CN108996983A - 一种基于磷镁材料的公路划线材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及材料技术领域，具体是一种基于磷镁材料的公路划线材料及其制备方法。本发明的基于磷镁材料的公路划线材料，通过将磷酸镁水泥、外加剂、掺合料、颜料、玻璃微珠按照特定比例混合，组合成基于磷镁材料的公路划线材料，施工涂布于路面，具有渗透润湿性佳、早期强度高，封闭性附着力强，快干耐磨，耐水浸日晒，不打滑，施工方便，可在较低的温度下施工，成本低，易于重涂等综合优点，并且其VOC值几乎为零，本发明的材料主体是水基，不燃不爆、无毒无害。本发明的基于磷镁材料的公路划线材料，适用于低温施工，干燥速度快，强度高，附着力和耐久性强，而且具有环保、节能、安全可靠、易于重涂施工，而且制备工艺简单，耗时短。

Description

一种基于磷镁材料的公路划线材料及其制备方法

本发明涉及材料技术领域，具体是一种基于磷镁材料的公路划线材料及其制备方法。

背景技术

随着我国交通运输事业的民展，车辆数量越来越多，公路交通车辆拥挤，行驶速度高，公路标志极为重要。目前使用的公路标志材料，从形态上分主要有溶剂型及热熔型两类。溶剂型又分为常温型及加热型。

常温型材料固含量为79％左右，一般使用石油树脂、萜烯树脂、马来酸酐树脂及聚脂等，这种材料可用喷、刷及辊涂法施工。适用于交通量少的公路外侧线及停车场等。常温溶剂型虽然能在常温下施工，环境要求宽松，适用范围广，由于材质问题，附着力和耐久性差，无法承受高密度车流量载重量的负荷，使用期限只有4-8个月。

加热型材料的固含量为85％左右，粘度较高，溶剂含量比常温型低，施工时要加热(60-70℃)，使粘度降低，改善施工性能。加热型材料干燥快、耐久，用于高速公路、市内公路中央线及机场跑道等。一般采用醇酸树脂、聚氨酯醇酸树脂、丙烯酸树脂及聚乙酸乙烯酯等。加热溶剂虽然加热条件要求不高，通过溶剂挥发和树脂在空气中氧化形成较厚涂膜，亦因材质因素制约，使用期一般在8-15个月左右。

热熔型材料的固含量为100％，是用特殊合成树脂为基料，配以颜料、填料和玻璃珠等制成的无溶剂型材料。经200℃加热，用移动式机具喷涂，常温下冷却成膜。热熔型材料须用专用设备对合成树脂加热升温熔化施工后固化，耐磨性耐候性好，使用期达20-36个月，热熔型材料是上述三种材料中最好的一种，与最近生产的水基公路标线反光材料都适用于高速公路、城市繁华街道的指示标识材料。但这些材料均采用合成树脂、引发剂、固化剂等有机化工原料制成，施工时有一些有毒有害气体产生排放，既污染环境也影响工人的身体健康，在公路施工时要有专用设备。且是高温溶融时耗能较多。

上面几种材料在成本价格、施工操作、工作强度、工艺要求方面、特别从环保方面都不理想。具有含大量有害物质、伤害施工人员身体、环境后遗症大、能耗高、雨天易打滑不安全、不易重涂施工困难等一系列缺点，尤其是其高VOC(挥发性有机化合物)高达650g/L，有大量溶剂挥发，对环境造成不可估量的污染后果。

因此，寻找一种适用于低温施工，干燥速度快，强度高，附着力和耐久性强，而且具有环保、节能、安全可靠、易于重涂施工，而且制备工艺简单，耗时短的公路划线材料是当务之急。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种基于磷镁材料的公路划线材料及其制备方法。

