CN110577798A - 一种公路隧道专用蓄能发光自清洁水性涂料 - Google Patents

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Abstract

一种公路隧道专用蓄能发光自清洁水性涂料，采用双组份设计，甲组份由有机硅树脂、功能性颜填料及助剂等组成，乙组份由硅烷偶联剂与催干剂组成，施工时两者按一定比例共混。本发明具有优异的耐水、防尘、防霉及自清洁功能；涂料中添加的蓄能发光材料可将照明光源中肉眼看不到200～380 nm的短波激发成480~580nm可见光，补充照明光源的不足；涂料中添加的球状ZnO可对红外光线进行反射，提高照明亮度；涂料中添加的半透明中空玻璃微珠可对光线进行漫反射，避免出现刺眼的反光现象；涂料中添加的阻燃剂可提高涂层的阻燃性能。本发明具有耐水、防霉、自清洁、增亮、漫反射等多功能一体化，可大幅度提高隧道照明的安全性、显色性和舒适性，具有广阔的应用前景。

Description

一种公路隧道专用蓄能发光自清洁水性涂料
技术领域
本发明涉及化工材料技术领域，具体涉及一种公路隧道专用蓄能发光自清洁水性涂料及其制备方法。
背景技术
我国交通公路建设迅猛发展，公路隧道建设方兴未艾，截至2016年底，中国公路隧道为15181处，14037.7km，比2015年分别增加1175处和1345.8km，近几年公路隧道年均净增已超过1000 km/年。公路隧道属于暗环境照明，除两端进出口外，中间部位照度极差。驾驶员进出公路隧道过程中会遇到很多视觉问题，光环境由“明到暗”和由“暗到明”时会使司驾人员的视觉产生“黑洞”和“盲光”现象，短时间内无法看清路面情况，易导致交通事故。为解决公路隧道内外特别是白天时的光亮度差异，使驾驶员视觉能较快适应隧道内外的光亮环境，提高隧道路段通行能力，确保行车安全，当前主要采用隧道照明的方案。运行过程中发现隧道照明存在三大问题，一是隧道需要24小时不间断照明，耗电负荷不小于50 千瓦时/km，耗电量非常大，运行成本高，导致很多运营管理单位只使用设计负荷的1/2或1/3，甚至在低等级公路的隧道不开照明灯，带来严重的安全隐患；二是现有的隧道照明系统不能有效解决“黑洞”、“盲光”现象及基本段照明的眩光干扰危害；三是在发生意外断电、火灾、浓烟等事故时，照明系统易破坏，影响人员的安全逃生。
近年，我国正大力发展一种隧道用蓄能发光涂料，并在部分城区隧道开始应用，可有效提高隧道内照明的亮度和路面照明的均匀度，改善隧道内的视觉舒适度。蓄能发光涂料是将蓄能发光材料、成膜物、溶剂、颜填料及助剂等按一定比例制成。其发光原理是涂料中的蓄能发光材料在入射光的作用下，亚层电子会在基态和激发态之间跃迁，可将光源中肉眼看不到200～380 nm的短波激发成可见光，从而达到增光节能的目的。同时，隧道中所用的照明光源相比于自然光源在480~580 nm波长范围内是缺少和不足的，而蓄能发光材料发出的光波波长主要集中在480~580nm，能够补充照明光源的不足，提高隧道照明的显色性和舒适性。
专利00123901.5公开了一种水性丙烯酸蓄能发光涂料，主要成膜物质为丙烯酸乳液，蓄能发光材料主要为碱土金属铝酸盐和铝硅酸盐等，发光余辉时间大于12小时。专利02109694.5公开了一种水性蓄能发光涂料，主要成膜物质为聚氨酯树脂、丙烯酸树脂或聚酯树脂，蓄能发光材料主要为长余辉稀土，发光余辉时间大于14小时。专利03111864.X公开了一种水性蓄能发光涂料，主要成膜物质为水性环氧树脂乳液，蓄能发光材料为铕激活的铝酸锶，发光余辉时间大于12小时。专利201310170393.6公开了一种隧道用蓄能发光涂料，主要成膜物质为油性环氧树脂，蓄能发光材料为半径5～15μm的荧光粉，如铕激活的铝酸锶、镝激活的铝酸锶、镝激活的硅酸镁锶等，附着力1级，余辉时间大于10小时，相对亮度大于90%。专利201611202649.7公开了一种隧道专用蓄能发光涂料，主要成膜物质为环氧封端聚醚胺树脂，树脂上的羟基可大幅提高涂料与基材的粘结力（大于0.1MPa），侧链上的刚性苯环可提高涂层的阻燃效果（涂层厚度20mm，耐火极限大于2小时），蓄能发光材料为凹凸棒和铝酸锶等。
