CN109810463A - 一种高耐磨防龟裂、高反光性能道路标线材料的制备方法 - Google Patents
一种高耐磨防龟裂、高反光性能道路标线材料的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出了一种高耐磨防龟裂、高反光性能道路标线材料及其制备方法，其中道路标线材料由以下重量份数的原料组成：多官能团加氢酸化石油树脂20～60份，金刚玉5～20份，包覆玻璃微珠20～35份，短切芳纶纤维5～20份，钛白粉2～10份，锌白2～10份，纳米蒙脱土5～20份，颜料0.5～6份；偶联剂0.5～6份，交联剂0.3～3份，促进剂0.3～3份；邻苯二甲酸二辛酯1～10份，聚乙烯蜡0.5～5份，乙烯‑乙酸乙烯共聚物2～8份，苯乙烯‑异戊二烯‑苯乙烯嵌段共聚物2～15份。本发明产品集高耐磨防龟裂、高反光性能于一体，对于提高道路标线的安全性能非常有益，适用于高等级公路和高速公路的施工要求，也能满足一般道路的施工要求。
Description
技术领域
本发明属于高等级道路标线材料领域，涉及一种多组分高耐磨防龟裂、高反光性能道路标线材料的制备方法。
背景技术
随着交通业的发展，对于高等级道路的要求越来越高，对道路标线的需求也越来越严苛，对道路标线材料的研究具有广阔的应用前景。
对于道路标线材料的性能指标要求很多，有高耐候性、耐车辆冲击性、施工干燥时间短、粘结力强、能见度高、反光好等。其中，最重要的是高耐磨防龟裂、高反光性能。
目前，市场上常用的道路标线材料主要有热熔型、水溶型、常温溶剂型和加热溶剂型。水溶型材料是以水为溶剂，大量节省资源，对空气污染小。但其耐水性差，耐久性差，生命周期短。
常温或加热溶剂型材料施工时由喷枪喷出材料，溶剂自然挥发，形成标线。溶剂型道路标线材料在生产过程中使用了有机溶剂，在生产和施工过程中易产生有机挥发物，对生产人员和施工人员身体健康有害，产生的有机挥发物易污染环境，而且还存在反光性能和耐磨性能不佳的问题。
发明内容
本发明属于热熔型标线材料，提出了一种高耐磨防龟裂、高反光性能道路标线材料的制备方法，配方中通过优化树脂材料组份和控制反应交联度实现基体材料的高粘结力、高韧性和对无机材料的良好的包覆性，通过添加芳纶纤维、空心玻璃微球、金刚玉，提高其耐龟裂性、反光性和耐磨性。
本发明的技术关键是针对传统道路标线材料易龟裂、可视性能和耐磨性能差的问题，结合运用高分子改性和混合技术、反应性加工工艺，提供了一种全方位的解决方案。
本发明所采用的技术方案是：
一种多组分高耐磨防龟裂、高反光性能道路标线材料，是由以下重量份数的原料组成：多官能团加氢酸化石油树脂20～60份，金刚玉5～20份，包覆玻璃微珠20～35份，短切芳纶纤维5～20份，钛白粉2～10份，锌白2～10份，纳米蒙脱土5～20份，颜料0.5～6份；偶联剂0.5～6份，交联剂0.3～3份，促进剂0.3～3份；邻苯二甲酸二辛酯1～10份，聚乙烯蜡0.5～5份，乙烯-乙酸乙烯共聚物2～8份，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物2～15份。
在上述方案的基础上，所述多官能团加氢酸化石油树脂的数均分子量为1000～15000。优选为8000～9000(缩小分子量范围)，可反应官能团的摩尔百分比为2～15％，其关键要素是树脂分子具有一定的反应活性。石油树脂是石油裂解所副产的C5、C9馏份，经前处理、聚合、蒸馏等工艺生产的一种热塑性树脂，它不是高聚物，而是分子量介于300～3000的低聚物。普通石油树脂一般是低分子量烃类混合物，含双键官能团，可以进行加氢酸化处理。在本实施例中，多官能团加氢酸化石油树脂具有高粘度、耐候性、反应可控性，当分子量为8000～9000时，能够显著增强标线材料的强度、韧性和耐磨性。
在上述方案的基础上，所述石英砂粒为颗粒或粉体，目数为30～300目，优选为200～300目。