一种基于磷镁材料的公路划线材料，包括磷镁找平层与磷镁面层，所述磷镁找平层与磷镁面层是由以下质量份数的各组分组成：

优选的，所述磷酸镁水泥，是将重烧氧化镁和磷酸一铵的按重量比：(1-4):1混合后得到的混合物。进一步优选的，所述重烧氧化镁是1600℃以上煅烧过的菱镁矿，其氧化镁含量为88％-95％，细度为80-400目；所述磷酸一铵是工业产品级别的磷酸一铵，其养份(以N和P₂O₅总量计)不低于58％，细度为60-400目。此时磷酸镁水泥的纯度较高，细度较为适中，粘接性也较好，所得公路划线材料的耐磨性较好。

优选的，所述外加剂为硼砂、消泡剂和减水剂。进一步优选的，所述硼砂是工业级别的硼砂，纯度以质量百分数不低于95％，细度为60-400目；所述消泡剂是有机硅类粉末消泡剂。此时硼砂的纯度较高，细度也较为适中。有机硅类粉末消泡剂表面张力小，表面活性高，消泡力强，用量少，成本低。它与水及多数有机物不相混溶，对大多数气泡介质均能消泡。它具有较好的热稳定性，可在5℃-150℃宽广的温度范围内使用；其化学稳定性较好，难与其他物质反应，只要配置适当，可在酸、碱、盐溶液中使用，无损产品质量；它还具有生理惰性，通常用于食品和医药行业。它对所有气泡体系兼具有抑泡、破泡功能，隶属广谱型消泡剂范畴。

优选的，所述掺合料为粉煤灰、偏高岭土混合物，其中粉煤灰：偏高岭土＝(2-4)：1。进一步优选的，所述粉煤灰的等级不低于二级粉煤灰，细度为200-1600目；所述偏高岭土为800℃以上煅烧过的高岭土，细度为800-1600目。此时粉煤灰、偏高岭土的纯度均较高，细度较为适中，提高公路划线材料的强度的效果较好。

优选的，所述颜料为无机颜料，且其细度为100-400目。此细度较为适中，并且无机颜料中所含的金属氧化物的活性都低于氧化镁的活性，进一步充当水化磷酸镁和水化磷酸铵镁晶体结构的玻璃微珠，提高了所得成品公路划线材料的稳定性。

优选的，所述的基于磷镁材料的公路划线材料，所述玻璃微珠是粒度大小为100-1000mm的玻璃微珠。此时玻璃微珠的大小较为适中，易于分散。

优选的，所述玻璃微珠，其折光系数在常温下不小于1.4。折光系数≥1.4的玻璃微珠的折射率较高，回向反射性较好，能较好的将光线进行反射，减少材料吸热，提升材料隔热性。

玻璃微珠是近年来发展起来的一种用途广泛、性能特殊的一种新型材料。该产品由硼硅酸盐原料经高科技加工而成，粒度为10—250微米，壁厚1-2微米。该产品具有质轻、低导热、较高的强度、良好的化学稳定性等优点，其表面经过特殊处理具有亲油憎水性能，非常容易分散于有机材料体系中。

所述的基于磷镁材料的公路划线材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)配料：按比例称取磷酸镁水泥、掺合料、外加剂、颜料、玻璃微珠，并将磷酸镁水泥、掺合料、外加剂加入磷酸镁水泥斗中，水加入水斗中，颜料加入颜料斗中，玻璃珠单独存放；

