确称量颜填料中各成分，等第1)步骤完成后倒入研钵中搅拌，此时保持低速直到均匀，得到涂料，将全部过程控制在10分钟内；

3)将步骤2)制备的涂料在30分钟内采用喷涂的方式对路面进行喷涂，喷涂剂量为0.3L/m²。

实施例3

该实施例中，太阳热反射涂层成膜物、颜填料和助剂的质量比为55％∶42％∶3％。其中，成膜物由环氧树脂6101、聚酰胺多元胺类固化剂和丙酮(或苯甲醇)稀释剂按质量比1∶0.4∶0.15组成；助剂由德国毕克分散剂BYK-108、消泡剂和流平剂BYK-306按质量比1∶1∶1混合而成；颜填料由GR复合钛白颜料(TR-248金红石型，安徽滁州格锐矿业有限责任公司产)和氧化铁红按质量比1∶0.05组成。

本实施例中，太阳热反射涂层的制备按照如下步骤进行：

1)首先按照以上质量比准确称量成膜物和助剂中各成分，倒入研钵中低速搅拌均匀；

2)在搅拌过程中准确称量颜填料中各成分，等第1)步骤完成后倒入研钵中搅拌，此时保持低速直到均匀，得到涂料，将全部过程控制在10分钟内；

3)将步骤2)制备的涂料在30分钟内采用喷涂的方式对路面进行喷涂，喷涂剂量为0.5L/m²。

实施例4

该实施例中，太阳热反射涂层成膜物、颜填料和助剂的质量比为40％∶55％∶5％。其中，成膜物由环氧树脂6101、聚酰胺多元胺类固化剂和丙酮(或苯甲醇)稀释剂按质量比1∶0.35∶0.1组成；助剂由德国毕克分散剂BYK-108、消泡剂和流平剂BYK-306按质量比1∶1∶1混合而成；颜填料由GR复合钛白颜料(TR-248金红石型，安徽滁州格锐矿业有限责任公司产)和氧化铁红按质量比1∶0.1组成。

本实施例中，太阳热反射涂层的制备按照如下步骤进行：

1)首先按照以上质量比准确称量成膜物和助剂中各成分，倒入研钵中低速搅拌均匀；

2)在搅拌过程中准确称量颜填料中各成分，等第1)步骤完成后倒入研钵中搅拌，此时保持低速直到均匀，得到涂料，将全部过程控制在10分钟内；

3)将步骤2)制备的涂料在30分钟内采用喷涂的方式对路面进行喷涂，喷涂剂量为0.4L/m²。

实施例5

该实施例中，太阳热反射涂层成膜物、颜填料和助剂的质量比为42％∶55％∶3％。其中，成膜物由环氧树脂6101、聚酰胺多元胺类固化剂和丙酮(或苯甲醇)稀释剂按质量比1∶0.45∶0.12组成；助剂由德国毕克分散剂BYK-108、消泡剂和流平剂BYK-306按质量比1∶1∶1混合而成；颜填料由GR复合钛白颜料(TR-248金红石型，安徽滁州格锐矿业有限责任公司产)和氧化铁红按质量比1∶0.13组成。

本实施例中，太阳热反射涂层的制备按照如下步骤进行：

1)首先按照以上质量比准确称量成膜物和助剂中各成分，倒入研钵中低速搅拌均匀；

2)在搅拌过程中准确称量颜填料中各成分，等第1)步骤完成后倒入研钵中搅拌，此时保持低速直到均匀，得到涂料，将全部过程控制在10分钟内；

3)将步骤2)制备的涂料在30分钟内采用喷涂的方式对路面进行喷涂，喷涂剂量为0.35L/m²。

实施例6

该实施例中，太阳热反射涂层成膜物、颜填料和助剂的质量比为47％∶50％∶3％。其中，成膜物由环氧树脂6101、聚酰胺多元胺类固化剂和丙酮(或苯甲醇)稀释剂按质量比1∶0.4∶0.12组成；助剂由德国毕克分散剂BYK-108、消泡剂和流平剂BYK-306按质量比1∶1∶1混合而成；颜填料由GR复合钛白颜料(TR-248金红石型，安徽滁州格锐矿业有限责任公司产)和氧化铁红按质量比1∶0.13组成。

本实施例中，太阳热反射涂层的制备按照如下步骤进行：

1)首先按照以上质量比准确称量成膜物和助剂中各成分，倒入研钵中低速搅拌均匀；

2)在搅拌过程中准确称量颜填料中各成分，等第1)步骤完成后倒入研钵中搅拌，此时保持低速直到均匀，得到涂料，将全部过程控制在10分钟内；

3)将步骤2)制备的涂料在30分钟内采用喷涂的方式对路面进行喷涂，喷涂剂量为0.35L/m²。

综上所述，本发明的太阳热反射涂层随氧化铁红掺量的增加，该涂层的颜色由浅红色向深褐色过渡。该涂层在夏天最高气温下可降低沥青路面表面7℃以上，显著减少沥青路面车辙危害，延长沥青路面使用寿命。

以上所述实施例，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明工作原理对以上实施例配方所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种用于沥青路面的太阳热反射涂层，其特征在于，由成膜物、颜填料和助剂搅拌均匀而成，所述成膜物、颜填料和助剂的质量比为40％～55％∶42％～55％∶3％～5％；所述成膜物由环氧树脂6101、聚酰胺多元胺类固化剂、丙酮或苯甲醇稀释剂按质量比1∶0.3～0.45∶0.05～0.15混合组成；所述颜填料由GR复合钛白颜料和氧化铁红按质量比1∶0.05～0.15组成；所述助剂由分散剂、消泡剂和流平剂混合而成。

2.根据权利要求1所述的用于沥青路面的太阳热反射涂层，其特征在于，所述颜填料由GR复合钛白颜料和氧化铁红按质量比1∶0.05～0.15组成。

3.根据权利要求1所述的用于沥青路面的太阳热反射涂层，其特征在于，所述助剂由德国毕克分散剂BYK-108、消泡剂和流平剂BYK-306按质量比1∶1∶1组成。

4.一种权利要求1、2或3所述太阳热反射涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)首先称量成膜物和助剂，倒入研钵中搅拌均匀；

2)在搅拌过程中称量颜填料，等第1)步完成后倒入研钵中搅拌，直到均匀，得到涂料，全部过程控制在10分钟内；

3)将步骤2)制备的涂料在30分钟内采用喷涂的方式对路面进行喷涂，喷涂剂量为0.3L/m²～0.5L/m²。