CN109321078B - 一种具有磁性导航功能的交通标线涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有磁性导航功能的交通标线涂料及其制备方法，以碳五石油树脂、邻苯二甲酸二辛酯、聚氧乙烯、有机膨润土、颜料、玻璃微珠、石英砂、磁铁矿粉、滑石粉和碳酸钙粉为原料；先将石英砂、磁铁矿粉、碳酸钙粉和滑石粉等骨料以及玻璃微珠在常温下搅拌，然后升温加入树脂和有机膨润土拌合，最后在高温时均匀喷淋聚氧乙烯和邻苯二甲酸二辛酯，冷却后过滤得到所述涂料；磁铁矿粉优良铁磁性保障标线形成持久的导航磁场，同时可替代部分骨料而保证标线路用性能；采用本发明所述涂料做标线，能通过磁场感应来为无人驾驶交通工具指引其运行方向，满足无人驾驶对于精准导向的要求，还能在光线不佳或视野盲区时为驾驶员提供安全高效的行车线路。

Description

一种具有磁性导航功能的交通标线涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于道路交通领域，具体涉及一种具有磁性导航功能的交通标线涂料及其制备方法。
背景技术
智慧交通是现代交通发展的主要趋势，无人驾驶是实现智慧交通的理想方式。对于任何交通工具而言，其运行安全性都是必须要首先保证的。无人驾驶技术是利用车载传感器来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。目前，无人驾驶技术仍处于研发初级阶段，如何保证其安全运行是研发人员必须面对并克服的技术问题。
交通标线是指涂覆于路面上的各种线条、箭头或标记，主要起到提示、引导和管理交通作用，是保证各类交通工具安全运行的重要技术手段。然而，现行的交通标线是基于驾驶员的可视化感知来进行交通引导，进而保证其安全运行的；这显然不能或无法有效保证无人驾驶交通工具的安全运行，而且对于驾驶人员而言，如果光线不好或处于盲区，也无法有效发挥其功效、易导致交通安全事故。因此，结合无人驾驶技术开展一种具有导航功能标线的研发非常必要。
发明内容
为了解决了现有技术中存在的问题，本发明公开了一种具有磁性导航功能的交通标线涂料及其制备方法，当无人驾驶交通工具行驶在铺设有这种标线的道路上时，便可由车载接收器接收标线磁场信息来指引其运行方向，不仅可以满足无人驾驶技术对于安全可靠及精准导向的要求，还能在光线差的环境中或驾驶员视野盲区为其提供安全、高效的行车线路。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种具有磁性导航功能的交通标线涂料，以质量分数计，组分包括：16％～20％的碳五石油树脂、1％～2％的邻苯二甲酸二辛酯、0.5％～1％的聚氧乙烯、1％～1.5％的有机膨润土、4％～6％的颜料、15％～20.5％的玻璃微珠、11％～17％的石英砂、11％～17％的磁铁矿粉、11％～17％的滑石粉和11％～17％的碳酸钙粉。
有机膨润土细度为200目，石英砂细度不大于150目，滑石粉细度为300～400目，碳酸钙粉细度为300～400目。
磁铁矿粉细度为200～300目，其品位不低于80。
一种具有磁性导航功能的交通标线涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，称取石英砂、磁铁矿粉、碳酸钙粉和滑石粉，搅拌均匀，再加入玻璃微珠，继续搅拌，再次搅拌均匀后得到备用物料Ⅰ；
步骤2，向步骤1所得备用物料Ⅰ中先后加入碳五石油树脂和有机膨润土，搅拌20～30min后升温至60～70℃，继续搅拌至均匀状态，得到备用物料Ⅱ；
步骤3，向步骤2所得备用物料Ⅱ喷淋聚氧乙烯和邻苯二甲酸二辛酯，同时持续搅拌，温度保持在60～70℃，冷却后过滤得到具有磁性导航功能的交通标线涂料。
步骤1中，将物料装入带有搅拌器的反应釜中，搅拌速度为300rad/min～500rad/min，搅拌时间为20～30min，加入玻璃微珠之后以同样的速度搅拌20min～30min。
步骤2中，以2℃/min的速度升温至60～70℃。