(2)搅拌：磷酸镁水泥斗中的水泥混合料、水斗中的水和颜料斗中的颜料按上述比例加入到搅拌斗中进行搅拌；

(3)输送：搅拌好的料向外输送，并与玻璃珠配合使用，同时搅拌斗进行下一批料的搅拌。

所述步骤(2)的，按上述比例加入到搅拌斗中，是通过自动精准称量控制加入量。自动精准称量能控制各成分按比例均匀加入，使搅拌更均匀，并可连续进行。

所述步骤(2)的搅拌，是用搅拌电机进行搅拌。用搅拌电机进行搅拌的效率及均匀度都较好。

所述步骤(2)的搅拌，搅拌时间在2.5-7.5min。此时搅拌效果已可以满足要求，并且消耗较少，成本较低。

所述搅拌好的料向外输送，是通过高位差输送斗中进行储存输送。搅拌好的料通过高位差输送斗中进行储存输送；搅拌斗进行下一批料的搅拌，可以保证材料制备和施工的连续性。

本发明的基于磷镁材料的公路划线材料，通过将磷酸镁水泥、外加剂、掺合料、颜料、玻璃微珠按照特定比例混合，组合成基于磷镁材料的公路划线材料，施工涂布于路面，具有渗透润湿性佳、早期强度高，1h抗压强度可达到30MPa以上，抗折强度可达到5MPa以上，封闭性附着力强，快干耐磨，耐水浸日晒，不打滑，施工方便，可在较低的温度下施工，在5℃下仍可进行施工，成本低，易于重涂等综合优点，并且其VOC值几乎为零，本发明的材料主体是水基，不燃不爆、无毒无害，故给予施工现场安全可靠性、施工人员的健康保障、施工后的环境保护，带来了肯定的结果。本发明的基于磷镁材料的公路划线材料，适用于低温施工，干燥速度快，强度高，附着力和耐久性强，而且具有环保、节能、安全可靠、易于重涂施工，而且制备工艺简单，耗时短。

与现有技术相比，本发明创造的技术效果体现在：

(1)本发明的材料是一种水性的聚合物型的公路标志材料，易于使用与配制。

(2)本发明的材料早期和后期强度高、凝固时间可控、与道路面层粘结性能好。选用了高密度氧化镁与磷酸一铵，磷酸一铵与氧化镁反应速率快于同类型的磷酸一钾、磷酸一钠，采用磷酸一铵制备的强度更高，且采用氧化镁与磷酸一铵之间质量比列为(1-4)：1，氧化镁过量，保证磷酸盐组分完全反应彻底，未反应完的氧化镁颗粒，其自身强度高，作为骨料，产生微集料效应，进一步提高磷镁材料的强度，氧化镁颗粒细度在80～400目之间效果最优。采用消泡剂去除磷镁材料拌合过程中产生的气泡，提高密实度，提高强度。采用减水剂，提高磷镁材料的流动度，减低用水量，改善磷镁材料工作性同时保证高强度。采用硼砂作为缓凝剂，通过调整掺量，调整磷镁材料的凝固时间，在推荐使用范围内效果最好，且对强度负面影响小。采用具有反应活性的粉煤灰和偏高岭土，粉煤灰呈现圆球状，起到填充微观空隙，同时提高磷镁材料工作性，使得磷镁材料与道路面层之间密实度提高，界面粘结更紧密，粉煤灰细度在200～1600目范围内起到的效果最好；并且粉煤灰、偏高岭土中的活性铝组分与磷镁材料中的磷酸盐和氧化镁之间发生反应，提高磷镁材料耐高温性能，提高使用寿命，特别是偏高岭土中活性铝组分多，偏高岭土细度采用800～1600目之间，活性高，也避免过高细度对工作性不利影响。采用掺加5～15份的玻璃珠提高改善路面标线涂料的反射性能，从而提高夜间行车的安全性。

(3)本发明的材料施工涂布于路面，具有渗透润湿性佳、早期强度高，1h抗压强度可达到30MPa以上，抗折强度可达到5MPa以上，封闭性附着力强，快干耐磨，耐水浸日晒，不打滑，施工方便，可在较低的温度下施工，在5℃下仍可进行施工，成本低，易于重涂等综合优点，并且其VOC值几乎为零。

(4)本发明的材料主体是水基，不燃不爆、无毒无害，故给予施工现场安全可靠性、施工人员的健康保障、施工后的环境保护，带来了肯定的结果。

(5)本发明的材料制备工艺简单，能进行连续制备，利于施工、耗时短，且环保节能。

附图说明

图1是具体制备方法步骤流程图。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。

基于磷镁材料的公路划线材料的原料配组A：

所述磷酸镁水泥，是将重烧氧化镁和磷酸一铵的按重量比：2.5:1混合后得到的混合物。所述重烧氧化镁是1600℃以上煅烧过的菱镁矿，其氧化镁含量为91.5％，细度为260目。所述磷酸一铵是工业产品级别的磷酸一铵，其养份为60％，细度为260目。

