CN103805059A - 一种缓释型三组分路面除冰融雪涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种缓释型三组分路面除冰融雪涂料及其制备方法，其中涂料包括成膜组分A、胶粘组分B和抑冰组分C，成膜组分A、胶粘组分B和改性的抑冰组分C的质量份数比为100:（1～2）:（2.4～4）。而制备方法则包括步骤：制备成膜组分A、制备胶粘组分B、制备抑冰组分C、抑冰组分C改性、制备缓释型三组分路面除冰融雪涂料。涂料喷涂后，在路表面及其构造深度内固化，形成附着力良好的除冰融雪薄膜层，降雪时，薄膜层的抑冰组分C主动释放出冰点抑制剂，阻止水分子之间的氢键缔合，降低冰点至-4～-8℃，达到主动除冰融雪效果，同时由于冰点抑制剂采用控缓释技术，具有长效缓释性能，因而在长达到一个冬季内起到主动融雪除冰效果。

Description

一种缓释型三组分路面除冰融雪涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种涂料及其制备方法，具体说是涉及一种缓释型三组分路面除冰融雪涂料及其制备方法，属于化工涂料技术领域。

背景技术

冬季路面降雪和积冰给路面畅通和行车安全带来严重影响。沥青路面积有冰雪时，路面附着系数只是干燥路面的1/4 ~ 1/3，急剧下降的附着系数严重影响车辆的制动和转向操作，容易诱发交通事故，给人民群众带来生命和财产损失。为了保障路面畅通和行车安全，避免或减少交通事故，提高路面通行能力和运营效益，必须采取措施清除路面冰雪。目前路面除冰雪主要采用被动融雪技术：撒布融雪剂、防滑料、机械清理等，这些技术存在一定的问题：撒盐化物或环保型融雪剂，都对环境、路面产生严重污染，除冰雪效率较低；人工或机械除雪，构造深度内暗冰无法清除，且费用高、作业危险性大，效率也不高。

在主动融雪技术中，以Verglimit、Mafilon技术为代表的盐化物路面铺装技术由于化冰雪效果明显而得到较多的应用研究。该类技术是以集料或者矿粉的形式掺入沥青混凝土，但伴随着蓄盐成分的流失，沥青混凝土路面出现“孔洞”、“脱落”现象，导致铺装面层破坏，同时，盐化物对沥青的水乳化作用降低了路面结构强度，制约了其大面积推广。

为克服盐化物路面铺装技术带来的问题，盐化物表面喷涂涂层技术得到了研究与应用。与盐化物路面铺装技术相比，表面喷涂涂层技术使用盐化物量少，涂层中的冰点抑制剂释放速度快，融化能力强，能够显著降低降雪和积冰对路面的粘附，使得路面冰层易于被清除。专利CN 101787215 B公布了防治路面凝冰的喷洒型改性盐化乳化沥青及其制备方法，该专利对盐化物表面进行化学改性，减少了盐化物的散失，但盐化物的吸湿速溶特性仍使得路面融雪除冰耐久性不高。专利CN 102199398 B公布了一种环保型路面融冰除雪涂层材料及其制备方法和使用方法，该专利采用多孔吸附材料作为盐化物载体，涂层的持续融冰能力有了较好的改进，但多孔材料极易吸附水分，导致蓄盐能力丧失，持续融冰能力下降较快。同时由于上述专利采用乳化沥青作为粘结材料，盐化物的对沥青的水乳化作用使得罩面层对路面粘附效果差，罩面大面积剥离现象未能有效解决；沥青具有较高的表面能，沥青面层与凝冰之间的粘结力仍然较大，乳化沥青的易破乳特性导致涂料生产、存储、施工难以控制；且上述技术依然采用氯化盐作为冰点抑制剂，对桥面钢结构仍具有一定的损害。