通过以上现有专利技术检索发现，国内现有蓄能发光涂料主要采用丙烯酸树脂、环氧树脂或聚氨酯树脂等为成膜物质，耐水性及耐高温性能较差，在公路隧道内壁难以实现长期、安全、有效防护。同时，现有蓄能发光涂料的配方较简单，未添加防霉、抗菌、阻燃等功能性物质，无法实现多功能一体化。
发明内容
为克服背景技术中存在的不足，本发明提供了一种公路隧道专用蓄能发光自清洁水性涂料，以水性有机硅树脂为主要成膜物质，添加蓄能发光材料、反光材料、阻燃剂、防霉剂等功能性颜填料，并添加适量的流平剂、消泡剂、分散剂等助剂以提高涂料的施工性能。
本发明主要应用于公路隧道内壁，可有效提高隧道内照明的亮度和路面照明的均匀度，相对未涂装的隧道增光率大于40%，显色指数提高10～15，可有效改善隧道内的视觉舒适度。
为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案。
一种公路隧道专用蓄能发光自清洁水性涂料，采用双组份设计，甲组份由有机硅树脂、功能性颜填料及助剂等组成，乙组份由硅烷偶联剂与催干剂组成，施工时两者按一定比例共混。
甲组份的成分按如下重量份配比混合：
有机硅树脂 100份；
蓄能发光材料 20～30份；
反光材料 10～20份；
阻燃剂 10～20份；
防霉剂 0.5～1份；
助剂 2～5份。
乙组份的成分按如下重量份配比混合：
硅烷偶联剂 100份；
催干剂 20～30份。
所述的一种公路隧道专用蓄能发光自清洁水性涂料，所述有机硅树脂为羟基硅油、含氟羟基硅油或甲基苯基硅油中的任意一种或几种组合。
所述的羟基硅油，其粘度为2800mPa.s、5000mPa.s或10000mPa.s。
所述的含氟羟基硅油，其粘度为3000mPa.s、3500mPa.s或5000mPa.s。
所述的甲基苯基硅油，其粘度为100mPa.s、125mPa.s或150mPa.s。
所述的一种公路隧道专用蓄能发光自清洁水性涂料，所述蓄能发光材料为稀土激活碱土金属铝酸盐和氧化锌的任意一种或两种组合。
所述的稀土激活碱土金属铝酸盐，为红色铕激活的氧化钇、绿色铈激活的铝酸锶和粉色低价铕激活的铝酸钡锶按一定比例组合。
所述的氧化锌为球状氧化锌，粒径为5～10μm。
所述的一种公路隧道专用蓄能发光自清洁水性涂料，所述反光材料为中空玻璃微珠，粒径为100～180μm。
所述的一种公路隧道专用蓄能发光自清洁水性涂料，所述阻燃剂为磷系阻燃剂，为磷酸三（2-氯乙基）酯、磷酸三（2-氯丙基）酯、磷酸三（2,3-二氯丙基）酯的任意一种或多种组合。
所述的一种公路隧道专用蓄能发光自清洁水性涂料，所述防霉剂为碘化甲醛、碘化丙炔衍生物、硼酸金属盐的任意一种或多种组合。
所述的一种公路隧道专用蓄能发光自清洁水性涂料，所述助剂为触变剂、分散剂、消泡剂、防沉剂。
所述触变剂包括郑州旭金化工有限公司的硅酸镁锂、德国毕克公司的R 605等液体触变性增强剂等。
所述分散剂包括日本诺普科公司的5040分散剂、德国迪高公司的TEGO740W分散剂等。
所述消泡剂包括德国迪高公司公司的810水性消泡剂、日本诺普科公司的NXZ消泡剂等。
所述防沉剂包括北京首创公司气相二氧化硅、韩国东洋公司的气相二氧化硅。
所述的一种公路隧道专用蓄能发光自清洁水性涂料，所述硅烷偶联剂为Si40、KH-550和KH560的任意一种或多种组合。
所述的一种公路隧道专用蓄能发光自清洁水性涂料，所述催干剂为二月桂酸丁基锡。
采用如上所述的技术方案，本发明具有如下所述的优越性。
本发明所述的一种公路隧道专用蓄能发光自清洁水性涂料为有机硅涂料，采用双组份设计，水滴接触角大于100°，具有优异的耐水、防尘、防霉及自清洁功能；涂料中添加的蓄能发光材料可将照明光源中肉眼看不到200～380 nm的短波激发成480~580nm可见光，补充照明光源的不足；涂料中添加的球状ZnO可对红外光线进行反射，提高照明亮度；涂料中添加的半透明中空玻璃微珠可对光线进行漫反射，避免出现刺眼的反光现象；涂料中添加的阻燃剂可提高涂层的阻燃性能。因此，本发明具有耐水、防霉、自清洁、增亮、漫反射等多功能一体化，可大幅度提高隧道照明的安全性、显色性和舒适性，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为未涂装涂料的公路隧道图；图2为涂装常规涂料的公路隧道图；图3是涂装本发明的公路隧道图。