所述外加剂为硼砂、消泡剂和减水剂。所述硼砂是工业级别的硼砂，纯度为95％，细度为260目。所述消泡剂是有机硅类粉末消泡剂。

所述掺合料为粉煤灰、偏高岭土混合物，其中粉煤灰：偏高岭土＝3：1。所述粉煤灰符合二级粉煤灰标准，细度200目。所述偏高岭土为800℃以上煅烧过的高岭土，细度为1200目。

所述颜料为无机颜料，且其细度为细度为250目。

所述玻璃微珠是是粒度大小为550mm的玻璃微珠，其折光系数在常温下为1.7。

基于磷镁材料的公路划线材料的原料配组B：

所述磷酸镁水泥，是将重烧氧化镁和磷酸一铵的按重量比：2.5:1混合后得到的混合物。所述重烧氧化镁是1600℃以上煅烧过的菱镁矿，其氧化镁含量为91.5％，细度为260目。所述磷酸一铵是工业产品级别的磷酸一铵，其养份为60％，细度为260目。

所述外加剂为硼砂、消泡剂和减水剂。所述硼砂是工业级别的硼砂，纯度为96％，细度为260目。所述消泡剂是有机硅类粉末消泡剂。

所述掺合料为粉煤灰、偏高岭土混合物，其中粉煤灰：偏高岭土＝3：1。所述粉煤灰符合二级粉煤灰标准，细度为200目。所述偏高岭土为800℃以上煅烧过的高岭土，细度为1200目。

所述颜料为无机颜料，且其细度为细度为250目。

所述玻璃微珠是是粒度大小为550mm的玻璃微珠，其折光系数在常温下为1.7。

基于磷镁材料的公路划线材料的原料配组C：

所述磷酸镁水泥，是将重烧氧化镁和磷酸一铵的按重量比：2.5:1混合后得到的混合物。所述重烧氧化镁是1600℃以上煅烧过的菱镁矿，其氧化镁含量为91.5％，细度为260目。所述磷酸一铵是工业产品级别的磷酸一铵，其养份为60％，细度为260目。

所述外加剂为硼砂、消泡剂和减水剂。所述硼砂是工业级别的硼砂，纯度为99％，细度为200目。所述消泡剂是有机硅类粉末消泡剂。

所述掺合料为粉煤灰、偏高岭土混合物，其中粉煤灰：偏高岭土＝3：1。所述粉煤灰符合二级粉煤灰标准，细度为200目。所述偏高岭土为800℃以上煅烧过的高岭土，细度为1200目。

所述玻璃微珠是是粒度大小为550mm的玻璃微珠，其折光系数在常温下为1.7。

基于磷镁材料的公路划线材料的原料配组D：

所述磷酸镁水泥，是将重烧氧化镁和磷酸一铵的按重量比：1:1混合后得到的混合物。所述重烧氧化镁是1600℃以上煅烧过的菱镁矿，其氧化镁含量为88％，细度为80目。所述磷酸一铵是工业产品级别的磷酸一铵，其养份为58％，细度为60目。

所述外加剂为硼砂、消泡剂和减水剂。所述硼砂是工业级别的硼砂，纯度为95％，细度为60目。所述消泡剂是有机硅类粉末消泡剂。

所述掺合料为粉煤灰、偏高岭土混合物，其中粉煤灰：偏高岭土＝2：1。所述粉煤灰的等级不低于二级粉煤灰，细度为800目。所述偏高岭土为800℃以上煅烧过的高岭土，细度为800目。

所述颜料为无机颜料，且其细度为细度为100目。

所述玻璃微珠是是粒度大小为1000mm的玻璃微珠，其折光系数在常温下为2.0。

基于磷镁材料的公路划线材料的原料配组E：

所述磷酸镁水泥，是将重烧氧化镁和磷酸一铵的按重量比：4:1混合后得到的混合物。所述重烧氧化镁是1600℃以上煅烧过的菱镁矿，其氧化镁含量为95％，细度为400目。所述磷酸一铵是工业产品级别的磷酸一铵，其养份为65％，细度为400目。

