CN107189569A - 超疏水自洁净的路面冷涂料及其制备和使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及路面冷涂料技术领域，公开了一种超疏水自洁净的路面冷涂料及其制备和使用方法。本发明包括以下质量百分比的组分：苯丙乳液30‑50％，耐磨填料20‑30％，硬脂酸盐3‑10％，二氧化钛5‑10％，永固紫0.1‑0.15％，固美透橙0.1‑0.1％，铁锰黑0.1‑1.5％，铬钛棕0.1‑1％，消光粉0.5‑1.5％，助剂3‑5％和水15‑20％。本发明原料成本低，制备便捷、易操作，耐磨损，保持太阳反射率高效稳定。

Description

超疏水自洁净的路面冷涂料及其制备和使用方法

技术领域

本发明涉及路面冷涂料技术领域，特别是涉及一种超疏水自洁净的路面冷涂料及其制备和使用方法。

背景技术

目前城市的路面大多是混凝土路面和沥青混凝土路面，而常用的普硅酸盐混凝土路面和沥青混凝土路面的太阳反射率初始值较低，分别为0.04和0.35，这就导致了白天其对太阳光的反射较差，大量的太阳能被吸收储存在路面表面，引起临近路面气温的升高，普硅酸盐混凝土路面和沥青混凝土路面在夏日白天路面的最高表面温度一般可以达到48℃和67℃；夜晚又通过对流的方式将吸收的那部分热量散发到周围环境中，加重了城市热岛效应。

在众多缓解热岛效应的措施中，采用冷涂料，也就是太阳热反射涂料，来增加路面的太阳反射率不失为一种行之有效的方法。研究表明，将路面太阳反射率提高0.25可以将其表面温度降低10℃。然而，由于采用涂料改变了路面的反射率和光滑度，因此，可能引起炫目、打滑等安全问题。同时，由于普通混凝土路面始终暴露在户外应用，因为沾灰和吸尘普通混凝土表面涂层的太阳反射率会从初始的0.35下降到0.15，沥青路面表面涂层的太阳反射率会从初始的0.04增加到0.1。最新的户外实地研究表明，太阳热反射沥青路面的太阳反射率在最初的三个月内从初始的0.33降低到0.17，造成这一衰减的主要原因是因为机动车带来的灰尘以及机动车所留下的轮胎沉积物，进一步研究表明，用水冲洗路面后，其太阳反射率会基本回复到初始值。

目前的超疏水涂料原料组成复杂，成本昂贵，制备步骤复杂，制备设备专业，无法实现大规模的生产和应用，而用在路面上时，受到的磨损严重，无法保持稳定、高效的太阳反射率。

发明内容

本发明提供一种原料成本低，制备便捷、易操作，耐磨损，保持太阳反射率高效稳定的超疏水自洁净的路面冷涂料及其制备和使用方法。

解决的技术问题是：现有超疏水涂料由于原料成本昂贵，制备步骤复杂，制备设备专业，无法实现大规模的生产和应用，同时应用在路面上，磨损严重，无法保持稳定、高效的太阳反射率。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明超疏水自洁净的路面冷涂料，包括以下质量百分比的组分：苯丙乳液30-50％，耐磨填料20-30％，硬脂酸盐3-10％，二氧化钛5-10％，永固紫0.1-0.15％，固美透橙0.1-0.1％，铁锰黑0.1-1.5％，铬钛棕0.1-1％，消光粉0.5-1.5％，助剂3-5％和水15-20％。

本发明超疏水自洁净的路面冷涂料，进一步的，所述耐磨填料为重质碳酸钙、滑石粉和石英砂中的一种或几种。

本发明超疏水自洁净的路面冷涂料，进一步的，所述耐磨填料均经过疏水处理，疏水处理采用以下方法：将耐磨填料加入溶剂中搅拌分散均匀，过滤后于真空烘箱中烘干；所述溶剂为硅烷或硅油溶剂。