借鉴于高压导线的低表面能涂层除冰技术，无盐技术在路面融雪除冰中也得到了应用研究。申请号为CN 102127365 A的专利提出了一种降低冰雪与路面粘附性的水性有机硅橡胶涂料，该专利采用有机硅橡胶乳液作为成膜剂，通过降低路面的表面能来达到降低冰雪与路面粘附性的效果。研究发现该专利具有较好的防水能力，但无明显的除冰能力，路面表面构造深度内的积冰仍难以有效清除。Nishino T（The lowest surface free energy based on -CF₃ alignment. Langmuir, 1999, 15: 4321–4323）研究也表明只有当接触角大于150°形成超疏水表面时，固体表面才能明显降低冰雪与表面粘附性，然而即使是具有最低表面能的光滑固体表面与水的接触角也才接近120°，显然该专利所提出的这种低表面能路面目前还不具备除冰融雪效果。

发明内容

为了解决如上所述的现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高效、长效，与路面粘附性好的缓释型三组分路面除冰融雪涂料及其制备方法。

为了达到上述发明的目的，本发明的技术方案为：

一种缓释型三组分路面除冰融雪涂料，其特征在于，包括成膜组分A、胶粘组分B和抑冰组分C，所述的成膜组分A、胶粘组分B和改性的抑冰组分C的质量份数比为100:（1～2）:（2.4～4），

且以质量份数计，所述的成膜组分A包括：

固含量为20～60%的有机硅橡胶乳液               100份；

补强剂KH-550改性气相白炭黑                    3～4.8份；

填料硫酸钡                                      1～5份；

成膜助剂                                        3～5份；

增塑剂乳化沥青                                  2.4～6份；

催化剂二月桂酸二丁基锡                          0.8～1.5份；

流平剂混合液                                    2～4份；

消泡剂TH-501                                   0.3份；

稀释剂水                                        100～300份；

防滑石英砂                                      2～4份，

所述的胶粘组分B包括：

硅橡胶类交联剂                                  0.1～0.6份；

硅烷偶联剂                                      0.2～1.5份，

而所述的改性的抑冰组分C包括：

抑冰组分C                                      100份；

改性剂硅烷偶联剂KH-550                         0.5-1.0份，

而以质量份数计，所述的抑冰组分C包括

复合冰点抑制剂                                   2～6份；

多孔吸附载体                                     1～3份；

炭黑                                             0.05份。

进一步，所述的成膜组分A中的成膜助剂为乙酸乙酯或邻苯二甲酸二丁酯。

所述的成膜组分A中的流平剂混合液通过流平剂TH-720、乙二醇或丙三醇、水按照质量比为1:2:6的比例在低速搅拌的情况下混合均匀形成。

所述的胶粘组分B中的硅橡胶类交联剂为正硅酸乙酯或甲基三丁酮肟基硅烷。

所述的胶粘组分B中的硅烷偶联剂为KH-550、KH-560、ND-42中的任一种。

而所述的抑冰组分C中的复合冰点抑制剂为氯化钠、氯化钙中的至少一种与亚硝酸钠组成的复合物，当为氯化钠与亚硝酸钠复合时，氯化钠与亚硝酸钠的质量比为1:1，当为氯化钙与亚硝酸钠复合时，氯化钙与亚硝酸钠的质量比为1:1，而当为氯化钠、氯化钙与亚硝酸钠复合时，所述的氯化钠、氯化钙与亚硝酸钠的质量比为1:0.5:0.5。

且所述的抑冰组分C中的多孔吸附载体为硅藻土、沸石、海泡石中的任一种。

一种缓释型三组分路面除冰融雪涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）制备成膜组分A：以质量份数计，将3～4.8份补强剂KH-550改性气相白炭黑、1～5份填料硫酸钡、3～5份成膜助剂加入到100～300份稀释剂水中，然后以300～500rpm的转速搅拌15～20min，经分散混合均匀后，加入100份固含量为20～60%的有机硅橡胶乳液、0.8-1.5份催化剂二月桂酸二丁基锡、2.4～6份增塑剂乳化沥青、2～4份流平剂混合液、0.3份消泡剂TH-501、2～4份防滑石英砂，以300-500rpm的转速搅拌15～20min，混合均匀后得到成膜组分A；

