CN102382549A

CN102382549A - 一种彩色沥青路面太阳热反射涂层

Info

Publication number: CN102382549A
Application number: CN2011102490904A
Authority: CN
Inventors: 申爱琴; 邓琰荣; 郭寅川
Original assignee: Changan University
Current assignee: Changan University
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2012-03-21

Abstract

本发明公开了一种彩色沥青路面太阳热反射涂层。该涂层由成膜物、功能颜料、着色颜料和助剂组成，所述成膜物、功能颜料、着色颜料和助剂的质量比为48％～58％∶32％～42％∶3％～5％∶3％～5％；着色颜料有红色颜料和绿色颜料，其中红色颜料是氧化铁红，绿色颜料是氧化铬绿。本发明涂装在沥青路面表面，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，缓解城市“热岛效应”，美化道路景观，缓解驾驶员的视觉疲劳、提高道路安全性能，诱导管理交通流、增加道路的通行能力，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。

Description

一种彩色沥青路面太阳热反射涂层

技术领域

本发明属于沥青路面技术领域，涉及一种彩色沥青路面涂层，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、缓解城市“热岛效应”且美化道路景观、提高道路交通安全的彩色沥青路面太阳热反射涂层。

背景技术

沥青混合料作为一种吸热材料，对太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。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。

同时，我国城市道路铺装形式主要以沥青路面为主，沥青路面蓄积的大量热量严重加剧了城市的“热岛效应”。而目前在解决城市“热岛效应”的普遍措施是提高城市森林覆盖率及扩大草地，水地面积，以改变城市下垫面的状态，但城市是一个建筑高度密集、道路高度密布的区域，城市的森林覆盖率等极难提高。

而且，我国道路路面多为灰色或黑色，灰色和黑色对人的神经系统有镇定作用，但长时间注视单调的灰色路面会使驾驶员注意力变得迟钝，诱发疲劳，甚至昏昏欲睡，使发生交通事故的危险性增大。

因此，针对沥青路面车辙问题、城市的“热岛效应”和道路路面颜色单一乏味，开发一种涂装在沥青路面表面的、可减少沥青路面的吸热量、大大降低沥青路面温度、减少沥青路面车辙病害、缓解城市“热岛效应”、美化道路景观、提高道路交通安全的彩色沥青路面太阳热反射涂层是本领域技术人员所期望的。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术和方法的缺点，提供一种彩色沥青路面太阳热反射涂层，该涂层具有降温效果明显、颜色鲜艳、成本低、配方简单、施工方便及不影响路面抗滑性的特点。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

该种彩色沥青路面太阳热反射涂层，按照质量百分比，由48％～58％的成膜物、32％～42％的功能颜料、3％～5％的着色颜料和3％～5％的助剂搅拌均匀而成；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∶0.3～0.5∶0.05～0.15混合而成；所述功能颜料是GR复合钛白颜料。

上述功能颜料为金红石型GR复合钛白颜料。

上述功能颜料采用安徽滁州格锐矿业有限责任公司生产的TR-248金红石型GR复合钛白颜料。

上述着色颜料为红色颜料或绿色颜料。

上述红色颜料是氧化铁红，绿色颜料是氧化铬绿。

上述助剂是由德国毕克生产的分散剂BYK-108、流平剂BYK-306和西安道尔达生产的消泡剂KLD-941按质量比1∶1∶1混合而成。

上述聚酰胺多元胺类固化剂是聚酰胺树脂。

与现有技术和方法相比，本发明具备以下有益效果：

(1)本发明的彩色沥青路面太阳热反射涂层在夏天最高气温下可降低沥青路面表面温度8℃以上。

(2)沈金安等人研究表明温度每上升5℃，动稳定度将减小800～1000次/mm，本发明至少提高沥青混合料的动稳定度1280～1600次/mm，显著提高沥青路面的高温稳定性及减少沥青路面车辙危害。

(3)本发明把沥青路面对太阳光热量吸收率从0.9降至0.25，根据M.Pomerantz等人研究可知，此措施可降低城市大气温度1.42℃。从上述数据可以看出，本发明降低城市大气温度、缓解城市“热岛效应”作用明显。

(4)涂装本发明涂层的沥青路面美化了道路景观，缓解了驾驶员的视觉疲劳、提高了道路安全性能，诱导管理交通流、增加道路的通行能力，红色沥青路面太阳热反射涂层可提醒驾驶员小心谨慎、提高警惕性，绿色沥青路面太阳热反射涂层表示安静，可提醒驾驶员放轻机器声并不鸣喇叭。

(5)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，造价明显低于现有涂层。

(6)本发明的涂层仅仅是成膜物、功能颜料、着色颜料和助剂四种成分简单拌制而成，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。

(7)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，缓解城市“热岛效应”，美化道路景观，提高道路安全性能，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、颜色鲜艳、成本低、配方简单、施工方便及不影响路面抗滑性的彩色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、功能颜料、着色颜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功能颜料：功能颜料对可见光和近红外辐射的反射(散射)能力取决于功能颜料和树脂折光系数的差异，散射率m为功能颜料与树脂折光系数的比值：m＝n_p/n_R，式中n_p为功能颜料的折光系数；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功能颜料。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)为2.8。功能颜料选定后，功能颜料的粒径对涂层的热反射性起关键作用。功能颜料的最佳粒径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的功能颜料。故所选用功能颜料的粒径应在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着色颜料：着色颜料分为有机和无机两大类，多数无机着色颜料耐久性、着色力和经济性优异。由于红色容易引起注意，具有较佳的明视效果，可作为警告、危险、禁止、防火等警示用色，而无机颜料中的红色颜料，主要是氧化铁红，其具有很好的遮盖力和着色力、耐化学性、保色性、分散性，价格较廉。绿色是我们视觉中最能适应刺激的一种色，绿色显得是公平、安静、智能、谦逊，使驾驶员的精神不易疲劳，而无机颜料中的绿色颜料，主要有氧化铬绿和铅铬绿两种，其中氧化铬绿的耐光、耐热、耐化学药品性优良。因此，着色颜料选用氧化铁红和氧化铬绿。