所述外加剂为硼砂、消泡剂和减水剂。所述硼砂是工业级别的硼砂，纯度为97％，细度为400目。所述消泡剂是有机硅类粉末消泡剂。

所述掺合料为粉煤灰、偏高岭土混合物，其中粉煤灰：偏高岭土＝4：1。所述粉煤灰的等级不低于二级粉煤灰，细度为1600目。所述偏高岭土为800℃以上煅烧过的高岭土，细度为1600目。

所述颜料为无机颜料，且其细度为细度为400目。

所述玻璃微珠是是粒度大小为100mm的玻璃微珠，其折光系数在常温下为1.4。

实施例1

(1)配料：按原料配组A称取磷酸镁水泥、掺合料、外加剂、颜料、玻璃微珠等原料，并将磷酸镁水泥、掺合料、外加剂加入磷酸镁水泥斗中，水加入水斗中，颜料加入颜料斗中，玻璃珠单独存放；

(2)搅拌：磷酸镁水泥斗中的水泥混合料、水斗中的水和颜料斗中的颜料按上述比例通过自动精准称量加入到搅拌斗中用搅拌电机进行搅拌，搅拌时间5min；

(3)输送：搅拌好的料通过高位差输送斗中进行储存输送，并与玻璃珠配合使用，搅拌斗进行下一批料的搅拌。

实施例2

(1)配料：按原料配组A称取磷酸镁水泥、掺合料、外加剂、颜料、玻璃微珠等原料，并将磷酸镁水泥、掺合料、外加剂加入磷酸镁水泥斗中，水加入水斗中，颜料加入颜料斗中，玻璃珠单独存放；

(2)搅拌：磷酸镁水泥斗中的水泥混合料、水斗中的水和颜料斗中的颜料按上述比例通过自动精准称量加入到搅拌斗中用搅拌电机进行搅拌，搅拌时间2.5min；

(3)输送：搅拌好的料通过高位差输送斗中进行储存输送，并与玻璃珠配合使用，搅拌斗进行下一批料的搅拌。

实施例3

(1)配料：按原料配组A称取磷酸镁水泥、掺合料、外加剂、颜料、玻璃微珠等原料，并将磷酸镁水泥、掺合料、外加剂加入磷酸镁水泥斗中，水加入水斗中，颜料加入颜料斗中，玻璃珠单独存放；

(2)搅拌：磷酸镁水泥斗中的水泥混合料、水斗中的水和颜料斗中的颜料按上述比例通过自动精准称量加入到搅拌斗中用搅拌电机进行搅拌，搅拌时间7.5min；

(3)输送：搅拌好的料通过高位差输送斗中进行储存输送，并与玻璃珠配合使用，搅拌斗进行下一批料的搅拌。

实施例4

(1)配料：按原料配组B称取磷酸镁水泥、掺合料、外加剂、颜料、玻璃微珠等原料，并将磷酸镁水泥、掺合料、外加剂加入磷酸镁水泥斗中，水加入水斗中，颜料加入颜料斗中，玻璃珠单独存放；

(2)搅拌：磷酸镁水泥斗中的水泥混合料、水斗中的水和颜料斗中的颜料按上述比例通过自动精准称量加入到搅拌斗中用搅拌电机进行搅拌，搅拌时间5min；

(3)输送：搅拌好的料通过高位差输送斗中进行储存输送，并与玻璃珠配合使用，搅拌斗进行下一批料的搅拌。

实施例5

(1)配料：按原料配组C称取磷酸镁水泥、掺合料、外加剂、颜料、玻璃微珠等原料，并将磷酸镁水泥、掺合料、外加剂加入磷酸镁水泥斗中，水加入水斗中，颜料加入颜料斗中，玻璃珠单独存放；