（2）制备胶粘组分B：以质量份数计，将0.1～0.6份硅橡胶类交联剂、0.2～1.5份硅烷偶联剂混合，搅拌均匀，得到胶粘组分B；

（3）制备抑冰组分C：以质量份数计，将2～6份复合冰点抑制剂加入4～7份稀释剂水中加热搅拌，完全溶解后加入1～3份多孔吸附载体，5～10min后加入0.05份炭黑对粉体进行增色，待水分完全蒸发后，干燥，粉碎得到黑色抑冰组分C；

（4）制备改性的抑冰组分C：以质量份数计，使用0.5～1份硅烷偶联剂KH-550改性100份抑冰组分C，改性的抑冰组分C需要干燥、粉碎，密闭保存；

（5）制备缓释型三组分路面除冰融雪涂料：以质量份数计，将2.4～4份改性的抑冰组分C加入到100份成膜组分A中，然后加入1～2份胶粘组分B，以200～400rpm的转速搅拌10～15min，混合均匀后制得一种缓释型三组分路面除冰融雪涂料。

本发明的有益效果是：

1、本发明所述的涂料中的低表面疏水膜和复合冰点抑制剂的协同作用加强了路面防冰融雪效果，具有缓释、长效释放效果；

2、而涂料中的有机硅橡胶乳液具有透气封水性和自清洁性能，增加了涂料与路面的粘附性，可自动清除表面覆盖灰尘，能够恢复冰点抑制剂对冰点的抑制作用，主动维持路面防冰融雪，确保整个冬季路面除冰融雪需求；

3、复合冰点抑制剂由氯化钠、氯化钙、亚硝酸钠等无机盐化物复合而成，复合盐有利于路面高效、长效除冰融雪，同时亚硝酸钠的加入不仅能够降低水的冰点，而且能作为金属防锈剂、减少氯化盐对桥面钢结构、环境的破坏；

4、而抑冰组分C的表面化学改性使得其表面呈现出油性特征，减少雨水对冰点抑制剂的冲刷，克服了多孔材料极易吸附水分，导致蓄盐能力丧失，持续融冰能力下降较快的缺点，同时有利于抑冰组分C在涂料中的分散，加强涂料与路面的粘附性，从而达到长效防冰融雪效果。

附图说明

图1为本发明实施例 1空白试件的除冰效果；

图2为本发明实施例 1喷涂试件的除冰效果；

图3为本发明实施例 2喷涂试件的除冰效果；

图4为本发明实施例 3喷涂试件的除冰效果。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行具体的介绍。

在以下实施例中，所述的流平剂混合液的制备方法为：将TH-720流平剂、乙二醇（或丙三醇）和水按照质量比1:2:6的比例混合，然后低速搅拌，混合均匀后作为流平剂混合液备用。

实施例1：

（1）制备成膜组分A：以质量份数计，将3份KH-550改性气相白炭黑、4份硫酸钡、3份乙酸乙酯加入到150份水中，以300rpm的转速搅拌20min，经分散混合均匀后，加入100份固含量为20%有机硅橡胶乳液、0.8份二月桂酸二丁基锡、2.4份乳化沥青、3份流平剂混合液、0.3份TH-501，2份防滑石英砂，以500rpm的转速搅拌20min，混合均匀后得到成膜组分A；

（2）制备胶粘组分B：将0.3份正硅酸乙酯、0.6份KH-550硅烷偶联剂混合均匀得到胶粘组分B；

（3）制备抑冰组分C：将1.5份氯化钠、1.5份亚硝酸钠加入5份水中加热搅拌，完全溶解后，加入1.2份海泡石，5min后加入0.05份炭黑对粉体进行增色，待水分完全蒸发后，干燥，粉碎得到黑色抑冰组分C；