实施方式
通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例。
本发明所述的一种公路隧道专用蓄能发光自清洁水性涂料为有机硅涂料，采用双组份设计。
甲组份的成分按如下重量份配比混合：
有机硅树脂 100份；
蓄能发光材料 20～30份；
反光材料 10～20份；
阻燃剂 10～20份；
防霉剂 0.5～1份；
助剂 2～5份。
乙组份的成分按如下重量份配比混合：
硅烷偶联剂 100份；
催干剂 20～30份。
其中所述有机硅树脂为羟基硅油、含氟羟基硅油或甲基苯基硅油中的任意一种或几种组合；所述蓄能发光材料为稀土激活碱土金属铝酸盐和氧化锌的任意一种或两种组合；所述反光材料为中空玻璃微珠；所述阻燃剂为磷酸三（2-氯乙基）酯、磷酸三（2-氯丙基）酯、磷酸三（2,3-二氯丙基）酯等磷系阻燃剂的任意一种或多种组合；所述防霉剂为碘化甲醛、碘化丙炔衍生物、硼酸金属盐的任意一种或多种组合；所述助剂为触变剂、分散剂、消泡剂、分散剂。
本发明具有耐水、防霉、自清洁、增亮、漫反射等多功能一体化，可大幅度提高隧道照明的安全性、显色性和舒适性。未涂装涂料的公路隧道见图1，光线较暗，容易引起驾驶员的不适；涂装常规涂料的公路隧道见图2，汽车灯光照在隧道内壁，易产生反光，影响驾驶员的视线，容易造成视觉疲劳；涂装本发明的公路隧道见图3，增光效果明显，无强反射光，漫反射光柔和，提高驾驶员的感官舒适性。
实施例1。
甲组份的组成为50重量份的粘度为2800mPa.s羟基硅油、40重量份的粘度为5000mPa.s羟基硅油、10重量份的粘度为3000mPa.s含氟羟基硅油、10重量份的红色铕激活的氧化钇、10重量份的绿色铈激活的铝酸锶、10重量份的粉色低价铕激活的铝酸钡锶、5重量份的粒径为5～10μm球状氧化锌，10重量份的粒径为100～150μm中空玻璃微珠、10重量份的磷酸三（2-氯丙基）酯、0.6重量份的碘化丙炔衍生物、0.5重量份的硅酸镁锂、0.5重量份的TEGO740W分散剂、0.5重量份的810水性消泡剂和0.5重量份的气相二氧化硅。
乙组份的组成为100重量份的硅烷偶联剂Si40和25重量份的二月桂酸丁基锡。
实施例2。
甲组份的组成为40重量份的粘度为2800mPa.s羟基硅油、25重量份的粘度为5000mPa.s羟基硅油、25重量份的粘度为10000mPa.s羟基硅油、5重量份的粘度为3500mPa.s含氟羟基硅油、5重量份的粘度为150mPa.s甲基苯基硅油、5重量份的红色铕激活的氧化钇、5重量份的绿色铈激活的铝酸锶、20重量份的粉色低价铕激活的铝酸钡锶、5重量份的粒径为5～10μm球状氧化锌，10重量份的粒径为150～180μm中空玻璃微珠、10重量份的磷酸三（2,3-二氯丙基）酯、0.6重量份的碘化甲醛、0.5重量份的R605、0.5重量份的5040分散剂、0.5重量份的NXZ消泡剂和0.5重量份的气相二氧化硅。
乙组份的组成为100重量份的硅烷偶联剂Si40和20重量份的二月桂酸丁基锡。
实施例3。
甲组份的组成为30重量份的粘度为2800mPa.s羟基硅油、50重量份的粘度为10000mPa.s羟基硅油、5重量份的粘度为5000mPa.s含氟羟基硅油、5重量份的粘度为125mPa.s甲基苯基硅油、5重量份的红色铕激活的氧化钇、15重量份的绿色铈激活的铝酸锶、10重量份的粉色低价铕激活的铝酸钡锶、5重量份的粒径为5～10μm球状氧化锌，10重量份的粒径为100～150μm中空玻璃微珠、10重量份的磷酸三（2-氯丙基）酯、0.6重量份的碘化丙炔衍生物、0.5重量份的硅酸镁锂、0.5重量份的TEGO740W分散剂、0.5重量份的810水性消泡剂和0.5重量份的气相二氧化硅。
乙组份的组成为100重量份的硅烷偶联剂KH-550和25重量份的二月桂酸丁基锡。
实施例4。
