CN110386791A - 一种疏水自发光荧光路面材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种疏水自发光荧光路面材料及其制备方法，包括如下组分：水泥、荧光粉、疏水剂、反光玻璃微粉、减水剂和水；各组分的质量份数分别为：水泥50‑80份、荧光粉为25‑30份、疏水剂为5‑8份、反光玻璃微粉为15‑25份、减水剂为0.1‑0.2份和水30‑55份。本发明的荧光路面材料的材料强度高，疏水性能显著，发光强度高，发光时间长，其发光时间可达到9.5‑12h，发光强度可达到6500‑9000mcd/m2。综上，本发明路面材料有光致发光功能，发光强度高，发光时间长，且具有防污、防水及防油的自清洁能力。

Description

一种疏水自发光荧光路面材料及其制备方法
技术领域
本发明属于水泥材料的组合物技术领域，具体涉及一种疏水自发光荧光路面材料及其制备方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展和物质生活的日益丰富，城市景观环境也得到了极大的发展，在此背景下，城市建设者们提出了利用标志性景观来展现城市风貌的重要理念。(“城市景观道路的标志性提升研究”，东北林业大学硕士学位论文，2014年，摘要，公开日2014年4月1日；“景观道路铺装的理论与实践探索研究”，西北农林科技大学硕士学位论文，2012年，摘要，公开日2012年5月1日)。
一种既能满足公路夜间照明需要，又能节约能源的功能性道面成为当今道路工程的研究热点，荧光路面材料就是这样一种新型发光材料。荧光路面主要应用与彩色化城市漫步道系统装饰，湿地公园、山区公路等特殊路面的警示和照明，能大幅减弱灯光光线的反差，延伸行人或驾驶员的夜晚视距，保证出行安全，既能满足景观效果又可节约大量电能，降低运营成本(“浅谈发光路面的现状与发展”，徐艺嘉，江西建材，2017年第2期，第168及169页，公开日2017年1月30日；“长余辉路面自发光涂料研究及应用”，徐建晖，公路交通科技，2017年第6期，第15页，公开日2017年12月25日；“浅析自发光路面在海绵城市生态公园中的应用”，王修元，城市道桥与防洪，2018年第3期，第220页，公开日2017年3月15日)
目前关于荧光路面技术已有部分研究，但这些技术的应用存在一定的局限性：
(1)材料强度有限
由于现有的荧光路面研发材料中都加入了部分的荧光石或荧光粉，相应替代了部分传统道路材料，且为了保证荧光物质需要自主吸光的特性，选择了具有半透明或透明的材料作为基体，因此材料本身的强度大幅降低，无法满足车辆道路的强度和承载力要求，只能应用到景观道路或人行漫道上，由于材料强度不足限制了荧光路面的使用范围。
(2)自发光效果受限
荧光路面材料长期暴露在自然环境中，其路表面积累的污染物会降低材料的发光性能，使得发光效果逐渐降低，最终失去自发光功能。
发明内容
针对现有技术中的技术问题，本发明提供了一种疏水自发光荧光路面材料及其制备方法，该路面材料有光致发光功能，发光强度高，发光时间长，且具有防污、防水及防油的自清洁能力。
为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以解决：
一种疏水自发光荧光路面材料，包括如下组分：
水泥、荧光粉、疏水剂、反光玻璃微粉、减水剂和水；
各组分的质量份数分别为：水泥50-80份、荧光粉为25-30份、疏水剂为5-8份、反光玻璃微粉为15-25份、减水剂为0.1-0.2份和水30-55份。
进一步地，所述水泥为强度标号为P.W42.5或P.W52.5的硅酸盐白色水泥。
进一步地，所述荧光粉为铝酸盐蓄光型或硅酸盐蓄光型自发光材料体系中的一种，尺寸在200-400目，余晖时间长度≥12h。
进一步地，所述疏水剂为氟硅烷类物质材料或正硅酸乙酯材料，或由所述氟硅烷类物质材料与所述正硅酸乙酯材料复配加工制得的材料。
进一步地，所述反光玻璃微粉的化学成分为SiO2，尺寸为150-200目。
进一步地，所述减水剂为萘系或聚羧酸非引气型，减水率在20％-25％。
进一步地，还包括分散剂和/或填料；
所述分散剂和/或填料对应的质量份数分别为：分散剂2-5份，填料4-9份。
进一步地，所述分散剂为脂肪族酰胺类分散剂；所述填料为滑石粉或高岭土。