本发明超疏水自洁净的路面冷涂料，进一步的，所述溶剂为氨基硅烷、氨基硅油、甲基硅油和正辛基三乙氧基硅烷中的一种或两种。

本发明超疏水自洁净的路面冷涂料，进一步的，所述丙乳液自身成膜后与水的接触角为85-90°。

本发明超疏水自洁净的路面冷涂料，进一步的，所述硬脂酸盐为硬脂酸钙和/或硬脂酸锌。

本发明超疏水自洁净的路面冷涂料，进一步的，所述二氧化钛为金红石型二氧化钛。

本发明超疏水自洁净的路面冷涂料，进一步的，所述助剂包括以下重量份数的组分：分散剂1-6份、润湿剂2-6份、消泡剂3-6份、防沉降剂12-30份、防霉剂1-5份和增稠剂4-12份。

本发明超疏水自洁净的路面冷涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、耐磨填料的疏水处理：

将耐磨填料加入溶剂中搅拌分散均匀，过滤后在真空烘箱中烘干，研磨至800目；耐磨填料为重质碳酸钙、滑石粉和石英砂中的一种或几种，所述溶剂为硅烷或硅油溶剂；

步骤二、备料：按照以下质量百分比进行备料：

苯丙乳液30-50％，硬脂酸盐3-10％，二氧化钛5-10％，永固紫0.1-0.15％，固美透橙0.1-0.5％，铁锰黑0.1-1.5％，铬钛棕0.1-1％，消光粉0.5-1.5％，助剂3-5％、水15-20％和经过步骤一处理的耐磨填料20-30％；其中助剂包括分散剂、润湿剂、消泡剂、防沉降剂、防霉剂和增稠剂；

步骤三、分散和研磨：将步骤二称量的除增稠剂以外的所有组分混合，加入研磨珠后，进行第一次高速搅拌分散，分散均匀后加入增稠剂，进行第二次搅拌分散，分散均匀后，过滤掉研磨珠即可。

本发明超疏水自洁净的路面冷涂料的使用方法，包括以下步骤：

步骤A、喷涂：将涂料喷涂至建筑物外表面；喷涂厚度不小于200μm；

步骤B、打磨：以120目的砂纸对涂层进行打磨处理，打磨掉的涂层厚度为30-50μm。

本发明超疏水自洁净的路面冷涂料与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明超疏水自洁净的路面冷涂料的选用的组分简单、经济、环保，喷涂在水泥基基材表面形成的涂层表面水接触角均值为152.9°，荷叶效果明显，远高于现有自洁净外墙涂料的110°左右；滚动角均值为8.6°，超疏水性能显著，具有很好的自洁净功能，使得涂层路面一直保持高的反射率和良好的降温效果。新混凝土路面的太阳反射率为0.35，旧混凝土路面的太阳反射率为0.16，与之相比，本发明冷涂料涂层涂敷到混凝土路面后，经120目砂纸或地坪打磨机粗化处理以提高其摩擦系数、降低其光泽度，涂层处理后其太阳反射率可达到0.65，可以将新旧混凝土路面的表面温度降低10℃以上，大大缓解由混凝土路面引起的热岛效应。

本发明超疏水自洁净的路面冷涂料明度和光泽度与实际混凝土路面的明度和光泽度极为接近，有着极为相似的外观，涂敷在混凝土路面不会引起炫目问题。

本发明超疏水自洁净的路面冷涂料采用自身成膜后与水的接触角在85-90°之间的苯丙乳液，具有较好的疏水性和耐候性，与硬脂酸盐中的长链烷基混合，不仅提高了涂料的分散效果，而且大大提高了涂料的亲油疏水性，作为混凝土路面涂料的成膜物质，成膜效果好，适合大规模使用。

本发明超疏水自洁净的路面冷涂料具有良好的自清洁、降温性能和耐候性，制备过程简单，无需进行低表面能化学改性，涂料本身喷涂至结构表面后，经过特定目数的砂纸进行后处理，即可形成具有粗糙纳米结构的涂层，经济便捷，大大降低了疏水涂料的制备成本，简化了生产工艺。