(2)搅拌：磷酸镁水泥斗中的水泥混合料、水斗中的水和颜料斗中的颜料按上述比例通过自动精准称量加入到搅拌斗中用搅拌电机进行搅拌，搅拌时间5min；

(3)输送：搅拌好的料通过高位差输送斗中进行储存输送，并与玻璃珠配合使用，搅拌斗进行下一批料的搅拌。

实施例6

(1)配料：按原料配组D称取磷酸镁水泥、掺合料、外加剂、颜料、玻璃微珠等原料，并将磷酸镁水泥、掺合料、外加剂加入磷酸镁水泥斗中，水加入水斗中，颜料加入颜料斗中，玻璃珠单独存放；

(2)搅拌：磷酸镁水泥斗中的水泥混合料、水斗中的水和颜料斗中的颜料按上述比例通过自动精准称量加入到搅拌斗中用搅拌电机进行搅拌，搅拌时间5min；

(3)输送：搅拌好的料通过高位差输送斗中进行储存输送，并与玻璃珠配合使用，搅拌斗进行下一批料的搅拌。

实施例7

(1)配料：按原料配组E称取磷酸镁水泥、掺合料、外加剂、颜料、玻璃微珠等原料，并将磷酸镁水泥、掺合料、外加剂加入磷酸镁水泥斗中，水加入水斗中，颜料加入颜料斗中，玻璃珠单独存放；

(2)搅拌：磷酸镁水泥斗中的水泥混合料、水斗中的水和颜料斗中的颜料按上述比例通过自动精准称量加入到搅拌斗中用搅拌电机进行搅拌，搅拌时间5min；

(3)输送：搅拌好的料通过高位差输送斗中进行储存输送，并与玻璃珠配合使用，搅拌斗进行下一批料的搅拌。

将实施例1-7得到的公路划线材料与用常温型材料、加热型材料、热熔型材料进行涂刷进行对比：

对比可知，本发明的基于磷镁材料的公路划线材料，不仅具有较好的抗压、抗折强度，较长的使用期限，且VOC排放量远小于市售各种材料。

最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明的技术方案并不限于上述实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于磷镁材料的公路划线材料，其特征在于，由以下质量份数的各组分组成：

2.根据权利要求1所述的基于磷镁材料的公路划线材料，其特征在于，所述磷酸镁水泥，是将重烧氧化镁和磷酸一铵的按重量比：(1-4):1混合后得到的混合物。

3.根据权利要求1所述的基于磷镁材料的公路划线材料，其特征在于，所述外加剂为硼砂、消泡剂和减水剂。

4.根据权利要求1所述的基于磷镁材料的公路划线材料，其特征在于，所述掺合料为粉煤灰、偏高岭土混合物，其中粉煤灰：偏高岭土＝(2-4)：1。

5.根据权利要求1所述的基于磷镁材料的公路划线材料，其特征在于，所述颜料为无机颜料，且其细度为细度为100-400目。

6.根据权利要求1所述的基于磷镁材料的公路划线材料，其特征在于，所述玻璃微珠是粒度大小为100-1000mm的玻璃微珠。

7.根据权利要求1所述的基于磷镁材料的公路划线材料，其特征在于，所述玻璃微珠，其折光系数在常温下不小于1.4。

8.权利要求1-7所述的基于磷镁材料的公路划线材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)配料：按比例称取磷酸镁水泥、掺合料、外加剂、颜料、玻璃微珠，并将磷酸镁水泥、掺合料、外加剂加入磷酸镁水泥斗中，水加入水斗中，颜料加入颜料斗中，玻璃珠单独存放；

(2)搅拌：磷酸镁水泥斗中的水泥混合料、水斗中的水和颜料斗中的颜料按上述比例加入到搅拌斗中进行搅拌；

(3)输送：搅拌好的料向外输送，并与玻璃珠配合使用，同时搅拌斗进行下一批料的搅拌。

9.根据权利要求8所述的基于磷镁材料的公路划线材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)的搅拌，搅拌时间在2.5-7.5min。