一种疏水自发光荧光路面材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将所述荧光粉和所述反光玻璃微粉搅拌混合，搅拌过程中加入所述疏水剂，继续搅拌，得到组分A；
步骤二：向所述水泥中加减水剂和水搅拌，搅拌过程中加入步骤一得到的组分A，搅拌完成后固化，得到疏水自发光荧光路面材料。
进一步地，步骤一中，所述荧光粉与所述反光玻璃微粉在搅拌机中以自转140±5转/min、公转62±5转/min的转速下搅拌30s后，加入所述疏水剂，并继续搅拌15s；
步骤二中，所述水泥、所述减水剂和水在搅拌机中以自转140±5转/min，公转62±5转/min的转速下搅拌120s，停止转动20s后，加入组分A，以自转285±10转/min，公转125±10转/min的转速继续转动120s，得到疏水自发光荧光路面材料。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明一种疏水自发光荧光路面材料，由于荧光粉的掺加，促进了水泥水化进程，反光玻璃微粉的掺入改善了水泥水化产物的分布状态，且由于其自身的高细度特点，在矿料材料颗粒中起到了骨料作用，填充水化产物的微小孔隙，提高基体密实度，因此增加了强度，本发明的荧光路面材料的材料强度高，28天抗压强度可达到55MPa，抗折强度可达到7.5MPa。材料的亲疏水性主要依靠材料接触角来判别，当材料的接触角大于60°时称为疏水接触角，该材料称为疏水材料，本发明添加了疏水剂，在荧光路面材料表明形成一层致密的粗糙结构表层，而该粗糙表面会将部分空气滞留在粗糙面的凹槽内，从而形成固-体-气三相结构，使得不同材料之间接触角度减小，降低了粘滞阻力，因此本发明的荧光路面材料的疏水性能显著，表面接触角可达到为162.2°，滚动角为5.8°，满足超疏水材料性能。本发明由于荧光材料的掺加，只是将材料通过机械搅拌进行掺加，荧光粉自身的发光特性并未损失，且反光玻璃微粉的存在，增加了荧光的反射范围，使其在原有荧光亮度的基础上，提高了反射强度，从而提高了材料的余晖时间。本发明的荧光路面材料的发光强度高，发光时间长，其发光时间可达到9.5-12h，发光强度可达到6500-9000mcd/m2。综上，本发明路面材料有光致发光功能，发光强度高，发光时间长，且具有防污、防水及防油的自清洁能力。
本发明的荧光路面材料的制备方法简单快捷、操作方便，有利于实现工业化规模生产。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明一种疏水自发光荧光路面材料，包括如下组分：
水泥、荧光粉、疏水剂、反光玻璃微粉、减水剂和水，各组分的质量份数分别为：水泥50-80份、荧光粉为25-30份、疏水剂为5-8份、反光玻璃微粉为15-25份、减水剂为0.1-0.2份和水30-55份；
其中：水泥为强度标号为P.W42.5或P.W52.5的硅酸盐白色水泥；
荧光粉为铝酸盐蓄光型或硅酸盐蓄光型自发光材料体系中的一种，尺寸在200-400目，余晖时间长度≥12h；
疏水剂为氟硅烷类物质材料或正硅酸乙酯材料，或由氟硅烷类物质材料与正硅酸乙酯材料复配加工制得的材料；
反光玻璃微粉的化学成分为SiO2，尺寸为150-200目；
减水剂为萘系或聚羧酸非引气型，减水率在20％-25％。
作为本发明的某一优选实施例，还包括分散剂和/或填料，即一种疏水自发光荧光路面材料，包括如下组分：水泥、荧光粉、疏水剂、反光玻璃微粉、减水剂、水、分散剂和/或填料，各组分的质量份数分别为：水泥50-80份、荧光粉为25-30份、疏水剂为5-8份、反光玻璃微粉为15-25份、减水剂为0.1-0.2份、水30-55份、分散剂2-5份和/或填料4-9份。
其中：分散剂为脂肪族酰胺类分散剂；填料为滑石粉或高岭土。
一种疏水自发光荧光路面材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将荧光粉和反光玻璃微粉搅拌混合，搅拌过程中加入疏水剂，继续搅拌，得到组分A；
具体的，荧光粉与反光玻璃微粉在搅拌机中以自转140±5转/min、公转62±5转/min的转速下搅拌30s后，加入疏水剂，并继续搅拌15s；
步骤二：向水泥中加减水剂和水搅拌，搅拌过程中加入步骤一得到的组分A，搅拌完成后固化，得到疏水自发光荧光路面材料；
具体的，水泥、减水剂和水在搅拌机中以自转140±5转/min，公转62±5转/min的转速下搅拌120s，停止转动20s后，加入组分A，以自转285±10转/min，公转125±10转/min的转速继续转动120s，得到疏水自发光荧光路面材料。