具体实施方式

制备实施例

按照以下步骤制备本发明超疏水自洁净的路面冷涂料，具体包括以下步骤：

步骤一、耐磨填料的疏水处理：

将耐磨填料加入溶剂中搅拌分散均匀，过滤后在真空烘箱中烘干，研磨至800目；耐磨填料的组分和用量如表1所示，所用溶剂如表1所示。

步骤二、备料：按照表2和表3所示用量进行备料：

步骤三、分散和研磨：将步骤二称量的除增稠剂以外的所有组分混合，加入研磨珠后，进行第一次高速搅拌分散，分散均匀后加入增稠剂，进行第二次搅拌分散，分散均匀后，过滤掉研磨珠即可。

表1制备实施例中耐磨填料的组分及其疏水处理溶剂

表2制备实施例中各组分的用量

质量百分比％	制备1	制备2	制备3	制备4	制备5
						苯丙乳液	50	42	40	36	30
硬脂酸钙		5		5	5
						硬脂酸锌	3		4		5
耐磨填料	20	21	24	30	25
						二氧化钛	5	6	10	5	8
铁锰黑	0.5	1.5	0.1	1	0.5
						永固紫	0.2	0.2	0.1	0.5	0.3
固美透橙	0.1	0.5	0.1	0.5	0.2
						铬钛棕	0.2	0.3	0.1	0.4	0.5
消光粉	1	0.5	0.6	0.6	0.5
						水	15	20	17	16	20
助剂	5	3	4	5	5

表3制备实施例中助剂的组分和用量

测试实施例1

将上述制备实施例制得的超疏水自洁净的路面冷涂料喷涂至纤维石棉板上，用120目砂纸打磨后，采用接触角测定仪测定其静态接触角及滚动角，随机定点，测定五个不同的点，计算接触角及滚动角的平均值，测得的涂料在纤维石棉板表面形成的涂层表面水接触角具体如表4所示。

表4制备实施例涂料接触角测定结果

	制备1	制备2	制备3	制备4	制备5
						涂层表面水接触角°	152.3	151.9	153.1	154.3	152.7
滚动角°	8	8	10	9	8

由表4可知，采用本发明制备方法制得的超疏水自洁净的路面冷涂料在纤维石棉板表面形成的涂层表面水接触角在151.9°-154.3°，滚动角在8°-10°，疏水性能极好，具有优良的自清洁效果。

测试实施例2

将上述制备实施例制得的超疏水自洁净的路面冷涂料喷涂至纤维石棉板上，用120目砂纸打磨后，采用紫外-可见光-近红外分光光度计测定其光谱反射率结果见表5。

表5制备实施例涂料的光谱反射率测定结果

	制备1	制备2	制备3	制备4	制备5
						太阳反射率	0.601	0.645	0.636	0.618	0.621
紫外反射率	0.092	0.097	0.098	0.096	0.101
						可见光反射率	0.543	0.582	0.574	0.556	0.561
近红外反射率	0.716	0.768	0.756	0.737	0.739

由表5可知，采用本发明制备方法制得超疏水自洁净的路面冷涂料，均为满足建工标准的节能涂料，近红外反射率在0.71-0.77之间，大于相应的可见光反射率，可见光区域和近红外区域所占的太阳能量分别为42％和53％，本发明制得的超疏水自洁净的路面冷涂料，对路面的降温主要通过对处于红外区域的光线的反射来实现，具有优异的降温节能效果。

测试实施例3

本发明涂层材料和混凝土路面实测的红外发射率(即热发射率)分别为0.89和0.95。实测的混凝土路面暴露在户外3年后的太阳反射率大约为0.15，已知新普硅酸盐混凝土路面的太阳反射率为0.35。

按照ASTM E 1980-01所规定的方法，计算标准条件下，本发明制备方法制得超疏水自洁净的路面冷涂料应用在新、旧混凝土路面上时，对于路面的表面降温效果，具体的测量和计算结果如表6所示。