甲组份的组成为30重量份的粘度为5000mPa.s羟基硅油、40重量份的粘度为10000mPa.s羟基硅油、10重量份的粘度为3000mPa.s含氟羟基硅油、10重量份的粘度为100mPa.s甲基苯基硅油、10重量份的红色铕激活的氧化钇、10重量份的绿色铈激活的铝酸锶、10重量份的粉色低价铕激活的铝酸钡锶、5重量份的粒径为5～10μm球状氧化锌，10重量份的粒径为150～180μm中空玻璃微珠、10重量份的磷酸三（2-氯丙基）酯、0.6重量份的硼酸金属盐、0.5重量份的R605、0.5重量份的5040分散剂、0.5重量份的NXZ消泡剂和0.5重量份的气相二氧化硅。
乙组份的组成为100重量份的硅烷偶联剂KH-560和30重量份的二月桂酸丁基锡。
甲组份制备过程：在分散罐中，低速搅拌条件下依次加入羟基硅油树脂，混合均匀，搅拌时间约为10分钟；将蓄能发光材料和反光材料依次入到上述混合物中，控制搅拌速度800rpm，搅拌时间为30分钟；再将阻燃剂和防霉剂依次入到上述混合物中，控制搅拌速度800rpm，搅拌时间为30分钟；最后加入触变剂、分散剂、消泡剂和分散剂，在转速1500rpm的条件下高速分散60分钟；恢复至室温静置60分钟，过滤即可出料包装。
乙组份制备过程：将硅烷偶联剂和催干剂放置分散罐中，在转速1500rpm的条件下高速分散10分钟，即可出料包装。
涂料制备过程：通过计算甲组份中羟基硅油树脂含量及乙组份中硅烷偶联剂含量，按一定比例混合，高速分散5分钟，混合均匀后，即可进行施工涂装。
本发明未详述部分为现有技术。
为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (13)

1.一种公路隧道专用蓄能发光自清洁水性涂料，采用双组份设计：甲组份的成分按重量份配比为有机硅树脂100份、蓄能发光材料20～30份、反光材料10～20份、阻燃剂 10～20份、防霉剂0.5～1份、助剂2～5份；乙组份的成分按重量份配比为硅烷偶联剂100份、催干剂20～30份；施工时两者按一定比例共混。
2.根据权利要求1所述的一种公路隧道专用蓄能发光自清洁水性涂料，其特征是：所述有机硅树脂为羟基硅油（其粘度为2800mPa.s、5000mPa.s或10000mPa.s）、含氟羟基硅油（其粘度为3000mPa.s、3500mPa.s或5000mPa.s）或甲基苯基硅油（其粘度为100mPa.s、125mPa.s或150mPa.s）中的任意一种或几种组合。
3.根据权利要求1所述的一种公路隧道专用蓄能发光自清洁水性涂料，其特征是：所述蓄能发光材料为稀土激活碱土金属铝酸盐和氧化锌的任意一种或两种组合，稀土激活碱土金属铝酸盐，为红色铕激活的氧化钇、绿色铈激活的铝酸锶和粉色低价铕激活的铝酸钡锶按一定比例组合，氧化锌为粒径5～10μm的球状氧化锌。
4.根据权利要求1所述的一种公路隧道专用蓄能发光自清洁水性涂料，其特征是：所述反光材料为粒径100～180μm的中空玻璃微珠。
5.根据权利要求1所述的一种公路隧道专用蓄能发光自清洁水性涂料，其特征是：所述阻燃剂为磷系阻燃剂，为磷酸三（2-氯乙基）酯、磷酸三（2-氯丙基）酯、磷酸三（2,3-二氯丙基）酯的任意一种或多种组合。
6.根据权利要求1所述的一种公路隧道专用蓄能发光自清洁水性涂料，其特征是：所述防霉剂为碘化甲醛、碘化丙炔衍生物、硼酸金属盐的任意一种或多种组合。
7.根据权利要求1所述的一种公路隧道专用蓄能发光自清洁水性涂料，其特征是：所述助剂为触变剂、分散剂、消泡剂、防沉剂。
8.根据权利要求7所述的触变剂包括郑州旭金化工有限公司的硅酸镁锂、德国毕克公司的R 605等液体触变性增强剂等。
9.根据权利要求7所述的分散剂包括日本诺普科公司的5040分散剂、德国迪高公司的TEGO740W分散剂等。
10.根据权利要求7所述的消泡剂包括德国迪高公司公司的810水性消泡剂、日本诺普科公司的NXZ消泡剂等。
11.根据权利要求7所述的防沉剂包括北京首创公司气相二氧化硅、韩国东洋公司的气相二氧化硅。
12.根据权利要求1所述的一种公路隧道专用蓄能发光自清洁水性涂料，其特征是：所述硅烷偶联剂为Si40、KH-550和KH560的任意一种或多种组合。
13.根据权利要求1所述的一种公路隧道专用蓄能发光自清洁水性涂料，其特征是：所述催干剂为二月桂酸丁基锡。
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