④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，其中成膜物、功能颜料、着色颜料和助剂的质量百分比分别为48％～58％、32％～42％、3％～5％和3％～5％；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∶0.3～0.5∶0.05～0.15混合组成；功能颜料选用安徽滁州格锐矿业有限责任公司生产的TR-248金红石型GR复合钛白颜料；着色颜料可以是红色颜料或者绿色颜料，其中红色颜料是氧化铁红，绿色颜料是氧化铬绿；助剂选用德国毕克分散剂BYK-108、消泡剂和流平剂BYK-306按质量比1∶1∶1混合而成。所述的聚酰胺多元胺类固化剂是聚酰胺树脂。

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，彩色沥青路面太阳热反射涂层成膜物、功能颜料、着色颜料和助剂的质量百分分别比为58％、32％、5％和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；功能颜料采用安徽滁州格锐矿业有限责任公司生产的TR-248金红石型GR复合钛白颜料；着色颜料采用氧化铁红；助剂由德国毕克分散剂BYK-108、西安道尔达生产的消泡剂KLD-941和流平剂BYK-306按质量比1∶1∶1混合而成。所述的聚酰胺多元胺类固化剂是聚酰胺树脂。

实施例2

该实施例中，彩色沥青路面太阳热反射涂层是由成膜物、功能颜料、着色颜料和助剂按照质量百分比分别为48％、42％、5％和5％混合而成。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；功能颜料是指安徽滁州格锐矿业有限责任公司生产的TR-248金红石型GR复合钛白颜料；着色颜料是氧化铁红；助剂由德国毕克分散剂BYK-108、西安道尔达生产的消泡剂KLD-941和流平剂BYK-306按质量比1∶1∶1混合而成。所述的聚酰胺多元胺类固化剂是聚酰胺树脂。

实施例3

该实施例中，彩色沥青路面太阳热反射涂层是由成膜物、功能颜料、着色颜料和助剂以质量百分比分别为52％、42％、3％和3％混合而成。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；功能颜料是指安徽滁州格锐矿业有限责任公司生产的TR-248金红石型GR复合钛白颜料；着色颜料是氧化铁红；助剂由德国毕克分散剂BYK-108、西安道尔达生产的消泡剂KLD-941和流平剂BYK-306按质量比1∶1∶1混合而成。所述的聚酰胺多元胺类固化剂是聚酰胺树脂。

实施例4

该实施例中，彩色沥青路面太阳热反射涂层是由成膜物、功能颜料、着色颜料和助剂按照质量百分比分别为58％、32％、5％和5％混合而成。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∶0.5∶0.05组成；功能颜料是指安徽滁州格锐矿业有限责任公司生产的TR-248金红石型GR复合钛白颜料；着色颜料是氧化铬绿；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。

实施例5

该实施例中，彩色沥青路面太阳热反射涂层是由成膜物、功能颜料、着色颜料和助剂按照质量百分比分别为48％、42％、5％和5％混合而成。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；功能颜料是指安徽滁州格锐矿业有限责任公司生产的TR-248金红石型GR复合钛白颜料；着色颜料是氧化铬绿；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。所述的聚酰胺多元胺类固化剂是聚酰胺树脂。

实施例6

该实施例中，彩色沥青路面太阳热反射涂层是由成膜物、功能颜料、着色颜料和助剂按照质量百分比分别为52％、42％、3％和3％混合而成。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；功能颜料是指安徽滁州格锐矿业有限责任公司生产的TR-248金红石型GR复合钛白颜料；着色颜料是氧化铬绿；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。所述的聚酰胺多元胺类固化剂是聚酰胺树脂。

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

1.一种彩色沥青路面太阳热反射涂层，其特征在于，按照质量百分比，由48％～58％的成膜物、32％～42％的功能颜料、3％～5％的着色颜料和3％～5％的助剂搅拌均匀而成；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∶0.3～0.5∶0.05～0.15混合而成；所述功能颜料是GR复合钛白颜料。

2.根据权利要求1所述的彩色沥青路面太阳热反射涂层，其特征在于，所述功能颜料为金红石型GR复合钛白颜料。

3.根据权利要求2所述的彩色沥青路面太阳热反射涂层，其特征在于，所述功能颜料采用安徽滁州格锐矿业有限责任公司生产的TR-248金红石型GR复合钛白颜料。

4.根据权利要求1所述的彩色沥青路面太阳热反射涂层，其特征在于，所述着色颜料为红色颜料或绿色颜料。

5.根据权利要求4所述的彩色沥青路面太阳热反射涂层，其特征在于，所述红色颜料是氧化铁红，绿色颜料是氧化铬绿。

6.根据权利要求1所述的彩色沥青路面太阳热反射涂层，其特征在于，所述助剂是由德国毕克公司生产的分散剂BYK-108、流平剂BYK-306和西安道尔达生产的消泡剂KLD-941按质量比1∶1∶1混合而成。

7.根据权利要求1所述的彩色沥青路面太阳热反射涂层，其特征在于，所述聚酰胺多元胺类固化剂是聚酰胺树脂。