步骤2中，以300rad/min～500rad/min的搅拌速度搅拌20min～30min，再以1000rad/min～1500rad/min的搅拌速度搅拌1h～2h。
步骤3，将聚氧乙烯和邻苯二甲酸二辛酯装入高压液体喷淋装置中，将聚氧乙烯和邻苯二甲酸二辛酯以雾状方式喷入装有备用物料Ⅱ的反应釜中。
步骤3喷淋过程中，保持反应釜中的搅拌器处于搅拌状态，搅拌速度为1000rad/min～1500rad/min，在60～70℃持续搅拌1～2h。
步骤3中，用120目筛网过滤。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：采用磁铁矿粉代替了一部分骨料，其优良的耐磨损、抗侵蚀性质可保证标线在路用过程中长期稳定地发挥作用；采用石英砂和磁铁矿粉可提高标线表面的抗滑性能，确保交通安全性；采用碳酸钙石粉可以和颜料共同作用提升遮盖率，有效解决灰黑色的磁铁矿粉带来的色泽亮度降低的问题；采用滑石粉可以提高其熔融流动性，使得标线流动性能得以提升降低铺设过程中的能耗；其中磁性材料选用磁铁矿粉，其优良的铁磁性可保障标线形成持久的导航磁场，并且磁铁矿粉各项物理性能良好，替代部分骨料而保持标线涂料的物理和化学性能不变；当无人驾驶交通工具行驶在铺设有这种标线的道路上时，便可由车载接收器接收标线磁感信息来指引其运行方向，不仅可以满足无人驾驶技术对于安全可靠及精准导向的要求，还能在光线差的环境中或驾驶员视野盲区为其提供安全、高效的行车线路。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步详细解释和说明。
一种具有磁性导航功能的交通标线涂料，以质量分数计，组分包括：16％～20％的碳五石油树脂、1％～2％的邻苯二甲酸二辛酯、0.5％～1％的聚氧乙烯、1％～1.5％的有机膨润土、4％～6％的颜料、15％～20.5％的玻璃微珠、11％～17％的石英砂、11％～17％的磁铁矿粉、11％～17％的滑石粉和11％～17％的碳酸钙粉。
有机膨润土细度为200目，石英砂细度不大于150目，滑石粉细度为300目～400目，碳酸钙粉细度为300目～400目。
磁铁矿粉细度为200目～300目，其品位不低于80。
制备具有磁性导航功能的交通标线涂料的方法，包括以下步骤：
步骤1，称取石英砂、磁铁矿粉、碳酸钙粉和滑石粉，搅拌均匀，再加入玻璃微珠，继续搅拌，再次搅拌均匀后得到备用物料Ⅰ；将物料装入带有搅拌器的反应釜中，搅拌速度为300rad/min～500rad/min，搅拌时间为20～30min，加入玻璃微珠之后以同样的速度搅拌20min～30min。
步骤2，向步骤1所得备用物料Ⅰ中先后加入碳五石油树脂和有机膨润土，搅拌20～30min后以2℃/min的速度升温至60℃～70℃，以300rad/min～500rad/min的搅拌速度搅拌20min～30min，再以1000rad/min～1500rad/min的搅拌速度搅拌1h～2h，搅拌至均匀状态，得到备用物料Ⅱ；
步骤3，向步骤2所得备用物料Ⅱ喷淋聚氧乙烯和邻苯二甲酸二辛酯，将聚氧乙烯和邻苯二甲酸二辛酯装入高压液体喷淋装置中，将聚氧乙烯和邻苯二甲酸二辛酯以雾状方式喷入装有备用物料Ⅱ的反应釜中，同时持续搅拌，温度保持在60℃～70℃，冷却后用120目筛网过滤得到具有磁性导航功能的交通标线涂料；喷淋过程中，保持反应釜中的搅拌器处于搅拌状态，搅拌速度为1000rad/min～1500rad/min，在60℃～70℃下持续搅拌1～2h。
实施例1
具有导航功能的磁性标线材料，按质量分数计，包括以下组分：
20％的碳五石油树脂、1％的邻苯二甲酸二辛酯、0.5％的聚氧乙烯、1.5％的有机膨润土、6％的颜料、15％的玻璃微珠、11％的石英砂、17％的磁铁矿粉、11％的滑石粉和17％的碳酸钙粉。
所述有机膨润土细度为200目，石英砂细度不大于150目，滑石粉细度为300目，碳酸钙粉细度为300目，所述磁铁矿粉细度为200目，其品位不低于80，即Fe3O4含量不低于87.22％。
上述涂料的制备方法包括步骤：