在上述方案的基础上，所述包覆玻璃微珠，粒径为0.05～0.8mm，空心玻璃微珠和实心玻璃微珠的重量比为1:5～5:1。优选地，空心玻璃微珠与实心玻璃微珠的重量比为3:1。包覆方法为通过活化工艺玻璃微珠，然后采用化学镀方法在经过的玻璃微珠表面镀金属膜。可选地，活化工艺包括将玻璃微珠在活化液中浸泡。目的是为了使后续镀金属膜时，金属更易于沉积在玻璃微珠表面。基于以上的混合方法和包覆玻璃微珠的处理，能够增强标线材料的反光性能并增强漫反射性能。
在上述方案的基础上，所述短切芳纶纤维是间位芳纶短切纤维，平均长度为0.5～50mm。短切芳纶纤维能够增强材料的韧性。优选地，短切芳纶纤维平均长度为50mm。
在上述方案的基础上，所述钛白粉、锌白、纳米蒙脱土、颜料等目的是为增强材料的色相、硬度、耐候性等。
在上述方案的基础上，所述交联剂为有机过氧化物或硫化物交联剂，促进剂为噻唑类或秋兰姆类促进剂。
在上述方案的基础上，所述偶联剂为硅烷偶联剂或锆酸酯偶联剂。偶联剂添加的目的是增加无机材料与基体有机材料的附着性能。
在上述方案的基础上，所述邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、聚乙烯蜡(PE-wax)用于提高材料的加工性能；乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)按照重量比1:5～5:1组成，能够增强材料的可塑性和韧性，以及与轮胎的摩擦力。
本发明另一方面提出了高耐磨防龟裂、高反光性能道路标线材料的制备方法，步骤如下：
步骤一，将多官能团加氢酸化石油树脂、钛白粉、锌白、纳米蒙脱土、颜料、交联剂、促进剂、邻苯二甲酸二辛酯、乙烯-乙酸乙烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物，在高速混合机中混合均匀，得到物料1；
步骤二，偶联剂与金刚玉、包覆玻璃微珠、聚乙烯蜡在高速混合机混合10～20min，转速200～500rpm，得到物料2；
步骤三，称量定量短切芳纶纤维，得到物料3；
步骤四，采用同向平行双螺杆挤出机加工造粒，将物料1从挤出机的主喂料口加入，物料2从第一侧喂料口加入，物料3从第二侧喂料口加入。挤出造粒温度为160～230℃，螺杆转速为100～350rpm，采用水环切粒，旋风分离脱水工艺得到多组分高耐磨和高反光性能道路标线材料。
本发明的有益效果是：
本发明是具有反应活性的由多官能团加氢酸化石油树脂和其他树脂材料组成的高分子材料，同时通过挤出机的反应性挤出工艺，得到的基体树脂具有高强度、高韧性、高耐磨的特点。同时金刚玉和玻璃微珠的添加提供了材料的高耐磨和高反光性能。短切芳纶纤维具有高耐磨、高强度的特点，添加后增强了材料的抗龟裂性能。弹性体材料EVA、SIS的加入提高了材料与车轮的摩擦性能和与沥青路面的粘结性。
本发明产品集高耐磨防龟裂、高反光性能于一体，对于提高道路标线的安全性能非常有益，适用于高等级公路和高速公路的施工要求，也能满足一般道路的施工要求。同时，产品属于热熔型道路标线产品，产品的耐候性好，与沥青路面的粘结性和适应性强，寿命周期长，减少了路面标线的频繁维修维护工程，具有较高的经济价值和社会价值。
具体实施方式
实施例1
①将35份多官能团加氢酸化石油树脂，5份钛白粉，5份锌白，5份纳米蒙脱土，1份颜料；1份交联剂，1份促进剂；2份DOP，3份EVA，5份SIS在高速混合机中混合均匀，高速混合机转速为500rpm，时间为30min，得到物料1；
②将1.5份偶联剂，10份金刚玉，25份包覆玻璃微珠，0.5份PE-wax，在高速混合机混合20min，转速300rpm，得到物料2；
③称量10份短切芳纶纤维，得到物料3；
④采用同向平行双螺杆挤出机加工造粒，将物料1从挤出机的主喂料口加入，物料2从第一侧喂料口加入，物料3从第二侧喂料口加入。挤出造粒温度为195℃，螺杆转速为200rpm，采用水环切粒，旋风分离脱水工艺得到多组分高耐磨和高反光性能道路标线材料。
实施例2