实施例1
一种疏水自发光荧光路面材料，均以质量份数计算，其组成为：强度为42.5的硅酸盐白水泥52份，铝酸盐荧光粉29份，氟硅烷和正硅酸乙酯复配疏水剂5份，SiO2反光玻璃微粉23份，萘系减水剂0.18份，水32份，十二烷基硫酸钠和滑石粉4.8份。
一种疏水自发光荧光路面材料的制备方法，其具体步骤为：
步骤一：将铝酸盐荧光粉与SiO2反光玻璃微粉混合，在自转140±5转/min、公转62±5转/min的搅拌机中混合30s后，加入氟硅烷和正硅酸乙酯复配疏水剂，继续转动15s，得到疏水荧光材料A组分；
步骤二：将硅酸盐白水泥与萘系减水剂、十二烷基硫酸钠和滑石粉混合后在净浆搅拌机中以自转140转/min，公转62转/min的转速下搅拌120s，停止转动20s后，加入组分A，以自转285转/min，公转125转/min的转速继续转动120s，待固化后得到疏水自发光荧光路面材料。
将制得的疏水自发光荧光路面材料直接铺筑与基层上，或喷洒在沥青路面上均可，喷洒用量为1.7kg/m2。
实施例2
一种疏水自发光荧光路面材料，均以质量份数计算，其组成为：强度为42.5的硅酸盐白水泥75份，铝酸盐荧光粉27份，氟硅烷和正硅酸乙酯复配疏水剂8份，SiO2反光玻璃微粉19份，萘系减水剂0.1份，水54份，十二烷基硫酸钠和滑石粉7份。
一种疏水自发光荧光路面材料的制备方法，其具体步骤为：
步骤一：将铝酸盐荧光粉与SiO2反光玻璃微粉混合，在自转145转/min，公转65转/min的搅拌机中混合30s后，加入氟硅烷和正硅酸乙酯复配疏水剂，继续转动15s，得到疏水荧光材料A组分；
步骤二：将硅酸盐白水泥与萘系减水剂、十二烷基硫酸钠和滑石粉混合后和净浆搅拌机中以自转150转/min，公转60转/min的转速下搅拌110s，停止转动20s后，加入组分A，以自转290转/min，公转115转/min的转速继续转动110s，待固化后得到疏水自发光荧光路面材料。
将制得的疏水荧光路面材料直接铺筑与基层上，或喷洒与沥青路面上均可，喷洒用量为1.5kg/m2。
实施例3
一种疏水自发光荧光路面材料，均以质量份数计算，其组成为：强度为42.5的硅酸盐白水泥64份，铝酸盐荧光粉25份，氟硅烷和正硅酸乙酯复配疏水剂6.8份，SiO2反光玻璃微粉15份，萘系减水剂0.14份，水45份，十二烷基硫酸钠和滑石粉9份。
一种疏水自发光荧光路面材料的制备方法，其具体步骤为：
步骤一：将铝酸盐荧光粉与SiO2反光玻璃微粉混合，在自转140±5转/min、公转62±5转/min的搅拌机中混合30s后，加入氟硅烷和正硅酸乙酯复配疏水剂，继续转动15s，得到疏水荧光材料A组分；
步骤二：将硅酸盐白水泥与萘系减水剂、十二烷基硫酸钠和滑石粉混合后在净浆搅拌机中以自转140转/min，公转62转/min的转速下搅拌120s，停止转动20s后，加入组分A，以自转285转/min，公转125转/min的转速继续转动120s，待固化后得到疏水自发光荧光路面材料。
将制得的疏水自发光荧光路面材料直接铺筑与基层上，或喷洒在沥青路面上均可，喷洒用量为1.7kg/m2。
实施例4
一种疏水自发光荧光路面材料，均以质量份数计算，其组成为：强度为42.5的硅酸盐白水泥58份，铝酸盐荧光粉26份，氟硅烷和正硅酸乙酯复配疏水剂7.4份，SiO2反光玻璃微粉17份，萘系减水剂0.12份，水50份，十二烷基硫酸钠3.6份，滑石粉8.3份。
一种疏水自发光荧光路面材料的制备方法，其具体步骤为：
步骤一：将铝酸盐荧光粉与SiO2反光玻璃微粉混合，在自转140±5转/min、公转62±5转/min的搅拌机中混合30s后，加入氟硅烷和正硅酸乙酯复配疏水剂，继续转动15s，得到疏水荧光材料A组分；
步骤二：将硅酸盐白水泥与萘系减水剂、十二烷基硫酸钠和滑石粉混合后在净浆搅拌机中以自转140转/min，公转62转/min的转速下搅拌120s，停止转动20s后，加入组分A，以自转285转/min，公转125转/min的转速继续转动120s，待固化后得到疏水自发光荧光路面材料。
将制得的疏水自发光荧光路面材料直接铺筑与基层上，或喷洒在沥青路面上均可，喷洒用量为1.7kg/m2。
实施例5
一种疏水自发光荧光路面材料，均以质量份数计算，其组成为：强度为42.5的硅酸盐白水泥70份，铝酸盐荧光粉28份，氟硅烷和正硅酸乙酯复配疏水剂5.9份，SiO2反光玻璃微粉22份，萘系减水剂0.17份，水38份，十二烷基硫酸钠4.5份，滑石粉5.7份。