a、按照各自的质量百分数称取各组分，向带有搅拌功能的反应釜中按顺序依次加入石英砂、磁铁矿粉、碳酸钙粉和滑石粉，启动搅拌器缓慢搅拌30min，再加入玻璃微珠继续缓慢搅拌30min，得备用物料Ⅰ；
b、在备用物料Ⅰ中，先后加入碳五石油树脂和有机膨润土，先缓慢搅拌30min，然后以2℃/min的速度升温至70℃，继续缓慢搅拌30min，在调整搅拌器的搅拌速度，保持快速搅拌2h，得备用物料Ⅱ；
c、将聚氧乙烯和邻苯二甲酸二辛酯装入高压液体喷淋装置中，控制喷淋流量，将其以10rad/min速率以雾状方式喷入装有备用物料Ⅱ的反应釜中，在喷淋过程中，保持搅拌器处于快速搅拌状态，保温在70℃继续搅拌1～2h，冷却后以120目筛网过滤即得成品。
实施例2
具有导航功能的磁性标线材料，按质量分数计，包括以下原料：
18％的碳五石油树脂、1.5％的邻苯二甲酸二辛酯、0.75％的聚氧乙烯、1.25％的有机膨润土、5％的颜料、17.5％的玻璃微珠、14％的石英砂、14％的磁铁矿粉、14％的滑石粉和14％的碳酸钙粉。
所述有机膨润土细度为200目，石英砂细度为150目，滑石粉细度为350目，碳酸钙粉细度为350目，所述磁铁矿粉细度为250目，其品位不低于80，即Fe3O4含量不低于87.22％。
上述涂料的制备方法包括步骤：
a、按照各自的质量百分数称取各组分，向带有搅拌功能的反应釜中按顺序依次加入石英砂、磁铁矿粉、碳酸钙粉和滑石粉，启动搅拌器缓慢搅拌25min，再加入玻璃微珠继续缓慢搅拌25min，得备用物料Ⅰ；
b、在备用物料Ⅰ中，先后加入碳五石油树脂和有机膨润土，先缓慢搅拌25min，然后以2℃/min的速度升温至65℃，继续缓慢搅拌25min，在调整搅拌器的搅拌速度，保持快速搅拌1.5h，得备用物料Ⅱ；
c、将聚氧乙烯和邻苯二甲酸二辛酯装入高压液体喷淋装置中，控制喷淋流量，将其以10rad/min速率以雾状方式喷入装有备用物料Ⅱ的反应釜中，在喷淋过程中，保持搅拌器处于快速搅拌状态，保温在65℃继续搅拌1.5h，冷却后以120目筛网过滤即得成品。
实施例3
具有导航功能的磁性标线材料，由以下质量百分数的组分构成：
16％的碳五石油树脂、2％的邻苯二甲酸二辛酯、0.5％的聚氧乙烯、1％的有机膨润土、4％的颜料、20.5％的玻璃微珠、17％的石英砂、11％的磁铁矿粉、17％的滑石粉和11％的碳酸钙粉。
所述有机膨润土细度为200目，石英砂细度不大于150目，滑石粉细度为400目，碳酸钙粉细度为400目，所述磁铁矿粉细度为300目，其品位不低于80，即Fe3O4含量不低于87.22％。
上述涂料的制备方法包括步骤：
a、按照各自的质量百分数称取各组分，向带有搅拌功能的反应釜中按顺序依次加入石英砂、磁铁矿粉、碳酸钙粉和滑石粉，启动搅拌器缓慢搅拌20min，再加入玻璃微珠继续缓慢搅拌20min，得备用物料Ⅰ；
b、在备用物料Ⅰ中，先后加入碳五石油树脂和有机膨润土，先缓慢搅拌20min，然后以2℃/min的速度升温至60℃，继续缓慢搅拌20min，在调整搅拌器的搅拌速度，保持快速搅拌1h，得备用物料Ⅱ；
c、将聚氧乙烯和邻苯二甲酸二辛酯装入高压液体喷淋装置中，控制喷淋流量，将聚氧乙烯和邻苯二甲酸二辛酯以10rad/min速率以雾状方式喷入装有备用物料Ⅱ的反应釜中，在喷淋过程中，保持搅拌器处于快速搅拌状态，保温在60℃继续搅拌1h，冷却后以120目筛网过滤即得成品。
本发明中所述缓慢搅拌的搅拌速度为300～500rad/min，所述快速搅拌的搅拌速度为1000～1500rad/min。
性能测试：
按照国家标准GB/T 9278《涂料试样状态调节和试样的温湿度》的规定：试样标线涂料的试样环境条件为(23±2)℃，相对湿度50％±5％，试样涂料应无结块、结皮现象，易于搅匀。对本发明材料按上述规定进行测试，结果如表1所示：
表1对标线材料的性能测试
Figure GDA0001819550010000071
由表1可知，本发明材料具有很好的耐磨性、耐水特性，且附着力好，不易脱落、龟裂，在使用过程中能够长期稳定发挥交通安全引导作用。