将上述制备好的成膜组分A、胶粘组分B、抑冰组分C分放于事先准备好的塑料桶中，上面覆盖油毡布，放于阴凉地方，密封、遮光保存；

（5）制备改性的抑冰组分C：以质量份数计，使用0.5份硅烷偶联剂KH-550改性100份抑冰组分C，改性的抑冰组分C需要干燥、粉碎，密闭保存；

（6）制备缓释型三组分路面除冰融雪涂料：以质量份数计:将2.4份改性的抑冰组分C加入到100份成膜组分A中，然后加入1份胶粘组分B，以400rpm的转速搅拌15min，混合均匀后得到一种缓释型三组分路面除冰融雪涂料。

图1为本发明实施例 1空白试件的除冰效果；图2为本发明实施例 1喷涂试件的除冰效果。

如图1和图2所示：实施例1制备的缓释型三组分路面除冰融雪涂料的除冰效果为：除冰效果采用喷涂试件和未喷涂试件平行冷冻对比试验，试验使用SMA-13级配圆柱形旋转压实试件，喷涂试件的喷涂量为0.37kg/㎡。将试件放置于-4℃恒温冷柜，冷冻4h后试件围蓄1cm深度的水，10h后，无喷涂组试件完全冻结，表面坚硬，敲击冰层，脱落冰块坚硬，底部冰块不易铲除，试件构造深度内附着大量暗冰，而喷涂试件表面冻结，但冰面底部仍可见一层自由水，冰层在试件表面易划动，轻撬试件表面冰层，冰层整体滑落。

 

实施例2：

（1）制备成膜组分A：以质量份数计，将4份KH-550改性气相白炭黑、3份硫酸钡、4份邻苯二甲酸二丁酯加入到200份水中，以500rpm的转速搅拌15min，经分散混合均匀后，加入100份固含量为40%有机硅橡胶乳液、1份二月桂酸二丁基锡、5份乳化沥青、3份流平剂混合液、0.3份TH-501，3份防滑石英砂，以400rpm的转速搅拌20min，混合均匀后得到成膜组分A；

（2）制备胶粘组分B：将0.4份正硅酸乙酯、0.2份ND-42硅烷偶联剂混合均匀得到胶粘组分B；

（3）制备抑冰组分C：将1.5份氯化钙、1.5份亚硝酸钠加入4份水中加热搅拌，完全溶解后，加入1.4份沸石，10min后加入0.05份炭黑对粉体进行增色，待水分完全蒸发后，干燥，粉碎得到黑色抑冰组分C；

将上述制备好的成膜组分A、胶粘组分B、抑冰组分C分放于事先准备好的塑料桶中，上面覆盖油毡布，放于阴凉地方，密封、遮光保存；

（5）制备改性的抑冰组分C：以质量份数计，使用0.8份硅烷偶联剂KH-550改性100份抑冰组分C，改性的抑冰组分C需要干燥、粉碎，密闭保存；

（6）制备缓释型三组分路面除冰融雪涂料：以质量份数计:将3份改性的抑冰组分C加入到100份成膜组分A中，然后加入1.2份胶粘组分B，以200rpm的转速搅拌15min，混合均匀后得到一种缓释型三组分路面除冰融雪涂料。

图3为本发明实施例 2喷涂试件的除冰效果。

如图3所示：实施例2制备的缓释型三组分路面除冰融雪涂料的除冰效果为：除冰效果采用喷涂试件和未喷涂试件平行冷冻对比试验，试验使用SMA-13级配圆柱形旋转压实试件，喷涂试件的喷涂量为0.37kg/㎡。将试件放置于-6℃恒温冷柜，冷冻4h后试件围蓄1cm深度的水，7h后，无喷涂组试件完全冻结，表面已经完全冻结，表面坚硬，冰层表面难以用刀口划动，敲击后，脱落冰块坚硬，底部冰块不易铲除，试件表面有大量条形冰层附着试件底部。喷涂试件表面已冻结，底部无自由水，冰层表面易划动，敲击冰层表面，冰层呈粉碎破裂，底部冰块易铲除，表面无任何冰层附着。