一种疏水自发光荧光路面材料的制备方法，其具体步骤为：
步骤一：将铝酸盐荧光粉与SiO2反光玻璃微粉混合，在自转140±5转/min、公转62±5转/min的搅拌机中混合30s后，加入氟硅烷和正硅酸乙酯复配疏水剂，继续转动15s，得到疏水荧光材料A组分；
步骤二：将硅酸盐白水泥与萘系减水剂、十二烷基硫酸钠和滑石粉混合后在净浆搅拌机中以自转140转/min，公转62转/min的转速下搅拌120s，停止转动20s后，加入组分A，以自转285转/min，公转125转/min的转速继续转动120s，待固化后得到疏水自发光荧光路面材料。
将制得的疏水自发光荧光路面材料直接铺筑与基层上，或喷洒在沥青路面上均可，喷洒用量为1.7kg/m2。
上述五个实施例的性能测试：
测试实施例1-5制得的荧光路面材料的抗压强度、抗折强度、外观、发光时间、发光强度、疏水性能，结果如表1所示；
其中，外观的测试方法为目测；
抗压强度和抗折强度参照《水泥砂浆强度检测方法(ISO法)》进行测试；
发光强度参照《绿色照明检测及评价标准GB/他51268-2017》进行测试；
表1性能测试结果
由表1可知，实施例1-5的荧光路面材料的发光时间可达5.6-6.2h，发光强度远高于标准要求。因此本发明的荧光路面材料的发光强度高，发光时间长，从而证明本发明的荧光路面材料具有良好的夜间发光能力。
由表1可知，实施例1-5的荧光路面材料的抗压和抗折强度大于标注值，因此本发明的荧光路面材料的强度满足道路材料的强度要求。
由表1可知，实施例1-5的荧光路面材料的表面疏水性能高于标准要求，具备超疏水能力。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种疏水自发光荧光路面材料，其特征在于，包括如下组分：
水泥、荧光粉、疏水剂、反光玻璃微粉、减水剂和水；
各组分的质量份数分别为：水泥50-80份、荧光粉为25-30份、疏水剂为5-8份、反光玻璃微粉为15-25份、减水剂为0.1-0.2份和水30-55份。
2.根据权利要求1所述的一种疏水自发光荧光路面材料，其特征在于：所述水泥为强度标号为P.W42.5或P.W52.5的硅酸盐白色水泥。
3.根据权利要求1所述的一种疏水自发光荧光路面材料，其特征在于：所述荧光粉为铝酸盐蓄光型或硅酸盐蓄光型自发光材料体系中的一种，尺寸在200-400目，余晖时间长度≥12h。
4.根据权利要求1所述的一种疏水自发光荧光路面材料，其特征在于：所述疏水剂为氟硅烷类物质材料或正硅酸乙酯材料，或由所述氟硅烷类物质材料与所述正硅酸乙酯材料复配加工制得的材料。
5.根据权利要求1所述的一种疏水自发光荧光路面材料，其特征在于：所述反光玻璃微粉的化学成分为SiO2，尺寸为150-200目。
6.根据权利要求1所述的一种疏水自发光荧光路面材料，其特征在于：所述减水剂为萘系或聚羧酸非引气型，减水率在20％-25％。
7.根据权利要求1所述的一种疏水自发光荧光路面材料，其特征在于：还包括分散剂和/或填料；
所述分散剂和/或填料对应的质量份数分别为：分散剂2-5份，填料4-9份。
8.根据权利要求7所述的一种疏水自发光荧光路面材料，其特征在于：所述分散剂为脂肪族酰胺类分散剂；所述填料为滑石粉或高岭土。
9.根据权利要求1～8任一项所述的一种疏水自发光荧光路面材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将所述荧光粉和所述反光玻璃微粉搅拌混合，搅拌过程中加入所述疏水剂，继续搅拌，得到组分A；
步骤二：向所述水泥中加减水剂和水搅拌，搅拌过程中加入步骤一得到的组分A，搅拌完成后固化，得到疏水自发光荧光路面材料。
10.根据权利要求9所述的一种疏水自发光荧光路面材料的制备方法，其特征在于：
步骤一中，所述荧光粉与所述反光玻璃微粉在搅拌机中以自转140±5转/min、公转62±5转/min的转速下搅拌30s后，加入所述疏水剂，并继续搅拌15s；
步骤二中，所述水泥、所述减水剂和水在搅拌机中以自转140±5转/min，公转62±5转/min的转速下搅拌120s，停止转动20s后，加入组分A，以自转285±10转/min，公转125±10转/min的转速继续转动120s，得到疏水自发光荧光路面材料。
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