①将35份多官能团加氢酸化石油树脂，5份钛白粉，5份锌白，5份纳米蒙脱土，1份颜料；1.5份交联剂，1.5份促进剂；2份DOP，3份EVA，5份SIS在高速混合机中混合均匀，高速混合机转速为500rpm，时间为30min，得到物料1；
②将1.5份偶联剂，15份金刚玉，25份包覆玻璃微珠，0.5份PE-wax，在高速混合机混合20min，转速300rpm，得到物料2；
③称量5份短切芳纶纤维，得到物料3；
④采用同向平行双螺杆挤出机加工造粒，将物料1从挤出机的主喂料口加入，物料2从第一侧喂料口加入，物料3从第二侧喂料口加入。挤出造粒温度为195℃，螺杆转速为200rpm，采用水环切粒，旋风分离脱水工艺得到多组分高耐磨和高反光性能道路标线材料。
实施例3
①将35份多官能团加氢酸化石油树脂，5份钛白粉，5份锌白，10份纳米蒙脱土，1份颜料；1份交联剂，1份促进剂；3.5份DOP，3份EVA，5份SIS在高速混合机中混合均匀，高速混合机转速为500rpm，时间为30min，得到物料1；
②将1.5份偶联剂，10份金刚玉，15份包覆玻璃微珠，0.5份PE-wax，在高速混合机混合20min，转速300rpm，得到物料2；
③称量15份短切芳纶纤维，得到物料3；
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实施例4
①将35份多官能团加氢酸化石油树脂，5份钛白粉，2份锌白，1份颜料；1份交联剂，1份促进剂；2份DOP，3份EVA，4份SIS在高速混合机中混合均匀，高速混合机转速为500rpm，时间为30min，得到物料1；
②将1.5份偶联剂，15份金刚玉，30份包覆玻璃微珠，0.5份PE-wax，在高速混合机混合20min，转速300rpm，得到物料2；
③称量15份短切芳纶纤维，得到物料3；
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对比例1
①将45份普通石油树脂，5份钛白粉，10份纳米蒙脱土，1份颜料；2份DOP，3份EVA，5份SIS在高速混合机中混合均匀，高速混合机转速为500rpm，时间为30min，得到物料1；
②将1.5份偶联剂，15份金刚玉，25份包覆玻璃微珠，0.5份PE-wax，在高速混合机混合20min，转速300rpm，得到物料2；
③采用同向平行双螺杆挤出机加工造粒，将物料1从挤出机的主喂料口加入，物料2从第一侧喂料口加入。挤出造粒温度为195℃，螺杆转速为200rpm，采用水环切粒，旋风分离脱水工艺得到多组分高耐磨和高反光性能道路标线材料。
对比例2
①将45份普通石油树脂，5份钛白粉，5份锌白，15份纳米蒙脱土，1份颜料；2份DOP，3份EVA，5份SIS在高速混合机中混合均匀，高速混合机转速为500rpm，时间为30min，得到物料1；
②将1.5份偶联剂，15份包覆玻璃微珠，0.5份PE-wax，在高速混合机混合20min，转速300rpm，得到物料2；
③称量10份短切芳纶纤维，得到物料3；
④采用同向平行双螺杆挤出机加工造粒，将物料1从挤出机的主喂料口加入，物料2从第一侧喂料口加入，物料3从第二侧喂料口加入。挤出造粒温度为195℃，螺杆转速为200rpm，采用水环切粒，旋风分离脱水工艺得到多组分高耐磨和高反光性能道路标线材料。
实施例1～4的包覆玻璃微珠中，空心玻璃微珠和实心玻璃微珠的比例为3:1，芳纶短切纤维的平均长度为12mm。
实施例5
包覆玻璃微珠中空心玻璃微珠和实心玻璃微珠的比例为1:5，其余部分同实施例4。
实施例6
包覆玻璃微珠中空心玻璃微珠和实心玻璃微珠的比例为3:1，其余部分同实施例4。
实施例7
芳纶短切纤维的平均长度为0.5mm，其余部分同实施例4。
实施例8
芳纶短切纤维的平均长度为50mm，其余部分同实施例4。
将实例1至8所得高耐磨防龟裂、高反光性能道路标线材料和对比例1～2的产品进行性能检测，具体检测方法如下：
1.耐磨性能：将所得道路标线材料用热熔的方法涂敷成150mm*150mm*5mm，固化后，测试其磨耗量；