由于所测的磁场磁感应强度与材料中磁铁矿粉含量和测量距离有关，而一般行车道宽度在3.5～3.75m之间，并考虑到车辆在道路上行驶时的位置变动，所以分别检测在0.05m、1.00m和2.00m处不同磁铁矿粉含量时磁场的磁感应强度。
表2对标线材料的磁感应强度测试
Figure GDA0001819550010000072
采用冲击法测量标线磁场的磁感应强度，由表2可知，随着磁铁矿粉含量增多，磁场的磁感应强度随其增强，并且随着测量距离的增加，所测得的磁感应强度快速下降。现今的磁传感器已经可以稳定的检测到10-7～10mT的弱磁场而地球磁场的磁感应强度大约在0.04～0.06mT之间与距离本发明标线2m时测得的磁感应强度在同一个量级，故本方法制备的磁性标线产生的磁场完全可以被磁传感器稳定且准确的接收到，从而起到引导汽车高效、安全行驶；另一方面，由于磁铁矿粉呈灰黑色，所以有必要限制其含量，以免影响涂料鲜明度；在上述三个实施例中，标线产生的磁场都可由磁传感器稳定接收到，进而作出引导，促进车辆安全行进。
这种具有磁性导航功能的标线材料是以热塑性树脂(即C5石油树脂)为主要成膜物质，加以填料、反光材料、颜料、助剂等经混合均匀制成，呈粉粒状。划线前，先在划线车尾部固定一个长度近0.5m的半圆柱状马蹄形永磁体，能使其在涂敷于路面上涂料的周围形成至少300kA/m的强磁场，从而使磁铁矿粉保持统一的磁性方向，形成较强的路面磁场。施工时，将上述制备成品加热到170℃～190℃熔化，采用热熔划线机将涂料施工于路面，在自然环境条件下，标线快速凝固成形。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种具有磁性导航功能的交通标线涂料，其特征在于，以质量分数计，组分包括：16％～20％的碳五石油树脂、1％～2％的邻苯二甲酸二辛酯、0.5％～1％的聚氧乙烯、1％～1.5％的有机膨润土、4％～6％的颜料、15％～20.5％的玻璃微珠、11％～17％的石英砂、11％～17％的磁铁矿粉、11％～17％的滑石粉和11％～17％的碳酸钙粉；有机膨润土细度为200目，石英砂细度不大于150目，滑石粉细度为300目～400目，碳酸钙粉细度为300目～400目；磁铁矿粉细度为200目～300目，其品位不低于80。
2.一种权利要求1所述具有磁性导航功能的交通标线涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，称取石英砂、磁铁矿粉、碳酸钙粉和滑石粉，搅拌均匀，再加入玻璃微珠，继续搅拌，再次搅拌均匀后得到备用物料Ⅰ；
步骤2，向步骤1所得备用物料Ⅰ中先后加入碳五石油树脂和有机膨润土，搅拌20～30min后升温至60℃～70℃，继续搅拌至均匀状态，得到备用物料Ⅱ；
步骤3，向步骤2所得备用物料Ⅱ喷淋聚氧乙烯和邻苯二甲酸二辛酯，同时持续搅拌，温度保持在60℃～70℃，冷却后过滤得到具有磁性导航功能的交通标线涂料；
步骤2中，以2℃/min的速度升温至60℃～70℃；
步骤3中，将聚氧乙烯和邻苯二甲酸二辛酯装入高压液体喷淋装置中，将聚氧乙烯和邻苯二甲酸二辛酯以雾状方式喷入装有备用物料Ⅱ的反应釜中；步骤3喷淋过程中，保持反应釜中的搅拌器处于搅拌状态，搅拌速度为1000rad/min～1500rad/min，在60℃～70℃下持续搅拌1～2h。
3.根据权利要求2所述的具有磁性导航功能的交通标线涂料的制备方法，其特征在于，步骤1中，将物料装入带有搅拌器的反应釜中，搅拌速度为300rad/min～500rad/min，搅拌时间为20～30min，加入玻璃微珠之后以同样的速度搅拌20min～30min。
4.根据权利要求2所述的具有磁性导航功能的交通标线涂料的制备方法，其特征在于，步骤2中，以300rad/min～500rad/min的搅拌速度搅拌20min～30min，再以1000rad/min～1500rad/min的搅拌速度搅拌1h～2h。
5.根据权利要求2所述的具有磁性导航功能的交通标线涂料的制备方法，其特征在于，步骤3中，用120目筛网过滤。
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