 

实施例3

（1）制备成膜组分A：以质量份数计，将4.8份KH-550改性气相白炭黑、5份硫酸钡、4份乙酸乙酯加入到285份水中，以400rpm的转速搅拌20min，经分散混合均匀后，加入100份固含量为60%有机硅橡胶乳液、1份二月桂酸二丁基锡、6份乳化沥青、3.6份流平剂混合液、0.3份TH-501，3份防滑石英砂，以300rpm的转速搅拌15min，混合均匀后得到成膜组分A；

（2）制备胶粘组分B：将0.42份正硅酸乙酯、1.1份KH-560硅烷偶联剂混合均匀得到胶粘组分B；

（3）制备抑冰组分C：将1.5份氯化钙、0.75份氯化钙、0.75份亚硝酸钠加入6份水中加热搅拌，完全溶解后，加入1份硅藻土，8min后加入0.05份炭黑对粉体进行增色，待水分完全蒸发后，干燥，粉碎得到黑色抑冰组分C；

将上述制备好的成膜组分A、胶粘组分B、抑冰组分C分放于事先准备好的塑料桶中，上面覆盖油毡布，放于阴凉地方，密封、遮光保存；

（5）制备改性的抑冰组分C：以质量份数计，使用1份硅烷偶联剂KH-550改性100份抑冰组分C，改性的抑冰组分C需要干燥、粉碎，密闭保存；

（6）制备缓释型三组分路面除冰融雪涂料：以质量份数计:将3.2份改性的抑冰组分C加入到100份成膜组分A中，然后加入1.4份胶粘组分B，以300rpm的转速搅拌10min，混合均匀后得到一种缓释型三组分路面除冰融雪涂料。

图4为本发明实施例 3喷涂试件的除冰效果。

如图4所示：实施例3制备的缓释型三组分路面除冰融雪涂料的除冰效果为：除冰效果采用喷涂试件和未喷涂试件平行冷冻对比试验，试验使用SMA-13级配圆柱形旋转压实试件，喷涂试件的喷涂量为0.37kg/㎡。将试件放置于-6℃恒温冷柜，冷冻4h后试件围蓄1cm深度的水，7h后，无喷涂组试件完全冻结，表面已经完全冻结，表面坚硬，冰层表面难以用刀口划动，敲击后，脱落冰块坚硬，底部冰块不易铲除，试件表面有大量条形冰层附着试件底部。喷涂试件表面已冻结，底部可见少量自由水，冰层表面易划动，可以滑到试件表面，敲击冰层表面，表面冰层呈块状脱落，底部冰块极易铲除，表面无任何冰层附着。

本发明按照上述实施例进行了说明应当理解，上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种缓释型三组分路面除冰融雪涂料，其特征在于，包括成膜组分A、胶粘组分B和抑冰组分C，所述的成膜组分A、胶粘组分B和改性的抑冰组分C的质量份数比为100:（1～2）:（2.4～4），