2.可视性能：参照GB/T19311标准测试；
3.柔韧性：参照GB/T 1731漆膜柔韧性测定法检测。
具体检测结果如下表所示：
根据以上试验数据可知，本发明的道路标线材料强度和柔韧性较高，无网文/裂纹/剥落，防龟裂性能好，对比例2则出现了轻微网纹。实施例1～8所制备的高耐磨防龟裂、高反光性能道路标线材料在耐磨和反光性能等方面均有优良的性能。实施例6的道路标线材料反光性能最好，实施例5的磨耗量最小，其次为实施例6。对比例1和2，采用普通石油树脂，不加交联剂和促进剂，或者降低耐磨剂和反光材料的用量后，耐磨和反光性能受到不同程度的影响。空心玻璃微珠和实心玻璃微珠的比例为3:1时，标线材料的反光性能较佳。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高耐磨防龟裂、高反光性能道路标线材料，其特征在于，由以下重量份数的原料组成：多官能团加氢酸化石油树脂20～60份，金刚玉5～20份，包覆玻璃微珠20～35份，短切芳纶纤维5～20份，钛白粉2～10份，锌白2～10份，纳米蒙脱土5～20份，颜料0.5～6份；偶联剂0.5～6份，交联剂0.3～3份，促进剂0.3～3份；邻苯二甲酸二辛酯1～10份，聚乙烯蜡0.5～5份，乙烯-乙酸乙烯共聚物2～8份，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物2～15份。
2.根据权利要求1所述的高耐磨防龟裂、高反光性能道路标线材料，其特征在于，所述多官能团加氢酸化石油树脂的数均分子量为1000～15000，可反应官能团的摩尔百分比为2～15％。
3.根据权利要求1所述的高耐磨防龟裂、高反光性能道路标线材料，其特征在于，所述包覆玻璃微珠，粒径为0.05～0.8mm，空心玻璃微珠和实心玻璃微珠的比例为1:5～5:1。
4.根据权利要求1所述的高耐磨防龟裂、高反光性能道路标线材料，其特征在于，所述短切芳纶纤维是间位芳纶短切纤维，平均长度为0.5～50mm。
5.根据权利要求1所述的高耐磨防龟裂、高反光性能道路标线材料，其特征在于，所述石英砂粒目数为30～300目。
6.根据权利要求1所述的高耐磨防龟裂、高反光性能道路标线材料，其特征在于，所述交联剂为有机过氧化物或硫化物交联剂。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的高耐磨防龟裂、高反光性能道路标线材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，将多官能团加氢酸化石油树脂、钛白粉、锌白、纳米蒙脱土、颜料、交联剂、促进剂、邻苯二甲酸二辛酯、乙烯-乙酸乙烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物，在高速混合机中混合均匀，得到物料1；
步骤二，偶联剂与金刚玉、包覆玻璃微珠、聚乙烯蜡PE-wex在高速混合机混合，得到物料2；
步骤三，称量定量短切芳纶纤维，得到物料3；
步骤四，采用同向平行双螺杆挤出机加工造粒，将物料1从挤出机的主喂料口加入，物料2从第一侧喂料口加入，物料3从第二侧喂料口加入；挤出造粒，采用水环切粒，旋风分离脱水得到高耐磨防龟裂、高反光性能道路标线材料。
8.根据权利要求7所述的高耐磨防龟裂、高反光性能道路标线材料的制备方法，所述步骤一中高速混合机转速为400～600rpm，混合时间为20～30min，所述步骤二中高速混合机转速200～500rpm，混合时间10～20min。
9.根据权利要求7所述的高耐磨防龟裂、高反光性能道路标线材料的制备方法，所述步骤四中造粒温度为160～230℃，平行双螺杆挤出机的螺杆转速为100～350rpm。
10.根据权利要求7所述的高耐磨防龟裂、高反光性能道路标线材料的制备方法制备的高耐磨防龟裂、高反光性能道路标线材料。
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