其中标准条件为光照强度1000W/m²，气温37℃，中等风速对流系数12W/m²K。

表6制备实施例涂料的相对于新旧混凝土路面的降温差值

由表6可知，采用本发明的超疏水自洁净的路面冷涂料对既有混凝土路面进行改造或用于新混凝土路面的降温设计均具有很好的效果。旧混凝土路面由于长期使用，沾灰后会导致混凝体路面的太阳反射率下降，使用本发明冷涂料后，可有效降低旧混凝土路面的温度，大大提高旧混凝土路面的太阳反射率。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.超疏水自洁净的路面冷涂料，其特征在于：包括以下质量百分比的组分：苯丙乳液30-50％，耐磨填料20-30％，硬脂酸盐3-10％，二氧化钛5-10％，永固紫0.1-0.15％，固美透橙0.1-0.5％，铁锰黑0.1-1.5％，铬钛棕0.1-1％，消光粉0.5-1.5％，助剂3-5％和水15-20％。

2.根据权利要求1所述的超疏水自洁净的路面冷涂料，其特征在于：所述耐磨填料为重质碳酸钙、滑石粉和石英砂中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的超疏水自洁净的路面冷涂料，其特征在于：所述耐磨填料均经过疏水处理，疏水处理采用以下方法：将耐磨填料加入溶剂中搅拌分散均匀，过滤后于真空烘箱中烘干；所述溶剂为硅烷或硅油溶剂。

4.根据权利要求3所述的超疏水自洁净的路面冷涂料，其特征在于：所述溶剂为氨基硅烷、氨基硅油、甲基硅油和正辛基三乙氧基硅烷中的一种或两种。

5.根据权利要求1所述的超疏水自洁净的路面冷涂料，其特征在于：所述丙乳液自身成膜后与水的接触角为85-90°。

6.根据权利要求1所述的超疏水自洁净的路面冷涂料，其特征在于：所述硬脂酸盐为硬脂酸钙和/或硬脂酸锌。

7.根据权利要求1所述的超疏水自洁净的路面冷涂料，其特征在于：所述二氧化钛为金红石型二氧化钛。

8.根据权利要求1所述的超疏水自洁净的路面冷涂料，其特征在于：所述助剂包括以下重量份数的组分：分散剂1-6份、润湿剂2-6份、消泡剂3-6份、防沉降剂12-30份、防霉剂1-5份和增稠剂4-12份。

9.权利要求1-8任意一项所述的超疏水自洁净的路面冷涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、耐磨填料的疏水处理：

将耐磨填料加入溶剂中搅拌分散均匀，过滤后在真空烘箱中烘干，研磨至800目；耐磨填料为重质碳酸钙、滑石粉和石英砂中的一种或几种，所述溶剂为硅烷或硅油溶剂；

步骤二、备料：按照以下质量百分比进行备料：

苯丙乳液30-50％，硬脂酸盐3-10％，二氧化钛5-10％，永固紫0.1-0.15％，固美透橙0.1-0.1％，铁锰黑0.1-1.5％，铬钛棕0.1-1％，消光粉0.5-1.5％，助剂3-5％、水15-20％和经过步骤一处理的耐磨填料20-30％；其中助剂包括分散剂、润湿剂、消泡剂、防沉降剂、防霉剂和增稠剂；

步骤三、分散和研磨：将步骤二称量的除增稠剂以外的所有组分混合，加入研磨珠后，进行第一次高速搅拌分散，分散均匀后加入增稠剂，进行第二次搅拌分散，分散均匀后，过滤掉研磨珠即可。

10.权利要求1-8任意一项所述的超疏水自洁净的路面冷涂料的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤A、喷涂：将涂料喷涂至建筑物外表面；喷涂厚度不小于200μm；

步骤B、打磨：以120目的砂纸对涂层进行打磨处理，打磨掉的涂层厚度为30-50μm。