且以质量份数计，所述的成膜组分A包括：

固含量为20～60%的有机硅橡胶乳液               100份；

补强剂KH-550改性气相白炭黑                    3～4.8份；

填料硫酸钡                                      1～5份；

成膜助剂                                        3～5份；

增塑剂乳化沥青                                  2.4～6份；

催化剂二月桂酸二丁基锡                          0.8～1.5份；

流平剂混合液                                    2～4份；

消泡剂TH-501                                   0.3份；

稀释剂水                                        100～300份；

防滑石英砂                                      2～4份，

所述的胶粘组分B包括：

硅橡胶类交联剂                                  0.1～0.6份；

硅烷偶联剂                                      0.2～1.5份，

而所述的改性的抑冰组分C包括：

抑冰组分C                                      100份；

改性剂硅烷偶联剂KH-550                         0.5-1.0份，

而以质量份数计，所述的抑冰组分C包括

复合冰点抑制剂                                   2～6份；

多孔吸附载体                                     1～3份；

炭黑                                             0.05份。

2.根据权利要求1所述的一种缓释型三组分路面除冰融雪涂料，其特征在于：所述的成膜组分A中的成膜助剂为乙酸乙酯或邻苯二甲酸二丁酯。

3.根据权利要求1所述的一种缓释型三组分路面除冰融雪涂料，其特征在于：所述的成膜组分A中的流平剂混合液通过流平剂TH-720、乙二醇或丙三醇、水按照质量比为1:2:6的比例在低速搅拌的情况下混合均匀形成。

4.根据权利要求1所述的一种缓释型三组分路面除冰融雪涂料，其特征在于：所述的胶粘组分B中的硅橡胶类交联剂为正硅酸乙酯或甲基三丁酮肟基硅烷。

5.根据权利要求1所述的一种缓释型三组分路面除冰融雪涂料，其特征在于：所述的胶粘组分B中的硅烷偶联剂为KH-550、KH-560、ND-42中的任一种。

6.根据权利要求1所述的一种缓释型三组分路面除冰融雪涂料，其特征在于：所述的抑冰组分C中的复合冰点抑制剂为氯化钠、氯化钙中的至少一种与亚硝酸钠组成的复合物，当为氯化钠与亚硝酸钠复合时，氯化钠与亚硝酸钠的质量比为1:1，当为氯化钙与亚硝酸钠复合时，氯化钙与亚硝酸钠的质量比为1:1，而当为氯化钠、氯化钙与亚硝酸钠复合时，所述的氯化钠、氯化钙与亚硝酸钠的质量比为：1:0.5:0.5。

7.根据权利要求1所述的一种缓释型三组分路面除冰融雪涂料，其特征在于：所述的抑冰组分C中的多孔吸附载体为硅藻土、沸石、海泡石中的任一种。

8.一种缓释型三组分路面除冰融雪涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）制备成膜组分A：以质量份数计，将3～4.8份补强剂KH-550改性气相白炭黑、1～5份填料硫酸钡、3～5份成膜助剂加入到100～300份稀释剂水中，然后以300～500rpm的转速搅拌15～20min，经分散混合均匀后，加入100份固含量为20～60%的有机硅橡胶乳液、0.8-1.5份催化剂二月桂酸二丁基锡、2.4～6份增塑剂乳化沥青、2～4份流平剂混合液、0.3份消泡剂TH-501、2～4份防滑石英砂，以300-500rpm的转速搅拌15～20min，混合均匀后得到成膜组分A；

（2）制备胶粘组分B：以质量份数计，将0.1～0.6份硅橡胶类交联剂、0.2～1.5份硅烷偶联剂混合，搅拌均匀，得到胶粘组分B；

（3）制备抑冰组分C：以质量份数计，将2～6份复合冰点抑制剂加入4～7份稀释剂水中加热搅拌，完全溶解后加入1～3份多孔吸附载体，5～10min后加入0.05份炭黑对粉体进行增色，待水分完全蒸发后，干燥，粉碎得到黑色抑冰组分C；

（4）制备改性的抑冰组分C：以质量份数计，使用0.5～1份硅烷偶联剂KH-550改性100份抑冰组分C，改性的抑冰组分C需要干燥、粉碎，密闭保存；

（5）制备缓释型三组分路面除冰融雪涂料：以质量份数计，将2.4～4份改性的抑冰组分C加入到100份成膜组分A中，然后加入1～2份胶粘组分B，以200～400rpm的转速搅拌10～15min，混合均匀后制得一种缓释型三组分路面除冰融雪涂料。

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